WO2004034382A1

WO2004034382A1 - Ｃｐｐ構造磁気抵抗効果素子およびヘッドスライダ

Info

Publication number: WO2004034382A1
Application number: PCT/JP2003/012834
Authority: WO
Inventors: Reiko Kondo; Yutaka Shimizu; Atsushi Tanaka
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2004-04-22
Also published as: CN1324560C; KR20050057170A; KR100749577B1; CN1703739A; EP1583078A4; EP1583078A1; CN1975863A; JP2004133982A; CN1975863B

Abstract

　磁気抵抗効果膜（４４）は、媒体対向面に交差する基準面（４３）に沿って広がる。磁気抵抗効果膜（４４）には、基準面（４３）に沿って広がる非磁性体（４７）が隣接する。いわゆる磁区制御膜は省略される。本発明者は、ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子では電流磁界に基づき媒体対向面に沿って１方向に十分に磁化が確立されることを見出した。電流磁界によれば、発熱すなわち電力量が一定に維持される限り、自由側磁性層で十分な強度の磁界が確立されることができる。こうして自由側磁性層の磁化方向は制御されることができる。

Description

明細書

C P P構造磁気抵抗効果素子およびへッドスライダ技術分野

本発明は、例えばスピンバルブ膜やトンネル接合膜といった磁気抵抗効果膜を利用する磁気抵抗効果素子に関し、特に、任意の基層の表面に積層される磁気抵抗効果膜に、基層の表面に直交する垂直方向成分を有するセンス電流を流通させる CPP (Cu r r en t Pe r p end i c u l a r— t o— t he— P I ane) 構造磁気抵抗効果素子に関する。背景技術

一般に、磁気抵抗効果素子では、任意の基層上にスピンバルブ膜といった磁気抵抗効果膜が積層される。スピンバルブ膜は基層上で例えば 1対の磁区制御膜に挟み込まれる。磁区制御膜同士の間には 1方向に沿ってバイアス磁界が確立される。こうしたバイアス磁界に基づきスピンバルブ膜内の自由側強磁性層（f r e e l aye r) では磁化方向が整えられる。その結果、いわゆるバルクハウゼンノイズは抑制される。磁区制御膜は一般に硬磁性材料すなわちハード膜から構成される。バイァス磁界の強度は例えば磁区制御膜の膜厚や残留磁化強度に基づき決定される。

いわゆる CP P構造磁気抵抗効果素子では、既知の C I P (Cu r r e n t I n— t he— P l an e) 構造磁気抵抗効果素子に比べて、磁気抵抗効果膜のサイズが著しく縮小されることができる。磁気抵抗効果膜の縮小に伴い磁区制御膜同士の間隔は著しく狭められていく。こうして間隔が縮小されていくと、磁気抵抗効果膜内の自由側強磁性層に過剰なバイァス磁界が作用してしまう。バイァス磁界の増大は自由側強磁性層で磁ィヒ方向の回転を阻害する。

特許文献 1 ,

日本国特開 2000— 149225号公報発明の開示

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、磁気抵抗効果膜の大きさに応じて比較的に簡単に磁気抵抗効果膜内の自由側磁性層の磁ィ匕方向を制御することができる C P P構造磁気抵抗効果素子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、第 1発明によれば、媒体対向面に交差する基準面を規定する下側電極と、所定の間隔で基準面に向き合わせられる上側電極と、上側電極および下側電極の間に配置されて、下側電極に接触しつつ基準面に沿って広がる磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に隣接しつつ基準面に沿って広がる非磁性体とを備えることを特徴とする C P P構造磁気抵抗効果素子が提供される。こういった C P P構造磁気抵抗効果素子では、基準面に直交する方向に上側電極および下側電極の間で電流が流通する。本発明者の観察によれば、電流の流通に直交する 1水平断面ではその中心回りで 1方向に回転する電流磁界が確立されることが確認された。しかも、磁気抵抗効果膜では、こういった電流磁界の強度は中心からの距離に応じて増大することが確認された。一般に、 1本の電流から電流磁界が発生する場合には、中心からの距離に応じて電流磁界の強度は減少する。しかしながら、本発明者の観察によれば、磁気抵抗効果膜の 1水平断面に垂直方向から満遍なく電流が流通すると、その 1水平断面では前述のように中心からの距離に応じて電流磁界の強度は増大することが見出された。その結果、本発明者は、 C P P構造磁気抵抗効果素子では電流磁界に基づき媒体対向面に沿つて 1方向に十分に磁ィ匕が確立されることを見出した。本発明者は自由側磁性層の磁化方向の制御にあたって電流磁界の有用性を見出した。

