JP2010092546A - 磁気ヘッドおよびヘッドスライダ - Google Patents

Abstract

【課題】コア幅の増大に基づき読み出し感度を向上させることができる磁気ヘッドおよびヘッドスライダを提供する。
【解決手段】磁気ヘッド２７は読み出し素子４１および書き込み素子４７を備える。読み出し素子４１は、記録トラックのダウントラック方向にコア幅を規定する磁気抵抗効果膜４４を有する。書き込み素子４７は、ダウントラック方向に読み出し素子４１に隣接して配置される。こうした磁気ヘッド２７によれば、記録トラックのダウントラック方向にコア幅が規定されることから、磁気抵抗効果膜４４では従来に比べて大きなコア幅が確保される。コア幅の増大に応じて磁気抵抗効果膜４４ではこれまで以上に大きな断面積が確保される。その結果、記憶媒体で従来と同様の面記録密度が確保される場合に、磁気抵抗効果膜４４の磁気抵抗変化率（ＭＲ比）は従来に比べて増大する。読み出し素子４１の読み出し感度はこれまで以上に向上する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった記憶装置に組み込まれる磁気ヘッドに関する。

例えばヘッドスライダには電磁変換素子が組み込まれる。電磁変換素子の読み出しヘッドは例えばトンネル接合磁気抵抗効果（ＴｕＭＲ）膜を備える。トンネル接合磁気抵抗効果膜は、外部磁化の作用に拘わらず磁化方向を固定する固定磁化層と、外部磁化の作用に応じて磁化方向の変化を許容するフリー層とを備える。固定磁化層およびフリー層の間にはトンネルバリア層が挟み込まれる。固定磁化層の磁化方向とフリー層の磁化方向との相対角度に応じてトンネル接合磁気抵抗効果膜の磁気抵抗は変化する。磁気抵抗の変化に基づき磁気ディスクから情報が読み出される。
特開２００５−３１７１８８号公報

媒体対向面から後方に向かって規定されるトンネル接合磁気抵抗効果膜の深さは既定値に設定される。記録密度の向上にあたってトンネル接合磁気抵抗効果膜では、記録トラックのトラック幅が狭められると、記録トラックのクロストラック方向に規定されるコア幅が狭められることが望まれる。コア幅が狭められると、面内方向に規定されるトンネル接合磁気抵抗効果膜の面積は減少する。所望の抵抗値の確保にあたって面積の減少に応じてトンネルバリア層の膜厚は減少しなければならない。しかしながら、膜厚の減少は磁気抵抗変化率（ＭＲ比）の低下を招く。読み出し感度は低下してしまう。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、コア幅の増大に基づき読み出し感度を向上させることができる磁気ヘッドおよびヘッドスライダを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、磁気ヘッドは、記録トラックのダウントラック方向にコア幅を規定する磁気抵抗効果膜を有する読み出し素子と、前記ダウントラック方向に前記読み出し素子に隣接して配置される書き込み素子とを備えることを特徴とする。

こうした磁気ヘッドは、記録トラックのダウントラック方向にコア幅を規定する。その結果、磁気抵抗効果膜では従来に比べて大きなコア幅が確保される。コア幅の増大に応じて磁気抵抗効果膜ではこれまで以上に大きな断面積が確保される。その結果、記憶媒体で従来と同様の面記録密度が確保される場合に、磁気抵抗効果膜の磁気抵抗変化率（ＭＲ比）は従来に比べて増大する。読み出し素子の読み出し感度はこれまで以上に向上する。

以上のように、磁気ヘッドはコア幅の増大に基づき読み出し感度を向上させることができる。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明に係る記憶装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は筐体すなわちハウジング１２を備える。ハウジング１２は箱形のベース１３およびカバー（図示されず）から構成される。ベース１３は例えば平たい直方体の内部空間すなわち収容空間を区画する。ベース１３は例えばＡｌ（アルミニウム）といった金属材料から鋳造に基づき成形されればよい。カバーはベース１３の開口に結合される。カバーとベース１３との間で収容空間は密閉される。カバーは例えばプレス加工に基づき１枚の板材から成形されればよい。

