WO2004088763A1 - Ｃｐｐ構造磁気抵抗効果素子およびヘッドスライダ - Google Patents

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WO2004088763A1
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Hirotaka Oshima
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    • G11B5/3929—Disposition of magnetic thin films not used for directly coupling magnetic flux from the track to the MR film or for shielding
    • G11B5/3932—Magnetic biasing films

Definitions

  • the present invention relates to a magnetoresistive element in which a magnetoresistive film such as a spin-valve film or a tunnel junction film is formed, and more particularly to a magnetoresistive film laminated on the surface of an arbitrary base layer and perpendicular to the surface of the base layer.
  • the present invention relates to a magnetoresistive element having a CPP (CuRRent Perpendicular-to-thehe-PI ane) structure through which a sense current having a vertical component is passed.
  • CPP CuRRent Perpendicular-to-thehe-PI ane
  • a magnetoresistive film extending rearward at a predetermined length from a front end facing a medium facing surface, that is, an air bearing surface (ABS) is widely known. Such a magnetoresistive film is sandwiched between a pair of magnetic domain control films. A bias magnetic field force S is established between the magnetic domain control hard films along one direction across the magnetoresistive film. By the action of the bias magnetic field, the free magnetic layer in the magnetoresistive film achieves a single magnetic domain in a predetermined direction. The flow of the sense current generates an annular magnetic field in the free magnetic layer. When a sense current flows at a large current value, the strength of the annular magnetic field increases.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and has a CPP structure magnetoresistive effect capable of passing a sense current with a large current value and ensuring sufficient sensitivity with a magnetoresistive effect film. It is intended to provide an element.
  • a magnetoresistive film extending rearward from a front end facing a medium facing surface, and a magnetic domain sandwiching the magnetoresistive effect film extending rearward from a front end facing a medium facing surface
  • a CPP-structured magnetoresistive device wherein a second region is established across the magnetoresistive film along the rear end to establish a second bias magnetic field having a second magnetic field intensity greater than the first magnetic field intensity.
  • An effect element is provided.
  • the current magnetic field is superposed in the opposite direction to the second bias magnetic field.
  • the second bias magnetic field negates the current magnetic field.
  • a single magnetic domain can be realized in the magnetoresistive film in one direction along the medium facing surface.
  • the current magnetic field is superimposed in the same direction as the first bias magnetic field, and the magnetoresistive effect depends on the direction of the signal magnetic field acting on the magnetoresistive film.
  • the magnetization can be rotated sufficiently in the film. When the magnetization of the magnetoresistive film rotates in this way, the electric resistance of the magnetoresistive film changes greatly.
  • the voltage level changes according to the change in electrical resistance.
  • Binary information can be read in response to this level change. That is, the sense current can flow with a large current value for the magnetoresistance effect J3. Moreover, sufficient sensitivity can be ensured with the magnetoresistive film.
  • the second region of the magnetic domain control film may be set to a larger film thickness than the first region of the magnetic domain control film.
  • the second magnetic field strength can be set higher than the first magnetic field strength.
  • the magnetic domain control film includes a first region made of a first composition material having a first residual magnetic flux density, and a second residual magnetic flux larger than the first residual magnetic flux density.
  • a second region made of a second composition material having a high density may be formed. According to such first and second composition materials, the second magnetic field strength can be set to be larger than the first magnetic field strength in the magnetic domain control film.
  • a first underlayer for receiving a first region of the magnetic domain control film on a surface thereof, and controlling a grain size of crystal grains in the first region;
  • a second underlayer that receives the second region and controls the grain size of the crystal grains in the second region may be formed.
  • the remanent magnetization density of the first and second regions can be controlled in the magnetic domain control film.
  • the second magnetic field strength can be set higher than the first magnetic field strength.
  • the rear end of the magnetic domain control film may be disposed behind the rear end of the magnetoresistive film.
  • the magnetic domain control film includes a magnetoresistive effect film extending rearward from the front end facing the medium facing surface, and a magnetic domain control film sandwiching the magnetoresistive film while extending rearward from the front end facing the medium facing surface.
  • the first region establishes a first bias magnetic field of a first magnetic field strength across the magnetoresistive film along the front end of the magnetoresistive film, and the magnetoresistive film along the rear end of the magnetoresistive film.
  • a CPP structure magnetoresistive effect element is provided, wherein a second region for traversing and establishing a second bias magnetic field having a second magnetic field strength smaller than the first magnetic field strength is formed.
  • the current magnetic field is superimposed in the opposite direction to the first bias magnetic field on the front end side of the magnetoresistive film.
  • the first bias magnetic field negates the current magnetic field.
  • the current magnetic field is superimposed in the same direction as the second bias magnetic field, so that the magnetoresistive film changes in accordance with the direction of the signal magnetic field acting on the magnetoresistive film. Then the magnetization can be rotated sufficiently. When the magnetization of the magnetoresistive film rotates in this way, the electric resistance of the magnetoresistive film changes greatly.
  • the voltage level changes according to the change in electrical resistance. This level of change Depending on the binary information can be read. That is, a sense current can flow through the magnetoresistive film with a large current value. Moreover, sufficient sensitivity can be ensured with the magnetoresistive film.
  • the second region of the magnetic domain control film may be set to a smaller film thickness than the first region of the magnetic domain control film.
  • the magnetic domain control film includes a first region composed of a first composition material having a first residual magnetic flux density and a second region composed of a second composition material having a second residual magnetic flux density larger than the first residual magnetic flux density.
  • a configured second region may be formed.
  • the first region receives the first region of the magnetic domain control film, the first region controls the grain size of the crystal grains in the first region, and the second region of the magnetic domain control film receives the second region in the surface.
  • a second underlayer for controlling the grain size of the crystal grains may be formed.
  • the above-described CPP structure magnetoresistive element can be used by being incorporated in, for example, a head slider.
  • the head slider is used by being incorporated in a magnetic recording medium drive such as a hard disk drive.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a specific example of a magnetic recording medium drive, that is, a structure of a hard disk drive (HDD).
  • a magnetic recording medium drive that is, a structure of a hard disk drive (HDD).
  • HDD hard disk drive
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view schematically showing the structure of a flying head slider according to a specific example.
  • FIG. 3 is a front view schematically showing a read / write head observed on the air bearing surface.
  • FIG. 4 is an enlarged front view schematically showing the structure of a CPP structure magnetoresistive (MR) read element.
  • MR magnetoresistive
  • FIG. 5 is an enlarged partial sectional view taken along line 5-5 in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged partial sectional view taken along line 6-6 in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing a state of a magnetic field generated in the free magnetic layer based on a sense current.
  • FIG. 8 schematically shows the direction of the magnetic field controlled in the free magnetic layer based on the sense current.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the thickness of the magnetic domain control hard film and the bias magnetic field.
  • FIG. 10 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of a CPP structure MR reading element according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 11 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of the CPP structure MR read element according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of a CPP structure MR reading element according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 13 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of a CPP structure MR reading element according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of the CPP structure MR read element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of a CPP structure MR reading element according to a modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of the CPP structure MR read element according to the fifth embodiment.
  • FIG. 17 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 6 and showing a part of the MR read element having the CPP structure according to the fifth embodiment.
  • FIG. 18 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of the CPP structure MR read element according to the sixth embodiment.
  • FIG. 19 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 6 and illustrating a part of the CPP structure MR read element according to the sixth embodiment.
  • FIG. 20 is a schematic diagram schematically showing a state of a magnetic field generated in the free magnetic layer based on a sense current.
  • FIG. 21 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of a CPP structure MR reading element according to a modification of the sixth embodiment.
  • FIG. 22 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of the MR read element having the CPP structure according to the seventh embodiment.
  • FIG. 23 corresponds to FIG. 5 and shows a CPP structure MR reading according to a modification of the seventh embodiment.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a part of a take-off element.
  • FIG. 24 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of the CPP structure MR reading element according to the eighth embodiment.
  • FIG. 25 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of the CPP structure MR reading element according to the ninth embodiment.
  • FIG. 26 is an enlarged partial cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a part of the CPP structure MR reading element according to a modification of the ninth embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows a specific example of a magnetic recording medium drive, that is, an internal structure of a hard disk drive (HDD) 11.
  • the HDD 11 includes, for example, a box-shaped casing main body 12 that defines a flat rectangular parallelepiped internal space.
  • the accommodation space accommodates one or more magnetic disks 13 as a recording medium.
  • the magnetic disk 13 is mounted on a rotating shaft of a spindle motor 14.
  • the spindle motor 14 can rotate the magnetic disk 13 at a high speed such as, for example, 720 rpm or 1000 rpm.
  • a lid or a cover (not shown) that seals the accommodation space between the housing body 12 and the housing body 12 is connected to the housing body 12.
  • the accommodating space further accommodates Head Actuyue 15th.
  • the head actuator 15 is rotatably connected to a vertically extending support shaft 16.
  • the head actuator 15 is composed of a plurality of actuators 17 extending horizontally from the support shaft 16 and a head 17 attached to the tip of each actuator arm 17.
  • a head suspension assembly 18 extending forward.
  • the actuator arms 17 are installed on the front and back surfaces of the magnetic disk 13, respectively.
  • the head suspension assembly 18 has a load beam 19.
  • the load beam 19 is connected to the front end of the actuator arm 17 in a so-called elastic bending area.
  • the predetermined bending force acts on the front end of the mouthpiece beam 19 toward the surface of the magnetic disk 13 by the function of the elastic bending region.
  • the flying heads Lidar 21 is supported.
  • the flying head slider 21 is received by a gimbal (not shown) fixed to the open beam 19 so as to be able to change its attitude.
