JP5460792B2 - 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気抵抗効果素子の製造方法 - Google Patents

磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気抵抗効果素子の製造方法 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気抵抗効果素子の製造方法に関する。
ＨＤＤ（Hard Disk Drive：ハードディスクドライブ）の信号再生には、例えば、ＴＭＲヘッド（Tunneling MagnetoResistive Head）が使用されている。ＴＭＲヘッドに設けられる磁気抵抗効果素子は、磁性積層膜と、磁性積層膜を挟むシールドと、を含む。ＴＭＲヘッドにおいて、再生の安定化が望まれる。
米国特許第７１７７１２２号明細書
本発明の実施形態は、安定な再生動作が可能な磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気抵抗効果素子の製造方法を提供する。
実施形態によれば、第１シールドと、第２シールドと、第１サイドシールド層と、第２サイドシールド層と、積層体と、第１シールドガイド層と、第２シールドガイド層と、を備えた磁気抵抗効果素子が提供される。前記第１サイドシールド層は、第１磁性層と、第１非磁性中間層と、第２磁性層と、を含む。前記第１磁性層は、前記第１シールドと前記第２シールドとの間に設けられる。前記第１非磁性中間層は、前記第１磁性層と前記第２シールドとの間に設けられる。前記第２磁性層は、前記第１非磁性中間層と前記第２シールドとの間に設けられ前記第１磁性層と反強磁性結合する。前記第２サイドシールド層は、第３磁性層と、第２非磁性中間層と、第４磁性層と、を含む。前記第３磁性層は、前記第１シールドと前記第２シールドとの間に設けられ前記第１シールドから前記第２シールドへ向かう積層方向と交差する第１方向において前記第１サイドシールド層と離間する。前記第２非磁性中間層は、前記第３磁性層と前記第２シールドとの間に設けられ第１方向において前記第１サイドシールド層と離間する。前記第４磁性層は、前記第２非磁性中間層と前記第２シールドとの間に設けられ第１方向において前記第１サイドシールド層と離間し前記第３磁性層と反強磁性結合する。前記積層体は、第１強磁性層と、第３非磁性中間層と、第２強磁性層と、を含む。前記第１強磁性層は、前記第１シールドと前記第２シールドとの間において前記第１サイドシールド層と前記第２サイドシールド層との間に設けられる。前記第３非磁性中間層は、前記第１強磁性層と前記第２シールドとの間に設けられる。前記第２強磁性層は、前記第３非磁性中間層と前記第２シールドとの間に設けられる。第１シールドガイド層は、前記第１サイドシールド層と前記積層体との間に設けられた第５磁性層を含む。第２シールドガイド層は、前記第２サイドシールド層と前記積層体との間に設けられた第６磁性層を含む。前記第１サイドシールド層と前記第１シールドガイド層との間の距離は、前記積層体と前記第１シールドガイド層との間の距離よりも短い。前記第２サイドシールド層と前記第２シールドガイド層との間の距離は、前記積層体と前記第２シールドガイド層との間の距離よりも短い。
第１の実施形態に係る磁気抵抗効果素子を示す模式的平面図である。 第１の実施形態に係る磁気抵抗効果素子が搭載される磁気ヘッドを示す模式的斜視図である。 第１の実施形態に係る磁気抵抗効果素子が搭載されるヘッドスライダを示す模式的斜視図である。 第２の実施形態に係る磁気抵抗効果素子を示す模式的平面図である。 図５（ａ）〜図５（ｅ）は、第２の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、第５磁性層および第６磁性層の特性を示すグラフ図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、第１非磁性層および第２非磁性層の特性を示すグラフ図である。 第３の実施形態に係る磁気記録再生装置を示す模式的斜視図である。 第３の実施形態に係る磁気記録装置の一部を示す模式的斜視図である。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の構成を例示する模式的平面図である。
図２は、第１の実施形態に係る磁気抵抗効果素子が搭載される磁気ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。
図３は、第１の実施形態に係る磁気抵抗効果素子が搭載されるヘッドスライダの構成を例示する模式的斜視図である。
まず、実施形態に係る磁気ヘッドの構成の概要と動作の概要について、図２及び図３を参照しつつ説明する。
図２に表したように、磁気ヘッド１１０は、再生部７０（再生ヘッド部）を備える。さらに、磁気ヘッド１１０は、書き込み部６０（書き込みヘッド部）を備えることができる。
書き込み部６０は、例えば、主磁極６１と、書き込み部リターンパス６２と、を含む。なお、磁気ヘッド１１０において、書き込み部６０は、例えば、スピントルク発振子６３（ＳＴＯ：spin torque oscillator）などの、書き込み動作に関してアシストする部分をさらに含むことができる。磁気ヘッド１１０において、書き込み部６０は、任意の構成を有することができる。
再生部７０は、例えば、積層体２０と、第１シールド１１と、第２シールド１２と、第１サイドシールド層３０ａと、第２サイドシールド層３０ｂと、を含む。積層体２０は、第１シールド１１と第２シールド１２との間に設けられている。
上記の再生部７０の各要素、及び、上記の書き込み部６０の各要素は、図示しない、例えばアルミナの絶縁体により分離される。
図３に表したように、磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ３に搭載される。ヘッドスライダ３には、例えばＡｌ２Ｏ３／ＴｉＣなどが用いられる。ヘッドスライダ３は、磁気ディスクなどの磁気記録媒体８０の上を、浮上または接触しながら、磁気記録媒体８０に対して相対的に運動する。
ヘッドスライダ３は、例えば、空気流入側３Ａと空気流出側３Ｂとを有する。磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ３の空気流出側３Ｂの側面などに配置される。これにより、ヘッドスライダ３に搭載された磁気ヘッド１１０は、磁気記録媒体８０の上を浮上または接触しながら磁気記録媒体８０に対して相対的に運動する。
図２に表したように、磁気記録媒体８０は、例えば媒体基板８２と、媒体基板８２の上に設けられた磁気記録層８１と、を有する。書き込み部６０から印加される磁界により、磁気記録層８１の磁化８３が制御され、これにより書き込み動作が実施される。磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５に沿って、磁気ヘッド１１０に対して相対的に移動する。
再生部７０は、磁気記録媒体８０に対向して配置される。再生部７０は、磁気記録媒体８０に対向する媒体対向面７０ｓ（ＡＢＳ：Air Bearing Surface）を有する。磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５に沿って、磁気ヘッド１１０に対して相対的に移動する。再生部７０は、磁気記録層８１の磁化８３の方向を検出する。これにより、再生動作が実施される。再生部７０は、磁気記録媒体８０に記録された記録信号を検出する。
図１に表したように、本実施形態に係る磁気抵抗効果素子２１０は、第１シールド１１と、第２シールド１２と、積層体２０と、第１サイドシールド層３０ａと、第２サイドシールド層３０ｂと、第１シールドガイド層４０ａと、第２シールドガイド層４０ｂと、第１絶縁層５１と、第２絶縁層５２と、を含む。
図１は、磁気抵抗効果素子２１０を媒体対向面７０ｓからみた平面図に相当する。
第１シールド１１から第２シールド１２に向かう方向（積層方向）をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直な１つの方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸方向とＹ軸方向とに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、ハイト方向である。Ｘ軸方向は、例えば、磁気記録媒体８０の記録トラック進行方向（トラック方向）に対応する。Ｙ軸方向は、例えば、磁気記録媒体８０の記録トラック幅方向（トラック幅方向）に対応する。トラック幅方向は、ビット幅を規定する。
第１シールド１１から第２シールド１２へ向かう積層方向（Ｘ軸方向）に対して交差する方向を第１方向とする。以下では、第１方向が、積層方向に対して直交する場合として説明する。そして、第１方向がＹ軸方向であるとする。
積層方向（Ｘ軸方向）及び第１方向（Ｙ軸方向）に対して交差する方向を第２方向とする。以下では、第２方向が積層積層方向及び第１方向に対して直交する場合として説明する。そして、第２方向がＺ軸方向であるとする。
第１サイドシールド層３０ａは、第１シールド１１と第２シールド１２との間に設けられる。第２サイドシールド層３０ｂは、Ｙ軸方向において第１サイドシールド層３０ａと離間して設けられる。積層体２０は、第１シールド１１と第２シールド１２との間において第１サイドシールド層３０ａと第２サイドシールド層３０ｂとの間に設けられる。
第１シールドガイド層４０ａは、第１サイドシールド層３０ａと積層体２０との間に設けられる。図１に表したように、第１シールドガイド層４０ａは、第１シールド１１と第１サイドシールド層３０ａとの間にまで延在する。つまり、第１シールドガイド層４０ａは、第１サイドシールド層３０ａと積層体２０との間と、第１シールド１１と第１サイドシールド層３０ａとの間と、に設けられる。第１シールドガイド層４０ａは、第５磁性層４１を含む。第５磁性層４１は、第１サイドシールド層３０ａと積層体２０との間に設けられる。第５磁性層４１には、例えば、軟磁性材料が用いられる。第５磁性層４１は、例えば、軟磁性層である。