一般に、 C P P構造磁気抵抗効果素子では、磁気抵抗効果膜の発熱に基づき電流値は設定される。前述の電流磁界によれば、発熱すなわち電力量が一定に維持ざれる限り、自由側磁性層では十分な強度の磁界が確立されることができる。したがつて、磁気抵抗効果膜の縮小にも拘わらず自由側磁性層の磁ィ匕方向は簡単に制御されることができる。

C P P構造磁気抵抗効果素子は、媒体対向面に沿って上側電極、下側電極、磁気抵抗効果膜および非磁性膜を挟み込む上部および下部シールド層と、媒体対向面に沿いつつ上部シールド層から下部シールド層に向かって磁気抵抗効果膜に並列に延びる軟磁性体とをさらに備えてもよい。

軟磁性体はいわゆるシールド層として機能する。こういった軟磁性体によれば、磁気抵抗効果膜に作用する磁界の領域は狭められることができる。特に、いわゆるトラック幅方向に磁気情報の分解能は高められることができる。こうして C P P構造磁気抵抗効果素子は一層の記録密度の向上に大いに貢献することができる。このとき、軟磁性体は上部シールド層および下部シールド層のいずれか一方に接続されてもよい。 C P P構造磁気抵抗効果素子では、上部シールド層は上側電極を兼ねてもよく、下部シールド層は下側電極を兼ねてもよい。

第 2発明によれば、媒体対向面に交差する基準面に沿って広がる磁気抵抗効果膜と、媒体対対向面に沿って磁気抵抗効果膜を挟む上部シールド層および下部シールド層と、媒体対向面に沿いつつ上部シールド層から下部シールド層に向かつて磁気抵抗効果膜に並列に延びる軟磁性体とを備えることを特徴とする磁気抵抗効果素子が提供される。

こういった磁気抵抗効果素子では、軟磁性体はいわゆるシールド層として機能する。こういった軟磁性体によれば、磁気抵抗効果膜に作用する磁界の領域は狭められることができる。特に、いわゆるトラック幅方向に磁気情報の分解能は高められることができる。こうして C P P構造磁気抵抗効果素子は一層の記録密度の向上に大いに貢献することができる。このとき、軟磁性体は上部シールド層および下部シールド層のいずれか一方に接続されてもよい。 C P P構造磁気抵抗効果素子では、上部シールド層は上側電極を兼ねてもよく、下部シールド層は下側電極を兼ねてもよい。

以上のような C P P構造磁気抵抗効果素子や磁気抵抗効果素子は例えばへッドスライダに組み込まれて利用されることができる。へッドスライダは例えばハ一ドディスク駆動装置といつた磁気記録媒体駆動装置に組み込まれて使用される。図面の簡単な説明

図 1は、磁気記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置 (HD D) の構造を概略的に示す平面図である。

図 2は、一具体例に係る浮上へッドスライダの構造を概略的に示す拡大斜視図である。

図 3は、浮上面で観察される読み出し書き込みへッドの様子を概略的に示す正面図である。

図 4は、本発明の第 1実施形態に係る C P P構造磁気抵抗効果（MR) 読み取り素子の構造を概略的に示す拡大正面図である。

図 5は、電流に基づき自由側強磁性層内で生成される磁界の様子を概略的に示す模式図である。

図 6は、電流に基づき自由側強磁性層内で制御される磁化の向きを概略的に示す模式図である。

図 7 Aおよび図 7 Bは、電流に基づき自由側強磁性層内で磁ィヒが制御される際に、記録磁界の向きに応じて自由側強磁性層内で変化する磁化の様子を概略的に示す模式図である。

図 8は、電流および磁区制御膜に基づき自由側強磁性層内で制御される磁ィ匕の向きを概略的に示す模式図である。

図 9 Aおよび図 9 Bは、電流および磁区制御膜に基づき自由側強磁性層内で磁化が制御される際に、記録磁界の向きに応じて自由側強磁性層内で変化する磁ィ匕の様子を概略的に示す模式図である。

図 1 0は、 0 . 3 2 m角の磁気抵抗効果膜で自由側強磁性層内に確立される磁界の強度分布を示すグラフである。

図 1 1は、 0 . 1 6 m角の磁気抵抗効果膜で自由側強磁性層内に確立される磁界の強度分布を示すグラフである。

図 1 2は、 0 . 0 8 m角の磁気抵抗効果膜で自由側強磁性層内に確立される磁界の強度分布を示すグラフである。

図 1 3は、磁気抵抗効果膜の整形にあたって磁気抵抗効果膜上に形成されるレジスト膜の様子を概略的に示す基板の拡大部分断面図である。

図 1 4は、磁気抵抗効果膜および上側電極を整形する工程を概略的に示す基板の拡大部分断面図である。

図 1 5は、非磁性膜を形成する工程を概略的に示す基板の拡大部分断面図である。図 1 6は、上側電極の表面を露出させる工程を概略的に示す基板の拡大部分断面図である。