収容空間には、記憶媒体としての１枚以上の磁気ディスク１４が収容される。磁気ディスク１４はスピンドルモータ１５の駆動軸に装着される。スピンドルモータ１５は例えば３６００ｒｐｍや４２００ｒｐｍ、５４００ｒｐｍ、７２００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１４を回転させることができる。ここでは、例えば磁気ディスク１４は垂直磁気記録ディスクに構成される。すなわち、磁気ディスク１４上の記録磁性膜では磁化容易軸は磁気ディスク１４の表面に直交する垂直方向に設定される。

収容空間にはキャリッジ１６がさらに収容される。キャリッジ１６はキャリッジブロック１７を備える。キャリッジブロック１７は、垂直方向に延びる支軸１８に回転自在に連結される。キャリッジブロック１７には支軸１８から水平方向に延びる複数のキャリッジアーム１９が区画される。キャリッジブロック１７は例えば押し出し成型に基づきＡｌ（アルミニウム）から成型されればよい。

個々のキャリッジアーム１９の先端にはヘッドサスペンション２１が取り付けられる。ヘッドサスペンション２１はキャリッジアーム１９の先端から前方に延びる。ヘッドサスペンション２１にはフレキシャが貼り付けられる。ヘッドサスペンション２１の先端でフレキシャにはジンバルが区画される。ジンバルに磁気ヘッドスライダすなわち浮上ヘッドスライダ２２が搭載される。ジンバルの働きで浮上ヘッドスライダ２２はヘッドサスペンション２１に対して姿勢を変化させることができる。浮上ヘッドスライダ２２には磁気ヘッドすなわち電磁変換素子が搭載される。

磁気ディスク１４の回転に基づき磁気ディスク１４の表面で気流が生成されると、気流の働きで浮上ヘッドスライダ２２には正圧すなわち浮力および負圧が作用する。浮力および負圧とヘッドサスペンション２１の押し付け力とが釣り合うことで磁気ディスク１４の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ２２は浮上し続けることができる。

キャリッジブロック１７には例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２３といった動力源が接続される。このボイスコイルモータ２３の働きでキャリッジブロック１７は支軸１８回りで回転することができる。こうしたキャリッジブロック１７の回転に基づきキャリッジアーム１９およびヘッドサスペンション２１の揺動は実現される。浮上ヘッドスライダ２２の浮上中にキャリッジアーム１９が支軸１８回りで揺動すると、浮上ヘッドスライダ２２は磁気ディスク１４の半径線に沿って移動することができる。その結果、浮上ヘッドスライダ２２上の電磁変換素子は最内周記録トラックと最外周記録トラックとの間でデータゾーンを横切ることができる。こうして浮上ヘッドスライダ２２上の電磁変換素子は目標の記録トラック上に位置決めされる。

図２は一具体例に係る浮上ヘッドスライダ２２を示す。この浮上ヘッドスライダ２２は、例えば平たい直方体に形成される基材すなわちスライダ本体２５を備える。スライダ本体２５の側面には絶縁性の非磁性膜すなわち素子内蔵膜２６が積層される。この素子内蔵膜２６に電磁変換素子２７が組み込まれる。電磁変換素子２７の詳細は後述される。

スライダ本体２５は例えばＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ（アルチック）といった硬質の非磁性材料から形成される。素子内蔵膜２６は例えばＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）といった比較的に軟質の絶縁非磁性材料から形成される。スライダ本体２５は媒体対向面２８で磁気ディスク１４に向き合う。媒体対向面２８には平坦なベース面２９すなわち基準面が規定される。磁気ディスク１４が回転すると、スライダ本体２５の前端から後端に向かって媒体対向面２８には気流３１が作用する。

媒体対向面２８には、前述の気流３１の上流側すなわち空気流入側でベース面２９から立ち上がる１筋のフロントレール３２が形成される。フロントレール３２はベース面２９の空気流入端に沿ってスライダ幅方向に延びる。同様に、媒体対向面２８には、気流の下流側すなわち空気流出側でベース面２９から立ち上がる左右１対のリアサイドレール３３、３３が形成される。一方のリアサイドレール３３は素子内蔵膜２６に至る。

