磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリ、磁気ディスク装置、磁気センサおよび磁気メモリ
【課題】自由層と固定層が微小な幅の導通部分を介して導通される磁気抵抗効果素子であって、導通部分の幅の制御が容易な磁気抵抗効果素子を実現する。
【解決手段】ＭＲ素子５は、積層体３０を備えている。積層体３０は、互いに反対側を向く第１の面および第２の面を有するスペーサ層２４と、スペーサ層２４の第１の面に隣接するように配置され、信号磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層２５と、スペーサ層２４の第２の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層２３とを有している。スペーサ層２４は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限する。ＭＲ素子５は、更に、積層体３０の外周面に配置されて、自由層２５と固定層２３とを導通させる導電膜４０を備えている。
【解決手段】ＭＲ素子５は、積層体３０を備えている。積層体３０は、互いに反対側を向く第１の面および第２の面を有するスペーサ層２４と、スペーサ層２４の第１の面に隣接するように配置され、信号磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層２５と、スペーサ層２４の第２の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層２３とを有している。スペーサ層２４は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限する。ＭＲ素子５は、更に、積層体３０の外周面に配置されて、自由層２５と固定層２３とを導通させる導電膜４０を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子、ならびに、この磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリ、磁気ディスク装置、磁気センサおよび磁気メモリに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗（Anisotropic Magnetoresistive）効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗（Giant Magnetoresistive）効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗（Tunneling Magnetoresistive）効果を用いたＴＭＲ素子等がある。
【０００４】
再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドが量産されている。最近では、面記録密度の更なる向上に対応するために、ＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドの開発が進められている。
【０００５】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有する非磁性導電層と、この非磁性導電層の一方の面に隣接するように配置された自由層と、非磁性導電層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層における非磁性導電層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。自由層は信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である。固定層は、磁化の方向が固定された強磁性層である。反強磁性層は、固定層との交換結合により、固定層における磁化の方向を固定する層である。
【０００６】
ところで、従来のＧＭＲヘッドでは、磁気的信号検出用の電流（以下、センス電流という。）を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して平行な方向に流す構造になっていた。このような構造は、ＣＩＰ（Current In Plane）構造と呼ばれる。これに対し、センス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面と交差する方向、例えばＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して垂直な方向に流す構造のＧＭＲヘッドの開発も進められている。このような構造は、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ばれる。以下、ＣＰＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＰＰ−ＧＭＲ素子と呼び、ＣＩＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＩＰ−ＧＭＲ素子と呼ぶ。
【０００７】
前述のＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドもＣＰＰ構造となる。ＴＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有するトンネルバリア層と、このトンネルバリア層の一方の面に隣接するように配置された自由層と、トンネルバリア層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層におけるトンネルバリア層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。トンネルバリア層は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できる非磁性絶縁層である。自由層、固定層および反強磁性層については、スピンバルブ型ＧＭＲ素子と同様である。
【０００８】
ところで、最近、２つの強磁性体を接続する微小接点が大きな磁気抵抗効果を示すことが報告されている。この磁気抵抗効果は、量子的な効果によって発生すると考えられている。以下、この磁気抵抗効果を用いたＭＲ素子を量子的ＭＲ素子と呼ぶ。
【０００９】
特許文献１には、２つの強磁性体層と、その間のナノ接合部（微小接点）とが同一平面内に形成された構造のＭＲ素子が記載されている。また、特許文献１には、ＭＲ素子の形成方法として、強磁性材料よりなる層の上に、パターニングされたレジスト膜を形成した後、強磁性材料よりなる層をイオンミリングによってパターニングする方法が記載されている。
【００１０】
また、最近、例えば特許文献２，３に示されるように、大きな出力信号を得ることができるＭＲ素子として、電流狭窄層を含むＣＰＰ−ＧＭＲ素子も提案されている。一般的に、電流狭窄層は、厚み方向に貫く複数の微細な導電部分と、これらの導電部分を互いに分離する絶縁部分とを有している。特許文献２に示されるＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、電流狭窄層は、導電部分と絶縁部分のモザイク構造を含んでいる。特許文献３に示されるＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、電流狭窄層は、導電性の磁性体および誘電体を含むグラニュラー膜によって構成されている。このグラニュラー膜において、導電性の磁性体は導電部分に対応し、誘電体は絶縁部分に対応する。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１０９２４１号公報
【特許文献２】特開２００５−２６６９９号公報
【特許文献３】特開２００４−１０３７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
量子的ＭＲ素子では、大きな磁気抵抗効果を得るためには、微小接点の断面において最も狭い部分の幅を小さくすることが必要であると考えられている。特許文献１に示されるような構造のＭＲ素子では、微小接点は、例えばフォトリソグラフィを用いて形成される。この場合、微小接点の断面において最も狭い部分の幅はフォトリソグラフィによって決められる。そのため、特許文献１に示されるような構造のＭＲ素子では、フォトリソグラフィの精度による限界によって、微小接点の断面において最も狭い部分の幅を小さくすることが難しいという問題点がある。
【００１３】
一方、特許文献２，３に示されるような電流狭窄層を含むＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、磁気抵抗効果は、電流狭窄層における導電部分の大きさや数に依存する。しかしながら、電流狭窄層における導電部分の大きさや数を精度よく制御することは難しい。そのため、このＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、所望の磁気抵抗効果を有する素子を安定して製造することが難しいという問題点がある。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、自由層と固定層が微小な幅の導通部分を介して導通される磁気抵抗効果素子であって、導通部分の微小な幅の制御が容易な磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに、この磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリ、磁気ディスク装置および磁気センサを提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的は、２つの強磁性層が微小な幅の導通部分を介して導通される磁気抵抗効果素子であって、導通部分の微小な幅の制御が容易な磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに、この磁気抵抗効果素子を有する磁気メモリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く第１および第２の面を有するスペーサ層と、スペーサ層の第１の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層と、スペーサ層の第２の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層とを含む積層体を備えている。スペーサ層は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものである。積層体は、各層の外周面によって構成された外周面を有している。磁気抵抗効果素子は、更に、積層体の外周面に配置されて、自由層と固定層とを導通させる導電膜を備えている。本発明の第１の磁気抵抗効果素子では、電流が、その少なくとも一部が導電膜を経由するように、自由層と固定層との間に流される。
【００１７】
本発明の第１の磁気抵抗効果素子において、導電膜は、磁性材料よりなるものであってもよい。この場合、導電膜の厚みは、２ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の第１の磁気抵抗効果素子において、導電膜は、非磁性材料よりなるものであってもよい。この場合、導電膜の厚みは、２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明の第１の磁気抵抗効果素子の製造方法は、積層体を形成する工程と、積層体の外周面に導電膜を形成する工程とを備えている。
【００２０】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、外部磁界としての記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面の近傍に配置された本発明の第１の磁気抵抗効果素子と、外部磁界を検出するための電流を、自由層と固定層との間に流すための一対の電極とを備えたものである。
【００２１】
本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、積層体の外周面は、媒体対向面に向いた部分を有し、導電膜は、外周面の前記部分と媒体対向面との間に配置されていてもよい。
【００２２】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを備えたものである。
【００２３】
本発明のヘッドアームアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションと、スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームとを備え、サスペンションがアームに取り付けられているものである。
【００２４】
本発明の磁気ディスク装置は、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを支持すると共に記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えたものである。
【００２５】
本発明の磁気センサは、本発明の第１の磁気抵抗効果素子と、外部磁界を検出するための電流を、自由層と固定層との間に流すための一対の電極とを備えたものである。
【００２６】
本発明の第２の磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く第１および第２の面を有するスペーサ層と、スペーサ層の第１の面に隣接するように配置された第１の強磁性層と、スペーサ層の第２の面に隣接するように配置された第２の強磁性層とを含む積層体を備えている。第２の強磁性層の保磁力は、第１の強磁性層の保磁力よりも大きい。スペーサ層は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものである。積層体は、各層の外周面によって構成された外周面を有している。本発明の第２の磁気抵抗効果素子は、更に、積層体の外周面に配置されて、第１の強磁性層と第２の強磁性層とを導通させる導電膜を備えている。本発明の第２の磁気抵抗効果素子では、電流が、その少なくとも一部が導電膜を経由するように、第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に流される。
【００２７】
本発明の第２の磁気抵抗効果素子において、導電膜は、磁性材料よりなるものであってもよい。この場合、導電膜の厚みは、２ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
また、本発明の第２の磁気抵抗効果素子において、導電膜は、非磁性材料よりなるものであってもよい。この場合、導電膜の厚みは、２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
本発明の第２の磁気抵抗効果素子の製造方法は、積層体を形成する工程と、積層体の外周面に導電膜を形成する工程とを備えている。
【００３０】
本発明の磁気メモリは、マトリックス状に配列された複数のメモリ素子を備え、メモリ素子が本発明の第２の磁気抵抗効果素子よりなるものである。本発明の磁気メモリは、更に、各メモリ素子に対して情報を書き込むための複数の書き込み線と、各メモリ素子から情報を読み出すための電流を、メモリ素子である磁気抵抗効果素子における第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に流すための複数の読み出し線とを備えている。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の第１の磁気抵抗効果素子では、積層体の外周面に配置された導電膜によって、自由層と固定層とを導通させる導通部分が形成される。この導通部分では、電流の通過方向に対して直交する断面において最も狭い部分の幅を、導電膜の厚みと一致させることができる。導電膜の微小な厚みを制御することは、フォトリソグラフィによって膜の微小な幅を制御することに比べると容易である。従って、本発明の第１の磁気抵抗効果素子またはその製造方法、もしくは、本発明の第１の磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリ、磁気ディスク装置または磁気センサによれば、自由層と固定層とを導通させる導通部分の微小な幅の制御が容易になるという効果を奏する。
【００３２】
本発明の第２の磁気抵抗効果素子では、積層体の外周面に配置された導電膜によって、第１の強磁性層と第２の強磁性層とを導通させる導通部分が形成される。この導通部分では、電流の通過方向に対して直交する断面において最も狭い部分の幅を、導電膜の厚みと一致させることができる。導電膜の微小な厚みを制御することは、フォトリソグラフィによって膜の微小な幅を制御することに比べると容易である。従って、本発明の第２の磁気抵抗効果素子またはその製造方法、もしくは本発明の第２の磁気抵抗効果素子を有する磁気メモリによれば、第１の強磁性層と第２の強磁性層とを導通させる導通部分の微小な幅の制御が容易になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図４および図５を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成の概略について説明する。図４は薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図、図５は薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【００３４】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０を備えている。また、薄膜磁気ヘッドは、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１と、この基板１の上に配置されたアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁材料よりなる絶縁層２と、この絶縁層２の上に配置された磁性材料よりなる第１のシールド層３と、この第１のシールド層３の上に配置されたＭＲ素子５と、このＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置された２つのバイアス磁界印加層６と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置された絶縁層７とを備えている。ＭＲ素子５は、媒体対向面２０の近傍に配置されている。絶縁層７は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。
【００３５】
薄膜磁気ヘッドは、更に、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に配置された磁性材料よりなる第２のシールド層８と、この第２のシールド層８の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層１８と、この分離層１８の上に配置された磁性材料よりなる下部磁極層１９とを備えている。第２のシールド層８および下部磁極層１９に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。なお、第２のシールド層８、分離層１８および下部磁極層１９の代わりに、下部磁極層を兼ねた第２のシールド層を設けてもよい。
【００３６】
薄膜磁気ヘッドは、更に、下部磁極層１９の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる記録ギャップ層９を備えている。記録ギャップ層９には、媒体対向面２０から離れた位置においてコンタクトホール９ａが形成されている。
【００３７】
薄膜磁気ヘッドは、更に、記録ギャップ層９の上に配置された薄膜コイルの第１層部分１０を備えている。第１層部分１０は、銅（Ｃｕ）等の導電材料によって形成されている。なお、図４において、符号１０ａは、第１層部分１０のうち、後述する薄膜コイルの第２層部分１５に接続される接続部を表している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回されている。
【００３８】
薄膜磁気ヘッドは、更に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように配置された絶縁材料よりなる絶縁層１１と、磁性材料よりなる上部磁極層１２と、接続部１０ａの上に配置された導電材料よりなる接続層１３とを備えている。接続層１３は、磁性材料によって形成されていてもよい。絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となっている。
【００３９】