図 1 7は、図 3に対応し、本発明の第 2実施形態に係る C P P構造磁気抵抗効果（MR) 読み取り素子の構造を概略的に示す正面図である。

図 1 8は、下地非磁性膜および軟磁性素材膜を形成する工程を概略的に示す基板の拡大部分断面図である。

図 1 9は、軟磁性素材膜から軟磁性体を整形する工程を概略的に示す基板の拡大部分断面図である。

図 2 0は、非磁性膜を形成する工程を概略的に示す基板の拡大部分断面図である。

図 2 1は、上側電極および軟磁性体の表面を露出させる工程を概略的に示す基板の拡大部分断面図である。

図 2 2は、図 4に対応し、他の具体例に係るスピンバルブ膜の構造を概略的に示す拡大正面図である。

図 2 3は、図 4に対応し、一具体例に係るトンネル接合膜の構造を概略的に示す拡大正面図である。発明を実施するための最良の形態

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は磁気記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（H D D) 1 1の内部構造を概略的に示す。この HD D 1 1は、例えば平たい直方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体 1 2を備える。収容空間には、記録媒体としての 1枚以上の磁気ディスク 1 3が収容される。磁気ディスク 1 3はスピンドルモータ 1 4の回転軸に装着される。スピンドルモ一夕 1 4は例えば 7 2 0 0 r p mや 1 0 0 0 0 r p mといった高速度で磁気ディスク 1 3を回転させることができる。筐体本体 1 2には、筐体本体 1 2との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバ一（図示されず）が結合される。

収容空間にはへッドアクチユエ一夕 1 5がさらに収容される。このへッドアクチユエ一夕 1 5は、垂直方向に延びる支軸 1 6に回転自在に連結される。へッドァクチユエ一夕 1 5は、支軸 1 6から水平方向に延びる複数のァクチユエ一夕ァーム 1 7と、各ァクチユエ一夕アーム 1 7の先端に取り付けられてァクチユエ一夕アーム 1 7から前方に延びるヘッドサスペンションアセンブリ 1 8とを備える。ァクチユエ一夕アーム 1 7は磁気ディスク 1 3の表面および裏面ごとに設置される。

へッドサスペンションアセンブリ 1 8はロードビーム 1 9を備える。ロードビ —ム 1 9はいわゆる弹性屈曲域でァクチユエ一夕アーム 1 7の前端に連結される。弹性屈曲域の働きで、ロードビーム 1 9の前端には磁気ディスク 1 3の表面に向かって所定の押し付け力が作用する。口一ドビーム 1 9の前端には浮上へッドスライダ 2 1が支持される。浮上ヘッドスライダ 2 1は、ロードビーム 1 9に固定されるジンバル（図示されず）に姿勢変化自在に受け止められる。

磁気ディスク 1 3の回転に基づき磁気ディスク 1 3の表面で気流が生成されると、後述されるように、気流の働きで浮上ヘッドスライダ 2 1には正圧すなわち浮力および負圧が作用する。浮力および負圧と口一ドビ一ム 1 9の押し付け力とが釣り合うことで磁気ディスク 1 3の回転中に比較的に高い剛性で浮上へッドスライダ 2 1は浮上し続けることができる。

ァクチユエ一夕アーム 1 7には例えばボイスコイルモ一タ（V CM) といった動力源 2 2が接続される。この動力源 2 2の働きでァクチユエ一夕アーム 1 7は支軸 1 6回りで回転することができる。こうしたァクチユエ一夕アーム 1 7の回転に基づきへッドサスペンションアセンブリ 1 8の移動は実現される。浮上へッドスライダ 2 1の浮上中に支軸 1 6回りでァクチユエ一夕アーム 1 7が揺動すると、浮上ヘッドスライダ 2 1は半径方向に磁気ディスク 1 3の表面を横切ることができる。こうした移動に基づき浮上ヘッドスライダ 2 1は所望の記録トラックに位置決めされる。

図 2は浮上へッドスライダ 2 1の一具体例を示す。この浮上へッドスライダ 2 1は、例えば平たい直方体に形成されるスライダ本体 2 3を備える。このスライダ本体 2 3は媒体対向面すなわち浮上面 2 4で磁気ディスク 1 3に向き合う。浮上面 2 4には平坦なベ一ス面すなわち基準面が規定される。磁気ディスク 1 3が回転すると、スライダ本体 2 3の前端から後端に向かって浮上面 2 4には気流 2 5が作用する。スライダ本体 2 3は、例えば A 1 ₂0₃— T i C (アルチック）製の母材 2 3 aと、この母材 2 3 aの空気流出側端面に積層される A 1 ₂〇₃ (アルミナ）膜 2 3 bとで構成されればよい。