フロントレール３２、リアサイドレール３３、３３の頂上面にはいわゆる空気軸受け面（ＡＢＳ）３４、３５、３５が規定される。空気軸受け面３４、３５の空気流入端は段差でフロントレール３２およびリアサイドレール３３の頂上面にそれぞれ接続される。気流３１が媒体対向面２８に受け止められると、段差の働きで空気軸受け面３４、３５には比較的に大きな正圧すなわち浮力が生成される。しかも、フロントレール３２の後方すなわち背後には大きな負圧が生成される。これら浮力および負圧のバランスに基づき浮上ヘッドスライダ２２の浮上姿勢は確立される。なお、浮上ヘッドスライダ２２の形態はこういった形態に限られるものではない。

空気軸受け面３５の空気流出側で一方のリアサイドレール３３には電磁変換素子２７が埋め込まれる。電磁変換素子２７は例えば読み出し素子と書き込み素子とを備える。読み出し素子にはトンネル接合磁気抵抗効果（ＴｕＭＲ）素子が用いられる。トンネル接合磁気抵抗効果素子では磁気ディスク１４から作用する磁界の向きに応じてトンネル接合膜の抵抗変化が引き起こされる。こういった抵抗変化に基づき磁気ディスク１４から情報は読み出される。書き込み素子にはいわゆる単磁極ヘッドが用いられる。単磁極ヘッドは薄膜コイルパターンの働きで磁界を生成する。この磁界の働きで磁気ディスク１４に情報は書き込まれる。電磁変換素子２７は素子内蔵膜２６の表面に読み出し素子の読み出しギャップや書き込み素子の書き込みギャップを臨ませる。

ただし、空気軸受け面３５で素子内蔵膜２６の表面には硬質の保護膜が形成されてもよい。こういった硬質の保護膜は素子内蔵膜２６の表面で露出する読み出しギャップや書き込みギャップを覆う。保護膜には例えばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜が用いられればよい。

図３に示されるように、読み出し素子４１では、左右１対の導電層すなわち電極層４２４３にトンネル接合磁気抵抗効果膜４４が挟み込まれる。電極層４２、４３は浮上ヘッドスライダ２２の前後方向に延びる。電極層４２、４３は例えばＦｅＮ（窒化鉄）やＮｉＦｅ（ニッケル鉄）といった高透磁率材料から形成されればよい。各電極層４２、４３の膜厚は例えば２．０μｍ〜３．０μｍに設定される。こうして電極層４２、４３はシールド層として機能することができる。その結果、電極層４２、４３の間隔は磁気ディスク１４上で記録トラックのトラック幅方向すなわちクロストラック方向に磁気記録の分解能を決定する。後述されるように、トンネル接合磁気抵抗効果膜４４は浮上ヘッドスライダ２２の前後方向すなわち磁気ディスク１４の記録トラックのダウントラック方向にコア幅を規定する。

同時に、電極層４２、４３の間には１対の磁区制御膜４５が配置される。トンネル接合磁気抵抗効果膜４４は媒体対向面２８に沿って磁区制御膜４５同士の間に配置される。磁区制御膜４５は例えばＣｏＣｒＰｔ（コバルトクロム白金）といった硬磁性材料から形成される。磁区制御膜４５は媒体対向面２８に沿って一方向に磁化を確立する。磁区制御膜４５と電極層４２との間、および、磁区制御膜４５とトンネル接合磁気抵抗効果膜４４との間には絶縁膜４６が挟み込まれる。絶縁膜４６は例えばＡｌ_２Ｏ_３から形成される。絶縁膜４６の膜厚は例えば３．０ｎｍ〜１０．０ｎｍの範囲で設定されればよい。磁区制御膜４５は電極層４２およびトンネル接合磁気抵抗効果膜４４から絶縁される。したがって、たとえ磁区制御膜４５が導電性を有していても、電極層４２、４３同士の間ではトンネル接合磁気抵抗効果膜４４のみで導通が確立される。