  • a positive pressure that is, a buoyancy and a negative pressure act on the flying head slider 21 by the action of the airflow, as described later.
  • the flying head slider 21 can keep flying with relatively high rigidity during the rotation of the magnetic disk 13.
  • a power source 22 such as a voice coil motor (VCM) is connected to the actuator arm 17.
  • VCM voice coil motor
  • the actuator arm 17 can rotate around the support shaft 16.
  • the movement of the head suspension assembly 18 is realized based on the rotation of the arm 17 as described above.
  • the flying head slider 21 can cross the surface of the magnetic disk 13 in the radial direction. Based on such movement, the flying head slider 21 is positioned at a desired recording track.
  • FIG. 2 shows a specific example of the flying head slider 21.
  • the flying head slider 21 includes a slider body 23 formed, for example, in a flat rectangular parallelepiped.
  • the slider body 23 faces the magnetic disk 13 on the medium facing surface, that is, the flying surface 24.
  • the air bearing surface 24 defines a flat base surface, that is, a reference surface.
  • an airflow 25 acts on the flying surface 24 from the front end to the rear end of the slider body 23.
  • the slider body 2 for example, A 1 2 0 3 - and T i C (AlTiC) made of a base material 2 3 a, is laminated on the trailing end surface of the base material 2 3 a, A 1 2 0 3 (alumina And the head element built-in film 23b.
  • a rear rail 27 rising from the base surface is formed. So-called ABS (air bearing surfaces) 28, 29 are defined on the top surfaces of the front rail 26 and the rear rail 27. The air inflow ends of ABS 28 and 29 are connected to the top surfaces of rails 26 and 27 at steps 31 and 32, respectively.
  • W air bearing surfaces
  • An electromagnetic transducer that is, a read / write head element 33 is mounted on the slider body 23.
  • the read / write head element 33 is embedded in the alumina film 23b of the slider body 23.
  • the read gap and write gap of the read / write head element 33 are exposed by the ABS 29 of the rear rail 27.
  • a DLC (diamond-like carbon) protective film covering the front end of the read / write head 33 may be formed on the surface of the ABS 29.
  • the details of the read / write head element 33 will be described later.
  • the form of the flying head slider 21 is not limited to such a form.
  • FIG. 3 shows the air bearing surface 24 in detail.
  • the read / write head element 33 includes a thin-film magnetic head, that is, an inductive write head element 34, and a CPP structure electromagnetic transducer, that is, a CPP structure magnetoresistive (MR) read element 35.
  • the inductive write head element 34 can write binary information on the magnetic disk 13 using, for example, a magnetic field generated by a conductive coil pattern (not shown).
  • the CPP structure MR reading element 35 can detect binary information based on the resistance that changes according to the magnetic field acting on the magnetic disk 13.
  • the inductive write head element 34 includes an upper pole layer 38 that exposes the front end with ABS 29, and a lower pole layer 39 that similarly exposes the front end with ABS 29.
  • the upper and lower pole layers 38, 39 may be formed of, for example, FeN or NiFe.
  • the upper and lower pole layers 38, 39 cooperate to form a magnetic core of the inductive write head element 34. For example A 1 2 ⁇ 3 between the upper and lower magnetic pole layers 38, 39 ( ⁇ W 200
  • the CPP structure MR reading element 35 includes an alumina film 37, that is, a lower electrode 42 extending along the surface of the base insulating layer.
  • the lower electrode 42 may have not only conductivity but also soft magnetism.
  • the lower electrode 42 is made of a conductive soft magnetic material such as permalloy (NiFe alloy)
  • the lower electrode 42 simultaneously functions as a lower shield layer of the CPP structure MR reading element 35. can do.
  • a flat surface 43 is defined on the surface of the lower electrode 42. 1
  • An electromagnetic conversion film, that is, a magnetoresistive (MR) film 44 is laminated on the flattened surface 43.
  • the MR film 44 extends rearward along the surface of the lower electrode 42 from the medium facing surface, that is, the front end facing the ABS 29.
  • the lower electrode 42 contacts the lower boundary surface 44 a of the MR film 44 at least at the front end exposed at the ABS 29. Thus, an electrical connection is established between the MR film 44 and the lower electrode 42. Details of
  • a pair of magnetic domain control films extending along the ABS 29, that is, a magnetic domain control hard film 45 is formed on the flattened surface 43.
  • the magnetic domain control hard film 45 sandwiches the MR film 44 along the ABS 29 on the flat surface 43.
  • the magnetic domain control hard film 45 may be formed of a metal material such as C0Pt or CoCrPt.
  • a bias magnetic field is established between the magnetic domain control hard films 45 along one direction across the MR film 44. When a bias magnetic field is formed based on the magnetization of the magnetic domain control hard film 45, the direction of magnetization of the free magnetic layer (freelayer) in the MR film 44 is controlled. Details of the magnetic domain control hard film 45 will be described later.
  • An upper terminal piece 46 is formed on the upper boundary surface 4 b of the MR film 44.
  • the upper terminal piece 46 is embedded in the covering insulating film 47 spreading on the surface of the flattened surface 4.3.
  • the insulating magnetic film 47 sandwiches the magnetic domain control film 45 between itself and the lower electrode 42.
  • the upper terminal piece 46 is exposed adjacent to the ABS 29 in the covering insulating film 47.
  • the upper electrode 48 extends on the surface of the upper terminal piece 46 and the covering insulating layer 47.
  • the upper electrode 48 must be in contact with the upper terminal strip 46 at least at the front end exposed by ABS 29. W 200
  • the upper electrode 48 is made of a conductive soft magnetic material such as permalloy (NiFe alloy), the upper electrode 48 can simultaneously function as an upper shield layer of the CPP structure MR read element 35.
  • FIG. 4 shows a specific example of the MR film 44.
  • This MR film 44 is configured as a so-called spin valve film. That is, in the MR film 44, the Ta underlayer 51, the magnetization direction constraining layer (pinning layer), ie, the antiferromagnetic layer 52, the fixed magnetic layer (pinning line) 53, the intermediate conductive layer 54, The free side magnetic layer 55 and the conductive protection layer 56 are sequentially superimposed.
  • the magnetization of the fixed magnetic layer 53 is fixed in one direction according to the function of the antiferromagnetic layer 52.
  • the antiferromagnetic layer 52 may be formed of an antiferromagnetic alloy material such as IrMn or PdPtMn.
  • the fixed magnetic layer 53 may be made of a ferromagnetic material such as CoFe.
  • the intermediate conductive layer 54 may be composed of, for example, a Cu layer.
  • the free magnetic layer 55 is composed of, for example, a NiFe layer 55a laminated on the surface of the intermediate conductive layer 54, and a C0Fe layer 55b laminated on the surface of the NiFe layer 55a.
  • the conductive protective layer 56 may be composed of, for example, an Au layer or a Pt layer.
  • a so-called tunnel junction film may be used for the MR film 44.
  • an intermediate insulating layer may be interposed between the fixed magnetic layer 53 and the free magnetic layer 55 instead of the intermediate conductive layer 54 described above.
  • These intermediate insulating layer may be made of A 1 2 ⁇ three layers if example embodiment.
  • FIG. 5 schematically shows a structure of a magnetoresistive (MR) read element 35 having a CPP structure according to the first embodiment of the present invention.
  • MR magnetoresistive
  • the second region 45b is set to have a larger film thickness than the first region 45a.
  • the thickness of the magnetic domain control hard film 45 may be gradually increased, for example, from the front end to the rear end. That is, an inclined surface inclined with respect to the flattened surface 43 may be formed on the surface of the magnetic domain control hard film 45.
  • a first bias magnetic field 58 having a first magnetic field strength is formed across the MR film 44 along the front end of the MR film 44.
  • a second bias magnetic field 59 having a second magnetic field strength crossing the MR film 44 is formed along the rear end of the MR film 44.
  • the second magnetic field strength is set higher than the first magnetic field strength.
  • the magnetic field strength of the bias magnetic field established between the first and second regions 45a and 45b may be set in a range between the first and second magnetic field strengths.
  • a sense current flows through the MR film 44.
  • a sense current is supplied from the lower electrode 42 to the MR film 44, as shown in FIG. 7, in the free magnetic layer 55, as shown in FIG.
  • An annular magnetic field or current magnetic field is formed around which rotates in one direction. In this one horizontal section, the intensity of the current magnetic field increases with the distance from the center.
  • the sense current flows with a large sense current value, the intensity of the current magnetic field increases.
  • the current magnetic field is superimposed in the opposite direction to the second bias magnetic field 59.
  • the second bias magnetic field 59 cancels the current magnetic field.
  • FIG. 8 for example, in the free magnetic layer 55, a single magnetic domain can be realized in one direction along the ABS29.
  • the current magnetic field is superposed in the same direction as the first bias magnetic field 58, so that the signal magnetic field acting on the MR film 44 from the magnetic disk 13 is The magnetic layer can rotate sufficiently in the free side magnetic layer 55 depending on the direction. When the magnetic layer in the free magnetic layer 55 rotates in this manner, the electric resistance of the MR film 44 changes greatly.
  • the level of the voltage extracted from the upper electrode 48 changes according to the change in electrical resistance.
  • Binary information can be read in response to this level change. That is, according to the CPP structure reading element 35 of the present invention, a sense current can flow through the MR film 44 with a large current value. Moreover, sufficient sensitivity can be ensured with the MR film 44.
  • a method of manufacturing the MR read element 35 having the above-described CPP structure will be briefly described.
  • a magnetic film having a uniform film thickness is formed on the lower electrode 42, that is, on the flattened surface 43.