第２シールドガイド層４０ｂは、第２サイドシールド層３０ｂと積層体２０との間に設けられる。図１に表したように、第２シールドガイド層４０ｂは、第１シールド１１と第２サイドシールド層３０ｂとの間にまで延在する。つまり、第２シールドガイド層４０ｂは、第２サイドシールド層３０ｂと積層体２０との間と、第１シールド１１と第２サイドシールド層３０ｂとの間と、に設けられる。第２シールドガイド層４０ｂは、第６磁性層４２を含む。第６磁性層４２は、第２サイドシールド層３０ｂと積層体２０との間に設けられる。第６磁性層４２には、例えば、軟磁性材料が用いられる。第２磁性層４２は、例えば、軟磁性層である。
第１シールドガイド層４０ａ及び第１シールドガイド層４０ｂの存在に関しては、例えば、ＴＥＭ（Transmission Electron Microscopy：透過型電子顕微鏡）、または、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）等を用いて観察される断面に基づいた局所的なエネルギー分散Ｘ線分析で、判断することができる。
第１絶縁層５１は、第１シールドガイド層４０ａと積層体２０との間に設けられる。図１に表したように、第１絶縁層５１は、第１シールド１１と第１シールドガイド層４０ａとの間にまで延在する。つまり、第１絶縁層５１は、第１シールドガイド層４０ａと積層体２０との間と、第１シールド１１と第１シールドガイド層４０ａとの間と、に設けられる。
第２絶縁層５２は、第２シールドガイド層４０ｂと積層体２０との間に設けられる。図１に表したように、第２絶縁層５２は、第１シールド１１と第２シールドガイド層４０ｂとの間にまで延在する。つまり、第２絶縁層５２は、第２シールドガイド層４０ｂと積層体２０との間と、第１シールド１１と第２シールドガイド層４０ｂとの間と、に設けられる。
第１サイドシールド層３０ａは、第１磁性層３１と、第２磁性層３２と、第１非磁性中間層３６と、を含む。第１磁性層３１は、第１シールド１１と第２シールド１２との間に設けられる。第１磁性層３１と第２シールド１２との間に、第１非磁性中間層３６が設けられる。第１非磁性中間層３６と第２シールド１２との間に、第２磁性層３２が設けられる。第１磁性層３１は、第２磁性層３２と反強磁性結合する。第１磁性層３１及び第２磁性層３２には、例えば、軟磁性材料が用いられる。第１磁性層３１及び第２磁性層３２は、例えば、軟磁性層である。
第２サイドシールド層３０ｂは、第３磁性層３３と、第４磁性層３４と、第２非磁性中間層３７と、を含む。第３磁性層３３は、第１シールド１１と第２シールド１２との間に設けられる。第３磁性層３３と第２シールド１２との間に、第２非磁性中間層３７が設けられる。第２非磁性中間層３７と第２シールド１２との間に、第４磁性層３４が設けられる。第３磁性層３３は、第４磁性層３４と反強磁性結合する。第３磁性層３３及び第４磁性層３４には、例えば、軟磁性材料が用いられる。第３磁性層３３及び第４磁性層３４は、例えば、軟磁性層である。第３強磁性層３３は、Ｙ軸方向において第１サイドシールド層３０ａと離間する。第４磁性層３４は、Ｙ軸方向において第１サイドシールド層３０ａと離間する。第２非磁性中間層３７は、Ｙ軸方向において第１サイドシールド層３０ａと離間する。
積層体２０は、第１強磁性層２１と、第２強磁性層２２と、第３非磁性中間層２５と、下地層２６と、キャップ層２７と、を含む。下地層２６は、第１シールド１１と第２シールド１２との間に設けられる。下地層２６と第２シールド１２との間に、第１強磁性層２１が設けられる。第１強磁性層２１と第２シールド１２との間に、第３非磁性中間層２５が設けられる。第３非磁性中間層２５と第２シールド１２との間に、第２強磁性層２２が設けられる。第２強磁性層２２と第２シールド１２との間に、キャップ層２７が設けられる。第１強磁性層２１は、第１シールド１１と第２シールド１２との間において第１サイドシールド層３０ａと第２サイドシールド層３０ｂとの間に設けられる。
例えば、再生部７０に含まれる磁気抵抗効果素子２１０において、第１強磁性層２１の磁化の方向及び第２強磁性層２２の磁化の方向の少なくともいずれかが、媒体磁界に応じて変化する。積層体２０の積層方向に沿って積層体２０に電流を通電して、磁気記録媒体８０から記録信号を検出する。これにより、再生部７０は、再生動作を行う。本実施形態においては、この電流は、第１シールド１１及び第２シールド１２を介して、積層体２０に供給される。第１シールド１１及び第２シールド１２は、電極として機能する。
積層体２０の上（Ｚ軸方向）において第１シールド１１と第２シールド１２との間および第１サイドシールド層３０ａと第２サイドシールド層３０ｂとの間に、図示しないハードバイアスが設けられる。すなわち、ハードバイアスは、積層体２０の媒体対向面７０ｓとは反対側に設けられる。ハードバイアスとして、例えば、硬質磁性体が用いられる。ハードバイアスは、積層体２０に磁場を印加して、第１強磁性層２１及び第２強磁性層２２の磁化を所定の方向に設定する。
第１シールド１１および第２シールド１２として、磁性体が用いられる。第１シールド１１および第２シールド１２は、例えば、強磁性体を含む。第１シールド１１および第２シールド１２の少なくともいずれかは、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＮｂＴａ、ＣｏＺｒＴａＣｒ及びＣｏＺｒＦｅＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む。第１シールド１１および第２シールド１２の少なくともいずれかとして、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む複数の積層された層を含む積層膜を用いることができる。第１シールド１１および第２シールド１２の少なくともいずれかとして、例えば、ＮｉＦｅが用いられる。
第１シールド１１の材料及び構成は、第２シールド１２と同じでも異なっても良い。
下地層２６として、例えば、Ｔａ、Ｃｕ及びＲｕよりなる群から選択された少なくとも１つを用いることができる。下地層２６として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む複数の積層された層を含む積層膜を用いても良い。下地層２６の厚さ（積層方向の長さ、すなわち、Ｘ軸方向の長さ）は、例えば、５ナノメートル（ｎｍ）以下である。下地層２６として積層膜を用いる場合には、積層膜に含まれる各層の厚さ（Ｘ軸方向の長さ）は、３ｎｍ以下が好ましい。下地層２６としては、例えば、２ｎｍの厚さのタンタル（Ｔａ）を含む層と、２ｎｍの厚さの銅（Ｃｕ）を含む層と、を積層させた積層膜（Ｔａ／Ｃｕ）を用いることができる。
下地層２６に、上記の材料および厚さを適用すると、磁気抵抗効果部分（第１強磁性層２１、第３非磁性中間層２５及び第２強磁性層２２）の良好な結晶配向性が確保される。これにより、十分な磁気抵抗効果が得られる。そして、高感度再生特性が得られる。
第１強磁性層２１及び第２強磁性層２２には、例えば、強磁性材料が用いられる。第１強磁性層２１及び第２強磁性層２２には、例えば、ＣｏＦｅＧｅが用いられる。第１強磁性層２１は、例えば、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＦｅＧｅ、ＣｏＦｅＳｉＧｅ、Ｃｏ２ＭｎＳｉ、Ｃｏ２ＭｎＧｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＭｎＳｉ、ＣｏＦｅＭｎＧｅ及びＦｅ酸化物(ＦｅＯｘ)よりなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む。第１強磁性層２１として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む複数の積層された層を含む積層膜を用いても良い。第２強磁性層２２の材料及び構成は、第１強磁性層２１と同じでも異なっても良い。例えば、第１強磁性層２１としてＣｏＦｅを用い、第２強磁性層２２としてＣｏＦｅＳｉを用いることができる。
第１強磁性層２１の厚さ（Ｘ軸方向の長さ）は、９ｎｍ以下であり、例えば、約５ｎｍである。第２強磁性層２２の厚さ（Ｘ軸方向の長さ）は、９ｎｍ以下であり、例えば、約５ｎｍである。第１強磁性層２１及び第２強磁性層２２の厚さを９ｎｍ以下と薄くすることで、積層体２０の厚さ（Ｘ軸方向の長さ）が薄くできる。積層体２０の厚さを薄くすることで、第１シールド１１と第２シールド１２と間の距離が小さくでき、ＨＤＤの記録密度を高めることができる。
第２強磁性層２２の厚さは、第１強磁性層２１の厚さと同じでも異なっても良い。
例えば、第１強磁性層２１の磁気ボリュームと、第２強磁性層２２の磁気ボリュームと、の比が、「１」に近くなるように（例えば０．５以上２以下になるように）第１強磁性層２１の厚さ及び第２強磁性層２２の厚さを設定する。磁気ボリュームは、強磁性層の飽和磁化Ｍｓと、強磁性層の体積Ｖと、の積（Ｍｓ・Ｖ）である。
第１強磁性層２１の厚さまたは第２強磁性層２２の厚さが、９ｎｍよりも大きい場合は、下地層２６及び磁気抵抗効果部分を、面記録密度から規定される第１シールド１１と第２シールド１２との間の空間に収めることが困難となる。