書き込み素子４７すなわち単磁極ヘッドは、リアサイドレール３３の表面で露出する主磁極４８および補助磁極４９を備える。主磁極４８および補助磁極４９は、読み出し素子４１の電極層４２、４３同士の間に配置される。こうして電極層４２、４３は主磁極４８に隣接するサイドシールドとして機能する。主磁極４８および補助磁極４９は例えばＦｅＮ（窒化鉄）やＮｉＦｅ（ニッケル鉄）といった磁性材料から形成されればよい。図４を併せて参照し、補助磁極４９の後端は主磁極４８に磁性連結片５１で接続される。主磁極４８周りで磁気コイルすなわち薄膜コイルパターン５２が形成される。こうして主磁極４８、補助磁極４９および磁性連結片５１は、薄膜コイルパターン５２の中心位置を貫通する磁性コアを形成する。

図５はトンネル接合磁気抵抗効果膜４４の構造を概略的に示す。このトンネル接合磁気抵抗効果膜４４は、電極層４２上に広がる膜厚３．０ｎｍの下地層５５を備える。下地層５５は、電極層４２上に順番に積層される膜厚１．０ｎｍのＴａ（タンタル）層および膜厚２．０ｎｍのＲｕ（ルテニウム）層を備える。Ｔａ層ではアモルファス構造が確立される。下地層５５の表面には膜厚５．０ｎｍのピニング層５６が重ね合わせられる。ピニング層５６は反強磁性層から形成される。ピニング層５６は例えばＩｒＭｎ（イリジウムマンガン）層から形成される。

ピニング層５６の表面には磁化固定層すなわちピンド層５７が重ね合わせられる。ピンド層５７は、膜厚１．５ｎｍのＣｏＦｅ（コバルト鉄）層から形成される。ピンド層５７の表面には膜厚０．５ｎｍの非磁性中間層５８が重ね合わせられる。非磁性中間層５８はＲｕＲｈ（ルテニウムロジウム）層から形成される。ピンド層５７およびピニング層５６の間には交換結合が確立される。この交換結合の働きでピンド層５７の磁化は所定の方向に固定される。

非磁性層中間層５８の表面には膜厚１．６ｎｍのリファレンス層５９が重ね合わせられる。リファレンス層５９はＣｏＦｅＢ（コバルト鉄ボロン）層から形成される。リファレンス層５９はピンド層５７および非磁性中間層５８と協働で積層フェリ構造を確立する。したがって、ピンド層５７とリファレンス層５９との間には交換結合が確立される。この交換結合の働きでリファレンス層５９の磁化方向とピンド層５７の磁化方向との間には反平行の関係が確立される。

リファレンス層５９の表面には膜厚１．０ｎｍのトンネルバリア層６１が重ね合わせられる。トンネルバリア層６１はＭｇＯ（酸化マグネシウム）層から形成される。トンネルバリア層６１の表面には膜厚１．８ｎｍの自由磁化層すなわちフリー層６２が重ね合わせられる。フリー層６２はＣｏＦｅＢ層といった強磁性層から形成される。フリー層６１は、外部磁化の作用に応じて磁化方向の変化を許容する。フリー層６２の表面には膜厚１３．０ｎｍのキャップ層６３が重ね合わせられる。キャップ層６３は、フリー層６２上に順番に積層されるＴａ層およびＲｕ層を備える。

キャップ層６３には前述の電極層４３が重ね合わせられる。電極層４２および電極層４３の間には前述の磁区制御膜４５が配置される。磁区制御膜４５は媒体対向面２８に沿ってトンネル接合磁気抵抗効果膜４４を挟み込む。磁区制御膜４５は例えば硬磁性材料から形成される。ここでは、磁区制御膜４５は例えばＣｏＣｒＰｔ（コバルトクロム白金）合金から形成される。磁区制御膜４５には所定の方向に磁化が確立される。磁化の働きで媒体対向面２８に沿ってフリー層６２を横切る磁界は確立される。フリー層６２では磁化の向きは揃えられる。