  • Magnetic! Milling is performed on a huge surface based on a focused ion beam (FIB).
  • the surface of the magnetic film is cut into an inclined surface based on the scanning of the focused ion beam.
  • the irradiation amount of the focused ion beam may be adjusted.
  • the magnetic domain control film 45 is formed on the lower electrode 42.
  • the present inventors have examined the relationship between the thickness of the magnetic domain control hard film and the magnetic field strength of the bias magnetic field.
  • the inventor ran magnetic field measurement software on a computer.
  • the thickness of the magnetic domain control hard film was set uniformly.
  • the thickness of the magnetic domain control hard films was individually set in the range of 20 nm to 50 nm.
  • the intensity of the bias magnetic field was calculated at the front end of the MR film and at an intermediate point between the front end and the rear end of the MR film.
  • FIG. 9 it was confirmed that as the thickness of the magnetic domain control hard film was increased, the bias magnetic field was increased.
  • a larger bias magnetic field was formed at the center in the front-rear direction than at the front end.
  • the magnetic domain control hard film 45 is plane-symmetric with respect to one plane 61 extending parallel to the flattened surface 43. May be formed. Such a magnetic domain control hard film 45 may be received by the nonmagnetic layer 62 extending on the flattened surface 43.
  • the surface of the nonmagnetic layer 62 may be formed with an inclined surface that gradually approaches the flat surface 43 as the distance from the ABS 29 increases.
  • a magnetic field intensity distribution is formed along a plane parallel to the ABS29.
  • the bias magnetic field shows the maximum intensity at the center of this distribution. If the magnetic domain control film 45 is formed to be plane-symmetric with respect to the plane 61, the center position of the distribution can be arranged on the plane of symmetry, ie, the plane 61.
  • the bias magnetic field can exert its maximum strength on the plane 61. Therefore, if the free magnetic layer 55 in the MR film 44 is arranged on the plane 61, the bias magnetic field can act on the free magnetic layer 55 with the maximum strength.
  • a non-magnetic film having a uniform thickness is formed on the lower electrode 42, that is, on the flattened surface 43. Milling may be performed on the surface of the nonmagnetic film based on the aforementioned focused ion beam. Thus, an inclined surface is formed on the surface of the nonmagnetic layer 62. Thereafter, a magnetic film having a uniform thickness is formed on the nonmagnetic layer 62. As described above, the surface of the magnetic film is cut into an inclined surface based on the scanning of the focused ion beam. Thus, the magnetic domain control is provided on the lower electrode 42. A hard film 45 is formed.
  • FIG. 11 schematically shows the structure of a CPP structure MR read element 35a according to the second embodiment of the present invention.
  • the magnetic domain control hard film 45 has a first region 45a having a first film thickness and a second region having a second film thickness larger than the first film thickness. 4 5b are formed. The surface of the first region 45a and the surface of the second region 45b are connected to each other by a step.
  • a first bias magnetic field 58 having a first magnetic field strength is formed along the front end of the MR film 44 as described above.
  • a second bias magnetic field 59 having a second magnetic field strength larger than the first magnetic field strength is formed.
  • a magnetic film having a uniform thickness is formed on the lower electrode 42, that is, the flattened surface 43.
  • a resist film is formed on the magnetic film.
  • a void is formed in the resist film in the shape of the first region 45a.
  • the magnetic domain control hard film 45 is, as shown in FIG. 12, for example, as shown in FIG. It may be formed symmetrically.
  • the first region 45 a may be received by the nonmagnetic layer 64 extending on the flattened surface 43.
  • the second region 45b only needs to be directly received on the flattened surface 43. If the free magnetic layer 55 in the MR film 44 is arranged on the plane 63, the bias magnetic field can act on the free magnetic layer 55 with the maximum strength.
  • the sputtering method may be performed based on the resist film.
  • a resist 1 and a film are formed on the lower electrode 42.
  • a void is formed that imitates the nonmagnetic layer 64.
  • the non-magnetic layer 64 is formed in this gap.
  • the resist film is removed.
  • a magnetic film having a uniform film thickness is formed on the lower electrode 42 and the nonmagnetic layer 63.
  • the etching process is performed on the surface of the magnetic film based on the resist film. What is necessary is just to implement.
  • FIG. 13 schematically shows the structure of a CPP structure MR read element 35b according to the third embodiment of the present invention.
  • the CPP structure MR read element 35 includes a front membrane 65 extending rearward from the ABS 29 and a rear membrane 66 extending rearward from the rear end of the front membrane 65.
  • the front side J3 is composed of a first composition material having a first residual magnetic flux density.
  • the front film 65 corresponds to the first region 45a.
  • the rear film 66 is made of a second composition material having a second residual magnetic flux density larger than the first residual magnetic flux density.
  • the back film 66 corresponds to the second region 45b.
  • the first and second composition materials may be made of a magnetic material containing at least one of Fe, Ni and Fe.
  • the magnetic domain control hard film 45 has a uniform film thickness. Since the first region 45a is made of the first composition material, the first bias magnetic field 58 of the first magnetic field strength is established along the front end of the MR film 44 as described above. Since the second region 45 b is made of the second composition material, a second bias magnetic field 59 having a second magnetic field strength larger than the first magnetic field strength is established at the rear end of the MR film 44.
  • a sputtering method may be performed based on the resist film.
  • a resist film is formed on the lower electrode 42.
  • a void is formed in the resist film in the shape of the front film 65.
  • the front film 65 having the first residual magnetic flux density is formed in this gap.
  • the resist film is removed.
  • a resist film is formed on the front film 65.
  • the rear film 66 having the second residual magnetic flux density is formed.
  • the resist film is removed.
  • FIG. 14 schematically illustrates the structure of an MR read element 35c having a CPP structure according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the CPP structure MR read element 35c includes a first underlayer 67 receiving the first region 45a, and a second underlayer 68 receiving the second region 45b.
  • a Cr film or a TaCr film may be used for the first and second underlayers 67 and 68.
  • the first underlayer 67 controls the grain size and crystal orientation of the crystal grains in the first region 45a. Based on such control, the residual magnetic flux density can be controlled in the first region 45a.
  • the second underlayer 68 has a grain size and crystal size of the crystal grains of the second region 45b. Control the crystal orientation.
  • the residual magnetic flux density can be controlled in the second region 45b.
  • a smaller particle size is established in the second region 45b than in the first region 45a.
  • the first bias magnetic field 58 of the first magnetic field strength is established along the front end of the MR film 44.
  • a second bias magnetic field 59 having a second magnetic field strength larger than the first magnetic field strength is established.
  • the first and second underlayers 67 and 68 may be formed based on a resist film, for example. Subsequently, a magnetic film is formed on the surfaces of the first and second underlayers 67, 68. In forming the film, for example, a well-known sputtering method may be performed. In the magnetic film, crystal grains grow based on the crystal grains of the first and second underlayers 67 and 68. The residual magnetic flux density of the magnetic film changes based on the crystal grain size. Different residual magnetic flux densities are established in the first and second regions 45a and 45b. Thus, the magnetic domain control hard film 45 is formed.
  • the magnetic domain control hard film 45 has a flat surface 69 extending parallel to the flat surface 43. It may be formed in plane symmetry.
  • the magnetic domain control hard film 45 may be received by the first and second underlayers 67 and 68 in the same manner as described above. On the surfaces of the first and second underlayers 67 and 68, an inclined surface gradually approaching the flattened surface 43 as far away from the ABS 29 may be formed.
  • the free magnetic layer 55 in the MR film 44 is arranged on the plane 69, the free magnetic layer 55
  • the bias magnetic field can work with the minimum strength.
  • the first and second underlayers 67 and 68 are formed based on the resist film as described above. Thereafter, milling based on the focused ion beam is performed on the surfaces of the first and second underlayers 67 and 68. Thus, an inclined surface inclined with respect to the flattened surface 43 is formed on the surfaces of the first and second underlayers 67 and 68. Thereafter, a magnetic film is formed on the surfaces of the first and second underlayers 67, 68. In forming the film, a known sputtering method may be performed. In the magnetic film, crystal grains grow based on the crystal grains of the first and second underlayers 67 and 68.
  • FIG. 16 schematically illustrates the structure of a CPP structure MR read element 35d according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the rear end of the magnetic domain control hard film 45 is disposed behind the rear end of the MR film 44.
  • the distance from the ABS 29 to the rear end of the MR film 44 is set to about half the distance from the ABS 29 to the rear end of the magnetic domain control hard film 45. Therefore, the second region 45 b is formed at the center of the magnetic domain control hard film 45 in the front-rear direction.
  • a uniform film thickness is set in the magnetic domain control hard film 45.
  • the MR film 44 generated a larger bias magnetic field at the midpoint in the front-rear direction in the front-rear direction than the front end facing the ABS 29. Therefore, as shown in FIG. 17, at the rear end of the MR film 44, a second pass magnetic field having a second magnetic field strength larger than the first magnetic field strength of the first region 45a may be established. it can.
  • FIG. 18 schematically shows the structure of a CPP structure MR read element 35e according to the sixth embodiment of the present invention.
  • a first region 45c and a second region 45d are formed in the magnetic domain control hard film 45.
  • the second region 45d is set to have a smaller film thickness than the first region 45c.
  • the thickness of Ji of the magnetic domain control hard film 45 may be gradually reduced, for example, from the front end to the rear end. That is, an inclined surface inclined with respect to the flattened surface 43 may be formed on the surface of the magnetic domain control hard film 45.
  • a first bias magnetic field 71 having a first magnetic field strength crossing the MR film 44 is formed along the front end of the MR film 44.