第３非磁性中間層２５は、例えば、非磁性層である。第３非磁性中間層２５には、例えば、Ｃｕが用いられる。第３非磁性中間層２５は、例えば、Ｃｕ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｇａ、ＴｉＯＸ、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＩｎＯ、ＳｎＯ、ＧａＮ及びスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide)よりなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む。第３非磁性中間層２５として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む複数の積層された層を含む積層膜を用いても良い。第３非磁性中間層２５の厚さ（Ｘ軸方向の長さ）は、２ｎｍ以下であり、例えば、約２ｎｍである。
第１強磁性層２１、第３非磁性中間層２５及び第２強磁性層２２として上記の材料を用いると、良好なスピン分極率が得られる。これにより、高感度再生特性が得られる。
キャップ層２７は、例えば、非磁性層である。キャップ層２７は、例えば、Ｃｕ及びＴａよりなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む。キャップ層２７として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む複数の積層された層を含む積層膜を用いても良い。キャップ層２７の厚さ（Ｘ軸方向の長さ）は、４ｎｍ以下である。キャップ層２７としては、例えば、１ｎｍの厚さの銅（Ｃｕ）を含む層と、２ｎｍの厚さのタンタル（Ｔａ）を含む層と、を積層させた積層膜（Ｃｕ／Ｔａ）を用いることができる。
第１磁性層３１及び第２磁性層３２の少なくともいずれかは、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＮｂＴａ、ＣｏＺｒＴａＣｒ及びＣｏＺｒＦｅＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む。第１磁性層３１及び第２磁性層３２の少なくともいずれかとして、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む複数の積層された層を含む積層膜を用いることができる。第１磁性層３１の材料及び構成は、第２磁性層３２と同じでも異なっても良い。例えば、第１磁性層３１としてＮｉＦｅを用い、第２磁性層３２としてＣｏＺｒＮｂを用いることができる。
第３磁性層３３及び第４磁性層３４の少なくともいずれかは、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＮｂＴａ、ＣｏＺｒＴａＣｒ及びＣｏＺｒＦｅＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む。第３磁性層３３及び第４磁性層３４の少なくともいずれかとして、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む複数の積層された層を含む積層膜を用いることができる。第３磁性層３３の材料及び構成は、第４磁性層３４と同じでも異なっても良い。例えば、第３磁性層３３としてＮｉＦｅを用い、第４磁性層３４としてＣｏＺｒＮｂを用いることができる。
第１非磁性中間層３６及び第２非磁性中間層３７の少なくともいずれかは、例えば、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む。第１非磁性中間層３６の厚さ（Ｘ軸方向の長さ）及び第２非磁性中間層３７の厚さ（Ｘ軸方向の長さ）は、それぞれ２ｎｍ以下である。
第１磁性層３１は、第２磁性層３２と交換結合している。例えば、第１磁性層３１は、第２磁性層３２と反強磁性結合している。第１非磁性中間層３６として上記の材料を用いると、ＲＫＫＹ相互作用に基づいて、第１磁性層３１の磁化と第２磁性層３２の磁化との反強磁性結合が確保される。
第３磁性層３３は、第４磁性層３４と交換結合している。例えば、第３磁性層３３は、第４磁性層３４と反強磁性結合している。第２非磁性中間層３７として上記の材料を用いると、ＲＫＫＹ相互作用に基づいて、第３磁性層３３の磁化と第４磁性層３４の磁化との反強磁性結合が確保される。
交換結合は、例えば、磁性層と磁性層との直接接合を含む。交換結合は、例えば、複数の磁性層において、複数の磁性層の間に設けられる所定の極薄非磁性層を介して作用する複数の磁性層間の磁気結合を含む。交換結合は、磁性層と磁性層との間の界面または磁性層と非磁性層との間の界面を介する効果である。磁性層と非磁性層との間の界面を介する場合は、その非磁性層の膜厚に依存し、非磁性層の厚さが２ｎｍ以下で作用する。交換結合は、磁性層端部からの漏れ磁界による静磁界結合とは異なるものである。
交換結合エネルギーは、磁性層間に強磁性結合バイアス磁界または反強磁性結合バイアス磁界が作用しているものとして考えることができる。例えば、外部からの印加磁界バイアス等が無い場合、この交換結合作用により、磁性層間の磁化の向きを同じ向きに揃えたり(強磁性結合状態)、反対向きに揃えたり(反強磁性結合状態)することができる。外部からの印加磁界バイアス等がある場合は、外部からの印加磁界バイアス磁界と交換結合によるバイアス磁界の合成で決まる向きに磁化が向く。このため、交換結合によるバイアス磁界の向きと磁性層間の磁化の向きとが必ずしも一致しているわけではないが、交換結合による強磁性結合バイアス磁界成分または反強磁性結合磁界成分は作用している。ハードバイアスが設けられている場合には、交換結合によるバイアス磁界の他に、ハードバイアスによるバイアス磁界もある。
第５磁性層４１及び第６磁性層４２として、例えば、軟磁性材料が用いられる。第５磁性層４１及び第６磁性層４２の少なくともいずれかは、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＮｂＴａ、ＣｏＺｒＴａＣｒ、ＣｏＺｒＦｅＣｒ及びＣｏＦｅよりなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む。第５磁性層４１及び第６磁性層４２の少なくともいずれかとして、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む複数の積層された層を含む積層膜を用いることができる。第５磁性層４１及び第６磁性層４２として、例えば、シールド材料を用いても良い。
第５磁性層４１の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第５磁性層４１の厚さは、第５磁性層４１のうちで、積層体２０と第１サイドシールド層３０ａとの間の部分の、第１方向の厚さ（すなわち、Ｙ軸方向の長さ）である。第６磁性層４２の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第６磁性層４２の厚さは、第６磁性層４２のうちで、積層体２０と第２サイドシールド層３０ｂとの間の部分の、第１方向の厚さ（すなわち、Ｙ軸方向の長さ）である。
第５磁性層４１の厚さ及び第６磁性層４２の厚さが１ｎｍよりも小さい場合、シールドガイド層としての軟磁気特性が得られない。このため、第１磁性層３１と、第２磁性層３２と、第５磁性層４１と、の間において還流磁気経路が形成されない。第３磁性層３３と、第４磁性層３４と、第６磁性層４２と、の間において還流磁気経路が形成されない。そのため、第１磁性層３１、第２磁性層３２、第３磁性層３３及び第４磁性層３４の少なくともいずれかから第１強磁性層２１および第２強磁性層２２の少なくともいずれかへの漏れ磁界が発生する。第１強磁性層２１及び第２強磁性層２２の不安定化を招くため好ましくない。
第５磁性層４１の厚さが５ｎｍよりも大きいと、第１磁性層３１と、第２磁性層３２と、第５磁性層４１と、の間において還流経路磁界が形成される。第６磁性層４２の厚さが５ｎｍよりも大きいと、第３磁性層３３と、第４磁性層３４と、第６磁性層４２と、の間において還流経路磁界が形成される。しかし、積層体２０と第１サイドシールド層３０ａとの間における第５磁性層４１の側面であって、第１絶縁層５１と接する側面で、不規則な磁区が形成される。積層体２０と第２サイドシールド層３０ｂとの間における第６磁性層４２の側面であって、第２絶縁層５２と接する側面で、不規則な磁区が形成される。これにより、第１シールドガイド層４０ａ自身から第１強磁性層２１および第２強磁性層２２の少なくともいずれかへの漏れ磁界が若干生じる。第２シールドガイド層４０ｂ自身から第１強磁性層２１および第２強磁性層２２の少なくともいずれかへの漏れ磁界が若干生じる。しかし、この影響は、第１サイドシールド層３０ａから第１強磁性層２１および第２強磁性層２２への漏れ磁界の影響よりも小さい。この影響は、第２サイドシールド層３０ｂから第１強磁性層２１および第２強磁性層２２への漏れ磁界の影響よりも小さい。したがって、第１シールドガイド層４０ａおよび第２シールドガイド層４０ｂは、第１強磁性層２１および第２強磁性層２２を安定化させるが、安定化の程度は、若干低下する。
第１絶縁層５１および第２絶縁層５２は、例えば、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む。第１絶縁層５１の厚さは、例えば、５ｎｍ以下である。第１絶縁層５１の厚さは、第１絶縁層５１のうちで、積層体２０と第１サイドシールド層３０ａとの間の部分の、第１方向の厚さ（すなわち、Ｙ軸方向の長さ）である。第２絶縁層５２の厚さは、例えば、５ｎｍ以下である。第２絶縁層５２の厚さは、第２絶縁層５２のうちで、積層体２０と第２サイドシールド層３０ｂとの間の部分の、第１方向の厚さ（すなわち、Ｙ軸方向の長さ）である。第１絶縁層５１に、上記の材料および厚さを適用すると、積層体２０を第１サイドシールド層３０ａから電気的に、安定して絶縁することができる。第２絶縁層５２に、上記の材料および厚さを適用すると、積層体２０を第２サイドシールド層３０ｂから電気的に、安定して絶縁することができる。これにより、積層体２０と第１サイドシールド層３０ａとの間、または、積層体２０と第２サイドシールド層３０ｂとの間での、電流のショートを防止することができる。