上部磁極層１２は、トラック幅規定層１２ａと連結部分層１２ｂとヨーク部分層１２ｃとを有している。トラック幅規定層１２ａは、絶縁層１１のうちの媒体対向面２０側の斜面部分から媒体対向面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に配置されている。トラック幅規定層１２ａは、記録ギャップ層９の上に形成され、上部磁極層１２の磁極部分となる先端部と、絶縁層１１の媒体対向面２０側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層１２ｃに接続される接続部とを有している。先端部の幅は記録トラック幅と等しくなっている。接続部の幅は、先端部の幅よりも大きくなっている。
【００４０】
連結部分層１２ｂは、コンタクトホール９ａが形成された位置において、下部磁極層１９の上に配置されている。ヨーク部分層１２ｃは、トラック幅規定層１２ａと連結部分層１２ｂとを連結している。ヨーク部分層１２ｃの媒体対向面２０側の端部は、媒体対向面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１２ｃは、連結部分層１２ｂを介して下部磁極層１９に接続されている。
【００４１】
薄膜磁気ヘッドは、更に、連結部分層１２ｂおよび連結部分層１２ｂの周囲に配置されたアルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層１４を備えている。トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂ、接続層１３および絶縁層１４の上面は平坦化されている。
【００４２】
薄膜磁気ヘッドは、更に、絶縁層１４の上に配置された薄膜コイルの第２層部分１５を備えている。第２層部分１５は、銅（Ｃｕ）等の導電材料によって形成されている。なお、図４において、符号１５ａは、第２層部分１５のうち、接続層１３を介して薄膜コイルの第１層部分１０の接続部１０ａに接続される接続部を表している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回されている。
【００４３】
薄膜磁気ヘッドは、更に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように配置された絶縁層１６を備えている。絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となっている。ヨーク部分層１２ｃの一部は、絶縁層１６の上に配置されている。
【００４４】
薄膜磁気ヘッドは、更に、上部磁極層１２を覆うように配置されたオーバーコート層１７を備えている。オーバーコート層１７は、例えばアルミナによって構成されている。
【００４５】
次に、本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法の概略について説明する。本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、１枚の基板に対して、複数の磁気ヘッドの構成要素を形成して、それぞれ後に磁気ヘッドとなるヘッド予定部が複数列に配列された磁気ヘッド用基礎構造物を作製する。以下、１つのヘッド予定部に着目して、磁気ヘッド用基礎構造物を作製する工程について説明する。
【００４６】
磁気ヘッド用基礎構造物を作製する工程では、まず、基板１の上に、スパッタ法等によって絶縁層２を、例えば０．２〜５μｍの厚みに形成する。次に、絶縁層２の上に、めっき法等によって第１のシールド層３を、所定のパターンに形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰという。）によって、第１のシールド層３が露出するまで絶縁層を研磨して、第１のシールド層３および絶縁層の上面を平坦化する。
【００４７】
次に、第１のシールド層３の上に、ＭＲ素子５の一部である積層体３０と、２つのバイアス磁界印加層６と、絶縁層７とを形成する。積層体３０については、後で詳しく説明する。
【００４８】
次に、積層体３０、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に、第２のシールド層８を形成する。第２のシールド層８は、例えばめっき法またはスパッタ法によって形成される。次に、第２のシールド層８の上に、スパッタ法等によって、分離層１８を形成する。次に、この分離層１８の上に、例えばめっき法またはスパッタ法によって、下部磁極層１９を形成する。
【００４９】
次に、下部磁極層１９の上に、スパッタ法等によって、記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚みに形成する。次に、磁路形成のために、後に形成される薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。
【００５０】
次に、記録ギャップ層９の上に、薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。
【００５１】
次に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
【００５２】
次に、絶縁層１１のうちの後述する媒体対向面２０側の斜面部分から媒体対向面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。
【００５３】
トラック幅規定層１２ａを形成する際には、同時に、コンタクトホール９ａが形成された位置において下部磁極層１９の上に連結部分層１２ｂを形成すると共に、接続部１０ａの上に接続層１３を形成する。
【００５４】
次に、磁極トリミングを行う。すなわち、トラック幅規定層１２ａの周辺領域において、トラック幅規定層１２ａをマスクとして、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分における記録ギャップ層９側の少なくとも一部をエッチングする。これにより、図５に示したように、上部磁極層１２の磁極部分、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分の少なくとも一部の各幅が揃えられたトリム（Trim）構造が形成される。このトリム構造によれば、記録ギャップ層９の近傍における磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。
【００５５】
次に、ここまでの工程によって形成された積層体の上面全体の上に絶縁層１４を、例えば３〜４μｍの厚みに形成する。次に、この絶縁層１４を、例えばＣＭＰによって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂおよび接続層１３の表面に至るまで研磨して平坦化する。
【００５６】
次に、平坦化された絶縁層１４の上に、薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。
【００５７】
次に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。次に、トラック幅規定層１２ａ、絶縁層１４，１６および連結部分層１２ｂの上に、ヨーク部分層１２ｃを形成する。
【００５８】
次に、ここまでの工程によって形成された積層体の上面全体を覆うように、オーバーコート層１７を形成する。次に、オーバーコート層１７の上に配線や端子等を形成して、磁気ヘッド用基礎構造物が完成する。
【００５９】
本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法では、次に、磁気ヘッド用基礎構造物を切断して、１列に配列された複数のヘッド予定部を含むヘッド集合体を作製する。次に、磁気ヘッド用基礎構造物を切断することによってヘッド集合体に形成された１つの面を研磨して、ヘッド集合体に含まれる各ヘッド予定部に対して研磨面を形成する。次に、この研磨面の一部に、ＭＲ素子５の一部となる導電膜を形成する。これにより、ＭＲ素子５が完成する。導電膜については、後で詳しく説明する。次に、研磨面および導電膜を覆うように、保護膜を形成してもよい。保護膜を形成した場合には、この保護膜の表面が媒体対向面２０となる。保護膜を形成しない場合には、研磨面のうち導電膜によって覆われていない部分と導電膜の表面が媒体対向面２０となる。次に、媒体対向面２０に浮上用レールを形成する。次に、複数のヘッド予定部が互いに分離されるようにヘッド集合体を切断して、複数の薄膜磁気ヘッドを形成する。
【００６０】
このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドの構成については、後で詳しく説明する。
【００６１】
記録ヘッドは、媒体対向面２０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層１９および上部磁極層１２と、この下部磁極層１９の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層１９および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１０，１５とを有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図４に示したように、媒体対向面２０から、絶縁層１１の媒体対向面２０側の端部までの長さが、スロートハイトＴＨとなる。なお、スロートハイトとは、媒体対向面２０から、２つの磁極層の間隔が大きくなり始める位置までの長さ（高さ）をいう。なお、図４および図５には、長手磁気記録方式用の記録ヘッドを示したが、本実施の形態における記録ヘッドは、垂直磁気記録方式用の記録ヘッドであってもよい。
【００６２】
次に、図１ないし図３を参照して、本実施の形態における再生ヘッドの構成について詳しく説明する。図１は再生ヘッドの媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示す断面図である。図２は再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。図３は再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【００６３】
図１ないし図３に示したように、再生ヘッドは、所定の間隔を開けて配置された第１のシールド層３および第２のシールド層８と、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間に配置された積層体３０とを備えている。積層体３０は、ＭＲ素子５の一部を構成する。積層体３０および第２のシールド層８は第１のシールド層３に積層されている。
【００６４】
再生ヘッドは、更に、積層体３０の２つの側部に隣接するように配置され、積層体３０に対してバイアス磁界を印加する２つのバイアス磁界印加層６と、積層体３０およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置された絶縁層７とを備えている。バイアス磁界印加層６は、硬磁性層（ハードマグネット）や、強磁性層と反強磁性層との積層体等を用いて構成される。具体的には、バイアス磁界印加層６は、例えばＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔによって形成される。絶縁層７は、絶縁膜７ａ，７ｂを有している。絶縁膜７ａは、第１のシールド層３および積層体３０と、バイアス磁界印加層６との間に介在して、これらの間を絶縁する。絶縁膜７ｂは、バイアス磁界印加層６と第２のシールド層８との間に介在して、これらの間を絶縁する。絶縁膜７ａ，７ｂは、例えばアルミナによって形成される。なお、絶縁膜７ｂは設けられていなくてもよい。
【００６５】
図１ないし図３には、ＭＲ素子５の構成の一例を示している。前述のように、ＭＲ素子５は積層体３０を備えている。この積層体３０は、互いに反対側を向く第１の面（上面）および第２の面（下面）を有するスペーサ層２４と、スペーサ層２４の第１の面に隣接するように配置され、信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である自由層２５と、スペーサ層２４の第２の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された強磁性層である固定層２３とを有している。図１ないし図３に示した例では、固定層２３と自由層２５のうち、固定層２３の方が第１のシールド層３に近い位置に配置されている。しかし、逆に、自由層２５の方が第１のシールド層３に近い位置に配置されていてもよい。
【００６６】
積層体３０は、更に、固定層２３におけるスペーサ層２４とは反対側に配置された反強磁性層２２と、第１のシールド層３と反強磁性層２２との間に配置された下地層２１と、自由層２５と第２のシールド層８との間に配置された保護層２６とを備えている。図１ないし図３に示したＭＲ素子５では、第１のシールド層３の上に、下地層２１、反強磁性層２２、固定層２３、スペーサ層２４、自由層２５および保護層２６が順に積層されている。
【００６７】
積層体３０は、各層２１〜２６の外周面によって構成された外周面を有している。各層２１〜２６の平面形状は、いずれも矩形である。積層体３０の外周面は、媒体対向面２０に向いた第１の側面３０ａと、その反対側の第２の側面３０ｂと、第１の側面３０ａと第２の側面３０ｂとを連結する第３の側面３０ｃおよび第４の側面３０ｄとを含んでいる。第１の側面３０ａは、ヘッド集合体の１つの面を研磨したときにヘッド予定部に形成された研磨面の一部である。
【００６８】
反強磁性層２２は、固定層２３との交換結合により、固定層２３における磁化の方向を固定する層である。下地層２１は、その上に形成される各層の結晶性や配向性を向上させ、特に、反強磁性層２２と固定層２３との交換結合を良好にするために設けられる。保護層２６は、その下の各層を保護するための層である。
【００６９】
下地層２１の厚みは、例えば２〜６ｎｍである。下地層２１としては、例えばＴａ層とＲｕ層との積層体が用いられる。
【００７０】
反強磁性層２２の厚みは、例えば５〜３０ｎｍである。反強磁性層２２は、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｒ、ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種ＭIIと、Ｍｎとを含む反強磁性材料により構成されている。このうちＭｎの含有量は３５原子％以上９５原子％以下、その他の元素ＭIIの含有量は５原子％以上６５原子％以下であることが好ましい。この反強磁性材料には、熱処理しなくても反強磁性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。この反強磁性層２２は、そのどちらにより構成されていてもよい。非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎあるいはＩｒＭｎ等がある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎおよびＰｔＲｈＭｎ等がある。
【００７１】
なお、固定層２３における磁化の方向を固定する層として、上記のような反強磁性層２２の代わりに、ＣｏＰｔ等の硬磁性材料よりなる硬磁性層を設けてもよい。この場合には、下地層２１の材料としては、Ｃｒ、ＣｒＴｉ、ＴｉＷ等が用いられる。
【００７２】
固定層２３では、反強磁性層２２との界面における交換結合により、磁化の向きが固定されている。本実施の形態における固定層２３は、反強磁性層２２の上に順に積層されたアウター層３１、非磁性中間層３２およびインナー層３３を有し、いわゆるシンセティック固定層になっている。アウター層３１およびインナー層３３は、例えば、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む強磁性材料により構成された強磁性層を含んでいる。アウター層３１とインナー層３３は、反強磁性的に結合し、磁化の方向が互いに逆方向に固定されている。アウター層３１の厚みは、例えば３〜７ｎｍである。インナー層３３の厚みは、例えば３〜１０ｎｍである。
【００７３】
非磁性中間層３２の厚みは、例えば０．３５〜１．０ｎｍである。非磁性中間層３２は、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃｒ、ＺｒおよびＣｕからなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性材料により構成されている。この非磁性中間層３２は、インナー層３３とアウター層３１の間に反強磁性交換結合を生じさせ、インナー層３３の磁化とアウター層３１の磁化とを互いに逆方向に固定するためのものである。なお、インナー層３３の磁化とアウター層３１の磁化が互いに逆方向というのは、これら２つの磁化の方向が互いに１８０°異なる場合のみならず、２つの磁化の方向が１８０°±２０°異なる場合を含む。
【００７４】
スペーサ層２４は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものである。例えば、スペーサ層２４は、全体が絶縁材料よりなる層であってもよい。この場合、スペーサ層２４は、電流の通過を完全に阻止する層であってもよいし、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できるトンネルバリア層であってもよい。スペーサ層２４がトンネルバリア層である場合であっても、スペーサ層２４は、全体が導体よりなる層に比べると電流の通過を制限する。スペーサ層２４がトンネルバリア層である場合には、スペーサ層２４の厚みは、例えば０．５〜２ｎｍである。また、スペーサ層２４がトンネルバリア層である場合には、スペーサ層２４の材料としては、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｇｄ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、ＨｆまたはＺｒの酸化物または窒化物が用いられる。
【００７５】
また、スペーサ層２４は、厚み方向に貫く複数の微細な導電部分と、これらの導電部分を互いに分離する絶縁部分とを有する電流狭窄層であってもよい。また、スペーサ層２４は、半導体を含む材料によって形成されていてもよい。
【００７６】
自由層２５の厚みは、例えば２〜１０ｎｍである。自由層２５は、保磁力が小さい強磁性層によって構成されている。自由層２５は、積層された複数の強磁性層を含んでいてもよい。
【００７７】
保護層２６の厚みは、例えば０．５〜１０ｎｍである。保護層２６としては、例えばＴａ層やＲｕ層が用いられる。また、保護層２６は、Ｔａ層、Ｒｕ層等の組み合わせの２積層構造や、Ｔａ層、Ｒｕ層、Ｔａ層の組み合わせや、Ｒｕ層、Ｔａ層、Ｒｕ層の組み合わせ等の３積層構造としてもよい。
【００７８】
ＭＲ素子５は、更に、積層体３０の外周面に配置されて、自由層２５と固定層２３とを導通させる導電膜４０を備えている。本実施の形態では、導電膜４０は、積層体３０の外周面のうち、媒体対向面２０に向いた部分である第１の側面３０ａに配置されている。従って、導電膜４０は、積層体３０の外周面のうちの媒体対向面２０に向いた部分と媒体対向面２０との間に配置されている。
【００７９】
導電膜４０は、自由層２５と固定層２３とを導通させることができるものであれば、その形状や大きさは任意である。図１および図２に示した例では、導電膜４０は、積層体３０の第１の側面３０ａの全体と、その周囲のシールド層３，８、絶縁層７およびバイアス磁界印加層６とに接する範囲に配置されている。
【００８０】
また、導電膜４０の材料は、導電材料であればよい。また、導電膜４０の材料は、磁性材料であってもよく、非磁性材料であってもよい。導電膜４０を構成する磁性材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１種を含む磁性金属材料を用いることができる。導電膜４０を構成する非磁性材料としては、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖのうちの少なくとも１種を含む非磁性金属材料を用いることができる。
【００８１】
ＭＲ素子５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて抵抗値が変化する。第１および第２のシールド層３，８は、ＭＲ素子５に、記録媒体からの信号磁界を検出するための電流であるセンス電流を流すために用いられる。ＭＲ素子５の抵抗値はセンス電流より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。シールド層３，８は、本発明における一対の電極に対応する。また、再生ヘッドは、ＭＲ素子５と、一対の電極としてのシールド層３，８を備えていることから、本実施の形態に係る磁気センサでもある。
【００８２】
本実施の形態におけるＭＲ素子５において、センス電流は、シールド層３，８の間で、積層体３０の積層方向に流される。これにより、センス電流は、その少なくとも一部が導電膜４０を経由するように、自由層２５と固定層２３との間に流される。
【００８３】
次に、図１ないし図３に示したＭＲ素子５の製造方法について説明する。このＭＲ素子５の製造方法は、積層体３０を形成する工程と、この積層体３０の外周面に導電膜４０を形成する工程とを備えている。
【００８４】
積層体３０を形成する工程では、まず、第１のシールド層３の上に、例えばスパッタ法を用いて、ＭＲ素子５の積層体３０を構成する各層となる膜を順に形成する。次に、これらの膜をエッチングによってパターニングして、積層体３０を形成する。