スライダ本体 2 3の浮上面 2 4には、前述の気流 2 5の上流側すなわち空気流入側でベース面から立ち上がる 1筋のフロントレール 2 6と、気流 2 5の下流側すなわち空気流出側でベース面から立ち上がるリアレール 2 7とが形成される。フロントレール 2 6およびリアレール 2 7の頂上面にはいわゆる A B S (空気軸受け面） 2 8、 2 9が規定される。 AB S 2 8、 2 9の空気流入端は段差 3 1、 3 2でレール 2 6、 2 7の頂上面に接続される。

磁気ディスク 1 3の回転に基づき生成される気流 2 5は浮上面 2 4に受け止められる。このとき、段差 3 1、 3 2の働きで八8 3 2 8、 2 9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 2 6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 2 1の浮上姿勢は確立される。

スライダ本体 2 3には電磁変換素子すなわち読み出し書き込みへッド素子 3 3 が搭載される。この読み出し書き込みへッド素子 3 3はスライダ本体 2 3のアルミナ膜 2 3 b内に埋め込まれる。読み出し書き込みへッド素子 3 3の読み出しギヤップや書き込みギャップはリアレール 2 7の A B S 2 9で露出する。ただし、 A B S 2 9の表面には、読み出し書き込みへッド 3 3の前端に覆い被さる D L C (ダイヤモンドライクカーボン）保護膜が形成されてもよい。読み出し書き込みへッド素子 3 3の詳細は後述される。なお、浮上へッドスライダ 2 1の形態はこういった形態に限られるものではない。

図 3は浮上面 2 4の様子を詳細に示す。読み出し書き込みへッド 3 3は、薄膜磁気へッドすなわち誘導書き込みへッド素子 3 4と本発明の第 1実施形態に係る C P P構造電磁変換素子すなわち C P P構造磁気抵抗効果（MR) 読み取り素子 3 5とを備える。誘導書き込みヘッド素子 3 4は、周知の通り、例えば導電コィルパターン（図示されず）で生起される磁界を利用して磁気ディスク 1 3に 2値情報を書き込むことができる。 C P P構造 MR読み取り素子 3 5は、周知の通り、磁気ディスク 1 3から作用する磁界に応じて変化する抵抗に基づき 2値情報を検出することができる。誘導書き込みへッド素子 3 4および C P P構造 MR読み取り素子 3 5は、前述のアルミナ膜 2 3 bの上側半層すなわちオーバーコート膜を構成する A l ₂〇₃ (アルミナ）膜 3 6と、下側半層すなわちアンダーコート膜を構成する A 1 ₂0₃ (アルミナ）膜 3 7との間に挟み込まれる。

誘導書き込みヘッド素子 3 4は、 A B S 2 9で前端を露出させる上部磁極層 3 8と、同様に A B S 2 9で前端を露出させる下部磁極層 3 9とを備える。上部および下部磁極層 3 8、 3 9は例えば F e Nや N i F e力、ら形成されればよい。上部および下部磁極層 3 8、 3 9は協働して誘導書き込みへッド素子 3 4の磁性コァを構成する。

上部および下部磁極層 3 8、 3 9の間には例えば A 1 ₂0₃ (アルミナ）製の非磁性ギャップ層 4 1が挟み込まれる。周知の通り、導電コイルパターンで磁界が生起されると、非磁性ギヤップ層 4 1の働きで、上部磁極層 3 8と下部磁極層 3 9とを行き交う磁束は A B S 2 9から漏れ出る。こうして漏れ出る磁束が記録磁界（ギャップ磁界）を形成する。

' C P P構造 M R読み取り素子 3 5は、アルミナ膜 3 7すなわち下地絶縁層の表面に沿って広がる下側電極 4 2を備える。下側電極 4 2は導電性を備えるだけでなく同時に軟磁性を備えてもよい。下側電極 4 2が例えば N i F eといった導電性の軟磁性体で構成されると、この下側電極 4 2は同時に C P P構造 M R読み取り素子 3 5の下部シールド層として機能することができる。

下側電極 4 2の表面には、浮上面 2 4に 9 0度の交差角で交差する 1平坦化面 4 3すなわち基準面が規定される。平坦化面 4 3上には所定の輪郭で磁気抵抗効果（MR) 膜 4 4が積層される。磁気抵抗効果膜 4 4は、 A B S 2 9で露出する前端から平坦化面 4 3に沿つて後方に広がる。こうして磁気抵抗効果膜 4 4および下側電極 4 2の間には接触すなわち電気的接続は確立される。磁気抵抗効果膜 4 4の構造の詳細は後述される。