以下、本実施形態に係る磁気抵抗効果素子の特性について、参考例と比較して説明する。
第１参考例に係る磁気抵抗効果素子には、第１シールドガイド層４０ａおよび第２シールドガイド層４０ｂが設けられていない。第１参考例に係る磁気抵抗効果素子のその他の構成は、磁気抵抗効果素子２１０の構成と同様である。
第２参考例に係る磁気抵抗効果素子には、第１シールドガイド層４０ａおよび第２シールドガイド層４０ｂが設けられていない。第１サイドシールド層３０ａは、第１磁性層３１を含む。第１サイドシールド層３０ａには、第１非磁性中間層３６および第２磁性層３２が設けられていない。第２サイドシールド層３０ｂは、第３磁性層３３を含む。第２サイドシールド層３０ｂには、第２非磁性中間層３７および第４磁性層３４が設けられていない。第２参考例に係る磁気抵抗効果素子のその他の構成は、磁気抵抗効果素子２１０の構成と同様である。
図１に関して説明したように、第１強磁性層２１の磁化の方向及び第２強磁性層２２の磁化の方向の少なくともいずれかは、媒体磁界に応じて変化する。このような磁気抵抗効果素子では、静磁界結合や反強磁性交換結合などにより、第１強磁性層２１の磁化と第２強磁性層２２の磁化との間に反強磁性結合のバイアス磁界成分が作用している。静磁界結合は、第１強磁性層２１と第２強磁性層２２との間に作用している。反強磁性交換結合は、第３非磁性中間層２５を利用することで第１強磁性層２１と第２強磁性層２２との間に作用している。これにより、反強磁性結合のバイアス磁界成分のバランスが第１強磁性層２１と第２強磁性層２２との間において保たれている。
しかし、第１参考例に係る磁気抵抗効果素子および第２参考例に係る磁気抵抗効果素子では、第１サイドシールド層３０ａおよび第２サイドシールド層３０ｂからの漏れ磁界により、第１強磁性層２１と第２強磁性層２２とにかかる反強磁性結合のバイアス磁界成分のバランスが崩れる。すると、第１強磁性層２１および第２強磁性層２２が不安定になる。
第１強磁性層２１および第２強磁性層２２が不安定になると、第１強磁性層２１の磁化と第２強磁性層２２の磁化とが互いに反平行磁化状態で固着されやすくなる。すると、信号強度および線型応答性が劣化する。信号強度が小さくなると、出力信号Ｓ／Ｎが劣化する。出力信号Ｓ／Ｎが劣化した磁気抵抗効果素子を再生ヘッドに使用することはできない。
第１参考例に係る磁気抵抗効果素子では、所定の磁化方向とすることで、第１サイドシールド層３０ａおよび第２サイドシールド層３０ｂからの漏れ磁界を第１強磁性層２１及び第２強磁性層２２への反強磁性結合のバイアス磁界成分として活用することができる場合がある。しかし、第１強磁性層２１と第２強磁性層２２とにかかる反強磁性結合のバイアス磁界成分のバランスが保たれるのは、積層体２０の第３非磁性中間層２５の高さが、第１サイドシールド層３０ａの第１非磁性中間層３６の高さおよび第２サイドシールド層３０ｂの第２非磁性中間層３７の高さと同じ場合である。
実際の量産プロセスを考慮すると、積層体２０は、垂直な側面を有しているわけではなく、ある程度の勾配を有する。積層体２０の形状には、ばらつきが生ずる。このような実際の量産プロセスにおいて、積層体２０の第３非磁性中間層２５の高さを、第１サイドシールド層３０ａの第１非磁性中間層３６の高さおよび第２サイドシールド層３０ｂの第２非磁性中間層３７の高さと同じとすることは、困難である。そのため、第１参考例に係る磁気抵抗効果素子では、積層体２０の第３非磁性中間層２５の高さは、第１サイドシールド層３０ａの第１非磁性中間層３６の高さおよび第２サイドシールド層３０ｂの第２非磁性中間層３７の高さと同じにはならない。この場合には、第１強磁性層２１と第２強磁性層２２とに全体的にかかるバイアス磁界の強度に偏り（アンバランス）が生ずる。すると、第１強磁性層２１および第２強磁性層２２が不安定となる。
第２参考例に係る磁気抵抗効果素子では、量産プロセスのばらつきなどを考慮しても、第１強磁性層２１と第２強磁性層２２とにかかる漏れ磁界は、略均一である。しかし、静磁界結合を含め第１強磁性層２１と第２強磁性層２２とに全体的にかかるバイアス磁界を考慮すると、第１強磁性層２１と第２強磁性層２２とにかかるバイアス磁界の強度に偏り（アンバランス）が生じている。この場合でも、第１強磁性層２１および第２強磁性層２２が不安定となる。
これに対して、本実施形態に係る磁気抵抗効果素子２１０は、第１シールドガイド層４０ａを含む。第１シールドガイド層４０ａは、第１サイドシールド層３０ａと積層体２０との間に設けられる。第１サイドシールド層３０ａと第１シールドガイド層４０ａとの間の距離は、積層体２０と第１シールドガイド層４０ａとの間の距離よりも短い。言い換えれば、第１サイドシールド層３０ａは、第１シールドガイド層４０ａの第５磁性層４１と磁気的に結合している。
これによれば、図１に表した第１磁性層３１の磁化Ｍ１、第２磁性層３２の磁化Ｍ２及び第１シールドガイド層４０ａの磁化Ｍ７のように、第１磁性層３１と、第２磁性層３２と、第１シールドガイド層４０ａと、の間において閉じた還流磁気経路が形成される。そのため、第１サイドシールド層３０ａから第１強磁性層２１および第２強磁性層２２へかかる漏洩磁界を抑制することができる。そのため、第１強磁性層２１および第２強磁性層２２の不安定化を抑制することができる。これにより、再生ヘッドとして、より大きな信号強度とより良好な線型応答性とが得られる。
図１に表した磁気抵抗効果素子２１０では、第１シールドガイド層４０ａは、第１サイドシールド層３０ａに接する。これによれば、第１磁性層３１と、第２磁性層３２と、第１シールドガイド層４０ａと、の間において閉じた還流磁気経路がより確実に形成される。
本実施形態に係る磁気抵抗効果素子２１０は、第２シールドガイド層４０ｂを含む。第２シールドガイド層４０ｂは、第２サイドシールド層３０ｂと積層体２０との間に設けられる。第２サイドシールド層３０ｂと第２シールドガイド層４０ｂとの間の距離は、積層体２０と第２シールドガイド層４０ｂとの間の距離よりも短い。言い換えれば、第２サイドシールド層３０ｂは、第２シールドガイド層４０ｂの第６磁性層４２と磁気的に結合している。
これによれば、図１に表した第３磁性層３３の磁化Ｍ３、第４磁性層３４の磁化Ｍ４及び第２シールドガイド層４０ｂの磁化Ｍ８のように、第３磁性層３３と、第４磁性層３４と、第２シールドガイド層４０ｂと、の間において閉じた還流磁気経路が形成される。そのため、第２サイドシールド層３０ｂから第１強磁性層２１および第２強磁性層２２へかかる漏洩磁界を抑制することができる。そのため、第１強磁性層２１および第２強磁性層２２の不安定化を抑制することができる。これにより、再生ヘッドとして、より大きな信号強度とより良好な線型応答性とが得られる。
図１に表した磁気抵抗効果素子２１０では、第２シールドガイド層４０ｂは、第２サイドシールド層３０ｂに接する。これによれば、第３磁性層３３と、第４磁性層３４と、第２シールドガイド層４０ｂと、の間において閉じた還流磁気経路がより確実に形成される。
現在、ＨＤＤなどの今後の記録密度向上に伴い、上下シールド間隔の狭小化、及び、再生素子の微細化が行われる。例えば、１平方インチ面積あたり２テラビット（２Ｔｂ／ｉｎｃｈ２）の面記録密度を実現する際には、上下シールド間隔は２０ｎｍ以下で、再生素子幅は約２０ｎｍ以下となる。このときには、例えば、反強磁性層（ＩｒＭｎ合金）、磁化固着層、中間絶縁層及び磁化自由層を含むＴＭＲ素子部を２０ｎｍ以下の上下シールド間に配置することになる。上記の各層の厚さは、適正な特性を出すために一定以上の値に設定される。このため、上記のＴＭＲ素子部を上記のような狭い上下シールド間に配置することは困難である。
例えば、従来のＴＭＲヘッドにおいては、フリー層へバイアス磁界を与えるハードバイアスは、再生素子部のトラック幅方向の両側に配置される。一方、Trilayer型再生素子では、ハードバイアスは、２枚のフリー層の、ＡＢＳ面とは反対側の面上に配置される。このため、Trilayer型再生素子においては、再生素子部のトラック幅方向の両側にサイドシールドを設置することが可能になる。これにより、隣接トラックからの信号磁界をシールドできる。このため、Trilayer型再生素子においては、従来のＴＭＲヘッドと比較して、トラック幅方向の分解能が向上すると期待できる。
しかしながら、この構成においては、上記のように、サイドシールドからの漏れ磁界により、磁化フリー層に印加される反強磁性結合のバイアス磁界成分のバランスが崩れてしまい、磁化フリー層が不安定になる。
実施形態においては、例えば、このような不安定性を抑制できる。磁化フリー層の動作が安定化することで、信号強度の劣化が抑制され、線型応答性の劣化が抑制される。大きな信号強度が得られるため、出力信号Ｓ／Ｎが大幅に改善した再生ヘッドが得られる。
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の構成を例示する模式的平面図である。
図４は、本実施形態に係る磁気抵抗効果素子２１３を媒体対向面７０ｓからみた平面図に相当する。
本実施形態の第１シールドガイド層４０ａは、第１の実施形態の第１シールドガイド層４０ａと比較して、第１非磁性層４３をさらに含む。つまり、本実施形態の第１シールドガイド層４０ａは、第５磁性層４１と第１非磁性層４３とを含む。第１非磁性層４３は、第１サイドシールド層３０ａと積層体２０との間に設けられる。第１非磁性層４３と積層体２０との間に、第５磁性層４１が設けられる。第５磁性層４１と積層体２０との間に、第１絶縁層５１が設けられる。