【００８５】
導電膜４０を形成する工程は、前述のように、ヘッド集合体に含まれる各ヘッド予定部に対して研磨面を形成する工程の後に行われる。導電膜４０は、例えば、以下のような第１の方法または第２の方法によって形成することができる。
【００８６】
第１の方法では、まず、例えばスパッタ法によって、研磨面の前面に導電膜４０となる膜を形成する。次に、この膜の上に、フォトリソグラフィによってパターニングされたマスクを形成する。このマスクの形状は、形成すべき導電膜４０の形状に対応している。次に、エッチングによって、導電膜４０となる膜のうち、マスクによって覆われている部分以外の部分を除去する。次に、マスクを除去する。これにより、残った膜が導電膜４０となる。
【００８７】
第２の方法では、まず、研磨面の上に、フォトリソグラフィによってパターニングされたマスクを形成する。このマスクは、導電膜４０を形成すべき位置に開口部を有している。次に、例えばスパッタ法によって、マスクの開口部内およびマスク上に、導電膜４０となる膜を形成する。次に、マスクをリフトオフする。これにより、研磨面の上に残った膜が導電膜４０となる。
【００８８】
次に、本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。
【００８９】
再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層６によるバイアス磁界の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向と直交している。ＭＲ素子５において、信号磁界がない状態では、自由層２５の磁化の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。一方、固定層２３の磁化の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向に固定されている。
【００９０】
ＭＲ素子５には、第１および第２のシールド層３，８によってセンス電流が流される。このセンス電流は、シールド層３，８の間で、積層体３０の積層方向に流される。これにより、センス電流は、その少なくとも一部が導電膜４０を経由するように、自由層２５と固定層２３との間に流される。スペーサ層２４が、電流の通過を完全に阻止する層である場合には、自由層２５と固定層２３との間に流れるセンス電流の全体が導電膜４０を経由する。スペーサ層２４が、電流の通過を完全に阻止する層ではない場合には、自由層２５と固定層２３との間に流れるセンス電流の一部が導電膜４０を経由し、自由層２５と固定層２３との間に流れるセンス電流の残りはスペーサ層２４を通過する。
【００９１】
本実施の形態に係るＭＲ素子５では、積層体３０の第１の側面３０ａに配置された導電膜４０によって、自由層２５と固定層２３とを導通させる導通部分が形成される。この導通部分では、電流の通過方向に対して直交する断面において最も狭い部分の幅は、導電膜４０の厚みと一致している。本実施の形態に係るＭＲ素子５では、少なくとも、自由層２５と固定層２３とが導電膜４０を介して導通する構造に起因して磁気抵抗効果が生じる。
【００９２】
導電膜４０が磁性材料よりなる場合には、上記の磁気抵抗効果は、量子的ＭＲ素子と同様の原理によって生じると考えられる。この場合、大きな磁気抵抗効果を得るためには、導電膜４０によって形成される導通部分の断面において最も狭い部分の幅、すなわち導電膜４０の厚みは、小さいほど好ましいと考えられる。具体的には、導電膜４０の厚みは、０より大きく、２ｎｍ以下であることが好ましい。なお、導電膜４０の厚みが０より大きいというのは、導電膜４０が存在していればよいという趣旨である。従って、導電膜４０の厚みは導電膜４０を構成する原子の大きさ以上であればよい。
【００９３】
導電膜４０が非磁性材料よりなる場合には、上記の磁気抵抗効果は、電流狭窄層による磁気抵抗効果と同様の原理によって生じると考えられる。この場合には、大きな磁気抵抗効果を得るためには、導電膜４０によって形成される導通部分を集中的に電流が流れることが好ましい。この場合には、導電膜４０によって形成される導通部分の断面において最も狭い部分の幅、すなわち導電膜４０の厚みは、０より大きく、２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００９４】
なお、本実施の形態に係るＭＲ素子５では、自由層２５と固定層２３とが導電膜４０を介して導通する構造に起因する磁気抵抗効果に加えて、自由層２５と固定層２３の間にスペーサ層２４が配置された構造に起因する磁気抵抗効果が生じていてもよい。例えば、スペーサ層２４は、トンネルバリア層や電流狭窄層である場合には、自由層２５と固定層２３の間にスペーサ層２４が配置された構造に起因して磁気抵抗効果が生じる。このように、ＭＲ素子５において２種類の磁気抵抗効果が生じる場合には、ＭＲ素子５の全体の磁気抵抗効果は、２種類の磁気抵抗効果が複合したものとなる。
【００９５】
ＭＲ素子５では、記録媒体からの信号磁界に応じて自由層２５の磁化の方向が変化し、これにより、自由層２５の磁化の方向と固定層２３の磁化の方向との間の相対角度が変化し、その結果、前述の磁気抵抗効果により、ＭＲ素子５の抵抗値が変化する。ＭＲ素子５の抵抗値は、第１および第２のシールド層３，８によってＭＲ素子５にセンス電流を流したときのシールド層３，８間の電位差より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
【００９６】
次に、本実施の形態に係るＭＲ素子５において、自由層２５と固定層２３とが導電膜４０を介して導通する構造に起因して磁気抵抗効果が生じることを確認した実験について説明する。
【００９７】
この実験では、比較例のＭＲ素子と第１ないし第４の実施例のＭＲ素子とを作成し、それらの抵抗値とＭＲ比とを測定した。なお、ＭＲ比は、抵抗値に対する磁気抵抗変化の比率である。
【００９８】
比較例および第１ないし第４の実施例の各ＭＲ素子は、同じ構成の積層体３０を備えている。この積層体３０の構成を下記の表１に示す。
【００９９】
【表１】
【０１００】
なお、表１に示した構成の積層体３０において、スペーサ層２４は、厚み０．５ｎｍのＡｌ層を酸化処理して形成された酸化アルミニウム層である。
【０１０１】
比較例のＭＲ素子は、導電膜４０を備えていない。これに対し、第１ないし第４の実施例の各ＭＲ素子は、積層体３０の第１の側面３０ａに配置された導電膜４０を備えている。第１および第２の実施例の各ＭＲ素子における導電膜４０は、磁性材料であるＮｉＦｅによって形成されている。第１の実施例のＭＲ素子における導電膜４０の厚みは０．２ｎｍであり、第２の実施例のＭＲ素子における導電膜４０の厚みは０．４ｎｍである。第３および第４の実施例の各ＭＲ素子における導電膜４０は、非磁性材料であるＣｕによって形成されている。第３の実施例のＭＲ素子における導電膜４０の厚みは０．２ｎｍであり、第４の実施例のＭＲ素子における導電膜４０の厚みは０．４ｎｍである。
【０１０２】
この実験において、比較例および第１ないし第４の実施例の各ＭＲ素子は、以下のようにして作製した。まず、表１に示した構成の積層体を含む磁気ヘッド用基礎構造物を作製し、次に、この磁気ヘッド用基礎構造物を切断してヘッド集合体を作製した。この時点では、ヘッド集合体に含まれる各ヘッド予定部に、研磨面は形成されていないので、積層体には、媒体対向面２０に向いた第１の側面３０ａは形成されていない。ただし、この時点の積層体には、他の側面３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは形成されている。この時点の積層体において、スペーサ層２４の平面形状は、トラック幅方向の長さが０．０６μｍ、媒体対向面２０に垂直な方向の長さが０．５μｍの矩形である。また、この時点の積層体の抵抗値とＭＲ比を測定したところ、抵抗値は約１００ｋΩであり、ＭＲ比は０であった。
【０１０３】
この実験では、次に、磁気ヘッド用基礎構造物を切断することによってヘッド集合体に形成された１つの面を研磨して、ヘッド集合体に含まれる各ヘッド予定部に対して研磨面を形成した。これにより、表１に示した構成の積層体３０が完成した。この積層体３０において、第１の側面３０ａは、上記研磨面の一部である。この積層体３０において、スペーサ層２４の平面形状は、トラック幅方向の長さが０．０６μｍ、媒体対向面２０に垂直な方向の長さが０．１μｍの矩形である。
【０１０４】
比較例のＭＲ素子を作製する際には、積層体３０の第１の側面３０ａに導電膜４０を形成せずに、この第１の側面３０ａを覆うように保護膜を形成した。保護膜は、第１の側面３０ａの上にＳｉ膜とダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）膜を順に積層して形成した。
【０１０５】
第１ないし第４の実施例のＭＲ素子を作製する際には、積層体３０の第１の側面３０ａに、前述の材料および厚みの導電膜４０を形成した後、この導電膜４０を覆うように保護膜を形成した。この保護膜は、酸化アルミニウム膜とした。
【０１０６】
下記の表２に、比較例のＭＲ素子の抵抗値およびＭＲ比と、第１ないし第４の実施例の各ＭＲ素子における導電膜４０の材料、導電膜４０の厚み、抵抗値およびＭＲ比とを示す。
【０１０７】
【表２】
【０１０８】
表２に示したように、比較例のＭＲ素子ではＭＲ比が０であったのに対し、第１ないし第４の実施例の各ＭＲ素子では、いずれも、ある程度の大きさのＭＲ比が得られた。このことから、本実施の形態に係るＭＲ素子５において、自由層２５と固定層２３とが導電膜４０を介して導通する構造に起因して磁気抵抗効果が生じることが分かる。
【０１０９】
なお、本実施の形態に係るＭＲ素子５では、第１の側面３０ａと導電膜４０との界面の状態を改善したり、導電膜４０の材料や厚みの最適化を図ったりすることにより、表２に示した各実施例におけるＭＲ比よりも大きなＭＲ比を実現できると考えられる。
【０１１０】
以上説明したように、本実施の形態に係るＭＲ素子５では、積層体３０の外周面に配置された導電膜４０によって、自由層２５と固定層２３とを導通させる導通部分が形成される。この導通部分では、電流の通過方向に対して直交する断面において最も狭い部分の幅を、導電膜４０の厚みと一致させることができる。導電膜４０の微小な厚みを制御することは、フォトリソグラフィによって膜の微小な幅を制御することに比べると容易である。従って、本実施の形態に係るＭＲ素子５またはその製造方法、もしくは、本実施の形態に係るＭＲ素子５を有する薄膜磁気ヘッドまたは磁気センサ（再生ヘッド）によれば、自由層２５と固定層２３とを導通させる導通部分の微小な幅の制御が容易になる。また、これにより、本実施の形態によれば、所望の磁気抵抗効果を有するＭＲ素子５、もしくは、このＭＲ素子５を有する薄膜磁気ヘッドまたは磁気センサを安定して製造することができる。
【０１１１】
以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置について説明する。まず、図６を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。磁気ディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体である磁気ディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図４における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、磁気ディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面２０が形成されている。磁気ディスクが図６におけるｚ方向に回転すると、磁気ディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図６におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によって磁気ディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図６におけるｘ方向は、磁気ディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図６における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。
【０１１２】
次に、図７を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【０１１３】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【０１１４】
図７は、本実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【０１１５】
次に、図８および図９を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係る磁気ディスク装置について説明する。図８は磁気ディスク装置の要部を示す説明図、図９は磁気ディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、磁気ディスク装置に組み込まれる。磁気ディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚の磁気ディスク２６２を有している。各磁気ディスク２６２毎に、磁気ディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
【０１１６】
スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共に磁気ディスク２６２に対して位置決めする。
【０１１７】
本実施の形態に係る磁気ディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０を磁気ディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、磁気ディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、磁気ディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【０１１８】
本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。
【０１１９】
[変形例]
以下、本実施の形態における第１ないし第５の変形例について説明する。図１および図２に示した例では、導電膜４０は、積層体３０の第１の側面３０ａの全体と、その周囲のシールド層３，８、絶縁層７およびバイアス磁界印加層６とに接する範囲に配置されている。この場合、導電膜４０を通過するセンス電流には、磁気抵抗効果の発現に寄与しない成分も含まれる。この成分がセンス電流全体に占める割合が大きいほど、磁気抵抗効果は低下すると考えられる。第１ないし第５の変形例は、この成分がセンス電流全体に占める割合を小さくなるように改善した例である。
【０１２０】
まず、図１０および図１１を参照して、センス電流のうちの磁気抵抗効果の発現に寄与しない成分について説明する。図１０は、再生ヘッドの媒体対向面を示している。図１１は、再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示している。図１０および図１１では、便宜上、導電膜４０を図示していない。導電膜４０が図１および図２に示した例のように形成されている場合、導電膜４０を通過するセンス電流には、図１１において符号５０を付した矢印で示すように、導電膜４０を経由して自由層２５と固定層２３との間に流れる成分が含まれる。この成分は、磁気抵抗効果の発現に寄与する成分である。この他に、導電膜４０を通過するセンス電流には、図１０において符号５１を付した矢印で示すように、積層体３０におけるトラック幅方向の外側の領域を通過する成分が存在する。この成分は、磁気抵抗効果の発現に寄与しない成分である。以下、この成分を第１の不要成分という。導電膜４０を通過するセンス電流には、更に、図１１において符号５２を付した矢印で示すように、導電膜４０のうちの積層体３０の第１の側面３０ａと媒体対向面２０との間に配置された部分を通過するものの、自由層２５および固定層２３を通過しない成分が存在する。この成分も、磁気抵抗効果の発現に寄与しない成分である。以下、この成分を第２の不要成分という。
【０１２１】
[第１の変形例]
図１２は、第１の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。第１の変形例では、図１および図２に示した例に比べて導電膜４０の幅（トラック幅方向の長さ）が狭められており、導電膜４０は、積層体３０の第１の側面３０ａとシールド層３，８には接触しているが、絶縁層７およびバイアス磁界印加層６には接触していない。第１の変形例における導電膜４０の幅は、積層体３０の第１の側面３０ａにおける幅の最小値よりもわずかに小さい。この第１の変形例によれば、センス電流における第１の不要成分がなくなるため、図１および図２に示した例よりも、ＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることが可能になる。
【０１２２】
[第２の変形例]
図１３は、第２の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。第２の変形例では、第１の変形例よりも導電膜４０の幅（トラック幅方向の長さ）が狭められている。第２の変形例によれば、第１の変形例に比べて導電膜４０を通過する電流の直進性が向上するため、第１の変形例よりもＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることが可能になる。
【０１２３】
[第３の変形例]
図１４は、第３の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。図１５は、第３の変形例における再生ヘッドの媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示す断面図である。第３の変形例では、導電膜４０は、積層体３０の第１の側面３０ａのうちのインナー層３３、スペーサ層２４および自由層２５の各外周面にのみ接触している。第３の変形例における導電膜４０の幅（トラック幅方向の長さ）は、第１の変形例と同程度である。この第３の変形例によれば、センス電流における第１の不要成分および第２の不要成分がなくなるため、第１の変形例よりもＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることが可能になる。
【０１２４】
[第４の変形例]
図１６は、第４の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。第４の変形例では、第３の変形例よりも導電膜４０の幅（トラック幅方向の長さ）が狭められている。第４の変形例によれば、第３の変形例に比べて導電膜４０を通過する電流の直進性が向上するため、第３の変形例よりもＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることが可能になる。
【０１２５】
[第５の変形例]
図１７は、第５の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。図１８は、第５の変形例における再生ヘッドの媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示す断面図である。第５の変形例では、導電膜４０は、積層体３０の第１の側面３０ａのうちのインナー層３３、スペーサ層２４および自由層２５の各外周面にのみ接触している。また、第５の変形例における導電膜４０は、島状に成長した膜になっている。第５の変形例における導電膜４０は、以下のようにして形成される。すなわち、例えばスパッタ法によって、ヘッド予定部に形成された研磨面の上に、導電膜４０の材料よりなり、互いに分離された複数の膜を島状に成長させる。これにより、ある確率で、積層体３０の第１の側面３０ａのうちのインナー層３３、スペーサ層２４および自由層２５の各外周面にのみ接触する膜が形成される。この膜が導電膜４０となる。島状に成長した複数の膜には、インナー層３３、スペーサ層２４および自由層２５の各外周面に接触しない複数の膜４１も含まれる。これらの膜４１は、導電膜４０とはならない。これらの膜４１は、磁気抵抗効果の発現には寄与しない。また、これらの膜４１は、それぞれ小さいものであるため、センス電流における第１の不要成分や第２の不要成分を生じさせるような電流経路を形成することはほとんどない。従って、これらの膜４１によるＭＲ素子５の特性に対する悪影響はほとんどない。
【０１２６】
ヘッド予定部に形成された研磨面の上に、導電膜４０の材料よりなる複数の膜が島状に成長するか否かは、膜の厚みや、膜を構成する分子のエネルギーや、研磨面の表面エネルギー等の条件によって決定される。従って、複数の膜が島状に成長する条件を選択することによって、第５の変形例における導電膜４０は形成可能である。具体的には、導電膜４０の厚みの目標値や、成膜時の温度や、成膜時に使用するガス等の条件を制御することによって、第５の変形例における導電膜４０を形成することが可能である。第５の変形例によれば、フォトリソグラフィを利用してパターニングされた導電膜４０を形成する場合に比べて、比較的容易に導電膜４０を形成することが可能になる。