磁気抵抗効果膜 4 4上には上側電極 4 5が配置される。磁気抵抗効果膜 4 4は上側電極 4 5および下側電極 4 2の間に挟み込まれる。上側電極 4 5上には上部シールド層 4 6が配置される。上部シールド層 4 6は軟磁性を備えるだけでなく同時に導電性を備えてもよい。同様に上側電極 4 5は導電性を備えるだけでなく同時に軟磁性を備えてもよい。上側電極 45が例えば N i F eといった導電性の軟磁性体で構成されると、この上側電極 45は同時に CP P構造 MR読み取り素子 35の上部シールド層として機能することができる。前述の下部シールド層すなわち下側電極 42と上側電極 45との間隔は磁気ディスク 13上で記録トラックの線方向に磁気記録の分解能を決定する。

平坦化面 43上には磁気抵抗効果膜 44に隣接しつつ非磁性膜 47が広がる。非磁性膜 47は下部電極 42および上部シールド層 46の間に挟み込まれる。非磁性膜 47は例えば A 1₂0₃や S i〇₂といった絶縁材料から構成されればよい。こうして非磁性膜 47に絶縁性が与えられることから、たとえ上部シールド層 4 6に導電性が与えられても上部シールド層 46および下側電極 42の間で電気的な短絡は阻止されることができる。

図 4は CP P構造 MR読み取り素子 35の拡大図を示す。磁気抵抗効果膜 44 はいわゆるスピンバルブ膜に構成される。すなわち、この磁気抵抗効果膜 44では、下地層 48、磁化方向固定層（p i nn i ng l aye r) 49、固定側強磁性層（p i nne d l aye r) 51、導電性の非磁性中間層 52、自由側強磁性層 53および保護キャップ層 54が順番に重ね合わせられる。固定側強磁性層 51や自由側強磁性層 53は例えば N i F eといった軟磁性材料から構成されればよい。磁化方向固定層 49は例えば I rMnといった反強磁性材料から構成されればよい。こういった磁化方向固定層 49の働きで固定側強磁性層 51 では 1方向に磁化は固定される。非磁性中間層 52は例えば Cu層から構成されればよい。

磁気情報の読み出しにあたって CPP構造 M R読み取り素子 35が磁気ディスク 13の表面に向き合わせられると、磁気抵抗効果膜 44では、周知の通り、磁気ディスク 13から作用する磁界の向きに応じて自由側強磁性層 53の磁ィヒは回転する。こうして自由側強磁性層 53の磁化が回転すると、磁気抵抗効果膜 44 の電気抵抗は大きく変化する。したがって、上側電極 45および下側電極 42から磁気抵抗効果膜 44にセンス電流が供給されると、上側電極 45および下側電極 42から取り出される電圧のレベルは電気抵抗の変化に応じて変化する。このレベルの変化に応じて 2値情報は読み取られることができる。ここで、本発明者は、電流の供給に応じて自由側強磁性層 5 3で生成される電流磁界を検証した。検証にあたって本発明者はコンピュータ上で磁界解析ソフトウェアを実行した。磁気抵抗効果膜 4 4の垂直方向に電流の流通は設定された。図 5に示されるように、電流の流通に直交する 1水平断面ではその中心回りで 1 方向に回転する電流磁界が確立されることが確認された。しかも、自由側強磁性層 5 3では、こういった電流磁界の強度は中心からの距離に応じて増大することが確認された。一般に、 1本の電流から電流磁界が発生する場合には、中心からの距離に応じて電流磁界の強度は減少する。しかしながら、この検証に従えば、

1水平断面に垂直方向から満遍なく電流が流通すると、その 1 7]平断面では中心からの距離に応じて電流磁界の強度は増大することが見出された。特に、こういつた電流磁界では、図 5から明らかなように、磁界の向きは A B S 2 9に沿って確立されることが確認された。本発明者は、前述のような C P P構造 MR読み取り素子 3 5では A B S 2 9に沿って 1方向に十分に磁化が確立されることを見出した。

本発明者はさらに自由側強磁性層 5 3で生成される磁界を観察した。観察にあたって再び磁界解析ソフトウェアは用いられた。ここでは、電流磁界の影響に加えて、固定側強磁性層 5 1の磁界ゃ静磁界、交換相互作用の影響が考慮された。磁気抵抗効果膜 4 4の輪郭は 1辺 0 . 1 6 x mの正方形に設定された。図 6から明らかなように、自由側強磁性層 5 3で磁壁の発生は回避されることが確認された。しかも、図 7から明らかなように、磁気ディスク 1 3に向かって記録磁界 5 5が流入する場合と、反対に磁気ディスク 1 3から記録磁界 5 6が流出する場合とで十分に磁ィヒが回転することが確認された。いずれの場合でも磁壁の発生は回避された。なお、図 6および図 7では個々の矢印で磁化の方向は特定される。同時に、本発明者は、比較例に係る C P P構造 MR読み取り素子で自由側強磁性層に生成される磁界を観察した。この C P P構造 MR読み取り素子では前述と同様な磁気抵抗効果膜 4 4が組み込まれた。ただし、磁気抵抗効果膜 4 4は A B Sに沿って 1対の磁区制御膜に挟まれた。磁区制御膜同士の間には、 1方向に沿つて自由側強磁性層を横切るバイァス磁界が形成された。図 8から明らかなように、自由側強磁性層ではバイアス磁界の影響が確認された。図 9に示されるように、磁気ディスク 13に向かって記録磁界 55が流入する場合と、反対に磁気デイスク 13から記録磁界 56が流出する場合とで磁ィヒが回転することが確認された。こうして前述の CPP構造 MR読み取り素子 35の実現性は確認された。その後、本発明者は、磁気抵抗効果膜 44で生成される電流磁界の強度分布と、比較例に係る C P P構造磁気抵抗効果素子で磁気抵抗効果膜 44に作用するバイァス磁界の強度分布とを検証した。検証にあたつて再び磁界解析ソフトウェアは用いられた。流通する電流の大きさは次式に基づき設定された。