図６は磁気ディスク１４の表面を示す。磁気ディスク１４はディスクリートトラック媒体を構成する。この磁気ディスク１４の表裏面には磁気ディスク１４の周方向すなわちダウントラック方向に沿って複数筋の記録トラック６５、６５…が延びる。記録トラック６５は同心円状に形成される。各記録トラック６５では等間隔でダウントラック方向に複数の磁性ドット６６が配列される。各磁性ドット６６では、磁気ディスク１４の表面に直交する垂直方向に上向き（垂直方向に外向き）の磁化または下向き（垂直方向に内向き）の磁化が確立される。こうして各磁性ドット６６に磁気情報が記録される。各記録トラック６５同士は分離トラック６７で隔てられる。分離トラック６７は非磁性体から形成される。分離トラック６７は、記録トラック６５と同様に、ダウントラック方向に沿って同心円状に延びる。

磁気情報の書き込みや読み出しにあたって電磁変換素子２７は磁気ディスク１４の表面に向き合わせられる。読み出し素子４１のトンネル接合磁気抵抗効果膜４４のコア幅はダウントラック方向に規定される。コア幅は、媒体対向面２８でトンネル接合磁気抵抗効果膜４４の積層方向に直交する方向に規定される幅で特定される。ここでは、トンネル接合磁気抵抗効果膜４４のコア幅は、ダウントラック方向に規定される各磁性ドット６６の長さの１．８倍程度に設定される。積層方向に規定されるトンネル接合磁気抵抗効果素子４４の長さすなわちギャップ長は、記録トラック６５のトラック幅の０．８倍程度に設定される。媒体対向面２８からトンネル接合磁気抵抗効果素子４４の奥行きはコア幅の１．２倍程度に設定される。

いま、書き込み素子４７すなわち単磁極ヘッドが磁気ディスク１４の表面に向き合わせられると、主磁極４８から漏れ出る磁界は磁性ドット６６に作用する。磁性ドット６６には、磁気ディスク１４の表面に直交する垂直方向に磁界が誘導される。磁界は磁気ディスク１４の裏打ち層から補助磁極４９に循環する。１個の磁性ドット６６ごとに上向きの磁化または下向きの磁化が確立される。こうして情報が記録される。その一方で、読み出し素子４１が磁気ディスク１４の表面に向き合わせられると、磁性ドット６６から漏れ出る磁界はトンネル接合磁気抵抗効果膜４４に作用する。トンネル接合磁気抵抗効果膜４４では磁界の向きに応じて抵抗変化が引き起こされる。こういった抵抗変化に基づき磁気ディスク１４から情報は読み出される。

以上のようなＨＤＤ１１では、読み出し素子４１のトンネル接合磁気抵抗効果膜４４は記録トラック６５のダウントラック方向にコア幅を規定する。その結果、トンネル接合磁気抵抗効果膜４４では従来に比べて大きなコア幅が確保されることができる。コア幅の増大に応じてこれまで以上に大きな面積のトンネルバリア層６１が形成される。その結果、磁気ディスク１４で従来と同様の面記録密度が確保される場合に、本発明に係るトンネル接合磁気抵抗硬膜４４の磁気抵抗変化率（ＭＲ比）は従来に比べて増大する。読み出し素子４１の読み出し感度はこれまで以上に向上する。

いま、磁気ディスクで例えば７００［Ｇｂｉｔ／ｉｎ^２］の面記録密度が実現される場面を想定する。この面記録密度の実現にあたって、磁気ディスクの表面で規定される１個の磁性ドットの表面積は９２０［ｎｍ^２］に設定される必要がある。本実施形態に係る具体例のＨＤＤ１１では、図７の表に示されるように、記録トラックのダウントラック方向に規定される１個の磁性ドットの長さは例えば３０．７［ｎｍ］に設定される。同時に、記録トラックすなわち磁性ドットのトラック幅は例えば３０．０［ｎｍ］に設定される。こうしてダウントラック方向に規定される磁性ドットの長さとトラック幅との比は１対１程度に設定される。その結果、８２６．８［ｋｂｉｔ／ｉｎ］の線記録密度および８４６．３［ｋｔｒａｃｋ／ｉｎ］の記録トラック密度が実現される。