  • a second bias magnetic field 72 having a second magnetic field strength is formed across the MR film 44 along the rear end of the MR film 44.
  • the second magnetic field strength is set smaller than the first magnetic field strength.
  • the magnetic field strength of the bias magnetic field established between the first and second regions 45c and 45d may be set in a range between the first and second magnetic field strengths.
  • a sense current flows through the MR film 44.
  • a sense current is supplied from the upper electrode 48 to the MR film 44, for example, as shown in FIG. 1 7
  • Cross section An annular magnetic field or a current magnetic field that rotates in one direction about its center on the surface is formed.
  • the intensity of the current magnetic field increases according to the distance from the center.
  • the sense current flows with a large sense current value, the intensity of the current magnetic field increases.
  • the current magnetic field is superposed in the opposite direction to the first bias magnetic field 71.
  • the first bias magnetic field 71 cancels the current magnetic field.
  • the free side magnetic layer 55 As a result, in the free side magnetic layer 55, a single magnetic domain can be realized in one direction along the ABS29.
  • the current magnetic field is superimposed in the same direction as the second bias magnetic field 72, so that the signal magnetic field acting on the MR film 44 from the magnetic disk 13
  • the magnetization can be sufficiently rotated in the free magnetic layer 55 according to the direction of the magnetic field.
  • a sense current can flow through the MR film 44 with a large current value.
  • sufficient sensitivity can be ensured with the MR film 44.
  • the magnetic domain control film 45 is formed symmetrically with respect to one plane 61 extending parallel to the flattened surface 43. You may. Such a magnetic domain control hard film 45 may be received by the nonmagnetic layer 62 extending on the flattened surface 43. A step connecting the surface of the first region 45a and the surface of the second region 45b may be formed on the surface of the nonmagnetic layer 62.
  • the magnetic domain control hard film 45 has a first region 45 c having a first thickness and a first region 45 c smaller than the first thickness.
  • a second region 45d having a thickness of 2 may be formed. The first and second regions 45c, 45d have surfaces parallel to the planarization surface 43. The surface of the first region 45c and the surface of the second region 45d are interconnected by a step.
  • the magnetic domain control hard film 45 may be formed symmetrically with respect to one plane 63 extending parallel to the flattened surface 43. Such a magnetic domain control hard film 45 may be received by the non-magnetic layer 64 spreading on the flattened surface 43.
  • the surface of the first region 45c and the surface of the second region 45d are mutually connected by a step.
  • the CPP structure MR reading element 35 g has a front membrane 73 extending rearward from the ABS 29 and a rear membrane 74 extending rearward from the rear end of the front membrane 71. Is provided.
  • the front film 73 is made of a first composition material having a first residual magnetic flux density. Is done.
  • the front film 74 corresponds to the first region 45c.
  • the rear film 74 is made of a second composition material having a second residual magnetic flux density smaller than the first residual magnetic flux density.
  • the posterior membrane 74 corresponds to the second region 45d.
  • the CPP structure MR reading element 35 h includes a first underlayer 75 that receives the first area 45 c and a second underlayer 76 that receives the second area 45 d.
  • the first underlayer 75 controls the grain size and crystal orientation of the crystal grains in the first region 45c. Based on such control, the residual magnetic flux density can be controlled in the first region 45c.
  • the second underlayer 76 controls the grain size and crystal orientation of the crystal grains in the second region 45b. Based on such control, the residual magnetic flux density can be controlled in the second region 45d. However, a larger particle size is established in the second region 45b than in the first region 45a.
  • the magnetic domain control hard film 45 corresponds to one plane 69 extending parallel to the flattened surface 43. And may be formed in plane symmetry.
  • the magnetic domain control hard film 45 may be received by the first and second underlayers 75 and 76 in the same manner as described above.
  • an inclined surface that gradually moves away from the flattened surface 43 as far away from the ABS 29 may be formed.

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Abstract

　ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子（３５）では、磁区制御膜（４５）に磁気抵抗効果膜（４４）の前端に沿って磁気抵抗効果膜（４４）を横切る第１領域（４５ａ）が形成される。第１領域（４５ａ）では第１磁界強度の第１バイアス磁界が確立される。磁気抵抗効果膜（４４）の後端に沿って磁気抵抗効果膜（４４）を横切る第２磁界強度の第２領域（４５ｂ）が形成される。第２領域（４５ｂ）では第１磁界強度よりも大きい第２磁界強度で第２バイアス磁界が確立される。第１および第２磁界強度の確立にあたって、第２領域（４５ｂ）は第１領域（４５ａ）よりも大きな膜厚に設定される。こうしたＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子（３５）によれば、磁気抵抗効果膜（４４）には大きな電流値でセンス電流は流通することができる。しかも、磁気抵抗効果膜（４４）では十分な感度は確保されることができる。

