(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果素子のシャント抵抗として好適な可変抵抗素子であって、素子として加工された後の磁気抵抗効果素子の抵抗値（ＲＡ値）に対応させて、抵抗値の設定が可能な可変抵抗素子を提供する。【解決手段】本発明に係る可変抵抗素子１０は、第１の固定磁性層１３を含む多層膜からなり、その最上層が自由磁性層１５からなるＴＭＲ膜２もしくはＧＭＲ膜３を備え、前記ＴＭＲ膜２もしくはＧＭＲ膜３の上に、第１の強磁性層１７、もしくは非磁性層１６を下地層とする第１の強磁性層１７を備える。【選択図】図２
2010080879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の固定磁性層を含む多層膜からなり、その最上層が自由磁性層からなるＴＭＲ膜もしくはＧＭＲ膜を備え、
前記ＴＭＲ膜もしくはＧＭＲ膜の上に、第１の強磁性層、もしくは非磁性層を下地層とする第１の強磁性層を備えること
を特徴とする可変抵抗素子。
【請求項２】
第１の固定磁性層を含む多層膜からなり、その最上層が自由磁性層からなるＴＭＲ膜もしくはＧＭＲ膜を備え、
前記ＴＭＲ膜もしくはＧＭＲ膜の上に、上部反強磁性層を備えること
を特徴とする可変抵抗素子。
【請求項３】
前記上部反強磁性層のブロッキング温度は、前記ＴＭＲ膜もしくはＧＭＲ膜の第１の固定磁性層の下層として設けられる下部反強磁性層のブロッキング温度よりも低いこと
を特徴とする請求項２記載の可変抵抗素子。
【請求項４】
第２の固定磁性層を含む多層膜からなる磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果型再生素子と、請求項１〜３のいずれか一項に記載の可変抵抗素子とを備え、該磁気抵抗効果型再生素子と該可変抵抗素子とが並列回路に配置されていること
を特徴とする磁気再生ヘッド。
【請求項５】
前記可変抵抗素子の第１の強磁性層の保持力は、前記磁気抵抗効果型再生素子の自由磁性層をコア幅方向の両側から挟むように設けられて該自由磁性層の磁化方向を固定する第２の強磁性層の保持力よりも小さいこと
を特徴とする請求項４記載の磁気再生ヘッド。
【請求項６】
請求項５記載の磁気再生ヘッドを備えたヘッドスライダと、
前記ヘッドスライダを支持するサスペンションと、
前記サスペンションの端部を固定し、回動自在なアクチュエータアームと、
前記サスペンションおよび前記アクチュエータアーム上の絶縁された導電線を通じて、前記磁気抵抗効果素子に電流を流し、磁気記録媒体に記録された情報を読み取るための電気信号を検出する回路と、を備えること
を特徴とする情報記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変抵抗素子、磁気再生ヘッドおよび情報記憶装置に関し、さらに詳細には、磁気抵抗効果膜を備える可変抵抗素子、および該可変抵抗素子と磁気抵抗効果型再生素子とが並列回路に配置される磁気再生ヘッド、並びに該磁気再生ヘッドを備える情報記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置に用いられる磁気再生ヘッドとして、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子等の磁気抵抗効果型再生素子（以下「磁気抵抗効果素子」という）を用いた磁気抵抗効果型ヘッドが実用化されている。
ところで、近年、磁気ディスク装置等の情報記憶装置の記憶容量は顕著に増大する傾向にある。そのためには、当該磁気再生ヘッドのトラック幅を狭小化する必要があるが、磁気再生ヘッドの抵抗値が上がるとノイズの増大、周波数特性の悪化が生じることから、磁気再生ヘッドの抵抗値を上げることなく、トラック幅を狭小化することが求められている。
ＴＭＲ素子の場合を例に挙げれば、その抵抗値（ＲＡ値）を低下させる一つの手法として、例えばＭｇＯを用いて構成される非磁性層（バリア層）の層厚を０．１ｎｍオーダの厚さで制御して薄層化を図ることによって、低いＲＡ値を実現することが試みられている。しかしながら、非磁性層（バリア層）であるＭｇＯ層を薄層化していくと、ＭＲ特性が低下するだけでなく、ピンホール等の欠陥が発生し易くなり耐圧が低下するという課題が生じる。
そのため、磁気抵抗効果素子の抵抗を下げる方法として、磁気抵抗効果素子に抵抗体（以下、「可変抵抗素子」という）をシャントさせて、実効的に抵抗を下げることが行われている（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１７４７１号公報