[数 1]

I²R = p(= const) …ひ）ここでは、磁気抵抗効果膜 44の発熱に基づき電流値は P = 550 /X Wに基づき設定された。磁界の位置は、自由側強磁性層 53の一端から AB S 29に沿って測定される距離に基づき特定された。例えば図 10に示されるように、磁気抵抗効果膜 44が 1辺 0. 32 の正方形に形作られる場合、 CPP構造 MR読み取り素子 35では A BS 29に沿って磁界の強度はほぼ均一に確立されることができる。その一方で、比較例に係る CP P構造 MR読み取り素子では、 0. 05 から0. 25 までの範囲で電流磁界に基づく磁界強度を下回ってしまう。図 11から明らかなように、磁気抵抗効果膜 44が 1辺 0. 16 mの正方形に形作られる場合、同様に、 C P P構造 M R読み取り素子 35では A BS 29に沿つて磁界の強度はほぼ均一に確立されることができる。図 12から明らかなように、磁気抵抗効果膜 44が 1辺 0. 08 mの正方形に形作られる場合、同様に、 CPP構造 MR読み取り素子 35では A BS 29に沿つて磁界の強度はほぼ均一に確立されることができる。その一方で、比較例に係る CP P構造 MR読み取り素子では ABS 29の全幅にわたって著しく強い磁界が作用してしまう。こういつた C P P構造 M R読み取り素子では自由側強磁性層で磁ィ匕の回転は著しく阻害されてしまう。したがって、電流磁界によれば、磁気抵抗効果膜 44の輪郭が 0. 1 m角を下回ると、既知の磁区制御膜よりも簡単に自由側強磁性層 53の磁化方向は制御されることができる。前述の [数 1] の関係が維持される限り、磁気抵抗効果膜 44の縮小にも拘わらず自由側強磁性層 53の磁化方向は簡単に制御されることができる。

C P P構造 MR読み取り素子 3 5の製造にあたって、図 1 3に示されるように、所定の基板上で下側電極 4 2上には第 1および第 2素材膜 5 8 , 5 9が相次いで積層形成される。第 1素材膜 5 8は前述の磁気抵抗効果膜 4 4と同一構造の積層体から構成される。第 2素材 Ji莫 5 9は例えば N i F eといつた導電材料から形成されればよい。第 2素材膜 5 9の表面には所定の輪郭でレジスト膜 6 1が形成される。

レジスト膜 6 1に基づきエッチング処理は施される。エッチング処理には例えばイオンミリング法が用いられればよい。図 1 4に示されるように、レジスト膜 6 1の周囲で第 1および第 2素材膜 5 8、 5 9は取り払われる。こうして第 1素材膜 5 8から磁気抵抗効果膜 4 4は削り出される。同様に、第 2素材膜 5 9から上側電極 4 5は削り出される。このとき、削り出される磁気抵抗効果膜 4 4の周囲で部分的に下側電極 4 2の表面が削り取られてもよい。図 1 4から明らかなように、こうして下側電極 4 2が削られると、下側電極 4 2には段差 6 2が形成される。段差 6 2は磁気抵抗効果膜 4 4の輪郭に連続する。