Description

明細書
CPP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 禾幌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 P e r p e nd 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 '
媒体対向面すなわち空気軸受け面 （ABS) に臨む前端から所定の長さで後方 に広がる磁気抵抗効果膜は広く知られる。 こういった磁気抵抗効果膜は 1対の磁 区制御ハード膜に挟み込まれる。 磁区制御ハード膜同士の間では、 磁気抵抗効果 膜を横切る 1方向に沿ってバイアス磁界力 S確立される。 このバイアス磁界の働き で磁気抵抗効果膜内の自由側磁性層では所定の方向に単磁区化は実現される。 センス電流の流通は自由側磁性層内に環状磁界を生成する。 大きな電流値でセ ンス電流が流通すると、 環状磁界の強度は増大する。 こうして環状磁界が増大す ると、 自由側磁性層内では環状に磁化は確立されてしまう。 こうして自由側磁性 層で単磁区化が妨げられると、 記録媒体から漏れ出る信号磁界の読み出しにあた つていわゆるバルクハウゼンノィズの影響が懸念される。
その一方で、 センス電流の増大にも拘わらず十分にバイアス磁界が強められれ ば、 自由側磁性層内で単磁区化は実現されることができる。 バイアス磁界と環状 磁界とが反対向きに重ね合わせられても、 ノ ィァス磁界の働きで環状磁界は打ち 消されることができる。 しかしながら、 環状磁界の一部とバイアス磁界とは必ず 同一の向きに重ね合わせられる。 自由側磁性層に作用する磁界は強められすぎて しまう。 自由側磁性層では磁化の回転は妨げられる。 信号磁界の読み出しにあた つて磁気抵抗効果膜の感度は低下する。 特許文献 1
日本国特開 2 0 0 2 - 1 7 1 0 1 3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、 大きな電流値でセンス電流を流 通させることができ、 しかも、 磁気抵抗効果膜で十分な感度を確保することがで 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、 媒体対向面に臨む前端から後 方に広がる磁気抵抗効果膜と、 媒体対向面に臨む前端から後方に広がりつつ磁気 抵抗効果膜を挟み込む磁区制御膜とを備え、 磁区制御膜には、 磁気抵抗効果膜の 前端に沿つて磁気抵抗効果膜を横切る第 1磁界強度の第 1バイァス磁界を確立す る第 1領域と、 磁気抵抗効果膜の後端に沿って磁気抵抗効果膜を横切り、 第 1磁 界強度よりも大きい第 2磁界強度の第 2バイァス磁界を確立する第 2領域とが形 成され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。
こうした C P P磁気抵抗効果素子によれば、 磁気抵抗効果膜の後端側では、 電 流磁界は第 2バイァス磁界と反対向きに重ね合わせられる。 第 2バイァス磁界は 電流磁界を打ち消す。 その結果、 磁気抵抗効果膜内では媒体対向面に沿って 1方 向に単磁区化は実現されることができる。 その一方で、 磁気抵抗効果膜の前端側 では、 電流磁界は第 1バイァス磁界と同一の向きに重ね合わせられること力、ら、 磁気抵抗効果膜に作用する信号磁界の向きに応じて磁気抵抗効果膜で磁化は十分 に回転することができる。 こうして磁気抵抗効果膜の磁化が回転すると、 磁気抵 抗効果膜の電気抵抗は大きく変化する。 磁気抵抗効果膜に供給されるセンス電流 に基づき、 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。 すなわち、 磁気抵抗効果 J3莫には 大きな電流値でセンス電流が流通することができる。 しかも、 磁気抵抗効果膜で は十分な感度が確保されることができる。
第 1および第 2バイァス磁界の確立にあたって、 磁区制御膜の第 2領域は磁区 制御膜の第 1領域よりも大きな膜厚に設定されればよい。 こうして、 第 2磁界強 度は第 1磁界強度よりも大きく設定されることができる。 第 1および第 2バイアス磁界の確立にあたって、 磁区制御膜には、 第 1残留磁 束密度を有する第 1組成材料で構成される第 1領域と、 第 1残留磁束密度よりも 大きな第 2残留磁束密度を有する第 2組成材料で構成される第 2領域とが形成さ れてもよい。 こうした第 1および第 2組成材料によれば、 磁区制御膜では第 2磁 界強度は第 1磁界強度よりも大きく設定されることができる。
第 1および第 2バイァス磁界の確立にあたって、 表面で前記磁区制御膜の第 1 領域を受け止め、 その第 1領域で結晶粒の粒径を制御する第 1下地層と、 表面で 前記磁区制御膜の第 2領域を受け止め、 その第 2領域で結晶粒の粒径を制御する 第 2下地層とが形成されてもよい。 こうした下地層の働きで、 磁区制御膜では第 1および第 2領域の残留磁化密度は制御されることができる。 その結果、 第 2磁 界強度は第 1磁界強度よりも大きく設定されることができる。
第 1および第 2バイァス磁界の確立にあたって、 磁区制御膜の後端は磁気抵抗 効果膜の後端よりも後方に配置されてもよい。
第 2発明によれば、 媒体対向面に臨む前端から後方に広がる磁気抵抗効果膜と、 媒体対向面に臨む前端から後方に広がりつつ磁気抵抗効果膜を挟み込む磁区制御 膜とを備え、 磁区制御膜には、 磁気抵抗効果膜の前端に沿って磁気抵抗効果膜を 横切る第 1磁界強度の第 1バイァス磁界を確立する第 1領域と、 磁気抵抗効果膜 の後端に沿って磁気抵抗効果膜を横切り、 第 1磁界強度よりも小さい第 2磁界強 度の第 2バイァス磁界を確立する第 2領域とが形成され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。
こうした C P P磁気抵抗効果素子によれば、 磁気抵抗効果膜の前端側では、 電 流磁界は第 1バイァス磁界と反対向きに重ね合わせられる。 第 1バイァス磁界は 電流磁界を打ち消す。 その結果、 磁気抵抗効果膜内では媒体対向面に沿って 1方 向に単磁区化は実現されることができる。 その一方で、 磁気抵抗効果膜の後端側 では、 電流磁界は第 2バイアス磁界と同一の向きに重ね合わせられることから、 磁気抵抗効果膜に作用する信号磁界の向きに応じて磁気抵抗効果膜で磁化は十分 に回転することができる。 こうして磁気抵抗効果膜の磁化が回転すると、 磁気抵 抗効果膜の電気抵抗は大きく変化する。 磁気抵抗効果膜に供給されるセンス電流 に基づき、 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。 すなわち、 磁気抵抗効果膜には 大きな電流値でセンス電流が流通することができる。 しかも、 磁気抵抗効果膜で は十分な感度が確保されることができる。
こういった第 1および第 2磁界の確立にあたって、 磁区制御膜の第 2領域は磁 区制御膜の第 1領域よりも小さな膜厚に設定されればよい。 同様に、 磁区制御膜 には、 第 1残留磁束密度を有する第 1組成材料で構成される第 1領域と、 第 1残 留磁束密度よりも大きな第 2残留磁束密度を有する第 2組成材料で構成される第 2領域とが形成されてもよい。 さらに、 表面で磁区制御膜の第 1領域を受け止め、 その第 1領域で結晶粒の粒径を制御する第 1下地層と、 表面で磁区制御膜の第 2 領域を受け止め、 その第 2領域で結晶粒の粒径を制御する第 2下地層とが形成さ れてもよい。
以上のような C P P構造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ードディスク駆動装置 といっ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、 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、 図 3の 5— 5線に沿った拡大部分断面図である。
図 6は、 図 3の 6— 6線に沿つた拡大部分断面図である。
図 7は、 センス電流に基づき自由側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 8は、 センス電流に基づき自由側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は、 磁区制御ハ一ド膜の膜厚とバイァス磁界との関係を示すグラフである。 図 10は、 図 5に対応し、 第 1実施形態の一変形例に係る CP P構造 MR読み 取り素子の一部を示す拡大部分断面図である。
図 1 1は、 図 5に対応し、 第 2実施形態に係る CP P構造 MR読み取り素子の 一部を示す拡大部分断面図である。
図 12は、 図 5に対応し、 第 2実施形態の一変形例に係る C P P構造 MR読み 取り素子の一部を示す拡大部分断面図である。
図 13は、 図 5に対応し、 第 3実施形態に係る C P P構造 M R読み取り素子の 一部を示す拡大部分断面図である。
図 14は、 図 5に対応し、 第 4実施形態に係る CP P構造 MR読み取り素子の 一部を示す拡大部分断面図である。
図 15は、 図 5に対応し、 第 4実施形態の一変形例に係る CP P構造 MR読み 取り素子の一部を示す拡大部分断面図である。
図 16は、 図 5に対応し、 第 5実施形態に係る CP P構造 MR読み取り素子の 一部を示す拡大部分断面図である。
図 17は、 図 6に対応し、 第 5実施形態に係る CPP構造 MR読み取り素子の 一部を示す拡大部分断面図である。
図 18は、 図 5に対応し、 第 6実施形態に係る CPP構造 MR読み取り素子の 一部を示す拡大部分断面図である。
図 19は、 図 6に対応し、 第 6実施形態に係る CP P構造 MR読み取り素子の 一部を示す拡大部分断面図である。
図 20は、 センス電流に基づき自由側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 21は、 図 5に対応し、 第 6実施形態の一変形例に係る CP P構造 MR読み 取り素子の一部を示す拡大部分断面図である。
図 22は、 図 5に対応し、 第 7実施形態に係る CPP構造 MR読み取り素子の 一部を示す拡大部分断面図である。
図 23は、 図 5に対応し、 第 7実施形態の一変形例に係る CP P構造 MR読み 取り素子の一部を示す ¾大部分断面図である。
図 2 4は、 図 5に対応し、 第 8実施形態に係る C P P構造 M R読み取り素子の 一部を示す拡大部分断面図である。
図 2 5は、 図 5に対応し、 第 9実施形態に係る C P P構造 M R読み取り素子の 一部を示す拡大部分断面図である。
図 2 6は、 図 5に対応し、 第 9実施形態の一変形例に係る C P P構造 MR読み 取り素子の一部を示す拡大部分断面図である。 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。 スピンドルモータ 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 わちカバー （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 —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 タアーム 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。 ァクチユエ一タアーム 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。