【特許文献２】米国特許第７０５４０８５号明細書
【特許文献３】米国特許第７１５１６５４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、磁気抵抗効果素子の抵抗は、成膜条件等により変化し、一定値に安定して成膜することは難しい。
本発明は、磁気抵抗効果素子のシャント抵抗として好適な可変抵抗素子であって、素子として加工された後の磁気抵抗効果素子の抵抗値（ＲＡ値）に対応させて、抵抗値の設定が可能な可変抵抗素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
【０００６】
この可変抵抗素子は、第１の固定磁性層を含む多層膜からなり、その最上層が自由磁性層からなるＴＭＲ膜もしくはＧＭＲ膜を備え、前記ＴＭＲ膜もしくはＧＭＲ膜の上に、第１の強磁性層、もしくは非磁性層を下地層とする第１の強磁性層を備えることを要件とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、磁気再生ヘッドの磁気抵抗効果素子と並列に設けることが可能であって、加工後の磁気抵抗効果素子の抵抗値（ＲＡ値）に応じて抵抗値を設定することが可能な可変抵抗素子が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本発明の実施形態に係る磁気ヘッド１の例を示す概略図である。図２は、本発明の第一の実施形態に係る可変抵抗素子１０の例を示す概略図である。図３は、本発明の第二の実施形態に係る可変抵抗素子１０の例を示す概略図である。図４は、本発明の第三の実施形態に係る可変抵抗素子１０の例を示す概略図である。図５は、本発明の実施形態に係る磁気ヘッド１の他の例を示す概略図である。図６は、本発明の第四の実施形態に係る可変抵抗素子１０の例を示す概略図である。図７は、本発明の第五の実施形態に係る可変抵抗素子１０の例を示す概略図である。図８は、本発明の第六の実施形態に係る可変抵抗素子１０の例を示す概略図である。図９は、本発明の実施形態に係る磁気ヘッド１の回路図である。図１０は、本発明の実施形態に係る可変抵抗素子１０の作用を説明するための説明図である。図１１は、本発明の実施形態に係る磁気再生ヘッド１の磁気抵抗効果素子２０の構成例を示す概略図である。図１２〜図１５は、本発明の実施形態に係る磁気再生ヘッド１における可変抵抗素子１０の抵抗設定方法を説明する説明図である。図１６は、本発明の実施形態に係る情報記憶装置４０の構成を示す概略図である。
【０００９】
磁気抵抗効果素子を備える磁気再生ヘッドに関し、従来、磁気抵抗効果素子に抵抗体をシャントさせて、実効的に当該磁気抵抗効果素子の抵抗を下げることが行われている。
【００１０】
本発明の実施形態に係る磁気再生ヘッド１は、図１もしくは図５に示すように、可変抵抗素子１０と磁気抵抗効果素子２０とを備え、当該可変抵抗素子１０と磁気抵抗効果素子２０とが、並列回路に配置されて構成される。その回路図を図９に示す。
【００１１】
先ず、本発明の第一の実施形態に係る可変抵抗素子１０の構成について説明する。本実施形態の可変抵抗素子１０は、最上層が自由磁性層からなるＴＭＲ膜２を備え、当該ＴＭＲ膜２の上に第１の強磁性層を備える構成である。
【００１２】
より詳しくは、図２に示すように、ＴＭＲ膜２の膜構成の例として、下地層１１と、反強磁性層（以下「下部反強磁性層」という）１２と、下部反強磁性層１２により磁化が固定されている第１の固定磁性層１３と、外部磁界に応じて磁化回転する自由磁性層１５と、第１の固定磁性層１３と自由磁性層１５との間に配置される非磁性層１４とを備える。なお、図中の符号４Ａ、４ＢはＴＭＲ膜２の積層膜の膜面に垂直な方向に電流を通流させるためのリード線である。この例以外にも、ＴＭＲ膜２の膜構成としては、種々の構成を採用することができる。
ここで、各層の形成材料の例として、下地層１１は、Ｔａ／Ｒｕの２層膜が用いられる。下部反強磁性層１２は、Ｍｎ系反強磁性材からなるＩｒＭｎが用いられる。第１の固定磁性層１３は、強磁性材のＣｏＦｅが用いられる。非磁性層１４は、絶縁性材料のＭｇＯが用いられる。自由磁性層１５は、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅの２層膜が用いられる。なお、各層は、１［ｎｍ］〜数［ｎｍ］程度の膜厚で形成される。
【００１３】
本実施形態に特徴的な構成として、同図２に示すように、前記ＴＭＲ膜２の上に第１の強磁性層１７が形成される。第１の強磁性層１７は、例えばＣｏＣｒＰｔもしくはＣｏＰｔ等の強磁性材が用いられる。