本実施形態の第２シールドガイド層４０ｂは、第１の実施形態の第２シールドガイド層４０ｂと比較して、第２非磁性層４４をさらに含む。つまり、本実施形態の第２シールドガイド層４０ｂは、第６磁性層４２と第２非磁性層４４とを含む。第２非磁性層４４は、第２サイドシールド層３０ｂと積層体２０との間に設けられる。第２非磁性層４４と積層体２０との間に、第６磁性層４２が設けられる。第６磁性層４２と積層体２０との間に、第２絶縁層５２が設けられる。
第１非磁性層４３及び第２非磁性層４４には、例えば、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つの材料を用いることができる。第１非磁性層４３及び第２非磁性層４４には、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む酸化物を用いることができる。第１非磁性層４３の厚さは、例えば、５ｎｍ以下である。第１非磁性層４３の厚さは、第１非磁性層４３のうちで、積層体２０と第１サイドシールド層３０ａとの間の部分の、第１方向の厚さ（すなわち、Ｙ軸方向の長さ）である。第２非磁性層４４の厚さは、例えば、５ｎｍ以下である。第２非磁性層４４の厚さは、第２非磁性層４４のうちで、積層体２０と第１サイドシールド層３０ａとの間の部分の、第１方向の厚さ（すなわち、Ｙ軸方向の長さ）である。
第１非磁性層４３の厚さが５ｎｍよりも大きいと、積層体２０と第１サイドシールド層３０ａとの間における第５磁性層４１の側面であって、第１絶縁層５１と接する側面で、不規則な磁区が形成される。第２非磁性層４４の厚さが５ｎｍよりも大きいと、積層体２０と第２サイドシールド層３０ｂとの間における第６磁性層４２の側面であって、第２絶縁層５２と接する側面で、不規則な磁区が形成される。これにより、第１シールドガイド層４０ａ自身から第１強磁性層２１および第２強磁性層２２の少なくともいずれかへの漏れ磁界が若干生じる。第２シールドガイド層４０ｂ自身から第１強磁性層２１および第２強磁性層２２の少なくともいずれかへの漏れ磁界が若干生じる。しかし、この影響は、第１サイドシールド層３０ａから第１強磁性層２１および第２強磁性層２２への漏れ磁界の影響よりも小さい。この影響は、第２サイドシールド層３０ｂから第１強磁性層２１および第２強磁性層２２への漏れ磁界の影響よりも小さい。したがって、第１シールドガイド層４０ａおよび第２シールドガイド層４０ｂは、第１強磁性層２１および第２強磁性層２２を安定化させるが、安定化の程度は、若干低下する。これは、第５磁性層４１の厚さ及び第６磁性層４２の厚さが５ｎｍよりも大きくなった場合と同様である。
本実施形態に係る磁気抵抗効果素子２１３のその他の構成は、磁気抵抗効果素子２１０の構成と同様である。
本実施形態に係る磁気抵抗効果素子２１３では、第１サイドシールド層３０ａと第１シールドガイド層４０ａとの間の距離は、積層体２０と第１シールドガイド層４０ａとの間の距離よりも短い。
これによれば、図４に表した第１磁性層３１の磁化Ｍ１、第２磁性層３２の磁化Ｍ２及び第１シールドガイド層４０ａ（第５磁性層４１）の磁化Ｍ７のように、第１磁性層３１と、第２磁性層３２と、第１シールドガイド層４０ａ（第５磁性層４１）と、の間において閉じた還流磁気経路が形成される。そのため、第１サイドシールド層３０ａから第１強磁性層２１および第２強磁性層２２へかかる漏洩磁界を抑制することができる。そのため、第１強磁性層２１および第２強磁性層２２の不安定化を抑制することができる。これにより、再生ヘッドとして、より大きな信号強度とより良好な線型応答性とが得られる。
本実施形態に係る磁気抵抗効果素子２１３では、第２サイドシールド層３０ｂと第２シールドガイド層４０ｂとの間の距離は、積層体２０と第２シールドガイド層４０ｂとの間の距離よりも短い。
これによれば、図４に表した第３磁性層３３の磁化Ｍ３、第４磁性層３４の磁化Ｍ４及び第２シールドガイド層４０ｂ（第６磁性層４２）の磁化Ｍ８のように、第３磁性層３３と、第４磁性層３４と、第２シールドガイド層４０ｂ（第６磁性層４２）と、の間において閉じた還流磁気経路が形成される。そのため、第２サイドシールド層３０ｂから第１強磁性層２１および第２強磁性層２２へかかる漏洩磁界を抑制することができる。そのため、第１強磁性層２１および第２強磁性層２２の不安定化を抑制することができる。これにより、再生ヘッドとして、より大きな信号強度とより良好な線型応答性とが得られる。
図４に表した磁気抵抗効果素子２１３では、第１シールドガイド層４０ａの第１非磁性層４３は、第１サイドシールド層３０ａに接する。これによれば、第１磁性層３１と、第２磁性層３２と、第１シールドガイド層４０ａ（第５磁性層４１）と、の間において閉じた還流磁気経路がより確実に形成される。
第２シールドガイド層４０ｂの第２非磁性層４４は、第２サイドシールド層３０ｂに接する。これによれば、第３磁性層３３と、第４磁性層３４と、第２シールドガイド層４０ｂ（第６磁性層４２）と、の間において閉じた還流磁気経路がより確実に形成される。
図５（ａ）〜図５（ｅ）は、第２の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、磁気抵抗効果素子２１３の製造方法の例を表している。
図５（ａ）に表したように、例えば、チャンバー内（図示しない）に基板５４を配置する。基板５４上に、第１シールド１１となる第１シールド膜１１ｆを形成する。第１シールド膜１１ｆは、例えば、電気メッキによって形成する。例えば、基板５４上に第１シールド膜１１ｆとなる材料の堆積物を形成した後に、堆積物の表面を研磨する。
例えば、フォトレジスト技術を用いて第１シールド膜１１ｆ上に形成されたマスクパターン５５をマスクとして、第１シールド膜１１ｆをエッチングする。これにより、基板５４上に第１シールド１１が形成される。エッチングには、例えば、イオンビームエッチングを用いる。その後、マスクパターン５５を除去する。
チャンバー内を減圧し（例えば、真空にし）、第１シールド１１の上面をイオンビームによりエッチングする。これにより、第１シールド１１の上面に形成された酸化層及び汚染層が除去される。酸化層は、例えば、電気メッキ及び研磨後に大気に曝露したことにより形成されたものである。汚染層は、例えば、製造工程中に付着したものである。第１シールド１１の形成後に、チャンバー内は、大気解放される場合がある。その時、第１シールド１１の表面には、酸化層もしくは製造時のコンタミ層が付着している。この酸化層またはコンタミ層が、除去される。
図５（ｂ）〜図５（ｅ）では、基板５４の図示を省略する。
図５（ｂ）に表したように、チャンバー内を減圧したまま、第１シールド１１の上に、下地層２６となる下地膜２６ｆを形成する。次に、下地膜２６ｆの上に、第１強磁性層２１となる第１強磁性膜２１ｆを形成する。第１強磁性膜２１ｆの上に、第３非磁性中間層２５となる第３非磁性中間膜２５ｆを形成する。第３非磁性中間膜２５ｆ上に、第２強磁性層２２となる第２強磁性膜２２ｆを形成する。第２強磁性膜２２ｆの上に、キャップ層２７となるキャップ膜２７ｆを形成する。この処理は、連続した減圧環境において行われる。すなわち、下地膜２６ｆ、第１強磁性膜２１ｆ、第３非磁性中間膜２５ｆ、第２強磁性膜２２ｆ、キャップ膜２７ｆの各形成が、大気圧を経ないで、行われる。
図５（ｃ）に表したように、キャップ膜２７ｆ上に、マスクパターン５６を形成する。マスクパターン５６として、例えば、レジストマスク、または、Ｔａを含むメタルマスクが用いられる。例えば、光学リソグラフィー技術を用いることにより、マスクパターン５６を形成する。
マスクパターン５６の上面の形状は、積層体２０の積層方向に直交する方向の幅を規定する。マスクパターン５６のスリミングにより、マスクパターン５６における上面の形状を所定の形状にする。例えば、マスクパターン５６の上面の面積を９ｎｍ２以上２５００ｎｍ２以下とする。例えば、積層体２０の積層方向に直交する方向の各幅を２０ｎｍとする。これにより、例えば、１平方インチ面積あたり２テラビット（２Ｔｂ／ｉｎｃｈ２）の面記録密度が得られる。
図５（ｄ）に表したように、マスクパターン５６をマスクとして、キャップ膜２７ｆ、第２強磁性膜２２ｆ、第２非磁性中間膜２５ｆ、第１強磁性膜２１ｆ及び下地膜２６ｆをパターニングする。これにより、第１シールド１１上に、下地層２６、第１強磁性層２１、第３非磁性中間層２５、第２強磁性層２２及びキャップ層２７を含む積層体２０が形成される。
エッチングの際には、下地膜２６ｆの全てがエッチングされる場合もあれば、下地膜２６ｆの一部が残存する場合もある。図５（ｄ）に表した例では、下地膜２６ｆの全てがエッチングされているが、下地膜２６ｆの一部が残存してもよい。
次に、積層体２０の側面および第１シールド１１の上面を覆うように、第１絶縁層５１および第２絶縁層５２を形成する。次に、第１絶縁層５１を介して積層体２０の側面および第１シールド１１の上面を覆うように、第５磁性層４１を形成する。第２絶縁層５２を介して積層体２０の側面および第１シールド１１の上面を覆うように、第６磁性層４２を形成する。次に、第５磁性層４１を介して積層体２０の側面および第１シールド１１の上面を覆うように、第１非磁性層４３を形成する。第６磁性層４２を介して積層体２０の側面および第１シールド１１の上面を覆うように、第２非磁性層４４を形成する。
第１絶縁層５１、第２絶縁層５２、第５磁性層４１、第６磁性層４２、第１非磁性層４３及び第２非磁性層４４の形成は、例えば、スパッタ装置やＡＤＬ（Atomic Layer Deposition）装置などを用いることにより行われる。スパッタ装置を用いる場合には、スパッタ角度を調整することにより、積層方向に直交する方向の積層量と、積層方向の積層量と、の調整が行われる。