ヘ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 ーム 1 9はいわゆる弾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、 口一ドビーム 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。 ロードビーム 1 9の前端には浮上へッドス ライダ 2 1が支持される。 浮上へッドスライダ 2 1は、 口一ドビーム 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。 浮力および負圧とロードビーム 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ータ (V C M) 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には平坦なベー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、 A 1 2 0 3 (アルミナ） から構成されるへッド素子内蔵膜 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。 A B 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。 W
8 磁気ディスク 13の回転に基づき生成される気流 25は浮上面 24に受け止め られる。 このとき、 段差 31、 32の働きで ABS 28、 29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 26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 上へッドスライダ 21の浮上姿勢は確立される。
スライダ本体 23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 33 が搭載される。 この読み出し書き込みへッド素子 33はスライダ本体 23のアル ミナ膜 23 b内に埋め込まれる。 読み出し書き込みへッド素子 33の読み出しギ ヤップや書き込みギャップはリアレール 27の ABS 29で露出する。 ただし、 ABS 29の表面には、 読み出し書き込みヘッド 33の前端に覆い被さる DLC (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 33の詳細は後述される。 なお、 浮上へッドスライダ 21の形態はこ ういつた形態に限られるものではない。
図 3は浮上面 24の様子を詳細に示す。 読み出し書き込みへッド素子 33は、 薄膜磁気へッドすなわち誘導書き込みへッド素子 34と CP P構造電磁変換素子 すなわち CP P構造磁気抵抗効果 （MR) 読み取り素子 35とを備える。 誘導書 き込みヘッド素子 34は、 周知の通り、 例えば導電コイルパターン （図示され ず） で生起される磁界を利用して磁気ディスク 13に 2値情報を書き込むことが できる。 CPP構造 MR読み取り素子 35は、 周知の通り、 磁気ディスク 13か ら作用する磁界に応じて変ィ匕する抵抗に基づき 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 34および CP P構造 MR読み取り素子 35は、 前述の へッド素子内蔵膜 23 bの上側半層すなわちオーバ一コート膜を構成する A 12 03 (アルミナ） 膜 36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 37との間に挟み込まれる。
誘導書き込みへッド素子 34は、 ABS 29で前端を露出させる上部磁極層 3 8と、 同様に ABS 29で前端を露出させる下部磁極層 39とを備える。 上部お よび下部磁極層 38, 39は例えば F e Nや N i F eから形成されればよい。 上 部および下部磁極層 38、 39は協働して誘導書き込みへッド素子 34の磁性コ ァを構成する。 上部および下部磁極層 38、 39の間には例えば A 12〇3 (ァ W 200
9 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、 非磁性ギャップ層 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浮上面 2 4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 MR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が例えばパ一マロイ （N i F e 合金） といった導電性の軟磁性体で構成されると、 下側電極 4 2は同時に C P P 構造 MR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 1平坦化面 4 3が規定される。 1平坦化面 4 3上には 電磁変換膜すなわち磁気抵抗効果 （MR) 膜 4 4が積層される。 この MR膜 4 4 は、 媒体対向面すなわち A B S 2 9に臨む前端から下側電極 4 2の表面に沿って 後方に広がる。 下側電極 4 2は、 少なくとも A B S 2 9で露出する前端で MR膜 4 4の下側境界面 4 4 aに接触する。 こうして MR膜 4 4と下側電極 4 2との間 には電気的接続が確立される。 MR膜 4 4の詳細は後述される。
同様に、 平坦化面 4 3上では、 AB S 2 9に沿って延びる 1対の磁区制御膜す なわち磁区制御ハード膜 4 5が形成される。 磁区制御ハード膜 4 5は平坦化面 4 3上で A B S 2 9に沿って MR膜 4 4を挟み込む。 磁区制御ハード膜 4 5は例え ば C 0 P tや C o C r P tといった金属材料から形成されればよい。 磁区制御ハ 一ド膜 4 5同士の間では MR膜 4 4を横切る 1方向に沿ってバイアス磁界は確立 される。 こうした磁区制御ハード膜 4 5の磁ィ匕に基づきバイアス磁界が形成され ると、 MR膜 4 4内で自由側磁性層 （f r e e l a y e r ) の磁化の向きは制 御される。 磁区制御ハード膜 4 5の詳細は後述される。
MR膜 4 4の上側境界面 4 4 bには上側端子片 4 6が形成される。 この上側端 子片 4 6は、 平坦化面 4 ·3の表面で広がる被覆絶縁膜 4 7に埋め込まれる。 この 被覆絶縁膜 4 7は下側電極 4 2との間に磁区制御ハード膜 4 5を挟み込む。 被覆 絶縁膜 4 7中で上側端子片 4 6は AB S 2 9に隣接して露出する。
上側端子片 4 6および被覆絶縁層 4 7の表面には上側電極 4 8が広がる。 上側 電極 4 8には、 少なくとも A B S 2 9で露出する前端で上側端子片 4 6に接触す W 200
10 る。 こうして MR膜 44と上側電極 48との間には電気的接続が確立される。 上 側電極 48が例えばパーマロイ （N i Fe合金） といった導電性の軟磁性体で構 成されると、 上側電極 48は同時に C P 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。
図 4は MR膜 44の一具体例を示す。 この MR膜 44はいわゆるスピンバルブ 膜に構成される。 すなわち、 MR膜 44では、 Ta下地層 51、 磁化方向拘束層 (p i nn i ng l aye r) すなわち反強磁性層 52、 固定側磁性層 （ p i nne d l aye r) 53、 中間導電層 54、 自由側磁性層 55および導電保 護層 56が順番に重ね合わせられる。 反強磁性層 52の働きに応じて固定側磁性 層 53の磁化は 1方向に固定される。 こ で、 反強磁性層 52は例えば I r Mn や PdP tMnといった反強磁性合金材料から形成されればよい。 固定側磁性層 53は例えば CoFeといった強磁性材料から形成されればよい。 中間導電層 5 4は例えば Cu層から構成されればよい。 自由側磁性層 55は、 例えば中間導電 層 54の表面に積層される N i Fe層 55 aと、 N i Fe層 55 aの表面に積層 される C 0 F e層 55 bとで構成されればよい。 導電保護層 56は例えば A u層 や P t層から構成されればよい。
その他、 MR膜 44には、 いわゆるトンネル接合膜が用いられてもよい。 トン ネル接合膜では、 前述の中間導電層 54に代えて、 固定側磁性層 53と自由側磁 性層 55との間に中間絶縁層が挟み込まれればよい。 こういった中間絶縁層は例 えば A 12〇3層から構成されればよい。
図 5は本発明の第 1実施形態に係る CP P構造磁気抵抗効果 （MR) 読み取り 素子 35の構造を概略的に示す。 この CPP構造 MR読み取り素子 35では、 磁 区制御ハード S莫 45には第 1領域 45 aと第 2領域 45 bとが形成される。 第 2 領域 45 bは第 1領域 45 aよりも大きな膜厚に設定される。 ここでは、 磁区制 御ハード膜 45の膜厚は例えば前端から後端にわたって徐々に増大すればよい。 すなわち、 磁区制御ハ一ド膜 45の表面には平坦化面 43に対して傾斜する傾斜 面が形成されればよい。
第 1領域 45 aでは、 例えば図 6に示されるように、 MR膜 44の前端に沿つ て MR膜 44を横切る第 1磁界強度の第 1バイアス磁界 58が形成される。 第 2 領域 4 5 bでは MR膜 4 4の後端に沿って MR膜 4 4を横切る第 2磁界強度の第 2バイアス磁界 5 9が形成される。 ここでは、 第 2磁界強度は第 1磁界強度より も大きく設定される。 ただし、 第 1および第 2領域 4 5 a、 4 5 bの間で確立さ れるバイァス磁界の磁界強度は第 1および第 2磁界強度の間の範囲で設定されれ ばよい。
いま、 MR膜 4 4にセンス電流が流通する場面を想定する。 例えば下側電極 4 2から MR膜 4 4にセンス電流が供給されると、 自由側磁性層 5 5内では、 図 7 に示されるように、 センス電流の流通に直交する 1水平断面でその中心回りで 1 方向に回転する環状磁界すなわち電流磁界が形成される。 この 1水平断面では中 心からの距離に応じて電流磁界の強度は増大する。 しかも、 大きなセンス電流値 でセンス電流が流通すると、 電流磁界の強度は増大する。
このとき、 自由側磁性層 5 5の後端側では、 電流磁界は第 2バイアス磁界 5 9 と反対向きに重ね合わせられる。 第 2バイアス磁界 5 9は電流磁界を打ち消す。 その結果、 例えば図 8に示されるように、 自由側磁性層 5 5内では A B S 2 9に 沿って 1方向に単磁区化は実現されることができる。 その一方で、 自由側磁性層 5 5の前端側では、 電流磁界は第 1バイアス磁界 5 8と同一の向きに重ね合わせ られることから、 磁気ディスク 1 3から MR膜 4 4に作用する信号磁界の向きに 応じて自由側磁性層 5 5内で磁ィヒは十分に回転することができる。 こうして自由 側磁性層 5 5内の磁ィヒが回転すると、 MR膜 4 4の電気抵抗は大きく変化する。 下側電極 4 2から M R膜 4 4に供給されるセンス電流に基づき、 上側電極 4 8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。 すなわち、 本発明の C P P 構造読み取り素子 3 5によれば、 MR膜 4 4には大きな電流値でセンス電流が流 通することができる。 しかも、 M R膜 4 4では十分な感度が確保されることがで きる。