【００１４】
次に、可変抵抗素子１０の作用について説明する。図１０に示すように、第１の強磁性層１７によって、ＴＭＲ膜２の最上層の自由磁性層１５の磁化方向Ｂが固定される。すなわち、自由磁性層１５の磁化方向Ｂは、第１の強磁性層１７の磁化方向Ａと同一の方向となる。なお、図１０は可変抵抗素子１０における積層膜の磁化方向を模式的に表す図であって、積層膜の膜面に垂直な方向から視た図である。
【００１５】
したがって、第１の強磁性層１７の着磁方向Ａを制御することによって、自由磁性層１５の磁化方向Ｂを３６０度自由に設定することが可能となる（ただし、実効性の観点からは１８０度の範囲で自由に設定できれば足りる）。
その一方、リード線４Ａとリード線４ＢとによってＴＭＲ膜２に電圧を印加したときの、積層膜の膜面に垂直な方向の抵抗（面積抵抗：ＲＡ［Ω・ｍ２］）は、下部反強磁性層１２の交換結合作用によって固定されている第１の固定磁性層１３の磁化方向Ｃと、自由磁性層１５の磁化方向Ｂとの挟角θ［°］に対応して変化する。より具体的には、θ＝０［°］のときに、ＲＡが最小値となり、θ＝１８０［°］のときに、ＲＡが最大値となる（図１０参照）。
このようにして、ＴＭＲ膜２と第１の強磁性層１７とを備えて構成される可変抵抗素子１０において、抵抗ＲＡを変化させる作用が生じる。
【００１６】
続いて、本発明の第二の実施形態に係る可変抵抗素子１０の構成について説明する。図３に示すように、本実施形態の可変抵抗素子１０は、最上層が自由磁性層１５からなるＴＭＲ膜２を備え、当該ＴＭＲ膜２の上に、下地層として作用する非磁性中間層１６を介して、第１の強磁性層１７を備える構成である。非磁性中間層１６は、例えばＴａ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＣｒＴｉ等の材料が用いられる。
【００１７】
本実施形態によれば、前記第一の実施形態と同様の効果が奏される。ただし、本実施形態の場合には、自由磁性層１５の磁化方向Ｂが、第１の強磁性層１７の磁化方向Ａ’と逆の方向となる点で相違する（図１０参照）。しがって、その点を考慮して第１の強磁性層１７の着磁方向Ａ’の制御行えばよい。
なお、自由磁性層１５の磁化方向Ｂと、第１の固定磁性層１３の磁化方向Ｃとの挟角θ［°］に応じて、可変抵抗素子１０の抵抗ＲＡが変化する作用は前記同様である（図１０参照）。
【００１８】
続いて、本発明の第三の実施形態に係る可変抵抗素子１０の構成について説明する。図４に示すように、本実施形態の可変抵抗素子１０は、最上層が自由磁性層１５からなるＴＭＲ膜２を備え、当該ＴＭＲ膜２の上に反強磁性層（以下「上部反強磁性層」という）１８を備える構成である。
【００１９】
本実施形態の可変抵抗素子１０の作用について説明する。上部反強磁性層１８によって、ＴＭＲ膜２の最上層の自由磁性層１５の磁化方向Ｂが固定される。すなわち、自由磁性層１５の磁化方向Ｂは、上部反強磁性層１８との交換結合磁界によって固定される作用が生じる。ただし、上部反強磁性層１８と結合した自由磁性層１５は常温では外部磁界を印加しても磁化方向を変化させることができないため、ブロッキング温度（ネール温度）まで温度を上げ、外部磁場を印加しつつ冷却することで自由磁性層１５の磁化方向Ｂを変えることができる。
ここで、本実施形態に特徴的な構成として、上部反強磁性層１８のブロッキング温度が、ＴＭＲ膜２の第１の固定磁性層１３の下層として設けられる下部反強磁性層１２のブロッキング温度よりも低くなるように構成する。一例として、上部反強磁性層１８にはブロッキング温度が相対的に低い（約１８０℃）ＦｅＭｎを用い、下部反強磁性層１２にはブロッキング温度が相対的に高い（約３４０℃）ＰｔＭｎを用いることが考えられる。この構成により、可変抵抗素子１０を上部反強磁性層１８のブロッキング温度付近まで加熱し、外部磁場を印加しつつ冷却することで自由磁性層１５の磁化方向Ｂを変化させて所定の方向に固定することができる。このとき、下部反強磁性層１２のブロッキング温度には達していないため、下部反強磁性層１２および当該下部反強磁性層１２によって磁化方向が固定されている第１の固定磁性層１３には、磁化方向の変化あるいは磁性層の劣化等の悪影響が生じることはない。
なお、自由磁性層１５の磁化方向Ｂと、第１の固定磁性層１３の磁化方向Ｃとの挟角θ［°］に応じて、可変抵抗素子１０の抵抗ＲＡが変化する作用は前記同様である（図１０参照）。
【００２０】