【０１２７】
[第２の実施の形態]
次に、図１９を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１９は、本実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。本実施の形態では、導電膜４０は、積層体３０の外周面のうち、第１の側面３０ａではなく、第３の側面３０ｃおよび第４の側面３０ｄに配置されている。導電膜４０は、側面３０ｃ，３０ｄのそれぞれの全面を覆うように配置されていてもよいし、第１の実施の形態における第１ないし第５の変形例と同様に、側面３０ｃ，３０ｄのそれぞれの一部のみを覆うように配置されていてもよい。
【０１２８】
本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法における導電膜４０を形成する工程では、積層体３０を形成した後、絶縁膜７ａを形成する前に、例えばスパッタ法によって、側面３０ｃ，３０ｄに導電膜４０を形成する。従って、導電膜４０は、側面３０ｃ，３０ｄと絶縁膜７ａとの間に配置される。
【０１２９】
なお、本実施の形態において、導電膜４０は、第３の側面３０ｃと第４の側面３０ｄの一方にのみ配置されていてもよい。また、本実施の形態において、導電膜４０は、第１の側面３０ａにも配置されていてもよい。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１３０】
[第３の実施の形態]
次に、図２０を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。図２０は、本実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示す断面図である。本実施の形態では、導電膜４０は、積層体３０の外周面のうち、第１の側面３０ａではなく、第２の側面３０ｂに配置されている。導電膜４０は、側面３０ｂの全面を覆うように配置されていてもよいし、第１の実施の形態における第１ないし第５の変形例と同様に、側面３０ｂの一部のみを覆うように配置されていてもよい。
【０１３１】
本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法における導電膜４０を形成する工程では、積層体３０を形成した後、絶縁膜７ａを形成する前に、例えばスパッタ法によって、側面３０ｂに導電膜４０を形成する。従って、導電膜４０は、側面３０ｂと絶縁膜７ａとの間に配置される。
【０１３２】
なお、本実施の形態において、導電膜４０は、第２の側面３０ｂの他に、第１の側面３０ａ、第３の側面３０ｃおよび第４の側面３０ｄのうちの少なくとも１つにも配置されていてもよい。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１３３】
[第４の実施の形態]
次に、図２１および図２２を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。図２１は、本実施の形態に係る磁気メモリの主要部を示す斜視図である。図２２は、本実施の形態に係るＭＲ素子の断面図である。
【０１３４】
図２１に示したように、本実施の形態に係る磁気メモリは、マトリックス状に配列された複数のメモリ素子６０Ｍと、互いに平行に配置された複数のワード線６１と、互いに平行に配置された複数のビット線６２と、互いに平行に配置された複数のセンス線６３とを備えている。ワード線６１とビット線６２とセンス線６３は、上下に間隔を開けて配置され、互いに絶縁されている。
【０１３５】
ワード線６１とビット線６２は、互いに直交する方向に延びている。図２１において上から見たときに、メモリ素子６０Ｍが配置された位置において、ワード線６１とビット線６２とが交差している。ワード線６１とビット線６２は、各メモリ素子６０Ｍに対して情報を書き込むためのものであり、本発明における書き込み線に対応する。
【０１３６】
センス線６３は、ビット線６２に平行に配置されている。各センス線６３は、各ビット線６２が延びる方向に配置された１列のメモリ素子６０Ｍを直列に接続している。センス線６３は、各メモリ素子６０Ｍから情報を読み出すための電流を、各メモリ素子６０Ｍに流すためのものであり、本発明における読み出し線に対応する。
【０１３７】
図２２は、メモリ素子６０Ｍの断面図である。メモリ素子６０Ｍは、本実施の形態に係るＭＲ素子６０によって構成されている。このＭＲ素子６０は、互いに反対側を向く第１の面（下面）および第２の面（上面）を有するスペーサ層７３と、このスペーサ層７３の第１の面に隣接するように配置された第１の強磁性層７１と、スペーサ層７３の第２の面に隣接するように配置された第２の強磁性層７３とを含む積層体７０を備えている。第２の強磁性層７２の保磁力は、第１の強磁性層７１の保磁力よりも大きい。第１の強磁性層７１の材料としては、例えば、Ｆｅ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏのいずれかを用いることができる。第２の強磁性層７２の材料としては、例えば、Ｃｏ、ＣｏＦｅ、ＣｏＰｔ、ＭｎＳｂのいずれかを用いることができる。スペーサ層７３は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものである。
【０１３８】
積層体７０は、各層７１，７２，７３の外周面によって構成された外周面を有している。ＭＲ素子６０は、更に、積層体７０の外周面に配置されて、第１の強磁性層７１と第２の強磁性層７２とを導通させる導電膜８０を備えている。導電膜８０は、第１の強磁性層７１と第２の強磁性層７２とを導通させることができればよく、積層体７０の外周面の全面に配置されていてもよいし、積層体７０の外周面の一部にのみ配置されていてもよい。センス線６３によって供給される電流は、その少なくとも一部が導電膜８０を経由するように、第１の強磁性層７１と第２の強磁性層７２との間に流される。
【０１３９】
スペーサ層７３は、第１の実施の形態におけるスペーサ層２４と同様の特徴を有している。また、導電膜８０は、第１の実施の形態における導電膜４０と同様の特徴を有している。本実施の形態に係るＭＲ素子６０では、第１の実施の形態に係るＭＲ素子５と同様の原理によって磁気抵抗効果を発現する。従って、ＭＲ素子６０では、第１の強磁性層７１の磁化の方向と第２の強磁性層７２の磁化の方向との間の相対角度に応じて、ＭＲ素子６０の抵抗値が変化する。
【０１４０】
本実施の形態に係るＭＲ素子６０の製造方法は、積層体７０を形成する工程と、積層体７０の外周面に導電膜８０を形成する工程とを備えている。積層体７０を形成する工程では、例えばスパッタ法を用いて、積層体７０を構成する各層となる膜を順に形成する。次に、これらの膜をエッチングによってパターニングして、積層体７０を形成する。導電膜８０を形成する工程では、例えばスパッタ法によって、積層体７０の外周面に導電膜８０を形成する。
【０１４１】
次に、本実施の形態に係る磁気メモリの動作の一例について説明する。まず、任意のメモリ素子６０Ｍに対して情報を書き込む際には、図２１において上から見たときに対象となるメモリ素子６０Ｍが配置された位置で交差するワード線６１とビット線６２にそれぞれ書き込み用の電流を流す。ワード線６１を流れる電流の方向は、メモリ素子６０Ｍに書き込む情報が“０”か“１”かによって異なる。対象となるメモリ素子６０Ｍにおける強磁性層７１，７２の磁化の方向は、ワード線６１を流れる電流による磁界とビット線６２を流れる電流による磁界との合成磁界によって変えられる。このメモリ素子６０Ｍにおける強磁性層７１，７２の磁化の方向は、ワード線６１を流れる電流の方向によって決まる。
【０１４２】
任意のメモリ素子６０Ｍから情報を読み出す際には、対象となるメモリ素子６０Ｍに接続されたセンス線６３に読み出し用の電流を流すと共に、図２１において上から見たときに対象となるメモリ素子６０Ｍが配置された位置を通過するワード線６１に、電流の方向が切り替わる再生パルス電流を流す。ワード線６１に再生パルス電流を流すと、メモリ素子６０Ｍにおける第１の強磁性層７１の磁化の方向は切り替わるが、第２の強磁性層７２の磁化の方向は変化しない。そのため、ワード線６１に再生パルス電流を流したときのメモリ素子６０Ｍの抵抗値の変化の態様は、第２の強磁性層７２の磁化の方向、すなわちメモリ素子６０Ｍに書き込まれている情報に応じて異なる。そのため、ワード線６１に再生パルス電流を流したときの、センス線６３の電圧変動を検出することにより、メモリ素子６０Ｍに書き込まれている情報を判別することができる。
【０１４３】
なお、以上の説明では、強磁性層７１，７２の両方の磁化の方向を変化させてメモリ素子６０Ｍに情報を書き込むようにしたが、第２の強磁性層７２の磁化の方向は変化させずに、第１の強磁性層７１の磁化の方向のみを変化させて、メモリ素子６０Ｍに情報を書き込むようにしてもよい。
【０１４４】
本実施の形態に係るＭＲ素子６０は、第１の実施の形態に係るＭＲ素子５と同様の効果を奏する。すなわち、本実施の形態に係るＭＲ素子６０は、積層体７０の外周面に配置された導電膜８０によって、第１の強磁性層７１と第２の強磁性層７２とを導通させる導通部分が形成される。この導通部分では、電流の通過方向に対して直交する断面において最も狭い部分の幅を、導電膜８０の厚みと一致させることができる。導電膜８０の微小な厚みを制御することは、フォトリソグラフィによって膜の微小な幅を制御することに比べると容易である。従って、本実施の形態に係るＭＲ素子６０またはその製造方法、もしくは、本実施の形態に係るＭＲ素子６０を有する磁気メモリによれば、第１の強磁性層７１と第２の強磁性層７２とを導通させる導通部分の微小な幅の制御が容易になる。また、これにより、本実施の形態によれば、所望の磁気抵抗効果を有するＭＲ素子６０、もしくは、このＭＲ素子６０を有する磁気メモリを安定して製造することができる。
【０１４５】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、第１ないし第３の実施の形態において、固定層２３はシンセティック固定層に限らない。また、第１の実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッドを積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。また、薄膜磁気ヘッドを読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、再生ヘッドだけを備えた構成としてもよい。
【０１４６】
また、第４の実施の形態に係るＭＲ素子６０は、図２１に示した構成の磁気メモリに限らず、ＭＲ素子を有する磁気メモリ全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部を説明するための説明図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の平面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態におけるセンス電流のうちの磁気抵抗効果の発現に寄与しない成分について説明するための説明図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態におけるセンス電流のうちの磁気抵抗効果の発現に寄与しない成分について説明するための説明図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例における再生ヘッドの媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示す断面図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態の第４の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態の第５の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態の第５の変形例における再生ヘッドの媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示す断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。
【図２１】本発明の第４の実施の形態に係る磁気メモリの主要部を示す斜視図である。
【図２２】本発明の第４の実施の形態に係るＭＲ素子の断面図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１…基板、２…絶縁層、３…第１のシールド層、５…ＭＲ素子、６…バイアス磁界印加層、７…絶縁層、８…第２のシールド層、２０…媒体対向面、２２…反強磁性層、２３…固定層、２４…スペーサ層、２５…自由層、３０…積層体、３０ａ…第１の側面、３０ｂ…第２の側面、３０ｃ…第３の側面、３０ｄ…第４の側面、４０…導電膜。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子、ならびに、この磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリ、磁気ディスク装置、磁気センサおよび磁気メモリに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗（Anisotropic Magnetoresistive）効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗（Giant Magnetoresistive）効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗（Tunneling Magnetoresistive）効果を用いたＴＭＲ素子等がある。
【０００４】
再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドが量産されている。最近では、面記録密度の更なる向上に対応するために、ＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドの開発が進められている。
【０００５】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有する非磁性導電層と、この非磁性導電層の一方の面に隣接するように配置された自由層と、非磁性導電層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層における非磁性導電層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。自由層は信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である。固定層は、磁化の方向が固定された強磁性層である。反強磁性層は、固定層との交換結合により、固定層における磁化の方向を固定する層である。
【０００６】
ところで、従来のＧＭＲヘッドでは、磁気的信号検出用の電流（以下、センス電流という。）を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して平行な方向に流す構造になっていた。このような構造は、ＣＩＰ（Current In Plane）構造と呼ばれる。これに対し、センス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面と交差する方向、例えばＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して垂直な方向に流す構造のＧＭＲヘッドの開発も進められている。このような構造は、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ばれる。以下、ＣＰＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＰＰ−ＧＭＲ素子と呼び、ＣＩＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＩＰ−ＧＭＲ素子と呼ぶ。
【０００７】
前述のＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドもＣＰＰ構造となる。ＴＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有するトンネルバリア層と、このトンネルバリア層の一方の面に隣接するように配置された自由層と、トンネルバリア層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層におけるトンネルバリア層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。トンネルバリア層は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できる非磁性絶縁層である。自由層、固定層および反強磁性層については、スピンバルブ型ＧＭＲ素子と同様である。
【０００８】
ところで、最近、２つの強磁性体を接続する微小接点が大きな磁気抵抗効果を示すことが報告されている。この磁気抵抗効果は、量子的な効果によって発生すると考えられている。以下、この磁気抵抗効果を用いたＭＲ素子を量子的ＭＲ素子と呼ぶ。
【０００９】
特許文献１には、２つの強磁性体層と、その間のナノ接合部（微小接点）とが同一平面内に形成された構造のＭＲ素子が記載されている。また、特許文献１には、ＭＲ素子の形成方法として、強磁性材料よりなる層の上に、パターニングされたレジスト膜を形成した後、強磁性材料よりなる層をイオンミリングによってパターニングする方法が記載されている。
【００１０】
また、最近、例えば特許文献２，３に示されるように、大きな出力信号を得ることができるＭＲ素子として、電流狭窄層を含むＣＰＰ−ＧＭＲ素子も提案されている。一般的に、電流狭窄層は、厚み方向に貫く複数の微細な導電部分と、これらの導電部分を互いに分離する絶縁部分とを有している。特許文献２に示されるＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、電流狭窄層は、導電部分と絶縁部分のモザイク構造を含んでいる。特許文献３に示されるＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、電流狭窄層は、導電性の磁性体および誘電体を含むグラニュラー膜によって構成されている。このグラニュラー膜において、導電性の磁性体は導電部分に対応し、誘電体は絶縁部分に対応する。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１０９２４１号公報
【特許文献２】特開２００５−２６６９９号公報
【特許文献３】特開２００４−１０３７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
量子的ＭＲ素子では、大きな磁気抵抗効果を得るためには、微小接点の断面において最も狭い部分の幅を小さくすることが必要であると考えられている。特許文献１に示されるような構造のＭＲ素子では、微小接点は、例えばフォトリソグラフィを用いて形成される。この場合、微小接点の断面において最も狭い部分の幅はフォトリソグラフィによって決められる。そのため、特許文献１に示されるような構造のＭＲ素子では、フォトリソグラフィの精度による限界によって、微小接点の断面において最も狭い部分の幅を小さくすることが難しいという問題点がある。
【００１３】
一方、特許文献２，３に示されるような電流狭窄層を含むＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、磁気抵抗効果は、電流狭窄層における導電部分の大きさや数に依存する。しかしながら、電流狭窄層における導電部分の大きさや数を精度よく制御することは難しい。そのため、このＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、所望の磁気抵抗効果を有する素子を安定して製造することが難しいという問題点がある。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、自由層と固定層が微小な幅の導通部分を介して導通される磁気抵抗効果素子であって、導通部分の微小な幅の制御が容易な磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに、この磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリ、磁気ディスク装置および磁気センサを提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的は、２つの強磁性層が微小な幅の導通部分を介して導通される磁気抵抗効果素子であって、導通部分の微小な幅の制御が容易な磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに、この磁気抵抗効果素子を有する磁気メモリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く第１および第２の面を有するスペーサ層と、スペーサ層の第１の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層と、スペーサ層の第２の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層とを含む積層体を備えている。スペーサ層は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものである。積層体は、各層の外周面によって構成された外周面を有している。磁気抵抗効果素子は、更に、積層体の外周面に配置されて、自由層と固定層とを導通させる導電膜を備えている。本発明の第１の磁気抵抗効果素子では、電流が、その少なくとも一部が導電膜を経由するように、自由層と固定層との間に流される。