以上のような C P P構造 MR読み取り素子 3 5の製造方法を簡単に説明する。 例えば下側電極 4 2すなわち平坦化面 4 3上に均一な膜厚で磁性膜が成膜される。 磁性;！莫の表面では収束イオンビーム （F I B ) に基づきミリングが実施される。 収束イオンビームの走査に基づき磁性膜の表面は傾斜面に削り出される。 こうし た傾斜面の削り出しにあたって、 例えば収束イオンビームの照射量は調節されれ ばよい。 こうして下側電極 4 2上には磁区制御ハード膜 4 5が形成される。
本発明者は、 磁区制御ハード膜の膜厚とバイアス磁界の磁界強度との関係を検 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計測ソフトウェアを実 行した。 磁区制御ハード膜の膜厚は均一に設定された。 磁区制御ハード膜の膜厚 は 2 0 n m〜5 0 n mの範囲で個別に設定された。 MR膜の前端と、 M R膜の前 端および後端の中間点とでバイアス磁界の強度は算出された。 その結果、 図 9に 示されるように、 磁区制御ハード膜の膜厚が増大すると、 バイアス磁界は強めら れることが確認された。 同時に、 前端よりも前後方向中央で大きなバイアス磁界 が形成されることが確認された。
以上のような C P P構造 M R読み取り素子 3 5では、 例えば図 1 0に示される ように、 磁区制御ハード膜 4 5は、 平坦化面 4 3に平行に広がる 1平面 6 1に対 して面対称に形成されてもよい。 こういった磁区制御ハード膜 4 5は、 平坦化面 4 3上に広がる非磁性層 6 2に受け止められればよい。 非磁性層 6 2の表面には、 A B S 2 9から離れるにつれて徐々に平坦ィヒ面 4 3に近づく傾斜面が形成されれ ばよい。
磁区制御ハード膜 4 5で形成されるバイアス磁界では A B S 2 9に平行な平面 に沿って磁界強度の分布が形成される。 この分布の中心位置でバイアス磁界は最 大強度を示す。 磁区制御ハード膜 4 5が平面 6 1に対して面対称に形成されれば、 分布の中心位置は対称面すなわち平面 6 1上に配置されることができる。 バイァ ス磁界は平面 6 1上で最大強度を発揮することができる。 したがって、 M R膜 4 4内の自由側磁性層 5 5が平面 6 1上に配置されれば、 自由側磁性層 5 5には最 大限の強度でバイァス磁界は作用することができる。
以上のような C P P構造 M R読み取り素子 3 5の製造にあたって、 例えば下側 電極 4 2すなわち平坦化面 4 3上に均一な膜厚で非磁性膜が成膜される。 非磁性 膜の表面には前述の収束イオンビームに基づきミリングが実施されればよい。 こ うして非磁性層 6 2の表面に傾斜面は形成される。 その後、 非磁性層 6 2上に均 一な膜厚で磁性膜が成膜される。 前述と同様に、 収束イオンビームの走査に基づ き磁性膜の表面は傾斜面に削り出される。 こうして下側電極 4 2上には磁区制御 ハード膜 4 5が形成される。
図 1 1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の構 造を概略的に示す。 この C P P構造 MR読み取り素子 3 5 aでは、 磁区制御ハー ド膜 4 5には、 第 1膜厚の第 1領域 4 5 aと、 第 1膜厚より大きな第 2膜厚を有 する第 2領域 4 5 bとが形成される。 第 1領域 4 5 aの表面および第 2領域 4 5 bの表面は段差で相互に接続される。 こういった C P P構造 MR読み取り素子 3 5 aでは、 前述と同様に、 MR膜 4 4の前端に沿って第 1磁界強度を有する第 1 バイァス磁界 5 8が形成される。 MR膜 4 4の後端では第 1磁界強度よりも大き な第 2磁界強度を有する第 2バイァス磁界 5 9が形成される。
以上のような C P P構造 MR読み取り素子 3 5 aの製造にあたって、 まず、 下 側電極 4 2すなわち平坦化面 4 3上に均一な膜厚で磁性膜は成膜される。 磁性膜 上にはレジスト膜が形成される。 レジスト膜には第 1領域 4 5 aの形状を象った 空隙は形成される。 エッチング処理が実施されると、 空隙内で磁性 J3奠は取り払わ れる。 こうして第 1領域 4 5 aが形成される。 その後、 レジスト膜は取り払われ る。 ただし、 第 1領域 4 5 aの形成にあたって前述の収束イオンビームに基づく ミリングが実施されてもよい。
以上のような C P P構造 MR読み取り素子 3 5 aでは、 例えば図 1 2に示され るように、 磁区制御ハード膜 4 5は、 平坦化面 4 3に平行に広がる 1平面 6 3に 対して面対称に形成されてもよい。 ここでは、 第 1領域 4 5 aは、 平坦化面 4 3 上に広がる非磁性層 6 4に受け止められればよい。 その一方で、 第 2領域 4 5 b は平坦化面 4 3上に直接受け止められればよい。 MR膜 4 4内の自由側磁性層 5 5が平面 6 3上に配置されれば、 自由側磁性層 5 5には最大限の強度でバイァス 磁界は作用することができる。
以上のような C P P構造 MR読み取り素子 3 5 aの製造にあたって、 レジスト 膜に基づきスパッ夕リング法が実施されればよい。 まず、 下側電極 4 2上にレジ ス 1、膜が形成される。 レジスト膜には非磁性層 6 4を象った空隙が形成される。 この空隙に非磁性層 6 4が成膜される。 その後、 レジスト膜は取り払われる。 続 いて、 下側電極 4 2および非磁性層 6 3上に均一な膜厚で磁性膜は成膜される。 その後、 前述と同様に、 磁性膜の表面ではレジスト膜に基づきエッチング処理が 実施されればよい。
図 1 3は本発明の第 3実施形態に係る C P P構造 MR読み取り素子 3 5 bの構 造を概略的に示す。 この C P P構造 MR読み取り素子 3 5は、 A B S 2 9から後 方に広がる前側膜 6 5と、 前側膜 6 5の後端から後方に広がる後側膜 6 6とを備 える。 前側 J3莫 6 5は第 1残留磁束密度を有する第 1組成材料で構成される。 前側 膜 6 5は第 1領域 4 5 aに相当する。 その一方で、 後側膜 6 6は第 1残留磁束密 度よりも大きな第 2残留磁束密度を有する第 2組成材料で構成される。 後側膜 6 6は第 2領域 4 5 bに相当する。 第 1および第 2組成材料は F e、 N iおよび F eの少なくともいずれかを含む磁性材料から構成されればよい。 ここでは、 磁区 制御ハード膜 4 5は均一な膜厚を有する。 第 1領域 4 5 aは第 1組成材料から構 成されることから、 前述と同様に、 MR膜 4 4の前端に沿って第 1磁界強度の第 1バイアス磁界 5 8は確立される。 第 2領域 4 5 bは第 2組成材料から構成され ることから、 MR膜 4 4の後端では第 1磁界強度よりも大きな第 2磁界強度の第 2バイアス磁界 5 9は確立される。
以上のような C P P構造 M R読み取り素子 3 5 bの製造にあたって、 レジスト 膜に基づきスパッタリング法が実施されればよい。 まず、 下側電極 4 2上にレジ スト膜が形成される。 レジスト膜には前側膜 6 5の形状を象った空隙が形成され る。 この空隙に第 1残留磁束密度を有する前側膜 6 5が成膜される。 その後、 レ ジスト膜は取り払われる。 続いて、 前側膜 6 5上にレジスト膜が成膜される。 第 2残留磁束密度を有する後側膜 6 6が成膜される。 その後、 レジスト膜は取り払 われる。 こうして、 磁区制御ハード膜 4 5では、 均一な膜厚を有する第 1および 第 2領域 5 8、 6 1が形成される。
' 図 1 4は本発明の第 4実施形態に係る C P P構造 MR読み取り素子 3 5 cの構 造を概略的に示す。 この C P P構造 MR読み取り素子 3 5 cは、 第 1領域 4 5 a を受け止める第 1下地層 6 7と、 第 2領域 4 5 bを受け止める第 2下地層 6 8と を備える。 こうした第 1および第 2下地層 6 7、 6 8には C r膜や T a C r膜が 用いられればよい。 第 1下地層 6 7は第 1領域 4 5 aの結晶粒の粒径や結晶配向 を制御する。 こうした制御に基づき第 1領域 4 5 aでは残留磁束密度は制御され ることができる。 同様に、 第 2下地層 6 8は第 2領域 4 5 bの結晶粒の粒径や結 晶配向を制御する。 こうした制御に基づき第 2領域 4 5 bでは残留磁束密度は制 御されることができる。 ただし、 第 2領域 4 5 bでは第 1領域 4 5 aよりも小さ な粒径が確立される。 こうして M R膜 4 4の前端に沿つて第 1磁界強度の第 1バ ィァス磁界 5 8は確立される。 MR膜 4 4の後端では第 1磁界強度よりも大きな 第 2磁界強度の第 2バイアス磁界 5 9は確立される。
以上のような C P P構造 MR読み取り素子 3 5 cの製造にあたって、 例えばレ ジスト膜に基づき第 1および第 2下地層 6 7、 6 8は成膜されればよい。 続いて、 第 1および第 2下地層 6 7、 6 8の表面に磁性膜が成膜される。 成膜にあたって 例えば周知のスパッタリング法が実施されればよい。 磁性膜内では結晶粒は第 1 および第 2下地層 6 7、 6 8の結晶粒に基づき成長する。 磁性膜の残留磁束密度 は結晶粒の粒径に基づき変化する。 第 1および第 2領域 4 5 a、 4 5 bで異なる 残留磁束密度が確立される。 こうして磁区制御ハード膜 4 5は形成される。
以上のような C P P構造 MR読み取り素子 3 5 cでは、 例えば図 1 5に示され るように、 磁区制御ハード膜 4 5は、 平坦ィ匕面 4 3に平行に広がる 1平面 6 9に 対して面対称に形成されてもよい。 こういった磁区制御ハード膜 4 5は、 前述と 同様に、 第 1および第 2下地層 6 7、 6 8に受け止められてもよい。 第 1および 第 2下地層 6 7、 6 8の表面には、 A B S 2 9から離れるにつれて徐々に平坦化 面 4 3に近づく傾斜面が形成されればよい。 こういった C P P構造 MR読み取り 素子 3 5 cでは、 前述と同様に、 MR膜 4 4内の自由側磁性層 5 5が平面 6 9上 に配置されれば、 自由側磁性層 5 5には最大限の強度でバイアス磁界は作用する 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 cの製造にあたって、 前述と同様 に、 レジスト膜に基づき第 1および第 2下地層 6 7、 6 8が成膜される。 その後、 第 1および第 2下地層 6 7、 6 8の表面では収束イオンビームに基づくミリング が実施される。 こうして第 1および第 2下地層 6 7、 6 8の表面には平坦化面 4 3に対して傾斜する傾斜面が形成される。 その後、 第 1および第 2下地層 6 7、 6 8の表面に磁性膜が成膜される。 成膜にあたって周知のスパッタリング法が実 施されればよい。 磁性膜内では結晶粒は第 1および第 2下地層 6 7、 6 8の結晶 粒に基づき成長する。 その後、 磁性膜の表面では前述と同様に収束イオンビーム に基づくミリングが実施される。 こうして磁区制御ハード膜 4 5は形成される。 図 1 6は本発明の第 5実施形態に係る C P P構造 MR読み取り素子 3 5 dの構 造を概略的に示す。 この C P P構造 MR読み取り素子 3 5 dでは、 磁区制御ハー ド膜 4 5の後端は MR膜 4 4の後端よりも後方に配置される。 ここでは、 A B S 2 9から MR膜 4 4の後端までの距離は、 A B S 2 9から磁区制御ハード膜 4 5 の後端までの距離の半分程度に設定される。 したがって、 第 2領域 4 5 bは磁区 制御ハ一ド膜 4 5の前後方向中央に形成される。 ただし、 磁区制御ハード膜 4 5 では均一な膜厚が設定される。 前述の本発明者の検証に示されるように、 MR膜 4 4では A B S 2 9に臨む前端よりも前後方向中間点で大きなバイアス磁界が形 成されること力 S確認された。 したがって、 図 1 7に示されるように、 MR膜 4 4 の後端では、 第 1領域 4 5 aの第 1磁界強度よりも大きい第 2磁界強度の第 2パ ィァス磁界が確立されることができる。