なお、前記第一〜第三の実施形態の変形例として、ＴＭＲ膜２に代えて、公知のＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｌａｎｅ）型のＧＭＲ膜（不図示）を用いても同様の作用効果が得られる。
【００２１】
続いて、本発明の第四の実施形態に係る可変抵抗素子１０の構成について説明する。本実施形態の可変抵抗素子１０は、最上層が自由磁性層からなるＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ）型のＧＭＲ膜３を備え、当該ＧＭＲ膜３の上に第１の強磁性層１７を備える構成である。
【００２２】
より詳しくは、図６に示すように、ＧＭＲ膜３の膜構成の例として、下地層１１と、反強磁性層（以下「下部反強磁性層」という）１２と、下部反強磁性層１２により磁化が固定されている第１の固定磁性層１３と、外部磁界に応じて磁化回転する自由磁性層１５と、第１の固定磁性層１３と自由磁性層１５との間に配置される非磁性層１４とを備える。なお、図中の符号５Ａ、５ＢはＧＭＲ膜３の積層膜の膜面に平行な方向に電流を通流させるためのリード線である。この例以外にも、ＧＭＲ膜３の膜構成としては、種々の構成を採用することができる。
ここで、各層の形成材料の例として、下地層１１は、Ｔａ／Ｒｕの２層膜が用いられる。下部反強磁性層１２は、Ｍｎ系反強磁性材からなるＩｒＭｎが用いられる。第１の固定磁性層１３は、強磁性材のＣｏＦｅが用いられる。非磁性層１４は、導電性材料のＣｕが用いられる。自由磁性層１５は、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅの２層膜が用いられる。なお、各層は、１［ｎｍ］〜数［ｎｍ］程度の膜厚で形成される。
【００２３】
次に、可変抵抗素子１０の作用について説明する。第１の強磁性層１７によって、ＧＭＲ膜３の最上層の自由磁性層１５の磁化方向が固定される。すなわち、自由磁性層１５の磁化方向Ｂは、第１の強磁性層１７の磁化方向Ａと同一の方向となる（図１０参照）。
したがって、第１の強磁性層１７の着磁方向Ａを制御することによって、自由磁性層１５の磁化方向Ｂを３６０度自由に設定することが可能となる（ただし、実効性の観点からは１８０度の範囲で自由に設定できれば足りる）。
その一方、リード線５Ａとリード線５ＢとによってＧＭＲ膜３に電圧を印加したときの、積層膜の膜面に平行な方向の抵抗（抵抗：Ｒ［Ω］）は、下部反強磁性層１２の交換結合作用によって固定されている第１の固定磁性層１３の磁化方向Ｃと、自由磁性層１５の磁化方向Ｂとの挟角θ［°］に対応して変化する。より具体的には、θ＝０［°］のときに、Ｒが最小値となり、θ＝１８０［°］のときに、Ｒが最大値となる（図１０参照）。
このようにして、ＧＭＲ膜３と第１の強磁性層１７とを備えて構成される可変抵抗素子１０において、抵抗を変化させる作用が生じる。
【００２４】
続いて、本発明の第五の実施形態に係る可変抵抗素子１０の構成について説明する。図７に示すように、本実施形態の可変抵抗素子１０は、最上層が自由磁性層からなるＧＭＲ膜３を備え、当該ＧＭＲ膜３の上に下地層として作用する非磁性中間層１６を介して、第１の強磁性層１７を備える構成である。非磁性中間層１６は、例えばＴａ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＣｒＴｉ等の材料が用いられる。
【００２５】
本実施形態によれば、前記第四の実施形態と同様の効果が奏される。ただし、本実施形態の場合には、自由磁性層１５の磁化方向Ｂが、第１の強磁性層１７の磁化方向Ａ’と逆の方向となる点で相違する（図１０参照）。しがって、その点を考慮して第１の強磁性層１７の着磁方向Ａ’の制御行えばよい。
なお、自由磁性層１５の磁化方向Ｂと、第１の固定磁性層１３の磁化方向Ｃとの挟角θ［°］に応じて、可変抵抗素子１０の抵抗Ｒが変化する作用は前記同様である（図１０参照）。
【００２６】
続いて、本発明の第六の実施形態に係る可変抵抗素子１０の構成について説明する。図８に示すように、本実施形態の可変抵抗素子１０は、最上層が自由磁性層からなるＧＭＲ膜３を備え、当該ＧＭＲ膜３の上に上部反強磁性層１８を備える構成である。
【００２７】
本実施形態の可変抵抗素子１０の作用について説明する。上部反強磁性層１８によって、ＧＭＲ膜３の最上層の自由磁性層１５の磁化方向Ｂが固定される。すなわち、自由磁性層１５の磁化方向Ｂは、上部反強磁性層１８との交換結合磁界によって固定される作用が生じる。ただし、上部反強磁性層１８と結合した自由磁性層１５は常温では外部磁界を印加しても磁化方向を変化させることができないため、ブロッキング温度（ネール温度）まで温度を上げ、外部磁場を印加しつつ冷却することで自由磁性層１５の磁化方向Ｂを変えることができる。