【００１７】
本発明の第１の磁気抵抗効果素子において、導電膜は、磁性材料よりなるものであってもよい。この場合、導電膜の厚みは、２ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の第１の磁気抵抗効果素子において、導電膜は、非磁性材料よりなるものであってもよい。この場合、導電膜の厚みは、２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明の第１の磁気抵抗効果素子の製造方法は、積層体を形成する工程と、積層体の外周面に導電膜を形成する工程とを備えている。
【００２０】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、外部磁界としての記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面の近傍に配置された本発明の第１の磁気抵抗効果素子と、外部磁界を検出するための電流を、自由層と固定層との間に流すための一対の電極とを備えたものである。
【００２１】
本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、積層体の外周面は、媒体対向面に向いた部分を有し、導電膜は、外周面の前記部分と媒体対向面との間に配置されていてもよい。
【００２２】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを備えたものである。
【００２３】
本発明のヘッドアームアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションと、スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームとを備え、サスペンションがアームに取り付けられているものである。
【００２４】
本発明の磁気ディスク装置は、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを支持すると共に記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えたものである。
【００２５】
本発明の磁気センサは、本発明の第１の磁気抵抗効果素子と、外部磁界を検出するための電流を、自由層と固定層との間に流すための一対の電極とを備えたものである。
【００２６】
本発明の第２の磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く第１および第２の面を有するスペーサ層と、スペーサ層の第１の面に隣接するように配置された第１の強磁性層と、スペーサ層の第２の面に隣接するように配置された第２の強磁性層とを含む積層体を備えている。第２の強磁性層の保磁力は、第１の強磁性層の保磁力よりも大きい。スペーサ層は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものである。積層体は、各層の外周面によって構成された外周面を有している。本発明の第２の磁気抵抗効果素子は、更に、積層体の外周面に配置されて、第１の強磁性層と第２の強磁性層とを導通させる導電膜を備えている。本発明の第２の磁気抵抗効果素子では、電流が、その少なくとも一部が導電膜を経由するように、第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に流される。
【００２７】
本発明の第２の磁気抵抗効果素子において、導電膜は、磁性材料よりなるものであってもよい。この場合、導電膜の厚みは、２ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
また、本発明の第２の磁気抵抗効果素子において、導電膜は、非磁性材料よりなるものであってもよい。この場合、導電膜の厚みは、２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
本発明の第２の磁気抵抗効果素子の製造方法は、積層体を形成する工程と、積層体の外周面に導電膜を形成する工程とを備えている。
【００３０】
本発明の磁気メモリは、マトリックス状に配列された複数のメモリ素子を備え、メモリ素子が本発明の第２の磁気抵抗効果素子よりなるものである。本発明の磁気メモリは、更に、各メモリ素子に対して情報を書き込むための複数の書き込み線と、各メモリ素子から情報を読み出すための電流を、メモリ素子である磁気抵抗効果素子における第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に流すための複数の読み出し線とを備えている。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の第１の磁気抵抗効果素子では、積層体の外周面に配置された導電膜によって、自由層と固定層とを導通させる導通部分が形成される。この導通部分では、電流の通過方向に対して直交する断面において最も狭い部分の幅を、導電膜の厚みと一致させることができる。導電膜の微小な厚みを制御することは、フォトリソグラフィによって膜の微小な幅を制御することに比べると容易である。従って、本発明の第１の磁気抵抗効果素子またはその製造方法、もしくは、本発明の第１の磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリ、磁気ディスク装置または磁気センサによれば、自由層と固定層とを導通させる導通部分の微小な幅の制御が容易になるという効果を奏する。
【００３２】
本発明の第２の磁気抵抗効果素子では、積層体の外周面に配置された導電膜によって、第１の強磁性層と第２の強磁性層とを導通させる導通部分が形成される。この導通部分では、電流の通過方向に対して直交する断面において最も狭い部分の幅を、導電膜の厚みと一致させることができる。導電膜の微小な厚みを制御することは、フォトリソグラフィによって膜の微小な幅を制御することに比べると容易である。従って、本発明の第２の磁気抵抗効果素子またはその製造方法、もしくは本発明の第２の磁気抵抗効果素子を有する磁気メモリによれば、第１の強磁性層と第２の強磁性層とを導通させる導通部分の微小な幅の制御が容易になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図４および図５を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成の概略について説明する。図４は薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図、図５は薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【００３４】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０を備えている。また、薄膜磁気ヘッドは、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１と、この基板１の上に配置されたアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁材料よりなる絶縁層２と、この絶縁層２の上に配置された磁性材料よりなる第１のシールド層３と、この第１のシールド層３の上に配置されたＭＲ素子５と、このＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置された２つのバイアス磁界印加層６と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置された絶縁層７とを備えている。ＭＲ素子５は、媒体対向面２０の近傍に配置されている。絶縁層７は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。
【００３５】
薄膜磁気ヘッドは、更に、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に配置された磁性材料よりなる第２のシールド層８と、この第２のシールド層８の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層１８と、この分離層１８の上に配置された磁性材料よりなる下部磁極層１９とを備えている。第２のシールド層８および下部磁極層１９に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。なお、第２のシールド層８、分離層１８および下部磁極層１９の代わりに、下部磁極層を兼ねた第２のシールド層を設けてもよい。
【００３６】
薄膜磁気ヘッドは、更に、下部磁極層１９の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる記録ギャップ層９を備えている。記録ギャップ層９には、媒体対向面２０から離れた位置においてコンタクトホール９ａが形成されている。
【００３７】
薄膜磁気ヘッドは、更に、記録ギャップ層９の上に配置された薄膜コイルの第１層部分１０を備えている。第１層部分１０は、銅（Ｃｕ）等の導電材料によって形成されている。なお、図４において、符号１０ａは、第１層部分１０のうち、後述する薄膜コイルの第２層部分１５に接続される接続部を表している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回されている。
【００３８】
薄膜磁気ヘッドは、更に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように配置された絶縁材料よりなる絶縁層１１と、磁性材料よりなる上部磁極層１２と、接続部１０ａの上に配置された導電材料よりなる接続層１３とを備えている。接続層１３は、磁性材料によって形成されていてもよい。絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となっている。
【００３９】
上部磁極層１２は、トラック幅規定層１２ａと連結部分層１２ｂとヨーク部分層１２ｃとを有している。トラック幅規定層１２ａは、絶縁層１１のうちの媒体対向面２０側の斜面部分から媒体対向面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に配置されている。トラック幅規定層１２ａは、記録ギャップ層９の上に形成され、上部磁極層１２の磁極部分となる先端部と、絶縁層１１の媒体対向面２０側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層１２ｃに接続される接続部とを有している。先端部の幅は記録トラック幅と等しくなっている。接続部の幅は、先端部の幅よりも大きくなっている。
【００４０】
連結部分層１２ｂは、コンタクトホール９ａが形成された位置において、下部磁極層１９の上に配置されている。ヨーク部分層１２ｃは、トラック幅規定層１２ａと連結部分層１２ｂとを連結している。ヨーク部分層１２ｃの媒体対向面２０側の端部は、媒体対向面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１２ｃは、連結部分層１２ｂを介して下部磁極層１９に接続されている。
【００４１】
薄膜磁気ヘッドは、更に、連結部分層１２ｂおよび連結部分層１２ｂの周囲に配置されたアルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層１４を備えている。トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂ、接続層１３および絶縁層１４の上面は平坦化されている。
【００４２】
薄膜磁気ヘッドは、更に、絶縁層１４の上に配置された薄膜コイルの第２層部分１５を備えている。第２層部分１５は、銅（Ｃｕ）等の導電材料によって形成されている。なお、図４において、符号１５ａは、第２層部分１５のうち、接続層１３を介して薄膜コイルの第１層部分１０の接続部１０ａに接続される接続部を表している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回されている。
【００４３】
薄膜磁気ヘッドは、更に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように配置された絶縁層１６を備えている。絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となっている。ヨーク部分層１２ｃの一部は、絶縁層１６の上に配置されている。
【００４４】
薄膜磁気ヘッドは、更に、上部磁極層１２を覆うように配置されたオーバーコート層１７を備えている。オーバーコート層１７は、例えばアルミナによって構成されている。
【００４５】
次に、本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法の概略について説明する。本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、１枚の基板に対して、複数の磁気ヘッドの構成要素を形成して、それぞれ後に磁気ヘッドとなるヘッド予定部が複数列に配列された磁気ヘッド用基礎構造物を作製する。以下、１つのヘッド予定部に着目して、磁気ヘッド用基礎構造物を作製する工程について説明する。
【００４６】
磁気ヘッド用基礎構造物を作製する工程では、まず、基板１の上に、スパッタ法等によって絶縁層２を、例えば０．２〜５μｍの厚みに形成する。次に、絶縁層２の上に、めっき法等によって第１のシールド層３を、所定のパターンに形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰという。）によって、第１のシールド層３が露出するまで絶縁層を研磨して、第１のシールド層３および絶縁層の上面を平坦化する。
【００４７】
次に、第１のシールド層３の上に、ＭＲ素子５の一部である積層体３０と、２つのバイアス磁界印加層６と、絶縁層７とを形成する。積層体３０については、後で詳しく説明する。
【００４８】
次に、積層体３０、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に、第２のシールド層８を形成する。第２のシールド層８は、例えばめっき法またはスパッタ法によって形成される。次に、第２のシールド層８の上に、スパッタ法等によって、分離層１８を形成する。次に、この分離層１８の上に、例えばめっき法またはスパッタ法によって、下部磁極層１９を形成する。
【００４９】
次に、下部磁極層１９の上に、スパッタ法等によって、記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚みに形成する。次に、磁路形成のために、後に形成される薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。
【００５０】
次に、記録ギャップ層９の上に、薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。
【００５１】
次に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
【００５２】
次に、絶縁層１１のうちの後述する媒体対向面２０側の斜面部分から媒体対向面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。
【００５３】
トラック幅規定層１２ａを形成する際には、同時に、コンタクトホール９ａが形成された位置において下部磁極層１９の上に連結部分層１２ｂを形成すると共に、接続部１０ａの上に接続層１３を形成する。
【００５４】
次に、磁極トリミングを行う。すなわち、トラック幅規定層１２ａの周辺領域において、トラック幅規定層１２ａをマスクとして、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分における記録ギャップ層９側の少なくとも一部をエッチングする。これにより、図５に示したように、上部磁極層１２の磁極部分、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分の少なくとも一部の各幅が揃えられたトリム（Trim）構造が形成される。このトリム構造によれば、記録ギャップ層９の近傍における磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。
【００５５】
次に、ここまでの工程によって形成された積層体の上面全体の上に絶縁層１４を、例えば３〜４μｍの厚みに形成する。次に、この絶縁層１４を、例えばＣＭＰによって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂおよび接続層１３の表面に至るまで研磨して平坦化する。
【００５６】
次に、平坦化された絶縁層１４の上に、薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。
【００５７】
次に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。次に、トラック幅規定層１２ａ、絶縁層１４，１６および連結部分層１２ｂの上に、ヨーク部分層１２ｃを形成する。
【００５８】
次に、ここまでの工程によって形成された積層体の上面全体を覆うように、オーバーコート層１７を形成する。次に、オーバーコート層１７の上に配線や端子等を形成して、磁気ヘッド用基礎構造物が完成する。
【００５９】
本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法では、次に、磁気ヘッド用基礎構造物を切断して、１列に配列された複数のヘッド予定部を含むヘッド集合体を作製する。次に、磁気ヘッド用基礎構造物を切断することによってヘッド集合体に形成された１つの面を研磨して、ヘッド集合体に含まれる各ヘッド予定部に対して研磨面を形成する。次に、この研磨面の一部に、ＭＲ素子５の一部となる導電膜を形成する。これにより、ＭＲ素子５が完成する。導電膜については、後で詳しく説明する。次に、研磨面および導電膜を覆うように、保護膜を形成してもよい。保護膜を形成した場合には、この保護膜の表面が媒体対向面２０となる。保護膜を形成しない場合には、研磨面のうち導電膜によって覆われていない部分と導電膜の表面が媒体対向面２０となる。次に、媒体対向面２０に浮上用レールを形成する。次に、複数のヘッド予定部が互いに分離されるようにヘッド集合体を切断して、複数の薄膜磁気ヘッドを形成する。
【００６０】
このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドの構成については、後で詳しく説明する。
【００６１】
記録ヘッドは、媒体対向面２０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層１９および上部磁極層１２と、この下部磁極層１９の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層１９および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１０，１５とを有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図４に示したように、媒体対向面２０から、絶縁層１１の媒体対向面２０側の端部までの長さが、スロートハイトＴＨとなる。なお、スロートハイトとは、媒体対向面２０から、２つの磁極層の間隔が大きくなり始める位置までの長さ（高さ）をいう。なお、図４および図５には、長手磁気記録方式用の記録ヘッドを示したが、本実施の形態における記録ヘッドは、垂直磁気記録方式用の記録ヘッドであってもよい。
【００６２】
次に、図１ないし図３を参照して、本実施の形態における再生ヘッドの構成について詳しく説明する。図１は再生ヘッドの媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示す断面図である。図２は再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。図３は再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【００６３】