次に、第１非磁性層４３の上に、第１磁性層３１を形成する。第２非磁性層４４の上に、第３磁性層３３を形成する。次に、第１磁性層３１の上に、第１非磁性中間層３６を形成する。第３磁性層３３の上に、第２非磁性中間層３７を形成する。次に、第１非磁性中間層３６の上に、第２磁性層３２を形成する。第２非磁性中間層３７の上に、第４磁性層３４を形成する。第１磁性層３１、第２磁性層３２、第３磁性層３３、第４磁性層３４、第１非磁性中間層３６及び第２非磁性中間層３７の形成は、例えば、スパッタ装置を用いることにより行われる。スパッタ角度を調整することにより、積層方向の積層量の調整が行われる。なお、第１絶縁層５１、第２絶縁層５２、第５磁性層４１、第６磁性層４２、第１非磁性層４３、第２非磁性層４４、第１磁性層３１、第２磁性層３２、第３磁性層３３、第４磁性層３４、第１非磁性中間層３６及び第２非磁性中間層３７の各層は、図５（ｄ）で示す積層体２０のパターニングで残った残存マスクパターン５６の上にも堆積する。残存マスクパターン５６の上に堆積する各層は、リフトオフ工程を行うことで除去される。
次に、図５（ｅ）に表したように、キャップ層２７上に、第２シールド１２となる第２シールド膜１２ｆを形成する。第２シールド膜１２ｆの形成は、キャップ層２７の上面のイオンビームエッチング後に、大気に曝さずに行う。そして、第２シールド膜１２ｆをパターニングして第２シールド１２を形成する。
イオンビームエッチング後に、大気に曝さずに第２シールド膜１２ｆを形成できれば、図５（ｄ）に例示した工程と、図５（ｅ）に例示した工程との間に別な工程があってもよい。例えば、第２シールド膜１２ｆを形成する前に、硬質磁性材料を含むハードバイアスを形成する工程などがあってもよい。これらの工程も、電気メッキやスパッタ装置、研磨装置などを用いて行われる。
このようにして、磁気抵抗効果素子２１３が作製される。
以下、磁気抵抗効果素子２１０および磁気抵抗効果素子２１３の特性の例について説明する。
図５（ａ）〜図５（ｅ）に関して前述した磁気抵抗効果素子の製造方法を応用し、磁気抵抗効果素子２１０が作製される。下地層２６は、２ｎｍの厚さのタンタル（Ｔａ）を含む層と、２ｎｍの厚さの銅（Ｃｕ）を含む層と、を積層させた積層膜である。第１強磁性層２１および第２強磁性層２２のそれぞれは、５ｎｍの厚さのＣｏＦｅＧｅを含む層である。第３非磁性中間層２５は、３ｎｍの厚さの銅（Ｃｕ）を含む層である。キャップ層２７は、１．５ｎｍの厚さのＲｕを含む層である。第１絶縁層５１および第２絶縁層５２のそれぞれは、２ｎｍの厚さのＳｉＯ２を含む層である。第５磁性層４１および第６磁性層４２のそれぞれは、１．５ｎｍの厚さのＮｉＦｅを含む層である。第１磁性層３１、第２磁性層３２、第３磁性層３３及び第４磁性層３４のそれぞれは、７ｎｍの厚さのＮｉＦｅを含む層である。第１非磁性中間層３６および第２非磁性中間層３７のそれぞれは、０．７ｎｍの厚さのＲｕを含む層である。第１シールド１１および第２シールド１２のそれぞれは、ＮｉＦｅの材料を含む。ＴＥＭを用いて観察された断面像における測長結果のフィードバックに基づいてスパッタ時間を調整することで、各層の厚さを調整する。
ＴＥＭ等を用いて断面を物理的に観察すると、積層体２０の第３非磁性中間層２５の高さの位置は、第１サイドシールド層３０ａの第１非磁性中間層３６の高さの位置および第２サイドシールド層３０ｂの第２非磁性中間層３７の高さの位置とは一致していない。積層体２０の第３非磁性中間層２５の高さの位置は、第１サイドシールド層３０ａの第１非磁性中間層３６の高さの位置および第２サイドシールド層３０ｂの第２非磁性中間層３７の高さの位置よりも低い。
磁気抵抗効果素子２１０の電極部分（第１シールド１１および第２シールド１２）を通電する。続いて、外部印加磁界±６００（エルステッド：Ｏｅ）の範囲で１００（Ｏｅ）ずつの出力電圧の変化を静的な実験で測定する。続いて、再生ヘッドとしての出力信号強度と線型応答性を求める。信号出力強度（「信号強度」ともいう）としては、＋６００（Ｏｅ）のときの出力電圧Ｖ＿＋６００Ｏｅと、−６００（Ｏｅ）のときの出力電圧Ｖ＿−６００Ｏｅと、の間の差（Ｖ＿＋６００Ｏｅ−Ｖ＿−６００Ｏｅ）を用いる。線型応答性については、＋６００（Ｏｅ）のときの出力電圧Ｖ＿＋６００Ｏｅと、−６００（Ｏｅ）の時の出力電圧Ｖ＿−６００Ｏｅと、を用いて、（Ｖ＿＋６００Ｏｅ−Ｖ＿−６００Ｏｅ）／（Ｖ＿＋６００Ｏｅ＋Ｖ＿−６００Ｏｅ）×１００（％）で得られる値を指標として用いる。つまり、信号強度としては、値がより大きいほうが好ましい。線型応答性については、値が０（％）に近い方が好ましい。
その結果、信号強度は、１．６ｍＶである。線型応答性は、１０％である。
図５（ａ）〜図５（ｅ）に関して前述した磁気抵抗効果素子の製造方法を用いて、磁気抵抗効果素子２１３を製作する。第１非磁性層４３および第２非磁性層４４のそれぞれは、１．５ｎｍの厚さのＰｔを含む層である。その他の各層の厚さおよび材料は、磁気抵抗効果素子２１０の各層の厚さおよび材料と同様である。ＴＥＭを用いて観察された断面像における測長結果のフィードバックに基づいてスパッタ時間を調整することで、各層の厚さを調整する。
ＴＥＭ等を用いて断面を物理的に観察すると、積層体２０の第３非磁性中間層２５の高さの位置は、第１サイドシールド層３０ａの第１非磁性中間層３６の高さの位置および第２サイドシールド層３０ｂの第２非磁性中間層３７の高さの位置とは一致していない。
磁気抵抗効果素子２１３においては、信号強度は、１．７ｍＶである。線型応答性は、１１％である。
図５（ａ）〜図５（ｅ）に関して前述した磁気抵抗効果素子の製造方法に基づいて、第１参考例に係る磁気抵抗効果素子が作製される。ＴＥＭ等を用いて断面を物理的に観察すると、積層体２０の第３非磁性中間層２５の高さの位置は、第１サイドシールド層３０ａの第１非磁性中間層３６の高さの位置および第２サイドシールド層３０ｂの第２非磁性中間層３７の高さの位置とは一致していない。
第１参考例に係る磁気抵抗効果素子には、第１シールドガイド層４０ａおよび第２シールドガイド層４０ｂが設けられていない。そのため、第１強磁性層２１と第２強磁性層２２とのそれぞれに対して第１サイドシールド層３０ａおよび第２サイドシールド層３０ｂからかかる漏洩磁界の強度に、アンバランスが生じていることが推測される。
その結果、信号強度は、０．１ミリボルト（ｍＶ）である。線型応答性は、５０％である。磁気抵抗効果素子を再生ヘッドとして使用できる目安の１つとして、信号強度が１ｍＶ以上、線型応答性が２０％以下という基準が挙げられる。第１参考例にかかる磁気抵抗効果素子に関する結果は、その基準を下回っている。第１強磁性層２１および第２強磁性層２２が第１サイドシールド層３０ａおよび第２サイドシールド層３０ｂからの漏洩磁界により不安定となったことが、原因の１つと推測される。つまり、第１強磁性層２１の磁化と第２強磁性層２２の磁化とが互いに反平行磁化状態で固着されたことが、原因の１つと推測される。これにより、第１参考例にかかる磁気抵抗効果素子を再生ヘッドとして使用することは、困難である。
第１参考例と比較すると、第１の実施形態および第２の実施形態では、信号強度が向上している。第１参考例と比較すると、第１の実施形態および第２の実施形態では、線型応答性が向上している。そして、再生ヘッドとして、より大きな信号強度とより良好な線型応答性とが得られることが分かった。
図６（ａ）および図６（ｂ）は、第５磁性層および第６磁性層の特性を例示するグラフ図である。
図６（ａ）は、第５磁性層４１および第６磁性層４２のそれぞれの厚さｔ１（ｎｍ）（横軸）と信号強度ＳＩ（ｍＶ）（縦軸）との関係を例示するグラフ図である。図６（ｂ）は、第５磁性層４１および第６磁性層４２のそれぞれの厚さｔ１（ｎｍ）（横軸）と線型応答性ＬＲ（％）（縦軸）との関係を例示するグラフ図である。
まず、スパッタ時間を調整することで、第５磁性層４１および第６磁性層４２のそれぞれの厚さｔ１を０ｎｍ、１ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍ又は１０ｎｍとした磁気抵抗効果素子が作製される。図６（ａ）および図６（ｂ）に関する磁気抵抗効果素子は、第１の実施形態に係る磁気抵抗効果素子２１０に対応する。
積層体２０の第３非磁性中間層２５の高さの位置と、第１サイドシールド層３０ａの第１非磁性中間層３６の高さの位置および第２サイドシールド層３０ｂの第２非磁性中間層３７の高さの位置と、の関係は、図５（ａ）〜図５（ｅ）において磁気抵抗効果素子の特性の例に関して説明した関係と同様である。信号強度ＳＩおよび線型応答性ＬＲの測定方法（計算方法）は、図５（ａ）〜図５（ｅ）において磁気抵抗効果素子の特性の例に関して説明した測定方法（計算方法）と同様である。
図６（ａ）は、信号強度ＳＩの結果の例を表している。図６（ｂ）は、線型応答性ＬＲの結果の例を表している。これによれば、第５磁性層４１および第６磁性層４２のそれぞれの厚さｔ１が１ｎｍ以上５ｎｍ以下であれば、より大きな信号強度とより良好な線型応答性とが得られることが分かった。
図７（ａ）および図７（ｂ）は、第１非磁性層および第２非磁性層の特性を例示するグラフ図である。
図７（ａ）は、第１非磁性層４３および第２非磁性層４４のそれぞれの厚さｔ２（ｎｍ）（横軸）と信号強度ＳＩ（ｍＶ）（縦軸）との関係を例示するグラフ図である。図７（ｂ）は、第１非磁性層４３および第２非磁性層４４のそれぞれの厚さｔ２（ｎｍ）（横軸）と線型応答性ＬＲ（％）（縦軸）との関係を例示するグラフ図である。
まず、スパッタ時間を調整することで、第１非磁性層４３および第２非磁性層４４のそれぞれの厚さｔ２を０ｎｍ、１ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍ又は１０ｎｍとした磁気抵抗効果素子が作製される。第１絶縁層５１の厚さは、第１非磁性層４３および第２非磁性層４４のそれぞれの厚さｔ２（０ｎｍ、１ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ）に対して、それぞれ１ｎｍ、２ｎｍ、４ｎｍ、６ｎｍ、１１ｎｍとする。第２絶縁層５２の厚さは、第１非磁性層４３および第２非磁性層４４のそれぞれの厚さｔ２（０ｎｍ、１ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ）に対して、それぞれ１ｎｍ、２ｎｍ、４ｎｍ、６ｎｍ、１１ｎｍとする。図７（ａ）および図７（ｂ）に関する磁気抵抗効果素子は、第２の実施形態に係る磁気抵抗効果素子２１３に対応する。