したがって、上部反強磁性層１８との交換結合磁界によって固定される自由磁性層１５の磁化方向Ｂを制御することによって、当該自由磁性層１５の磁化方向Ｂを３６０度（ただし、実効性の観点からは１８０度の範囲で自由に設定できれば足りる）自由に設定することが可能となるため、リード線５Ａとリード線５ＢとによってＧＭＲ膜３に電圧を印加したときの、積層膜の膜面に平行な方向の抵抗（抵抗：Ｒ［Ω］）を変化させる作用が生じる。すなわち、自由磁性層１５の磁化方向Ｂと、第１の固定磁性層１３の磁化方向Ｃとの挟角θ［°］に応じて、可変抵抗素子１０の抵抗Ｒが変化する作用は前記同様である（図１０参照）。
なお、上部反強磁性層１８のブロッキング温度が、ＧＭＲ膜３の第１の固定磁性層の下層として設けられる下部反強磁性層１２のブロッキング温度よりも低くなるように構成すべき点は、前述の第一の実施形態の場合と同様であり、それによって、下部反強磁性層１２および第１の固定磁性層１３に影響を与えることなく、上部反強磁性層１８により固定される自由磁性層１５の磁化方向Ｂを変化させて所定の方向に固定することができる。
【００２８】
続いて、本発明の実施形態に係る磁気再生ヘッド１の構成について説明する。
図１１に磁気再生ヘッド１の積層体を浮上面９側から視た端面図（磁気抵抗効果膜７およびその周辺部を拡大して表示）を示す。
なお、磁気再生ヘッド１は、磁気記録媒体へ磁気信号を書き込む（記録する）磁気記録ヘッドを備える複合型磁気ヘッドとして構成される場合もある。
【００２９】
磁気再生ヘッド１は、その素子高さ方向に直交する面に浮上面９が設けられて、ヘッドスライダとして構成された後、当該浮上面９によって回転する磁気記録媒体上を浮上して磁気信号の再生を行うものである。ちなみに、浮上面９は、各層の積層工程が完了した後に、研磨工程を経て所定位置に形成される。
【００３０】
前述の通り、本発明の実施形態に係る磁気再生ヘッド１は、磁気抵抗効果素子２０と可変抵抗素子１０とを備え、当該磁気抵抗効果素子２０と可変抵抗素子１０とが、並列回路に配置されて構成される（図１０参照）。
ここで、可変抵抗素子１０として、前記第一〜第三の実施形態に係る構成のものを用いる場合には、ＴＭＲ膜２の積層膜の膜面に垂直な方向に電流が流れるように、図１に示す配置でリード線４Ａ、４Ｂを接続し、磁気抵抗効果素子２０に対して並列回路に配置する。
一方、可変抵抗素子１０として、前記第四〜第六の実施形態に係る構成のものを用いる場合には、ＧＭＲ膜３の積層膜の膜面に平行な方向に電流が流れるように、図５に示す配置でリード線５Ａ、５Ｂを接続し、磁気抵抗効果素子２０に対して並列回路に配置する。
【００３１】
ここで、磁気抵抗効果素子２０の構成例について説明する。図１１に示すように、ベースとなるウエハ基板（不図示）上に、下部シールド層６が形成される。さらに、下部シールド層６の上層には、磁気抵抗効果膜７が形成される。ここで、磁気抵抗効果膜７には、例えば、ＴＭＲ膜もしくはＣＰＰ型のＧＭＲ膜等が用いられるが、その膜構成としては、種々の構成を採用することができる（なお、ＣＩＰ型のＧＭＲ膜の場合に対しても適用することは可能である）。
ＴＭＲ膜を例にとると、同図１１に示すように、下地層２１と、反強磁性層（以下「再生側反強磁性層」という）２２と、再生側反強磁性層２２により磁化が固定されている第２の固定磁性層２３と、外部磁界に応じて磁化回転する自由磁性層２５と、第２の固定磁性層２３と自由磁性層２５との間に配置される非磁性層２４とを備える。
【００３２】
また、磁気抵抗効果膜７のコア幅方向の両側に、Ａｌ２Ｏ３等からなる絶縁層２６を介して第２の強磁性層２７が形成される（同図１１参照）。
【００３３】
ここで、各層の形成材料の例として、下地層２１は、Ｔａ／Ｒｕの２層膜が用いられる。再生側反強磁性層２２は、Ｍｎ系反強磁性材からなるＩｒＭｎが用いられる。第１の固定磁性層２３は、強磁性材のＣｏＦｅが用いられる。非磁性層２４は、絶縁性材料のＭｇＯが用いられる。自由磁性層２５は、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅの２層膜が用いられる。なお、各層は、１［ｎｍ］〜数［ｎｍ］程度の膜厚で形成される。
また、第２の強磁性層２７は、ＣｒＴｉ／ＣｏＰｔの２層膜が用いられる。
【００３４】