図１ないし図３に示したように、再生ヘッドは、所定の間隔を開けて配置された第１のシールド層３および第２のシールド層８と、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間に配置された積層体３０とを備えている。積層体３０は、ＭＲ素子５の一部を構成する。積層体３０および第２のシールド層８は第１のシールド層３に積層されている。
【００６４】
再生ヘッドは、更に、積層体３０の２つの側部に隣接するように配置され、積層体３０に対してバイアス磁界を印加する２つのバイアス磁界印加層６と、積層体３０およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置された絶縁層７とを備えている。バイアス磁界印加層６は、硬磁性層（ハードマグネット）や、強磁性層と反強磁性層との積層体等を用いて構成される。具体的には、バイアス磁界印加層６は、例えばＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔによって形成される。絶縁層７は、絶縁膜７ａ，７ｂを有している。絶縁膜７ａは、第１のシールド層３および積層体３０と、バイアス磁界印加層６との間に介在して、これらの間を絶縁する。絶縁膜７ｂは、バイアス磁界印加層６と第２のシールド層８との間に介在して、これらの間を絶縁する。絶縁膜７ａ，７ｂは、例えばアルミナによって形成される。なお、絶縁膜７ｂは設けられていなくてもよい。
【００６５】
図１ないし図３には、ＭＲ素子５の構成の一例を示している。前述のように、ＭＲ素子５は積層体３０を備えている。この積層体３０は、互いに反対側を向く第１の面（上面）および第２の面（下面）を有するスペーサ層２４と、スペーサ層２４の第１の面に隣接するように配置され、信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である自由層２５と、スペーサ層２４の第２の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された強磁性層である固定層２３とを有している。図１ないし図３に示した例では、固定層２３と自由層２５のうち、固定層２３の方が第１のシールド層３に近い位置に配置されている。しかし、逆に、自由層２５の方が第１のシールド層３に近い位置に配置されていてもよい。
【００６６】
積層体３０は、更に、固定層２３におけるスペーサ層２４とは反対側に配置された反強磁性層２２と、第１のシールド層３と反強磁性層２２との間に配置された下地層２１と、自由層２５と第２のシールド層８との間に配置された保護層２６とを備えている。図１ないし図３に示したＭＲ素子５では、第１のシールド層３の上に、下地層２１、反強磁性層２２、固定層２３、スペーサ層２４、自由層２５および保護層２６が順に積層されている。
【００６７】
積層体３０は、各層２１〜２６の外周面によって構成された外周面を有している。各層２１〜２６の平面形状は、いずれも矩形である。積層体３０の外周面は、媒体対向面２０に向いた第１の側面３０ａと、その反対側の第２の側面３０ｂと、第１の側面３０ａと第２の側面３０ｂとを連結する第３の側面３０ｃおよび第４の側面３０ｄとを含んでいる。第１の側面３０ａは、ヘッド集合体の１つの面を研磨したときにヘッド予定部に形成された研磨面の一部である。
【００６８】
反強磁性層２２は、固定層２３との交換結合により、固定層２３における磁化の方向を固定する層である。下地層２１は、その上に形成される各層の結晶性や配向性を向上させ、特に、反強磁性層２２と固定層２３との交換結合を良好にするために設けられる。保護層２６は、その下の各層を保護するための層である。
【００６９】
下地層２１の厚みは、例えば２〜６ｎｍである。下地層２１としては、例えばＴａ層とＲｕ層との積層体が用いられる。
【００７０】
反強磁性層２２の厚みは、例えば５〜３０ｎｍである。反強磁性層２２は、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｒ、ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種ＭIIと、Ｍｎとを含む反強磁性材料により構成されている。このうちＭｎの含有量は３５原子％以上９５原子％以下、その他の元素ＭIIの含有量は５原子％以上６５原子％以下であることが好ましい。この反強磁性材料には、熱処理しなくても反強磁性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。この反強磁性層２２は、そのどちらにより構成されていてもよい。非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎあるいはＩｒＭｎ等がある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎおよびＰｔＲｈＭｎ等がある。
【００７１】
なお、固定層２３における磁化の方向を固定する層として、上記のような反強磁性層２２の代わりに、ＣｏＰｔ等の硬磁性材料よりなる硬磁性層を設けてもよい。この場合には、下地層２１の材料としては、Ｃｒ、ＣｒＴｉ、ＴｉＷ等が用いられる。
【００７２】
固定層２３では、反強磁性層２２との界面における交換結合により、磁化の向きが固定されている。本実施の形態における固定層２３は、反強磁性層２２の上に順に積層されたアウター層３１、非磁性中間層３２およびインナー層３３を有し、いわゆるシンセティック固定層になっている。アウター層３１およびインナー層３３は、例えば、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む強磁性材料により構成された強磁性層を含んでいる。アウター層３１とインナー層３３は、反強磁性的に結合し、磁化の方向が互いに逆方向に固定されている。アウター層３１の厚みは、例えば３〜７ｎｍである。インナー層３３の厚みは、例えば３〜１０ｎｍである。
【００７３】
非磁性中間層３２の厚みは、例えば０．３５〜１．０ｎｍである。非磁性中間層３２は、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃｒ、ＺｒおよびＣｕからなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性材料により構成されている。この非磁性中間層３２は、インナー層３３とアウター層３１の間に反強磁性交換結合を生じさせ、インナー層３３の磁化とアウター層３１の磁化とを互いに逆方向に固定するためのものである。なお、インナー層３３の磁化とアウター層３１の磁化が互いに逆方向というのは、これら２つの磁化の方向が互いに１８０°異なる場合のみならず、２つの磁化の方向が１８０°±２０°異なる場合を含む。
【００７４】
スペーサ層２４は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものである。例えば、スペーサ層２４は、全体が絶縁材料よりなる層であってもよい。この場合、スペーサ層２４は、電流の通過を完全に阻止する層であってもよいし、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できるトンネルバリア層であってもよい。スペーサ層２４がトンネルバリア層である場合であっても、スペーサ層２４は、全体が導体よりなる層に比べると電流の通過を制限する。スペーサ層２４がトンネルバリア層である場合には、スペーサ層２４の厚みは、例えば０．５〜２ｎｍである。また、スペーサ層２４がトンネルバリア層である場合には、スペーサ層２４の材料としては、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｇｄ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、ＨｆまたはＺｒの酸化物または窒化物が用いられる。
【００７５】
また、スペーサ層２４は、厚み方向に貫く複数の微細な導電部分と、これらの導電部分を互いに分離する絶縁部分とを有する電流狭窄層であってもよい。また、スペーサ層２４は、半導体を含む材料によって形成されていてもよい。
【００７６】
自由層２５の厚みは、例えば２〜１０ｎｍである。自由層２５は、保磁力が小さい強磁性層によって構成されている。自由層２５は、積層された複数の強磁性層を含んでいてもよい。
【００７７】
保護層２６の厚みは、例えば０．５〜１０ｎｍである。保護層２６としては、例えばＴａ層やＲｕ層が用いられる。また、保護層２６は、Ｔａ層、Ｒｕ層等の組み合わせの２積層構造や、Ｔａ層、Ｒｕ層、Ｔａ層の組み合わせや、Ｒｕ層、Ｔａ層、Ｒｕ層の組み合わせ等の３積層構造としてもよい。
【００７８】
ＭＲ素子５は、更に、積層体３０の外周面に配置されて、自由層２５と固定層２３とを導通させる導電膜４０を備えている。本実施の形態では、導電膜４０は、積層体３０の外周面のうち、媒体対向面２０に向いた部分である第１の側面３０ａに配置されている。従って、導電膜４０は、積層体３０の外周面のうちの媒体対向面２０に向いた部分と媒体対向面２０との間に配置されている。
【００７９】
導電膜４０は、自由層２５と固定層２３とを導通させることができるものであれば、その形状や大きさは任意である。図１および図２に示した例では、導電膜４０は、積層体３０の第１の側面３０ａの全体と、その周囲のシールド層３，８、絶縁層７およびバイアス磁界印加層６とに接する範囲に配置されている。
【００８０】
また、導電膜４０の材料は、導電材料であればよい。また、導電膜４０の材料は、磁性材料であってもよく、非磁性材料であってもよい。導電膜４０を構成する磁性材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１種を含む磁性金属材料を用いることができる。導電膜４０を構成する非磁性材料としては、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖのうちの少なくとも１種を含む非磁性金属材料を用いることができる。
【００８１】
ＭＲ素子５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて抵抗値が変化する。第１および第２のシールド層３，８は、ＭＲ素子５に、記録媒体からの信号磁界を検出するための電流であるセンス電流を流すために用いられる。ＭＲ素子５の抵抗値はセンス電流より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。シールド層３，８は、本発明における一対の電極に対応する。また、再生ヘッドは、ＭＲ素子５と、一対の電極としてのシールド層３，８を備えていることから、本実施の形態に係る磁気センサでもある。
【００８２】
本実施の形態におけるＭＲ素子５において、センス電流は、シールド層３，８の間で、積層体３０の積層方向に流される。これにより、センス電流は、その少なくとも一部が導電膜４０を経由するように、自由層２５と固定層２３との間に流される。
【００８３】
次に、図１ないし図３に示したＭＲ素子５の製造方法について説明する。このＭＲ素子５の製造方法は、積層体３０を形成する工程と、この積層体３０の外周面に導電膜４０を形成する工程とを備えている。
【００８４】
積層体３０を形成する工程では、まず、第１のシールド層３の上に、例えばスパッタ法を用いて、ＭＲ素子５の積層体３０を構成する各層となる膜を順に形成する。次に、これらの膜をエッチングによってパターニングして、積層体３０を形成する。
【００８５】
導電膜４０を形成する工程は、前述のように、ヘッド集合体に含まれる各ヘッド予定部に対して研磨面を形成する工程の後に行われる。導電膜４０は、例えば、以下のような第１の方法または第２の方法によって形成することができる。
【００８６】
第１の方法では、まず、例えばスパッタ法によって、研磨面の前面に導電膜４０となる膜を形成する。次に、この膜の上に、フォトリソグラフィによってパターニングされたマスクを形成する。このマスクの形状は、形成すべき導電膜４０の形状に対応している。次に、エッチングによって、導電膜４０となる膜のうち、マスクによって覆われている部分以外の部分を除去する。次に、マスクを除去する。これにより、残った膜が導電膜４０となる。
【００８７】
第２の方法では、まず、研磨面の上に、フォトリソグラフィによってパターニングされたマスクを形成する。このマスクは、導電膜４０を形成すべき位置に開口部を有している。次に、例えばスパッタ法によって、マスクの開口部内およびマスク上に、導電膜４０となる膜を形成する。次に、マスクをリフトオフする。これにより、研磨面の上に残った膜が導電膜４０となる。
【００８８】
次に、本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。
【００８９】
再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層６によるバイアス磁界の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向と直交している。ＭＲ素子５において、信号磁界がない状態では、自由層２５の磁化の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。一方、固定層２３の磁化の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向に固定されている。
【００９０】
ＭＲ素子５には、第１および第２のシールド層３，８によってセンス電流が流される。このセンス電流は、シールド層３，８の間で、積層体３０の積層方向に流される。これにより、センス電流は、その少なくとも一部が導電膜４０を経由するように、自由層２５と固定層２３との間に流される。スペーサ層２４が、電流の通過を完全に阻止する層である場合には、自由層２５と固定層２３との間に流れるセンス電流の全体が導電膜４０を経由する。スペーサ層２４が、電流の通過を完全に阻止する層ではない場合には、自由層２５と固定層２３との間に流れるセンス電流の一部が導電膜４０を経由し、自由層２５と固定層２３との間に流れるセンス電流の残りはスペーサ層２４を通過する。
【００９１】
本実施の形態に係るＭＲ素子５では、積層体３０の第１の側面３０ａに配置された導電膜４０によって、自由層２５と固定層２３とを導通させる導通部分が形成される。この導通部分では、電流の通過方向に対して直交する断面において最も狭い部分の幅は、導電膜４０の厚みと一致している。本実施の形態に係るＭＲ素子５では、少なくとも、自由層２５と固定層２３とが導電膜４０を介して導通する構造に起因して磁気抵抗効果が生じる。
【００９２】
導電膜４０が磁性材料よりなる場合には、上記の磁気抵抗効果は、量子的ＭＲ素子と同様の原理によって生じると考えられる。この場合、大きな磁気抵抗効果を得るためには、導電膜４０によって形成される導通部分の断面において最も狭い部分の幅、すなわち導電膜４０の厚みは、小さいほど好ましいと考えられる。具体的には、導電膜４０の厚みは、０より大きく、２ｎｍ以下であることが好ましい。なお、導電膜４０の厚みが０より大きいというのは、導電膜４０が存在していればよいという趣旨である。従って、導電膜４０の厚みは導電膜４０を構成する原子の大きさ以上であればよい。
【００９３】
導電膜４０が非磁性材料よりなる場合には、上記の磁気抵抗効果は、電流狭窄層による磁気抵抗効果と同様の原理によって生じると考えられる。この場合には、大きな磁気抵抗効果を得るためには、導電膜４０によって形成される導通部分を集中的に電流が流れることが好ましい。この場合には、導電膜４０によって形成される導通部分の断面において最も狭い部分の幅、すなわち導電膜４０の厚みは、０より大きく、２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００９４】
なお、本実施の形態に係るＭＲ素子５では、自由層２５と固定層２３とが導電膜４０を介して導通する構造に起因する磁気抵抗効果に加えて、自由層２５と固定層２３の間にスペーサ層２４が配置された構造に起因する磁気抵抗効果が生じていてもよい。例えば、スペーサ層２４は、トンネルバリア層や電流狭窄層である場合には、自由層２５と固定層２３の間にスペーサ層２４が配置された構造に起因して磁気抵抗効果が生じる。このように、ＭＲ素子５において２種類の磁気抵抗効果が生じる場合には、ＭＲ素子５の全体の磁気抵抗効果は、２種類の磁気抵抗効果が複合したものとなる。
【００９５】
ＭＲ素子５では、記録媒体からの信号磁界に応じて自由層２５の磁化の方向が変化し、これにより、自由層２５の磁化の方向と固定層２３の磁化の方向との間の相対角度が変化し、その結果、前述の磁気抵抗効果により、ＭＲ素子５の抵抗値が変化する。ＭＲ素子５の抵抗値は、第１および第２のシールド層３，８によってＭＲ素子５にセンス電流を流したときのシールド層３，８間の電位差より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
【００９６】
次に、本実施の形態に係るＭＲ素子５において、自由層２５と固定層２３とが導電膜４０を介して導通する構造に起因して磁気抵抗効果が生じることを確認した実験について説明する。
【００９７】
この実験では、比較例のＭＲ素子と第１ないし第４の実施例のＭＲ素子とを作成し、それらの抵抗値とＭＲ比とを測定した。なお、ＭＲ比は、抵抗値に対する磁気抵抗変化の比率である。
【００９８】
比較例および第１ないし第４の実施例の各ＭＲ素子は、同じ構成の積層体３０を備えている。この積層体３０の構成を下記の表１に示す。
【００９９】
【表１】
【０１００】
なお、表１に示した構成の積層体３０において、スペーサ層２４は、厚み０．５ｎｍのＡｌ層を酸化処理して形成された酸化アルミニウム層である。
【０１０１】
比較例のＭＲ素子は、導電膜４０を備えていない。これに対し、第１ないし第４の実施例の各ＭＲ素子は、積層体３０の第１の側面３０ａに配置された導電膜４０を備えている。第１および第２の実施例の各ＭＲ素子における導電膜４０は、磁性材料であるＮｉＦｅによって形成されている。第１の実施例のＭＲ素子における導電膜４０の厚みは０．２ｎｍであり、第２の実施例のＭＲ素子における導電膜４０の厚みは０．４ｎｍである。第３および第４の実施例の各ＭＲ素子における導電膜４０は、非磁性材料であるＣｕによって形成されている。第３の実施例のＭＲ素子における導電膜４０の厚みは０．２ｎｍであり、第４の実施例のＭＲ素子における導電膜４０の厚みは０．４ｎｍである。
【０１０２】
この実験において、比較例および第１ないし第４の実施例の各ＭＲ素子は、以下のようにして作製した。まず、表１に示した構成の積層体を含む磁気ヘッド用基礎構造物を作製し、次に、この磁気ヘッド用基礎構造物を切断してヘッド集合体を作製した。この時点では、ヘッド集合体に含まれる各ヘッド予定部に、研磨面は形成されていないので、積層体には、媒体対向面２０に向いた第１の側面３０ａは形成されていない。ただし、この時点の積層体には、他の側面３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは形成されている。この時点の積層体において、スペーサ層２４の平面形状は、トラック幅方向の長さが０．０６μｍ、媒体対向面２０に垂直な方向の長さが０．５μｍの矩形である。また、この時点の積層体の抵抗値とＭＲ比を測定したところ、抵抗値は約１００ｋΩであり、ＭＲ比は０であった。
【０１０３】
この実験では、次に、磁気ヘッド用基礎構造物を切断することによってヘッド集合体に形成された１つの面を研磨して、ヘッド集合体に含まれる各ヘッド予定部に対して研磨面を形成した。これにより、表１に示した構成の積層体３０が完成した。この積層体３０において、第１の側面３０ａは、上記研磨面の一部である。この積層体３０において、スペーサ層２４の平面形状は、トラック幅方向の長さが０．０６μｍ、媒体対向面２０に垂直な方向の長さが０．１μｍの矩形である。
【０１０４】
比較例のＭＲ素子を作製する際には、積層体３０の第１の側面３０ａに導電膜４０を形成せずに、この第１の側面３０ａを覆うように保護膜を形成した。保護膜は、第１の側面３０ａの上にＳｉ膜とダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）膜を順に積層して形成した。
【０１０５】
第１ないし第４の実施例のＭＲ素子を作製する際には、積層体３０の第１の側面３０ａに、前述の材料および厚みの導電膜４０を形成した後、この導電膜４０を覆うように保護膜を形成した。この保護膜は、酸化アルミニウム膜とした。
【０１０６】
下記の表２に、比較例のＭＲ素子の抵抗値およびＭＲ比と、第１ないし第４の実施例の各ＭＲ素子における導電膜４０の材料、導電膜４０の厚み、抵抗値およびＭＲ比とを示す。
【０１０７】
【表２】
【０１０８】
表２に示したように、比較例のＭＲ素子ではＭＲ比が０であったのに対し、第１ないし第４の実施例の各ＭＲ素子では、いずれも、ある程度の大きさのＭＲ比が得られた。このことから、本実施の形態に係るＭＲ素子５において、自由層２５と固定層２３とが導電膜４０を介して導通する構造に起因して磁気抵抗効果が生じることが分かる。
【０１０９】
なお、本実施の形態に係るＭＲ素子５では、第１の側面３０ａと導電膜４０との界面の状態を改善したり、導電膜４０の材料や厚みの最適化を図ったりすることにより、表２に示した各実施例におけるＭＲ比よりも大きなＭＲ比を実現できると考えられる。
【０１１０】