その後、下側電極 4 2上では絶縁性の非磁性膜 4 7が成膜される。成膜にあたつて例えばスパッタリング法が用いられればよい。図 1 5に示されるように、磁気抵抗効果膜 4 4および上側電極 4 5は非磁性膜 4 7に埋もれる。こうして磁気抵抗効果膜 4 4および上側電極 4 5の周囲には満遍なく非磁性膜 4 7が接触する。非磁性膜 4 7の成膜後、図 1 6に示されるように、レジスト膜 6 1は除去される。レジスト膜 6 1の除去に伴ってレジスト膜 6 1上の非磁性膜 4 7は取り払われる。こうして上側電極 4 5の上面は非磁性膜 4 7の合間で露出する。その後、非磁性膜 4 7および上側電極 4 5上には上部シールド層 4 6が形成されていく。図 1 7は本発明の第 2実施形態に係る C P P構造 MR読み取り素子 3 5 aを概略的に示す。この C P P構造 MR読み取り素子 3 5 aには、浮上面すなわち A B S 2 9に沿いつつ上部シールド層 4 6から下部シールド層すなわち下側電極 4 2 に向かって延びる軟磁性体 6 3が組み込まれる。軟磁性体 6 3は A B S 2 9に沿つて磁気抵抗効果膜 4 4に並列に延びる。磁気抵抗効果膜 4 4は軟磁性体 6 3同士の間に挟まれる。個々の軟磁性体 6 3と磁気抵抗効果膜 4 4とは絶縁性の非磁性膜 4 7で電気的に隔絶される。軟磁性体 6 3は、図 1 7に示されるように上部シールド層 4 6に接触してもよく、反対に下部シールド層すなわち下側電極 4 2 に接触してもよい。ただし、 1軟磁性体 6 3は同時に上部シールド層 4 6および下側電極 4 2に接触することはできない。図中、前述の第 1実施形態の構成と均等な構成には同一の参照符号が付される。

こういった C P P構造 MR読み取り素子 3 5 aによれば、前述と同様に、電流磁界の働きに基づき自由側強磁性層 5 3で十分に磁化の向きは制御されることができる。しかも、軟磁性体 6 3はいわゆるシールド層として機能することから、磁気ディスク 1 3から磁気抵抗効果膜 4 4に作用する磁界の領域は狭められることができる。特に、いわゆるトラック幅方向に磁気情報の分解能は高められることができる。こうして C P P構造 MR読み取り素子 3 5 aは一層の記録密度の向, 上に大いに貢献することができる。

こういった C P P構造 MR読み取り素子 3 5 aの製造にあたって、前述と同様に、レジスト膜 6 1下で第 1および第 2素材膜 5 8、 5 9から磁気抵抗効果膜 4 4および上側電極 4 5は削り出される（図 1 3および図 1 4参照）。その後、下側電極 4 2上では絶縁性の下地非磁性膜 6 4および軟磁性素材膜 6 5が相次いで成膜される。成膜にあたって例えばスパッタリング法が用いられればよい。図 1 8に示されるように、磁気抵抗効果膜 4 4および上側電極 4 5には下地非磁性膜 6 4および軟磁性素材膜 6 5が覆い被さる。磁気抵抗効果膜 4 4および上側電極 4 5の周囲には満逼なく下地非磁性膜 6 4が接触する。

下地非磁性膜 6 4および軟磁性素材膜 6 5の成膜後、レジスト膜 6 1は除去される。レジスト膜 6 1の除去に伴ってレジスト膜 6 1上の下地非磁性膜 6 4および軟磁性素材 J3莫 6 5は取り払われる。こうして上側電極 4 5の上面は露出する。その後、図 1 9に示されるように、軟磁性素材膜 6 5および上側電極 4 5上には所定の輪郭でレジスト膜 6 6は形成される。レジスト膜 6 6に基づきエッチング処理は施される。エッチング処理には例えばイオンミリング法が用いられればよレ^ レジスト膜 6 6の周囲で軟磁性素材膜 6 5は取り払われる。こうして軟磁性素材膜 6 5から軟磁性体 6 3は削り出される。このとき、削り出される軟磁性体 6 3の周囲で部分的に下地非磁性膜 6 4の表面は削り取られてもよい。続いて下側電極 42上では絶縁性の非磁性膜 47が成膜される。成膜にあたつ

られればよい。図 20に示されるように、軟磁性体 63の周囲には非磁性膜 47が満遍なく接触する。磁気抵抗効果膜 44および上側電極 45は非磁性膜 47に埋もれる。非磁性膜 47の成膜後、図 21に示されるように、レジスト膜 66は除去される。レジスト膜 66の除去に伴ってレジスト膜 66上の非磁性膜 47は取り払われる。こうして上側電極 45および軟磁性体 63の上面は非磁性膜 47の合間で露出する。その後、非磁性膜 47、上側電極 45および軟磁性体 63上には上部シールド層 46が形成されていく。前述の磁気抵抗効果膜 44では、例えば図 22に示されるように、いわゆる積層フェリ構造が固定側強磁性層 51に用いられてもよい。この場合には、固定側強磁性層 51は、例えば 1対の CoFeB層 51 a、 51 bと、これら CoFe B層 51 a、 51 b同士の間に挟まれる Ru層 51 cとから構成されればよい。周知の通りに、磁化方向固定層 49には PdP tMn層が用いられてもよい。その他、図 23に示されるように、磁気抵抗効果膜 44にはいわゆるトンネル接合磁気抵抗効果（TMR) 膜が用いられてもよい。この場合には、固定側強磁性層 51および自由側強磁性層 53の間に前述の導電性の非磁性中間層 52に代えて薄膜絶縁層 67が組み込まれればよい。