さらに、磁気抵抗効果膜７上に、上部シールド層８が形成される。なお、上部シールド層８、下部シールド層６共に、ＮｉＦｅ等の磁性材料（軟磁性材）を用いて構成される。当該上部シールド層８および下部シールド層６は、共に、磁気抵抗効果膜７の磁気的シールドを行うものであって、ＣＰＰ構造を有する磁気抵抗効果膜７の電極を兼用するものである。
【００３５】
ここで、前記第一、第二、第四、第五の実施形態に係る可変抵抗素子１０を備えた磁気再生ヘッド１に特徴的な構成として、可変抵抗素子１０の第１の強磁性層１７の保磁力（Ｈｃ１と表す）と、磁気抵抗効果素子２０の第２の強磁性層２７の保磁力（Ｈｃ２と表す）とが異なるように設定される。それによって、下記の通り、磁気抵抗効果素子２０の磁気抵抗効果膜７において第２の強磁性層２７の着磁方向を所定の方向に保持しつつ、可変抵抗素子１０において第１の強磁性層１７の着磁方向により方向付けられる自由磁性層１５の磁化方向を任意の方向に設定することが可能となる。
【００３６】
より具体的には、Ｈｃ２＜Ｈｃ１の場合には、図１２に示すように、磁気再生ヘッド１全体すなわち第２の強磁性層２７および第１の強磁性層１７の両方を、第１の固定磁性層１３の磁化方向Ｃに対して挟角θで斜め方向（矢印Ａ方向）に同時に着磁をし、その後、図１３に示すように、第１の強磁性層１７を着磁させず且つ第２の強磁性層２７の着磁が可能な強度の外部磁場を印加して、第２の強磁性層２７のみを所定の横方向（矢印Ｄ方向：浮上面９に平行な方向）に着磁をすることで、結果的に、自由磁性層１５の磁化方向Ｂを第１の固定磁性層１３の磁化方向Ｃに対して挟角θで規定される方向に設定することが可能となる。なお、第１の固定磁性層１３の磁化方向Ｃは、後述の方法によって、あらかじめ固定しておく。
【００３７】
一方、Ｈｃ２＞Ｈｃ１の場合には、図１４に示すように、磁気再生ヘッド１全体すなわち第２の強磁性層２７および第１の強磁性層１７の両方を所定の横方向（矢印Ｄ方向）に同時に着磁をし、その後、図１５に示すように、第２の強磁性層２７を着磁させず且つ第１の強磁性層１７の着磁が可能な強度の外部磁場を印加して、第１の強磁性層１７のみを挟角θで斜め方向（矢印Ａ方向）に着磁をすることで、結果的に、自由磁性層１５の磁化方向Ｂを第１の固定磁性層１３の磁化方向Ｃに対して挟角θで規定される方向に設定することが可能となる。なお、第１の固定磁性層１３の磁化方向Ｃは、後述の方法によって、あらかじめ固定しておく。
【００３８】
ここで、第２の強磁性層２７の保磁力（Ｈｃ２）が、第１の強磁性層１７の保磁力（Ｈｃ１）よりも大きくなるように設定する構成の場合には、成膜後、素子として加工された磁気抵抗効果素子２０の抵抗（ＲＡ）の値に対応させて、可変抵抗素子１０の第１の強磁性層１７着磁方向Ｂすなわち挟角θの設定を行うことが可能となる。すなわち、ばらつきが生じ得るＲＡの値が定まった後に、その値に対応させて、可変抵抗素子１０の抵抗値を最適値に設定することが可能となる。
【００３９】
さらに、上記のように、第２の強磁性層２７の保磁力（Ｈｃ２）と、第１の強磁性層１７の保磁力（Ｈｃ１）とを、それぞれ所定の方向に別個に設定することが可能となることにより、磁気抵抗効果素子２０を備える磁気再生ヘッド１に、可変抵抗素子１０を内蔵させて形成することが可能となる。その結果、製造コストの削減および磁気再生ヘッド１が搭載される装置の小型化が可能となる。
【００４０】
一方、磁気抵抗効果素子２０を備える磁気再生ヘッド１に可変抵抗素子１０を内蔵させる構成において、可変抵抗素子１０のＴＭＲ膜２（もしくはＧＭＲ膜３）と磁気抵抗効果素子２０の磁気抵抗効果膜７とを同一の膜構成とすることによって、同一の成膜工程によって製造することが可能となる。その結果、製造工程が飛躍的に簡素化されて、製造コスト削減・製造時間短縮・製造設備の簡素化等の効果を奏する。
ただし、第２の強磁性層２７と第１の強磁性層１７とは、異なる保磁力を有する必要があるため、異なる工程により成膜する必要がある。
なお、磁気再生ヘッド１に、可変抵抗素子１０を内蔵させて形成する場合には、磁気抵抗効果素子２０に対する浮上面９の加工工程において、可変抵抗素子１０における磁気抵抗効果素子２０が加工されないように配置することが好適である（図１、図５参照）。
【００４１】
なお、使用材料の例としては、可変抵抗素子１０の第１の強磁性層１７にＣｏＰｔ（あるいはＣｏＣｒＰｔ等でもよい）を使用し、磁気抵抗効果素子２０の第２の強磁性層２７にＣｒＴｉ／ＣｏＰｔの２層膜を使用する。この場合、第１の強磁性層１７の保持力Ｈｃ１は１０００［Ｏｅ］以下となり、第２の強磁性層２７の保持力Ｈｃ２は約２０００［Ｏｅ］となる。このように、同じ強磁性材であるＣｏＰｔを用いる場合であっても、下地に設ける材料によって、保持力を制御することが可能となるため、必要に応じて、Ｈｃ１、Ｈｃ２が所定値となるように材料を選択すればよい。ちなみに、当該保持力は６００［Ｏｅ］〜２０００［Ｏｅ］程度の範囲で制御することが可能である。