積層体２０の第３非磁性中間層２５の高さの位置と、第１サイドシールド層３０ａの第１非磁性中間層３６の高さの位置および第２サイドシールド層３０ｂの第２非磁性中間層３７の高さの位置と、の関係は、図５（ａ）〜図５（ｅ）において磁気抵抗効果素子の特性の例に関して説明した関係と同様である。信号強度ＳＩおよび線型応答性ＬＲの測定方法（計算方法）は、図５（ａ）〜図５（ｅ）において磁気抵抗効果素子の特性の例に関して説明した測定方法（計算生成）と同様である。
図７（ａ）は、信号強度ＳＩの結果の例を表している。図７（ｂ）は、線型応答性ＬＲの結果の例を表している。これによれば、第１非磁性層４３および第２非磁性層４４のそれぞれの厚さｔ２が５ｎｍ以下であれば、より大きな信号強度とより良好な線型応答性とが得られることが分かった。
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る磁気記録再生装置の構成を例示する模式的斜視図である。
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第３の実施形態に係る磁気記録装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
図８に表したように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ４に装着される。記録用媒体ディスク１８０は、図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。このモータは、例えば図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する。本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えても良い。
記録用媒体ディスク１８０に格納される情報の記録再生が、ヘッドスライダ３により行われる。ヘッドスライダ３は、既に例示した構成を有する。ヘッドスライダ３は、サスペンション１５４の先端に取り付けられている。サスペンション１５４は、薄膜状である。ヘッドスライダ３の先端付近に、例えば、既に説明した実施形態に係る磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０）か、または、その変形が搭載される。
記録用媒体ディスク１８０が回転すると、ヘッドスライダ３は、記録用媒体ディスク１８０の表面の上方に保持される。すなわち、サスペンション１５４による押し付け圧力と、ヘッドスライダ３の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力と、がつりあう。これにより、ヘッドスライダ３の媒体対向面と、記録用媒体ディスク１８０の表面と、の距離は、所定の値に保持される。実施形態において、ヘッドスライダ３が記録用媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」を用いても良い。
サスペンション１５４は、アクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５は、例えば、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有する。アクチュエータアーム１５５の他端には、ボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、例えば、リニアモータの一種である。ボイスコイルモータ１５６は、例えば、図示しない駆動コイル及び磁気回路を含むことができる。駆動コイルは、例えば、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻かれる。磁気回路は、例えば、図示しない永久磁石及び対向ヨークを含むことができる。永久磁石及び対向ヨークは、互いに対向し、これらの間に駆動コイルが配置される。
アクチュエータアーム１５５は、例えば、図示しないボールベアリングによって保持される。ボールベアリングは、例えば、軸受部１５７の上下の２箇所に設けられる。アクチュエータアーム１５５は、ボイスコイルモータ１５６により、回転摺動が自在にできる。その結果、磁気ヘッドは、記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動できる。
図９（ａ）は、磁気記録再生装置の一部の構成を例示しており、ヘッドスタックアセンブリ１６０の拡大斜視図である。
また、図９（ｂ）は、ヘッドスタックアセンブリ１６０の一部となる磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ：ＨＧＡ）１５８を例示する斜視図である。
図９（ａ）に表したように、ヘッドスタックアセンブリ１６０は、軸受部１５７と、ヘッドジンバルアセンブリ１５８と、支持フレーム１６１と、を含む。ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延びる。支持フレーム１６１は、軸受部１５７からＨＧＡとは反対方向に延びる。支持フレーム１６１は、ボイスコイルモータのコイル１６２を支持する。
図９（ｂ）に示したように、ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、アクチュエータアーム１５５とサスペンション１５４とを含む。アクチュエータアーム１５５は、軸受部１５７から延びる。サスペンション１５４は、アクチュエータアーム１５５から延びる。
サスペンション１５４の先端には、ヘッドスライダ３が取り付けられている。そして、ヘッドスライダ３には、実施形態に係る磁気ヘッドか、または、その変形が搭載される。
すなわち、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８は、実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダ３と、ヘッドスライダ３を一端に搭載するサスペンション１５４と、サスペンション１５４の他端に接続されたアクチュエータアーム１５５と、を備える。
サスペンション１５４は、信号の書き込み及び読み取り用、及び、浮上量調整のためのヒーター用などのためのリード線（図示しない）を有する。これらのリード線と、ヘッドスライダ３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極と、が電気的に接続される。
磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部１９０が設けられる。
信号処理部１９０は、例えば、図８に例示した磁気記録再生装置１５０の図面中の背面側に設けられる。信号処理部１９０の入出力線は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の電極パッドに接続され、磁気ヘッドと電気的に結合される。
すなわち、信号処理部１９０は、磁気ヘッドに電気的に接続される。
磁気記録媒体８０に記録された媒体磁界に応じた、磁気ヘッドの積層体２０の抵抗の変化は、例えば、信号処理部１９０により検出される。
このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、上記の実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気記録媒体と磁気ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で相対的に移動可能とした可動部と、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所定の記録位置に位置合わせする位置制御部と、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を備える。
すなわち、上記の磁気記録媒体８０として、記録用媒体ディスク１８０が用いられる。 上記の可動部は、ヘッドスライダ３を含むことができる。
上記の位置制御部は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含むことができる。
このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリと、磁気ヘッドアセンブリに搭載された磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部１９０と、を備える。
本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０によれば、上記の実施形態に係る磁気ヘッドを用いることで、安定化した再生が可能になる。
実施形態によれば、安定化した磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気ヘッドの製造方法が提供される。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気ヘッドに含まれる再生部、積層体、第１強磁性層、第２強磁性層、非磁性中間層、下地層、キャップ層、サイドシールド層、磁性層、シールドガイド層、非磁性層、絶縁層、第１シールド、第２シールド及び書き込み部など、並びに、磁気ヘッドアセンブリに含まれるヘッドスライダ、サスペンション及びアクチュエータアーム、並びに、磁気記録再生装置に含まれる磁気記録媒体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。例えば、上記実施形態の中で説明した材料、組成、膜厚なども一例であり、種々の選択が可能である。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気ヘッドの製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気ヘッドの製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