以上説明したように、本実施の形態に係るＭＲ素子５では、積層体３０の外周面に配置された導電膜４０によって、自由層２５と固定層２３とを導通させる導通部分が形成される。この導通部分では、電流の通過方向に対して直交する断面において最も狭い部分の幅を、導電膜４０の厚みと一致させることができる。導電膜４０の微小な厚みを制御することは、フォトリソグラフィによって膜の微小な幅を制御することに比べると容易である。従って、本実施の形態に係るＭＲ素子５またはその製造方法、もしくは、本実施の形態に係るＭＲ素子５を有する薄膜磁気ヘッドまたは磁気センサ（再生ヘッド）によれば、自由層２５と固定層２３とを導通させる導通部分の微小な幅の制御が容易になる。また、これにより、本実施の形態によれば、所望の磁気抵抗効果を有するＭＲ素子５、もしくは、このＭＲ素子５を有する薄膜磁気ヘッドまたは磁気センサを安定して製造することができる。
【０１１１】
以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置について説明する。まず、図６を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。磁気ディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体である磁気ディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図４における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、磁気ディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面２０が形成されている。磁気ディスクが図６におけるｚ方向に回転すると、磁気ディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図６におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によって磁気ディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図６におけるｘ方向は、磁気ディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図６における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。
【０１１２】
次に、図７を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【０１１３】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【０１１４】
図７は、本実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【０１１５】
次に、図８および図９を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係る磁気ディスク装置について説明する。図８は磁気ディスク装置の要部を示す説明図、図９は磁気ディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、磁気ディスク装置に組み込まれる。磁気ディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚の磁気ディスク２６２を有している。各磁気ディスク２６２毎に、磁気ディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
【０１１６】
スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共に磁気ディスク２６２に対して位置決めする。
【０１１７】
本実施の形態に係る磁気ディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０を磁気ディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、磁気ディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、磁気ディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【０１１８】
本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。
【０１１９】
[変形例]
以下、本実施の形態における第１ないし第５の変形例について説明する。図１および図２に示した例では、導電膜４０は、積層体３０の第１の側面３０ａの全体と、その周囲のシールド層３，８、絶縁層７およびバイアス磁界印加層６とに接する範囲に配置されている。この場合、導電膜４０を通過するセンス電流には、磁気抵抗効果の発現に寄与しない成分も含まれる。この成分がセンス電流全体に占める割合が大きいほど、磁気抵抗効果は低下すると考えられる。第１ないし第５の変形例は、この成分がセンス電流全体に占める割合を小さくなるように改善した例である。
【０１２０】
まず、図１０および図１１を参照して、センス電流のうちの磁気抵抗効果の発現に寄与しない成分について説明する。図１０は、再生ヘッドの媒体対向面を示している。図１１は、再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示している。図１０および図１１では、便宜上、導電膜４０を図示していない。導電膜４０が図１および図２に示した例のように形成されている場合、導電膜４０を通過するセンス電流には、図１１において符号５０を付した矢印で示すように、導電膜４０を経由して自由層２５と固定層２３との間に流れる成分が含まれる。この成分は、磁気抵抗効果の発現に寄与する成分である。この他に、導電膜４０を通過するセンス電流には、図１０において符号５１を付した矢印で示すように、積層体３０におけるトラック幅方向の外側の領域を通過する成分が存在する。この成分は、磁気抵抗効果の発現に寄与しない成分である。以下、この成分を第１の不要成分という。導電膜４０を通過するセンス電流には、更に、図１１において符号５２を付した矢印で示すように、導電膜４０のうちの積層体３０の第１の側面３０ａと媒体対向面２０との間に配置された部分を通過するものの、自由層２５および固定層２３を通過しない成分が存在する。この成分も、磁気抵抗効果の発現に寄与しない成分である。以下、この成分を第２の不要成分という。
【０１２１】
[第１の変形例]
図１２は、第１の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。第１の変形例では、図１および図２に示した例に比べて導電膜４０の幅（トラック幅方向の長さ）が狭められており、導電膜４０は、積層体３０の第１の側面３０ａとシールド層３，８には接触しているが、絶縁層７およびバイアス磁界印加層６には接触していない。第１の変形例における導電膜４０の幅は、積層体３０の第１の側面３０ａにおける幅の最小値よりもわずかに小さい。この第１の変形例によれば、センス電流における第１の不要成分がなくなるため、図１および図２に示した例よりも、ＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることが可能になる。
【０１２２】
[第２の変形例]
図１３は、第２の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。第２の変形例では、第１の変形例よりも導電膜４０の幅（トラック幅方向の長さ）が狭められている。第２の変形例によれば、第１の変形例に比べて導電膜４０を通過する電流の直進性が向上するため、第１の変形例よりもＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることが可能になる。
【０１２３】
[第３の変形例]
図１４は、第３の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。図１５は、第３の変形例における再生ヘッドの媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示す断面図である。第３の変形例では、導電膜４０は、積層体３０の第１の側面３０ａのうちのインナー層３３、スペーサ層２４および自由層２５の各外周面にのみ接触している。第３の変形例における導電膜４０の幅（トラック幅方向の長さ）は、第１の変形例と同程度である。この第３の変形例によれば、センス電流における第１の不要成分および第２の不要成分がなくなるため、第１の変形例よりもＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることが可能になる。
【０１２４】
[第４の変形例]
図１６は、第４の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。第４の変形例では、第３の変形例よりも導電膜４０の幅（トラック幅方向の長さ）が狭められている。第４の変形例によれば、第３の変形例に比べて導電膜４０を通過する電流の直進性が向上するため、第３の変形例よりもＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることが可能になる。
【０１２５】
[第５の変形例]
図１７は、第５の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。図１８は、第５の変形例における再生ヘッドの媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示す断面図である。第５の変形例では、導電膜４０は、積層体３０の第１の側面３０ａのうちのインナー層３３、スペーサ層２４および自由層２５の各外周面にのみ接触している。また、第５の変形例における導電膜４０は、島状に成長した膜になっている。第５の変形例における導電膜４０は、以下のようにして形成される。すなわち、例えばスパッタ法によって、ヘッド予定部に形成された研磨面の上に、導電膜４０の材料よりなり、互いに分離された複数の膜を島状に成長させる。これにより、ある確率で、積層体３０の第１の側面３０ａのうちのインナー層３３、スペーサ層２４および自由層２５の各外周面にのみ接触する膜が形成される。この膜が導電膜４０となる。島状に成長した複数の膜には、インナー層３３、スペーサ層２４および自由層２５の各外周面に接触しない複数の膜４１も含まれる。これらの膜４１は、導電膜４０とはならない。これらの膜４１は、磁気抵抗効果の発現には寄与しない。また、これらの膜４１は、それぞれ小さいものであるため、センス電流における第１の不要成分や第２の不要成分を生じさせるような電流経路を形成することはほとんどない。従って、これらの膜４１によるＭＲ素子５の特性に対する悪影響はほとんどない。
【０１２６】
ヘッド予定部に形成された研磨面の上に、導電膜４０の材料よりなる複数の膜が島状に成長するか否かは、膜の厚みや、膜を構成する分子のエネルギーや、研磨面の表面エネルギー等の条件によって決定される。従って、複数の膜が島状に成長する条件を選択することによって、第５の変形例における導電膜４０は形成可能である。具体的には、導電膜４０の厚みの目標値や、成膜時の温度や、成膜時に使用するガス等の条件を制御することによって、第５の変形例における導電膜４０を形成することが可能である。第５の変形例によれば、フォトリソグラフィを利用してパターニングされた導電膜４０を形成する場合に比べて、比較的容易に導電膜４０を形成することが可能になる。
【０１２７】
[第２の実施の形態]
次に、図１９を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１９は、本実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。本実施の形態では、導電膜４０は、積層体３０の外周面のうち、第１の側面３０ａではなく、第３の側面３０ｃおよび第４の側面３０ｄに配置されている。導電膜４０は、側面３０ｃ，３０ｄのそれぞれの全面を覆うように配置されていてもよいし、第１の実施の形態における第１ないし第５の変形例と同様に、側面３０ｃ，３０ｄのそれぞれの一部のみを覆うように配置されていてもよい。
【０１２８】
本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法における導電膜４０を形成する工程では、積層体３０を形成した後、絶縁膜７ａを形成する前に、例えばスパッタ法によって、側面３０ｃ，３０ｄに導電膜４０を形成する。従って、導電膜４０は、側面３０ｃ，３０ｄと絶縁膜７ａとの間に配置される。
【０１２９】
なお、本実施の形態において、導電膜４０は、第３の側面３０ｃと第４の側面３０ｄの一方にのみ配置されていてもよい。また、本実施の形態において、導電膜４０は、第１の側面３０ａにも配置されていてもよい。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１３０】
[第３の実施の形態]
次に、図２０を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。図２０は、本実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示す断面図である。本実施の形態では、導電膜４０は、積層体３０の外周面のうち、第１の側面３０ａではなく、第２の側面３０ｂに配置されている。導電膜４０は、側面３０ｂの全面を覆うように配置されていてもよいし、第１の実施の形態における第１ないし第５の変形例と同様に、側面３０ｂの一部のみを覆うように配置されていてもよい。
【０１３１】
本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法における導電膜４０を形成する工程では、積層体３０を形成した後、絶縁膜７ａを形成する前に、例えばスパッタ法によって、側面３０ｂに導電膜４０を形成する。従って、導電膜４０は、側面３０ｂと絶縁膜７ａとの間に配置される。
【０１３２】
なお、本実施の形態において、導電膜４０は、第２の側面３０ｂの他に、第１の側面３０ａ、第３の側面３０ｃおよび第４の側面３０ｄのうちの少なくとも１つにも配置されていてもよい。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１３３】
[第４の実施の形態]
次に、図２１および図２２を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。図２１は、本実施の形態に係る磁気メモリの主要部を示す斜視図である。図２２は、本実施の形態に係るＭＲ素子の断面図である。
【０１３４】
図２１に示したように、本実施の形態に係る磁気メモリは、マトリックス状に配列された複数のメモリ素子６０Ｍと、互いに平行に配置された複数のワード線６１と、互いに平行に配置された複数のビット線６２と、互いに平行に配置された複数のセンス線６３とを備えている。ワード線６１とビット線６２とセンス線６３は、上下に間隔を開けて配置され、互いに絶縁されている。
【０１３５】
ワード線６１とビット線６２は、互いに直交する方向に延びている。図２１において上から見たときに、メモリ素子６０Ｍが配置された位置において、ワード線６１とビット線６２とが交差している。ワード線６１とビット線６２は、各メモリ素子６０Ｍに対して情報を書き込むためのものであり、本発明における書き込み線に対応する。
【０１３６】
センス線６３は、ビット線６２に平行に配置されている。各センス線６３は、各ビット線６２が延びる方向に配置された１列のメモリ素子６０Ｍを直列に接続している。センス線６３は、各メモリ素子６０Ｍから情報を読み出すための電流を、各メモリ素子６０Ｍに流すためのものであり、本発明における読み出し線に対応する。
【０１３７】
図２２は、メモリ素子６０Ｍの断面図である。メモリ素子６０Ｍは、本実施の形態に係るＭＲ素子６０によって構成されている。このＭＲ素子６０は、互いに反対側を向く第１の面（下面）および第２の面（上面）を有するスペーサ層７３と、このスペーサ層７３の第１の面に隣接するように配置された第１の強磁性層７１と、スペーサ層７３の第２の面に隣接するように配置された第２の強磁性層７３とを含む積層体７０を備えている。第２の強磁性層７２の保磁力は、第１の強磁性層７１の保磁力よりも大きい。第１の強磁性層７１の材料としては、例えば、Ｆｅ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏのいずれかを用いることができる。第２の強磁性層７２の材料としては、例えば、Ｃｏ、ＣｏＦｅ、ＣｏＰｔ、ＭｎＳｂのいずれかを用いることができる。スペーサ層７３は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものである。
【０１３８】
積層体７０は、各層７１，７２，７３の外周面によって構成された外周面を有している。ＭＲ素子６０は、更に、積層体７０の外周面に配置されて、第１の強磁性層７１と第２の強磁性層７２とを導通させる導電膜８０を備えている。導電膜８０は、第１の強磁性層７１と第２の強磁性層７２とを導通させることができればよく、積層体７０の外周面の全面に配置されていてもよいし、積層体７０の外周面の一部にのみ配置されていてもよい。センス線６３によって供給される電流は、その少なくとも一部が導電膜８０を経由するように、第１の強磁性層７１と第２の強磁性層７２との間に流される。
【０１３９】
スペーサ層７３は、第１の実施の形態におけるスペーサ層２４と同様の特徴を有している。また、導電膜８０は、第１の実施の形態における導電膜４０と同様の特徴を有している。本実施の形態に係るＭＲ素子６０では、第１の実施の形態に係るＭＲ素子５と同様の原理によって磁気抵抗効果を発現する。従って、ＭＲ素子６０では、第１の強磁性層７１の磁化の方向と第２の強磁性層７２の磁化の方向との間の相対角度に応じて、ＭＲ素子６０の抵抗値が変化する。
【０１４０】
本実施の形態に係るＭＲ素子６０の製造方法は、積層体７０を形成する工程と、積層体７０の外周面に導電膜８０を形成する工程とを備えている。積層体７０を形成する工程では、例えばスパッタ法を用いて、積層体７０を構成する各層となる膜を順に形成する。次に、これらの膜をエッチングによってパターニングして、積層体７０を形成する。導電膜８０を形成する工程では、例えばスパッタ法によって、積層体７０の外周面に導電膜８０を形成する。
【０１４１】
次に、本実施の形態に係る磁気メモリの動作の一例について説明する。まず、任意のメモリ素子６０Ｍに対して情報を書き込む際には、図２１において上から見たときに対象となるメモリ素子６０Ｍが配置された位置で交差するワード線６１とビット線６２にそれぞれ書き込み用の電流を流す。ワード線６１を流れる電流の方向は、メモリ素子６０Ｍに書き込む情報が“０”か“１”かによって異なる。対象となるメモリ素子６０Ｍにおける強磁性層７１，７２の磁化の方向は、ワード線６１を流れる電流による磁界とビット線６２を流れる電流による磁界との合成磁界によって変えられる。このメモリ素子６０Ｍにおける強磁性層７１，７２の磁化の方向は、ワード線６１を流れる電流の方向によって決まる。
【０１４２】
任意のメモリ素子６０Ｍから情報を読み出す際には、対象となるメモリ素子６０Ｍに接続されたセンス線６３に読み出し用の電流を流すと共に、図２１において上から見たときに対象となるメモリ素子６０Ｍが配置された位置を通過するワード線６１に、電流の方向が切り替わる再生パルス電流を流す。ワード線６１に再生パルス電流を流すと、メモリ素子６０Ｍにおける第１の強磁性層７１の磁化の方向は切り替わるが、第２の強磁性層７２の磁化の方向は変化しない。そのため、ワード線６１に再生パルス電流を流したときのメモリ素子６０Ｍの抵抗値の変化の態様は、第２の強磁性層７２の磁化の方向、すなわちメモリ素子６０Ｍに書き込まれている情報に応じて異なる。そのため、ワード線６１に再生パルス電流を流したときの、センス線６３の電圧変動を検出することにより、メモリ素子６０Ｍに書き込まれている情報を判別することができる。
【０１４３】
なお、以上の説明では、強磁性層７１，７２の両方の磁化の方向を変化させてメモリ素子６０Ｍに情報を書き込むようにしたが、第２の強磁性層７２の磁化の方向は変化させずに、第１の強磁性層７１の磁化の方向のみを変化させて、メモリ素子６０Ｍに情報を書き込むようにしてもよい。
【０１４４】
本実施の形態に係るＭＲ素子６０は、第１の実施の形態に係るＭＲ素子５と同様の効果を奏する。すなわち、本実施の形態に係るＭＲ素子６０は、積層体７０の外周面に配置された導電膜８０によって、第１の強磁性層７１と第２の強磁性層７２とを導通させる導通部分が形成される。この導通部分では、電流の通過方向に対して直交する断面において最も狭い部分の幅を、導電膜８０の厚みと一致させることができる。導電膜８０の微小な厚みを制御することは、フォトリソグラフィによって膜の微小な幅を制御することに比べると容易である。従って、本実施の形態に係るＭＲ素子６０またはその製造方法、もしくは、本実施の形態に係るＭＲ素子６０を有する磁気メモリによれば、第１の強磁性層７１と第２の強磁性層７２とを導通させる導通部分の微小な幅の制御が容易になる。また、これにより、本実施の形態によれば、所望の磁気抵抗効果を有するＭＲ素子６０、もしくは、このＭＲ素子６０を有する磁気メモリを安定して製造することができる。