【００４２】
続いて、前記第三、第六の実施形態に係る可変抵抗素子１０を備えた磁気再生ヘッド１に特徴的な構成として、可変抵抗素子１０の上部反強磁性層１８のブロッキング温度が、磁気抵抗効果素子２０の磁気抵抗効果膜７の再生側反強磁性層２２のブロッキング温度よりも低くなるように構成する
その理由としては、前記可変抵抗素子１０の下部反強磁性層１２に対して、上部反強磁性層１８のブロッキング温度を低く設定する理由と同じであり、自由磁性層１５の磁化方向を変化させる際に、磁気抵抗効果素子２０の磁気抵抗効果膜７の再生側反強磁性層２２および当該再生側反強磁性層２２によって固定されている第２磁化固定層２３において、磁化方向の変化あるいは磁性層の劣化等の悪影響を生じさせないためである。
【００４３】
ここで、可変抵抗素子１０の第１の固定磁性層１３の磁化方向Ｃを所定の方向に固定する際の設定方法について説明する（第２の固定磁性層２３の場合と合わせて説明する）。
磁気抵抗効果素子２０の第２の強磁性層２７の保磁力Ｈｃ２は、一例として約２０００［Ｏｅ］である。一方、可変抵抗素子１０の第１の固定磁性層１３（例としてＣｏＦｅ）と反強磁性層１２（例としてＩｒＭｎ）との磁気的な結合力（反強磁性結合力）、および磁気抵抗効果素子２０の第２の固定磁性層２３（例としてＣｏＦｅ）と再生側反強磁性層２２（例としてＩｒＭｎ）との磁気的な結合力（反強磁性結合力）は、共に約１０００［Ｏｅ］ある。
このように、磁気的な力の強さは、第２の強磁性層２７の保持力＞上記反強磁性結合力、という関係にあるが、熱を加えた状態（ブロッキング温度以上）で磁場を印加しない限り、下部反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３との磁気的な結合（反強磁性結合）は生じない（再生側反強磁性層２２と第２の固定磁性層３との場合も同様）。
したがって、先に、下部反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３との磁気的な結合（反強磁性結合）、および再生側反強磁性層２２と第２の固定磁性層３との磁気的な結合（反強磁性結合）を生じさせるために、所定温度（ブロッキング温度以上）まで加熱して約１０００［Ｏｅ］の外部磁場を印加し、その後、第２の強磁性層２７を着磁するために、熱を加えない状態（下部反強磁性層１２、上部反強磁性層１８、再生側反強磁性層２２のブロッキング温度以下）で、約２０００［Ｏｅ］の外部磁場を印加する手順とすればよい。約２０００［Ｏｅ］の強磁場が印加されることとなるが、熱が加えられていないため、前記反強磁性結合への影響は生じない。
なお、下部反強磁性層１２のブロッキング温度と、上部反強磁性層１８のブロッキング温度との関係については、前述の通りである。
【００４４】
上記構成を備える磁気再生ヘッド１は、磁気抵抗効果素子２０に対して、可変抵抗素子１０をシャントさせることによって、当該磁気抵抗効果素子２０の素子面に垂直方向の抵抗値（ＲＡ値）を低下させることが可能となる。また、シャント抵抗効果により再生出力のＳ／Ｎ比が改善する。
【００４５】
さらに、磁気抵抗効果素子２０の形成後に、当該磁気抵抗効果素子２０抵抗ＲＡを測定し、その値に応じて可変抵抗素子１０の抵抗値を最適値に設定することができるため、磁気抵抗効果素子２０と可変抵抗素子１０との合成抵抗を一定にすることができる。
例えば、磁気抵抗効果素子２０の磁気抵抗効果膜７にＴＭＲ膜を用いて、抵抗ＲＡが平均５００［Ω］（ばらつきは±５０［Ω］程度）であるとする。一方、可変抵抗素子１０によって変更可能な抵抗範囲を２００〜２２０［Ω］とする。
仮に、可変抵抗を２１０［Ω］に固定した場合には、磁気抵抗効果素子２０と可変抵抗素子１０との合成抵抗は１４３〜１５３［Ω］となり、１０［Ω］ばらつく結果となる
これに対し、可変抵抗を変更して合成抵抗の調整を行う場合には、磁気抵抗効果素子２０の抵抗ＲＡが５５０［Ω］のときに、可変抵抗を２０２［Ω］とすると、合成抵抗は１４８［Ω］となる。また、磁気抵抗効果素子２０の抵抗ＲＡが４５０［Ω］のときに、可変抵抗を２２０［Ω］とすると、合成抵抗は１４８［Ω］となる。
このように、磁気抵抗効果素子２０の抵抗ＲＡが１０％ばらついても、可変抵抗によって磁気抵抗効果素子２０と可変抵抗素子１０との合成抵抗を一定に調整することが可能となる。なお、可変抵抗素子１０の抵抗値にも±２％程度のばらつきはあるが、当該合成抵抗に与える影響はごく僅かである。