このとき、トンネル接合磁気抵抗効果膜のギャップ長はトラック幅の０．８倍程度すなわち２５［ｎｍ］程度に設定される。本実施形態では、記録トラックのトラック幅方向にトンネル接合磁気抵抗効果膜のギャップ長が規定される。トンネル接合磁気抵抗効果膜はトラック幅方向に電極層すなわちシールド層に挟み込まれる。こうしたシールド層の働きでトラック幅方向に隣接する記録トラックからの影響は回避される。その結果、ギャップ長はトラック幅の０．８倍といった具合にトラック幅に対して比較的に大きな比率で規定されることができる。その一方で、コア幅は磁性ドットの長さの１．８倍程度すなわち５５．３［ｎｍ］程度に設定される。媒体対向面からトンネル接合磁気抵抗効果膜の奥行きはコア幅の１．２倍程度すなわち６５［ｎｍ］程度に設定される。したがって、トンネル接合磁気抵抗効果膜では、トンネルバリア層では３５００［ｎｍ^２］程度の面積が確保される。

その一方で、従来技術に係る比較例のＨＤＤでは、一般に、ダウントラック方向に規定される磁性ドットの長さと記録トラックのトラック幅との比は１対５程度に設定される。したがって、前述の面記録密度の実現にあたって、図７の表に示されるように、記録トラックのダウントラック方向に規定される１個の磁性ドットの長さは１３．６［ｎｍ］に設定される。このとき、記録トラックすなわち磁性ドットのトラック幅は６７．９［ｎｍ］に設定される。こうして１８７１［ｋｂｉｔ／ｉｎ］の線記録密度および３７４［ｋｔｒａｃｋ／ｉｎ］の記録トラック密度が実現される。

このとき、トンネル接合磁気抵抗効果膜のギャップ長は２５［ｎｍ］に設定される。一般に、従来技術では、トンネル接合磁気抵抗効果膜のコア幅はトラック幅方向に規定される。したがって、隣接する記録トラックからの影響に基づきトンネル接合磁気抵抗効果膜のコア幅方向に外部磁場耐性が低下する。その結果、コア幅はトラック幅の０．６５倍すなわち４４［ｎｍ］程度に設定される。すなわち、従来技術では本実施形態よりも小さいコア幅が規定される。その一方で、媒体対向面からトンネル接合磁気抵抗効果膜の奥行きはコア幅の１．２倍程度すなわち５３［ｎｍ］に設定される。したがって、従来技術に係るトンネル接合磁気抵抗効果膜では、トンネルバリア層の面積は２３００［ｎｍ^２］程度に設定される。

以上のことから、本実施形態に係る電磁変換素子では、従来技術に係る電磁変換素子に比べてトンネルバリア層の面積は飛躍的に増大する。図７の表に示されるように、トンネル接合磁気抵抗効果膜の電気抵抗率（ＲＡ）の最小値は増大する。その結果、トンネル接合磁気抵抗効果膜では膜厚の大きいトンネルバリア層が用いられることができる。例えば図８に示されるように、電気抵抗率（ＲＡ）の最小値の増大に応じてトンネル接合磁気抵抗効果膜では磁気抵抗変化率（ＭＲ比）は増大する。読み出し素子の読み出し感度は向上する。こうした読み出し素子は記録密度の向上に大いに貢献することができる。なお、図７の表に示されるように、５００［Ｇｂｉｔ／ｉｎ^２］の面記録密度が実現される場合にも同様の結果が得られる。

こうした電気抵抗率（ＲＡ）の最小値の増大に応じて、例えば図９に示されるように、トンネル接合磁気抵抗効果膜では耐電圧が増大する。ここでは、従来技術に比べて５０％程度の増大が観察される。その結果、トンネル接合磁気抵抗効果膜の静電破壊耐性が向上する。同時に、電気抵抗率（ＲＡ）の最小値の増大に応じて、例えば図１０に示されるように、トンネル接合磁気抵抗効果膜ではフリー層とリファレンス層との相互作用は低減される。ここでは、従来技術に比べて４０％程度の低減が観察される。その結果、トンネル接合磁気抵抗効果膜では磁気ディスクから作用する外部磁化に対する応答が向上する。こうして読み出し感度は向上する。