３…ヘッドスライダ、 ３Ａ…空気流入側、 ３Ｂ…空気流出側、 ４…スピンドルモータ、 １１…第１シールド、 １１ｆ…第１シールド膜、 １２…第２シールド、 １２ｆ…第２シールド膜、 ２０…積層体、 ２１…第１強磁性層、 ２１ｆ…第１強磁性膜、 ２２…第２強磁性層、 ２２ｆ…第２強磁性膜、 ２５…第３非磁性中間層、 ２５ｆ…第３非磁性中間膜、 ２６…下地層、 ２６ｆ…下地膜、 ２７…キャップ層、 ２７ｆ…キャップ膜、 ３０ａ…第１サイドシールド層、 ３０ｂ…第２サイドシールド層、 ３１…第１磁性層、 ３２…第２磁性層、 ３３…第３磁性層、 ３４…第４磁性層、 ３６…第１非磁性中間層、 ３７…第２非磁性中間層、 ４０ａ…第１シールドガイド層、 ４０ｂ…第２シールドガイド層、 ４１…第５磁性層、 ４２…第６磁性層、 ４３…第１非磁性層、 ４４…第２非磁性層、 ５１…第１絶縁層、 ５２…第２絶縁層、 ５４…基板、 ５５…マスクパターン、 ５６…マスクパターン、 ６０…書き込み部、 ６１…主磁極、 ６２…書き込み部リターンパス、 ６３…スピントルク発振子、 ７０…再生部、 ７０ｓ…媒体対向面、 ８０…磁気記録媒体、 ８１…磁気記録層、 ８２…媒体基板、 ８３…磁化、 ８５…媒体移動方向、 １１０…磁気ヘッド、 １５０…磁気記録再生装置、 １５４…サスペンション、 １５５…アクチュエータアーム、 １５６…ボイスコイルモータ、 １５７…軸受部、 １５８…ヘッドジンバルアセンブリ、 １６０…ヘッドスタックアセンブリ、 １６１…支持フレーム、 １６２…コイル、 １８０…記録用媒体ディスク、 １９０…信号処理部、 ２１０、２１３…磁気抵抗効果素子、 Ａ…矢印、 ＬＲ…線形応答性、 Ｍ１〜Ｍ８…磁化、 ＳＩ…信号強度、 ｔ１、ｔ２…厚さ

Claims (13)

  1. 第１シールドと、
    第２シールドと、
    前記第１シールドと前記第２シールドとの間に設けられた第１磁性層と、
    前記第１磁性層と前記第２シールドとの間に設けられた第１非磁性中間層と、
    前記第１非磁性中間層と前記第２シールドとの間に設けられ前記第１磁性層と反強磁性結合した第２磁性層と、
    を含む第１サイドシールド層と、
    前記第１シールドと前記第２シールドとの間に設けられ前記第１シールドから前記第２シールドへ向かう積層方向と交差する第１方向において前記第１サイドシールド層と離間した第３磁性層と、
    前記第３磁性層と前記第２シールドとの間に設けられ第１方向において前記第１サイドシールド層と離間した第２非磁性中間層と、
    前記第２非磁性中間層と前記第２シールドとの間に設けられ第１方向において前記第１サイドシールド層と離間し前記第３磁性層と反強磁性結合した第４磁性層と、
    を含む第２サイドシールド層と、
    前記第１シールドと前記第２シールドとの間において前記第１サイドシールド層と前記第２サイドシールド層との間に設けられた第１強磁性層と、
    前記第１強磁性層と前記第２シールドとの間に設けられた第３非磁性中間層と、
    前記第３非磁性中間層と前記第２シールドとの間に設けられた第２強磁性層と、
    を含む積層体と、
    前記第１サイドシールド層と前記積層体との間に設けられた第５磁性層を含む第１シールドガイド層と、
    前記第２サイドシールド層と前記積層体との間に設けられた第６磁性層を含む第２シールドガイド層と、
    を備え、
    前記第１サイドシールド層と前記第１シールドガイド層との間の距離は、前記積層体と前記第１シールドガイド層との間の距離よりも短く、
    前記第２サイドシールド層と前記第２シールドガイド層との間の距離は、前記積層体と前記第２シールドガイド層との間の距離よりも短い磁気抵抗効果素子。
  2. 前記第１シールドガイド層は、前記第１シールドと前記第１サイドシールド層との間に延在し、
    前記第２シールドガイド層は、前記第１シールドと前記第２サイドシールド層との間に延在する請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
  3. 前記第１シールドガイド層は、前記第１サイドシールド層と前記第５磁性層との間に設けられた第１非磁性層をさらに含み、
    前記第２シールドガイド層は、前記第２サイドシールド層と前記第６磁性層との間に設けられた第２非磁性層をさらに含む請求項１または２に記載の磁気抵抗効果素子。
  4. 前記第１シールドガイド層と、前記積層体と、の間に設けられた第１絶縁層と、
    前記第２シールドガイド層と、前記積層体と、の間に設けられた第２絶縁層と、
    をさらに備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気抵抗効果素子。
  5. 前記第１絶縁層は、前記第１シールドと前記第１シールドガイド層との間に延在し、
    前記第２絶縁層は、前記第１シールドと前記第２シールドガイド層との間に延在する請求項４記載の磁気抵抗効果素子。
  6. 前記第５磁性層の前記第１方向の厚さは、１ナノメートル以上５ナノメートル以下であり、
    前記第６磁性層の前記第１方向の厚さは、１ナノメートル以上５ナノメートル以下である請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気抵抗効果素子。
  7. 前記第１非磁性層の前記第１方向の厚さは、５ナノメートル以下であり、
    前記第２非磁性層の前記第１方向の厚さは、５ナノメートル以下である請求項３記載の磁気抵抗効果素子。
  8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッド。
  9. 請求項８記載の磁気ヘッドと、
    前記磁気ヘッドを一端に搭載するサスペンションと、
    前記サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームと、
    を備えた磁気ヘッドアセンブリ。
  10. 請求項９記載の磁気ヘッドアセンブリと、
    前記磁気ヘッドアセンブリに搭載された磁気ヘッドを用いて情報が再生される磁気記録媒体と、
    を備えた磁気記録再生装置。
  11. 第１シールドの上に第１強磁性膜を形成し、前記第１強磁性膜の上に第３非磁性中間膜を形成し、前記第３非磁性中間膜の上に第２強磁性膜を形成する積層工程と、
    前記第１強磁性膜、前記第３非磁性中間膜および前記第２強磁性膜をパターニングして、第１強磁性層と第３非磁性中間層と第２強磁性層とを含む積層体を形成するパターニング工程と、
    前記第１シールドの上において前記第１シールドと前記積層体とに接して第１絶縁層を形成する第１絶縁層形成工程と、
    前記第１シールドの上において前記第１シールドと前記積層体とに接し前記第１シールドから前記第２強磁性層へ向かう積層方向と交差する第１方向において前記第１絶縁層と離間して第２絶縁層を形成する第２絶縁層形成工程と、
    前記第１絶縁層の上に第５磁性層を形成する第１シールドガイド層形成工程と、
    前記第２絶縁層の上に第６磁性層を形成する第２シールドガイド層形成工程と、
    前記第５磁性層の上において前記第５磁性層との距離を前記積層体と前記第５磁性層との間の距離よりも短くして第１磁性層を形成し、前記第１磁性層の上において前記第５磁性層との距離を前記積層体と前記第５磁性層との間の距離よりも短くして第１非磁性中間層を形成し、前記第１非磁性中間層の上において前記第５磁性層との距離を前記積層体と前記第５磁性層との間の距離よりも短くして前記第１磁性層と反強磁性結合する第２磁性層を形成する第１サイドシールド層形成工程と、
    前記第６磁性層の上において前記第６磁性層との距離を前記積層体と前記第６磁性層との間の距離よりも短くして第３磁性層を形成し、前記第３磁性層の上において前記第６磁性層との距離を前記積層体と前記第６磁性層との間の距離よりも短くして第２非磁性中間層を形成し、前記第２非磁性中間層の上において前記第６磁性層との距離を前記積層体と前記第６磁性層との間の距離よりも短くして前記第３磁性層と反強磁性結合する第４磁性層を形成する第２サイドシールド層形成工程と、
    前記積層体の上に直接、第２シールドを形成する第２シールド形成工程と、
    を備えた磁気抵抗効果素子の製造方法。
  12. 前記第１サイドシールド層形成工程は、前記第５磁性層に接して第１磁性層を形成することと、前記第５磁性層に接して第１非磁性中間層を形成することと、第５磁性層に接して第２磁性層を形成することと、を含み、
    前記第２サイドシールド層形成工程は、前記第６磁性層に接して第３磁性層を形成することと、前記第６磁性層に接して第２非磁性中間層を形成することと、第６磁性層に接して第４磁性層を形成することと、を含む請求項１１記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  13. 前記第１シールドガイド層形成工程は、前記第５磁性層の上に第１非磁性層を形成することを含み、
    前記第２シールドガイド層形成工程は、前記第６磁性層の上に第２非磁性層を形成することを含む請求項１１記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
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