Claims

請求の範囲

1 . 媒体対向面に交差する基準面を規定する下側電極と、所定の間隔で基準面に向き合わせられる上側電極と、上側電極および下側電極の間に配置されて、下側電極に接触しつつ基準面に沿って広がる磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に隣接しつつ基準面に沿って広がる非磁性体とを備えることを特徴とする C P P構造磁気抵抗効果素子。

2 . 請求の範囲第 1項に記載の C P P構造磁気抵抗効果素子において、媒体対向面に沿って上側電極、下側電極、磁気抵抗効果膜および非磁性膜を挟み込む上部および下部シールド層と、媒体対向面に沿いつつ上部シールド層から下部シールド層に向かつて磁気抵抗効果膜に並列に延びる軟磁性体とをさらに備えることを特徴とする C P P構造磁気抵抗効果素子。

3 . 請求の範囲第 2項に記載の C P P構造磁気抵抗効果素子において、前記軟磁性体は上部シールド層および下部シールド層のいずれか一方に接続されることを特徴とする C P P構造磁気抵抗効果素子。

4 . 請求の範囲第 2項に記載の C P P構造磁気抵抗効果素子において、前記上部シールド層は前記上側電極を兼ねることを特徴とする C P P構造磁気抵抗効果素子。

5 . 請求の範囲第 2項に記載の C P P構造磁気抵抗効果素子において、前記下部シールド層は前記下側電極を兼ねることを特徴とする C P P構造磁気抵抗効果素子。

6 . 媒体対向面で記録媒体に向き合わせられるスライダ本体と、媒体対向面に交差する基準面を規定する下側電極と、所定の間隔で基準面に向き合わせられる上側電極と、上側電極および下側電極の間に配置されて、下側電極に接触しつつ基準面に沿って広がる磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に隣接しつつ基準面に沿つて広がる非磁性体とを備えることを特徴とするへッドスライダ。

7 . 請求の範囲第 6項に記載のヘッドスライダにおいて、媒体対向面に沿って上側電極、下側電極、磁気抵抗効果膜および非磁性膜を挟み込む上部および下部シ —ルド層と、媒体対向面に沿いつつ上部シールド層から下部シ一ルド層に向かつて磁気抵抗効果膜に並列に延びる軟磁性体とをさらに備えることを特徴とするへッドスライダ。

8 . 請求の範囲第 7項に記載のヘッドスライダにおいて、前記軟磁性体は上部シ一ルド層および下部シールド層のいずれか一方に接続されることを特徴とするへッドスライダ。

9 . 媒体対向面に交差する基準面に沿って広がる磁気抵抗効果膜と、媒体対対向面に沿って磁気抵抗効果膜を挟む上部シールド層および下部シールド層と、媒体対向面に沿いつつ上部シールド層から下部シールド層に向かって磁気抵抗効果膜に並列に延びる軟磁性体とを備えることを特徴とする磁気抵抗効果素子。

1 0 . 請求の範囲第 9項に記載の磁気抵抗効果素子において、上部シールド層および磁気抵抗効果膜の間に配置されて、磁気抵抗効果膜に接触する上側電極と、下部シールド層および磁気抵抗効果膜の間に配置されて、磁気抵抗効果膜に接触する下側電極とをさらに備えることを特徴とする磁気抵抗効果素子。

1 1 . 請求の範囲第 1 0項に記載の磁気抵抗効果素子において、前記軟磁性体は上部シールド層および下部シールド層のいずれか一方に接続されることを特徴とする磁気抵抗効果素子。

1 2 . 媒体対向面で記録媒体に向き合わせられるスライダ本体と、媒体対向面に交差する基準面に沿つて広がる磁気抵抗効果膜と、媒体対対向面に沿つて磁気抵抗効果膜を挟む上部シールド層および下部シールド層と、媒体対向面に沿いつつ上部シールド層から下部シ一ルド層に向かって磁気抵抗効果膜に並列に延びる軟磁性体とを備えることを特徴とするへッドスライダ。

1 3 . 請求の範囲第 1 2項に記載のヘッドスライダにおいて、上部シールド層および磁気抵抗効果膜の間に配置されて、磁気抵抗効果膜に接触する上側電極と、下部シールド層および磁気抵抗効果膜の間に配置されて、磁気抵抗効果膜に接触する下側電極とをさらに備えることを特徴とするへッドスライダ。

1 4. 請求の範囲第 1 3項に記載のヘッドスライダにおいて、前記軟磁性体は上部シールド層および下部シールド層のいずれか一方に接続されることを特徴とするへッドスライダ。