次に電磁変換素子２７の製造方法を説明する。まず、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ基板は用意される。Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ基板の表面には第１Ａｌ_２Ｏ_３膜が形成される。第１Ａｌ_２Ｏ_３膜上では個々の浮上ヘッドスライダ２２ごとに読み出し素子４１や書き込み素子４７が形成される。読み出し素子４１や書き込み素子４７の形成後、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ基板の表面には第２Ａｌ_２Ｏ_３膜が形成される。第１Ａｌ_２Ｏ_３膜や第２Ａｌ_２Ｏ_３膜は素子内臓膜２６を形成する。その後、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ基板から個々の浮上ヘッドスライダ２２は切り出される。

読み出し素子４１および書き込み素子４７の形成にあたって、図１１に示されるように、第１Ａｌ_２Ｏ_３膜７１上には規定の位置で第１電極層７２が形成される。形成にあたって例えばスパッタリングが用いられる。第１電極層７２は所定の形状に象られる。その後、第１Ａｌ_２Ｏ_３膜７１上には非磁性の絶縁膜７３が形成される。絶縁膜７３の表面には化学機械研磨（ＣＭＰ）に基づき平坦化処理が施される。図１２に示されるように、第１電極層７２の書き込み素子４７側には切り欠きが形成される。図１３に示されるように、絶縁膜７３上には所定のパターンでレジスト７４が形成される。

図１４に示されるように、スパッタリングに基づき配線層７５および第２電極層７６が形成される。形成後、絶縁膜７３上からレジスト７４が除去される。図１５に示されるように、絶縁膜７３上には非磁性の絶縁膜７７が形成される。絶縁膜７７の表面には化学機械研磨（ＣＭＰ）に基づき平坦化処理が施される。その後、図１６に示されるように、レジストの形成、スパッタリングおよび平坦化処理に基づき配線層７８、第３電極層７９および絶縁膜８１の形成が繰り返される。このとき、書き込み素子４７側で第２電極層７６上には絶縁膜８１が覆い被さる。

その後、読み出し素子４１側では、第３電極層７９上に下地層５５、ピニング層５６、ピンド層５７、非磁性中間層５８、リファレンス層５９、トンネルバリア層６１、フリー層６２およびキャップ層６３の素材膜の積層体が形成される。積層体には例えば２７０℃の温度で４時間にわたって加熱処理が施される。このとき、積層体には磁界が作用する。その後、フォトリソグラフィ技術に基づき積層体からトンネル接合磁気抵抗効果膜４４は削り出される。その後、絶縁膜４６および磁区制御膜４５が形成される。こうして、図１７に示されるように、トンネル接合磁気抵抗効果膜４４が形成される。トンネル接合磁気抵抗効果膜４４には絶縁膜８２が覆い被さる。

図１８に示されるように、絶縁膜８２上には所定のパターンでレジスト８３が形成される。レジスト８３の空隙は書き込み素子４７の主磁極４８の輪郭を象る。レジスト８３に基づき絶縁膜８２にエッチングが実施される。こうして絶縁膜８２には主磁極４８の輪郭を象る溝８４が形成される。例えばスパッタリングに基づき溝８４内に磁性体が埋め込まれる。こうして主磁極４８が形成される。同様に、レジストの形成、エッチング、磁性体の埋め込みおよびレジストの除去が繰り返される。その結果、補助磁極４９および磁性連結片５１が形成される。

その後、主磁極４８および補助磁極４９上は絶縁膜８５が形成される。絶縁膜８５には化学機械研磨（ＣＭＰ）に基づき平坦化処理が施される。その結果、図１９に示されるように、主磁極４８および補助磁極４９が形成される。トンネル接合磁気抵抗効果膜４４は露出する。図２０に示されるように、絶縁膜８２上には電極層４３および配線層８６が形成される。形成にあたって前述と同様の形成方法が実施されればよい。配線層８６の形成に基づき書き込み素子４７側では薄膜コイルパターン５２が形成される。その結果、図２１に示されるように、読み出し素子４１および書き込み素子４７が形成される。