図 1 8は本発明の第 6実施形態に係る C P P構造 MR読み取り素子 3 5 eの構 造を概略的に示す。 この C P P構造 MR読み取り素子 3 5 eでは、 磁区制御ハー ド膜 4 5には第 1領域 4 5 cと第 2領域 4 5 dとが形成される。 第 2領域 4 5 d は第 1領域 4 5 cよりも小さな膜厚に設定される。 ここでは、 磁区制御ハード膜 4 5の Ji莫厚は例えば前端から後端にわたって徐々に減少すればよい。 すなわち、 磁区制御ハード膜 4 5の表面には平坦化面 4 3に対して傾斜する傾斜面が形成さ れればよい。
第 1領域 4 5 cでは、 図 1 9に示されるように、 MR膜 4 4の前端に沿って M R膜 4 4を横切る第 1磁界強度の第 1バイアス磁界 7 1が形成される。 第 2領域 4 5 dでは MR膜 4 4の後端に沿って M R膜 4 4を横切る第 2磁界強度の第 2バ ィァス磁界 7 2が形成される。 ここでは、 第 2磁界強度は第 1磁界強度よりも小 さく設定される。 ただし、 第 1および第 2領域 4 5 c、 4 5 dの間で確立される バイァス磁界の磁界強度は第 1および第 2磁界強度の間の範囲で設定されればよ い。
いま、 MR膜 4 4にセンス電流が流通する場面を想定する。 例えば上側電極 4 8から MR膜 4 4にセンス電流が供給されると、 例えば図 2 0に示されるように、 自由側磁性層 5 5内では、 前述と反対に、 センス電流の流通に直交する 1 7平断 面でその中心回りで 1方向に回転する環状磁界すなわち電流磁界が形成される。 この 1水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。 しかも、 大きなセンス電流値でセンス電流が流通すると、 電流磁界の強度は増大する。 このとき、 自由側磁性層 5 5の前端側では、 電流磁界は第 1バイアス磁界 7 1 と反対向きに重ね合わせられる。 第 1バイアス磁界 7 1は電流磁界を打ち消す。 その結果、 自由側磁性層 5 5内では A B S 2 9に沿って 1方向に単磁区化は実現 されることができる。 その一方で、 自由側磁性層 5 5の後端側では、 電流磁界は 第 2バイアス磁界 7 2と同一の向きに重ね合わせられることから、 磁気ディスク 1 3から MR膜 4 4に作用する信号磁界の向きに応じて自由側磁性層 5 5内で磁 化は十分に回転することができる。 こういった C P P構造読み取り素子 3 5によ れば、 MR膜 4 4には大きな電流値でセンス電流が流通することができる。 しか も、 M R膜 4 4では十分な感度が確保されることができる。
C P P構造 MR読み取り素子 3 5 eでは、 例えば図 2 1に示されるように、 磁 区制御ハード膜 4 5は、 平坦化面 4 3に平行に広がる 1平面 6 1に対して面対称 に形成されてもよい。 こういった磁区制御ハード膜 4 5は、 平坦化面 4 3上に広 がる非磁性層 6 2に受け止められればよい。 非磁性層 6 2の表面には、 第 1領域 4 5 aの表面および第 2領域 4 5 bの表面を接続する段差が形成されればよい。 例えば図 2 2に示されるように、 C P P構造 MR読み取り素子 3 5 fでは、 磁 区制御ハード膜 4 5には、 第 1膜厚の第 1領域 4 5 cと、 第 1膜厚より小さな第 2膜厚を有する第 2領域 4 5 dとが形成されてもよい。 第 1および第 2領域 4 5 c、 4 5 dは平坦化面 4 3に平行な表面を有する。 第 1領域 4 5 cの表面および 第 2領域 4 5 dの表面は段差で相互に接続される。
例えば図 2 3に示されるように、 磁区制御ハ一ド膜 4 5は、 平坦化面 4 3に平 行に広がる 1平面 6 3に対して面対称に形成されてもよい。 こういった磁区制御 ハ一ド膜 4 5は、 平坦化面 4 3上に広がる非磁性層 6 4に受け止められればよい。 第 1領域 4 5 cの表面および第 2領域 4 5 dの表面は段差で相互に接続される。 例えば図 2 4に示されるように、 C P P構造 M R読み取り素子 3 5 gは、 A B S 2 9から後方に広がる前側膜 7 3と、 前側膜 7 1の後端から後方に広がる後側 膜 7 4とを備える。 前側膜 7 3は第 1残留磁束密度を有する第 1組成材料で構成 される。 前側膜 7 4は第 1領域 4 5 cに相当する。 その一方で、 後側膜 7 4は第 1残留磁束密度よりも小さな第 2残留磁束密度を有する第 2組成材料で構成され る。 後側膜 7 4は第 2領域 4 5 dに相当する。
例えば図 2 5に示されるように、 C P P構造 M R読み取り素子 3 5 hは、 第 1 領域 4 5 cを受け止める第 1下地層 7 5と、 第 2領域 4 5 dを受け止める第 2下 地層 7 6とを備える。 第 1下地層 7 5は第 1領域 4 5 cの結晶粒の粒径や結晶配 向を制御する。 こうした制御に基づき第 1領域 4 5 cでは残留磁束密度は制御さ れることができる。 同様に、 第 2下地層 7 6は第 2領域 4 5 bの結晶粒の粒径や 結晶配向を制御する。 こうした制御に基づき第 2領域 4 5 dでは残留磁束密度は 制御されることができる。 ただし、 第 2領域 4 5 bでは第 1領域 4 5 aよりも大 きな粒径が確立される。
以上のような C P P構造 M R読み取り素子 3 5 hでは、 例えば図 2 6に示され るように、 磁区制御ハ一ド膜 4 5は、 平坦化面 4 3に平行に広がる 1平面 6 9に 対して面対称に形成されてもよい。 こういった磁区制御ハード膜 4 5は、 前述と 同様に、 第 1および第 2下地層 7 5、 7 6に受け止められてもよい。 第 1および 第 2下地層 7 5、 7 6の表面には、 A B S 2 9から離れるにつれて徐々に平坦化 面 4 3から遠ざかる傾斜面が形成されればよい。

Claims

請求の範囲
1 . 媒体対向面に臨む前端から後方に広がる磁気抵抗効果膜と、 媒体対向面に臨 む前端から後方に広がりつつ磁気抵抗効果膜を挟み込む磁区制御膜とを備え、 磁 区制御膜には、 磁気抵抗効果膜の前端に沿つて磁気抵抗効果膜を横切る第 1磁界 強度の第 1バイァス磁界を確立する第 1領域と、 磁気抵抗効果膜の後端に沿つて 磁気抵抗効果膜を横切り、 第 1磁界強度よりも大きい第 2磁界強度の第 2バイァ ス磁界を確立する第 2領域とが形成され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、 磁区制御 膜の第 2領域は磁区制御膜の第 1領域よりも大きな膜厚に設定されることを特徴 とする C P P構造磁気抵抗効果素子。
3 . 請求の範囲第 1項に記載の C P P構造磁気抵抗効果素子において、 前記磁区 制御膜には、 第 1残留磁束密度を有する第 1組成材料で構成される前記第 1領域 と、 第 1残留磁束密度よりも大きな第 2残留磁束密度を有する第 2組成材料で構 成される前記第 2領域とが形成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 1項に記載の C P P構造磁気抵ぉ効果素子において、 表面で前 記磁区制御膜の第 1領域を受け止め、 その第 1領域で結晶粒の粒径を制御する第
1下地層と、 表面で前記磁区制御膜の第 2領域を受け止め、 その第 2領域で結晶 粒の粒径を制御する第 2下地層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。
5 . 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、 前記磁区 制御膜の後端は前記磁気抵抗効果膜の後端よりも後方に配置されることを特徴と する C P P構造磁気抵抗効果素子。
6 . 媒体対向面に臨む前端から後方に広がる磁気抵抗効果膜と、 媒体対向面に臨 む前端から後方に広がりつつ磁気抵抗効果膜を挟み込む磁区制御膜とを備え、 磁 区制御膜には、 磁気抵抗効果膜の前端に沿って磁気抵抗効果膜を横切る第 1磁界 強度の第 1バイアス磁界を確立する第 1領域と、 磁気抵抗効果膜の後端に沿って 磁気抵抗効果膜を横切り、 第 1磁界強度よりも小さい第 2磁界強度の第 2バイァ ス磁界を確立する第 2領域とが形成されることを特徴とする C P P構造磁気抵抗 効果素子。
7 . 請求の範囲第 6項に記載の C P P構造磁気抵抗効果素子において、 磁区制御 膜の第 2領域は磁区制御膜の第 1領域よりも小さな膜厚に設定されることを特徴 とする C P P構造磁気抵抗効果素子。
8 . 請求の範囲第 6項に記載の C P P構造磁気抵抗効果素子において、 前記磁区 制御膜には、 第 1残留磁束密度を有する第 1組成材料で構成される前記第 1領域 と、 第 1残留磁束密度よりも小さな第 2残留磁束密度を有する第 2組成材料で構 成される前記第 2領域とが形成されることを特徴とする C P P構造磁気抵抗効果 素子。
9 . 請求の範囲第 6項に記載の C P P構造磁気抵抗効果素子において、 表面で前 記磁区制御膜の第 1領域を受け止め、 その第 1領域で結晶粒の粒径を制御する第 1下地層と、 表面で前記磁区制御膜の第 2領域を受け止め、 その第 2領域で結晶 粒の粒径を制御する第 2下地層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。
1 0 . 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 臨む前端から後方に広がる磁気抵抗効果膜と、 媒体対向面に臨む前端から後方に 広がりつつ磁気抵抗効果膜を挟み込む磁区制御膜とを備え、 磁区制御膜には、 磁 気抵抗効果膜の前端に沿って磁気抵抗効果膜を横切る第 1磁界強度の第 1バイァ ス磁界を確立する第 1領域と、 磁気抵抗効果膜の後端に沿つて磁気抵抗効果膜を 横切り、 第 1磁界強度よりも大きい第 2磁界強度の第 2バイァス磁界を確立する 第 2領域とが形成されることを特徴とするへッドスライダ。
1 1 . 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 臨む前端から後方に広がる磁気抵抗効果膜と、 媒体対向面に臨む前端から後方に 広がりつつ磁気抵抗効果膜を挟み込む磁区制御膜とを備え、 磁区制御膜には、 磁 気抵抗効果膜の前端に沿って磁気抵抗効果膜を横切る第 1磁界強度の第 1バイァ ス磁界を確立する第 1領域と、 磁気抵抗効果膜の後端に沿つて磁気抵抗効果膜を 横切り、 第 1磁界強度よりも小さい第 2磁界強度の第 2バイァス磁界を確立する 第 2領域とが形成されることを特徴とするへッドスライダ。
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