【０１４５】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、第１ないし第３の実施の形態において、固定層２３はシンセティック固定層に限らない。また、第１の実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッドを積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。また、薄膜磁気ヘッドを読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、再生ヘッドだけを備えた構成としてもよい。
【０１４６】
また、第４の実施の形態に係るＭＲ素子６０は、図２１に示した構成の磁気メモリに限らず、ＭＲ素子を有する磁気メモリ全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部を説明するための説明図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の平面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態におけるセンス電流のうちの磁気抵抗効果の発現に寄与しない成分について説明するための説明図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態におけるセンス電流のうちの磁気抵抗効果の発現に寄与しない成分について説明するための説明図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例における再生ヘッドの媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示す断面図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態の第４の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態の第５の変形例における再生ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態の第５の変形例における再生ヘッドの媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示す断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。
【図２１】本発明の第４の実施の形態に係る磁気メモリの主要部を示す斜視図である。
【図２２】本発明の第４の実施の形態に係るＭＲ素子の断面図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１…基板、２…絶縁層、３…第１のシールド層、５…ＭＲ素子、６…バイアス磁界印加層、７…絶縁層、８…第２のシールド層、２０…媒体対向面、２２…反強磁性層、２３…固定層、２４…スペーサ層、２５…自由層、３０…積層体、３０ａ…第１の側面、３０ｂ…第２の側面、３０ｃ…第３の側面、３０ｄ…第４の側面、４０…導電膜。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有するスペーサ層と、前記スペーサ層の前記第１の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層と、前記スペーサ層の前記第２の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層とを含む積層体を備えた磁気抵抗効果素子であって、
前記スペーサ層は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものであり、
前記積層体は、前記各層の外周面によって構成された外周面を有し、
磁気抵抗効果素子は、更に、前記積層体の前記外周面に配置されて、前記自由層と固定層とを導通させる導電膜を備え、
電流が、その少なくとも一部が前記導電膜を経由するように、前記自由層と固定層との間に流されることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記導電膜は、磁性材料よりなることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記導電膜の厚みは、２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記導電膜は、非磁性材料よりなることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記導電膜の厚みは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有するスペーサ層と、前記スペーサ層の前記第１の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層と、前記スペーサ層の前記第２の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層とを含む積層体を備え、
前記スペーサ層は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものであり、
前記積層体は、前記各層の外周面によって構成された外周面を有し、
更に、前記積層体の前記外周面に配置されて、前記自由層と固定層とを導通させる導電膜を備え、
電流が、その少なくとも一部が前記導電膜を経由するように、前記自由層と固定層との間に流される磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
前記積層体を形成する工程と、
前記積層体の前記外周面に前記導電膜を形成する工程と
を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項７】
記録媒体に対向する媒体対向面と、
前記外部磁界としての前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、
前記外部磁界を検出するための電流を、前記自由層と固定層との間に流すための一対の電極とを備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
前記積層体の前記外周面は、前記媒体対向面に向いた部分を有し、前記導電膜は、前記外周面の前記部分と媒体対向面との間に配置されていることを特徴とする請求項７記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項７または８記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと
を備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１０】
請求項７または８記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
前記スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームと
を備え、前記サスペンションが前記アームに取り付けられていることを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
【請求項１１】
請求項７または８記載の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを支持すると共に前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と
を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１２】
請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、
前記外部磁界を検出するための電流を、前記自由層と固定層との間に流すための一対の電極とを備えたことを特徴とする磁気センサ。
【請求項１３】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有するスペーサ層と、前記スペーサ層の前記第１の面に隣接するように配置された第１の強磁性層と、前記スペーサ層の前記第２の面に隣接するように配置された第２の強磁性層とを含む積層体を備えた磁気抵抗効果素子であって、
前記第２の強磁性層の保磁力は、前記第１の強磁性層の保磁力よりも大きく、
前記スペーサ層は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものであり、
前記積層体は、前記各層の外周面によって構成された外周面を有し、
磁気抵抗効果素子は、更に、前記積層体の前記外周面に配置されて、前記第１の強磁性層と第２の強磁性層とを導通させる導電膜を備え、
電流が、その少なくとも一部が前記導電膜を経由するように、前記第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に流されることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項１４】
前記導電膜は、磁性材料よりなることを特徴とする請求項１３記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１５】
前記導電膜の厚みは、２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１４記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１６】
前記導電膜は、非磁性材料よりなることを特徴とする請求項１３記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１７】
前記導電膜の厚みは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１６記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１８】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有するスペーサ層と、前記スペーサ層の前記第１の面に隣接するように配置された第１の強磁性層と、前記スペーサ層の前記第２の面に隣接するように配置された第２の強磁性層とを含む積層体を備え、
前記第２の強磁性層の保磁力は、前記第１の強磁性層の保磁力よりも大きく、
前記スペーサ層は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものであり、
前記積層体は、前記各層の外周面によって構成された外周面を有し、
更に、前記積層体の前記外周面に配置されて、前記第１の強磁性層と第２の強磁性層とを導通させる導電膜を備え、
電流が、その少なくとも一部が前記導電膜を経由するように、前記第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に流される磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
前記積層体を形成する工程と、
前記積層体の前記外周面に前記導電膜を形成する工程と
を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１９】
マトリックス状に配列された複数のメモリ素子を備えた磁気メモリであって、
前記メモリ素子は、請求項１８記載の磁気抵抗効果素子よりなり、
磁気メモリは、更に、
各メモリ素子に対して情報を書き込むための複数の書き込み線と、
各メモリ素子から情報を読み出すための電流を、前記メモリ素子である前記磁気抵抗効果素子における前記第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に流すための複数の読み出し線とを備えたことを特徴とする磁気メモリ。
【請求項１】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有するスペーサ層と、前記スペーサ層の前記第１の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層と、前記スペーサ層の前記第２の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層とを含む積層体を備えた磁気抵抗効果素子であって、
前記スペーサ層は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものであり、
前記積層体は、前記各層の外周面によって構成された外周面を有し、
磁気抵抗効果素子は、更に、前記積層体の前記外周面に配置されて、前記自由層と固定層とを導通させる導電膜を備え、
電流が、その少なくとも一部が前記導電膜を経由するように、前記自由層と固定層との間に流されることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記導電膜は、磁性材料よりなることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記導電膜の厚みは、２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記導電膜は、非磁性材料よりなることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記導電膜の厚みは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有するスペーサ層と、前記スペーサ層の前記第１の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層と、前記スペーサ層の前記第２の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層とを含む積層体を備え、
前記スペーサ層は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものであり、
前記積層体は、前記各層の外周面によって構成された外周面を有し、
更に、前記積層体の前記外周面に配置されて、前記自由層と固定層とを導通させる導電膜を備え、
電流が、その少なくとも一部が前記導電膜を経由するように、前記自由層と固定層との間に流される磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
前記積層体を形成する工程と、
前記積層体の前記外周面に前記導電膜を形成する工程と
を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項７】
記録媒体に対向する媒体対向面と、
前記外部磁界としての前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、
前記外部磁界を検出するための電流を、前記自由層と固定層との間に流すための一対の電極とを備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
前記積層体の前記外周面は、前記媒体対向面に向いた部分を有し、前記導電膜は、前記外周面の前記部分と媒体対向面との間に配置されていることを特徴とする請求項７記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項７または８記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと
を備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１０】
請求項７または８記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
前記スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームと
を備え、前記サスペンションが前記アームに取り付けられていることを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
【請求項１１】
請求項７または８記載の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを支持すると共に前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と
を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１２】
請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、
前記外部磁界を検出するための電流を、前記自由層と固定層との間に流すための一対の電極とを備えたことを特徴とする磁気センサ。
【請求項１３】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有するスペーサ層と、前記スペーサ層の前記第１の面に隣接するように配置された第１の強磁性層と、前記スペーサ層の前記第２の面に隣接するように配置された第２の強磁性層とを含む積層体を備えた磁気抵抗効果素子であって、
前記第２の強磁性層の保磁力は、前記第１の強磁性層の保磁力よりも大きく、
前記スペーサ層は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものであり、
前記積層体は、前記各層の外周面によって構成された外周面を有し、
磁気抵抗効果素子は、更に、前記積層体の前記外周面に配置されて、前記第１の強磁性層と第２の強磁性層とを導通させる導電膜を備え、
電流が、その少なくとも一部が前記導電膜を経由するように、前記第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に流されることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項１４】
前記導電膜は、磁性材料よりなることを特徴とする請求項１３記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１５】
前記導電膜の厚みは、２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１４記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１６】
前記導電膜は、非磁性材料よりなることを特徴とする請求項１３記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１７】
前記導電膜の厚みは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１６記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１８】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有するスペーサ層と、前記スペーサ層の前記第１の面に隣接するように配置された第１の強磁性層と、前記スペーサ層の前記第２の面に隣接するように配置された第２の強磁性層とを含む積層体を備え、
前記第２の強磁性層の保磁力は、前記第１の強磁性層の保磁力よりも大きく、
前記スペーサ層は、少なくとも一部が導体以外の材料よりなり、電流の通過を阻止または全体が導体よりなる層に比べて電流の通過を制限するものであり、
前記積層体は、前記各層の外周面によって構成された外周面を有し、
更に、前記積層体の前記外周面に配置されて、前記第１の強磁性層と第２の強磁性層とを導通させる導電膜を備え、
電流が、その少なくとも一部が前記導電膜を経由するように、前記第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に流される磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
前記積層体を形成する工程と、
前記積層体の前記外周面に前記導電膜を形成する工程と
を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１９】
マトリックス状に配列された複数のメモリ素子を備えた磁気メモリであって、
前記メモリ素子は、請求項１８記載の磁気抵抗効果素子よりなり、
磁気メモリは、更に、
各メモリ素子に対して情報を書き込むための複数の書き込み線と、
各メモリ素子から情報を読み出すための電流を、前記メモリ素子である前記磁気抵抗効果素子における前記第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に流すための複数の読み出し線とを備えたことを特徴とする磁気メモリ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００８−３４６８９（Ｐ２００８−３４６８９Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０７８０８（Ｐ２００６−２０７８０８）
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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