本発明に係る記憶装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の内部構造を概略的に示す平面図である。 本発明の一具体例に係る浮上ヘッドスライダを概略的に示す拡大斜視図である。 媒体対向面から観察される電磁変換素子を概略的に示す電磁変換素子の正面図である。 図３の４−４線に沿った断面図である。 トンネル接合磁気抵抗効果膜の構造を概略的に示す拡大正面図である。 磁気ディスクの構造を概略的に示す部分拡大平面図である。 磁気ディスクおよび電磁変換素子の数値を示す表である。 磁気抵抗変化率（ＭＲ比）と電気抵抗（ＲＡ）との関係を示すグラフである。 耐電圧と電気抵抗率（ＲＡ）との関係を示すグラフである。 フリー層およびリファレンス層の間の相互作用と電気抵抗（ＲＡ）との関係を示すグラフである。 第１Ａｌ_２Ｏ_３膜上に第１電極層を形成する工程を概略的に示す断面図である。 第１Ａｌ_２Ｏ_３膜上に第１電極層を形成する工程を概略的に示す平面図である。 絶縁膜上にレジストを形成する工程を概略的に示す平面図である。 配線層および第２電極層を形成する工程を概略的に示す断面図である。 配線層および第２電極層を形成する工程を概略的に示す断面図である。 配線層および第３電極層を形成する工程を概略的に示す平面図である。 トンネル接合磁気抵抗効果膜を形成する工程を概略的に示す断面図である。 主磁極を形成する工程を概略的に示す断面図である。 補助磁極を形成する工程を概略的に示す断面図である。 配線層および電極層を形成する工程を概略的に示す平面図である。 配線層および電極層を形成する工程を概略的に示す平面図である。

符号の説明

１１ 記憶装置（ハードディスク駆動装置）、１４ 記憶媒体（磁気ディスク）、２２ ヘッドスライダ（浮上ヘッドスライダ）、２５ スライダ本体、２６ 非磁性層（素子内蔵膜）、２７ 磁気ヘッド（電磁変換素子）、４１ 読み出し素子、４２ シールド層、４３ シールド層、４４ 磁気抵抗効果膜（トンネル接合磁気抵抗効果膜）、４７ 書き込み素子、４８ 主磁極、６５ 記録トラック。

Claims (5)

1. 記録トラックのダウントラック方向にコア幅を規定する磁気抵抗効果膜を有する読み出し素子と、
   前記ダウントラック方向に前記読み出し素子に隣接して配置される書き込み素子とを備えることを特徴とする磁気ヘッド。
2. 請求項１に記載の磁気ヘッドにおいて、ダウントラック方向に延びて前記磁気抵抗効果膜の両端に接続され、前記記録トラックのクロストラック方向に前記書き込み素子の主磁極を挟み込む１対のシールド層を備えることを特徴とする磁気ヘッド。
3. 記録トラックを規定する記憶媒体と、
   前記記憶媒体の表面に向き合わせられる磁気ヘッドとを備え、
   前記磁気ヘッドは、前記記録トラックのダウントラック方向にコア幅を規定する磁気抵抗効果膜を有する読み出し素子と、前記ダウントラック方向に前記読み出し素子に隣接して配置される書き込み素子とを備えることを特徴とする記憶装置。
4. スライダ本体と、
   前記スライダ本体の側面に積層されて前記スライダ本体の前後方向に延びる非磁性層と、
   前記非磁性層に埋め込まれて、前記スライダ本体の前後方向にコア幅を規定する磁気抵抗効果膜を有する読み出し素子と、
   前記スライダ本体の前後方向に前記読み出し素子に隣接して配置される書き込み素子とを備えることを特徴とするヘッドスライダ。
5. 請求項４に記載のヘッドスライダにおいて、前記スライダ本体の前後方向に延びて前記磁気抵抗効果膜の両端に接続されると同時に、前記スライダ本体の前後方向に前記書き込み素子の主磁極を挟み込む１対のシールド層を備えることを特徴とするヘッドスライダ。

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