【００４６】
すなわち、ウエハ加工後の磁気抵抗効果素子２０の抵抗が狙い値から外れた場合、並列に配置した可変抵抗素子１０の抵抗値を調整することで、磁気再生ヘッド１全体の合成抵抗を狙いの値に調整することができる。それにより、ウエハ加工後の歩留まりが向上する。
【００４７】
続いて、本発明の実施形態に係る磁気抵抗デバイスの構成について説明する。
当該磁気抵抗デバイスの例として、図１６に示すように、磁気再生ヘッド１は、磁気記録媒体（磁気記録ディスク）４１との間で情報を記録し、情報を再生するヘッドスライダ４２に組み込まれ、さらに、ヘッドスライダ４２はサスペンション４３に搭載され、サスペンション４３の端部を固定し、回動自在なアクチュエータアーム４４と、サスペンション４３およびアクチュエータアーム４４上の絶縁された導電線（不図示）を通じて、前記可変抵抗素子１０がシャントされたトンネル磁気抵抗効果素子２に電気的に接続され、磁気記録ディスク４１に記録された情報を読み取るための電気信号を検出する回路とを有する記憶装置４０として構成される。その作用として、磁気記録ディスク４１が回転駆動されることにより、ヘッドスライダ４２がディスク面から浮上し、磁気記録ディスク４１との間で情報を記録し、情報を再生する操作がなされる。
例えば、非磁性層（バリア層）２４にＭｇＯを用いるＴＭＲ膜を有する磁気抵抗効果素子２０を用いることによって、非常に高い磁気抵抗効果が得られるため、磁気再生ヘッド１の再生出力を高めることが可能となる。さらに、当該磁気再生ヘッド１は、可変抵抗素子１０をシャントさせる構成を備えることによって、非磁性層（バリア層）２４であるＭｇＯ層の薄層化手段を用いることなく、素子における面直方向の抵抗値（ＲＡ値）を低下させることができ、記録密度の増加に対応した高い再生感度の実現が可能な記憶装置を実現することができる。
【００４８】
また、他の実施形態に係る磁気抵抗デバイスの例として、磁気抵抗効果素子を利用したメモリ素子であるＭＲＡＭ（不図示）への利用が考えられる。ＭＲＡＭは、バリア層を挟む配置に磁化固定層とフリー層を設けたもので、外部から作用させた磁界によってフリー層の磁化の向きが変化した状態をメモリとして記憶するものである。
本実施形態に係る可変抵抗素子１０をシャントさせた磁気抵抗効果素子２０を上記メモリ素子として採用することで、メモリ素子としての記憶特性を向上させることが可能となる。
【００４９】
以上説明した通り、本実施形態に係る可変抵抗素子によれば、素子加工後の磁気抵抗効果素子の抵抗値（ＲＡ値）の測定を行い、当該磁気抵抗効果素子の抵抗測定結果に応じてシャント抵抗となる可変抵抗素子の抵抗値が設定できるため、磁気再生ヘッド全体のＭＲ抵抗を一定に保つことが可能となる。
また、本実施形態に係る磁気再生ヘッドによれば、磁気抵抗効果素子のシャント抵抗となる可変抵抗素子を備えて、非磁性層（バリア層）の薄層化手段を用いることなく、当該磁気抵抗効果素子の抵抗値（ＲＡ値）を低下させることが可能となり、記録密度の増加に対応した高い再生感度の実現が可能となると共に、再生出力のＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気ヘッドの例を示す概略図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る可変抵抗素子の例を示す概略図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係る可変抵抗素子の例を示す概略図である。
【図４】本発明の第三の実施形態に係る可変抵抗素子の例を示す概略図である。
【図５】本発明の実施形態に係る磁気ヘッドの他の例を示す概略図である。
【図６】本発明の第四の実施形態に係る可変抵抗素子の例を示す概略図である。
【図７】本発明の第五の実施形態に係る可変抵抗素子の例を示す概略図である。
【図８】本発明の第六の実施形態に係る可変抵抗素子の例を示す概略図である。
【図９】本発明の実施形態に係る磁気ヘッドの回路図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る可変抵抗素子の作用を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る磁気再生ヘッドの磁気抵抗効果素子の構成例を示す概略図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る磁気再生ヘッドにおける可変抵抗素子の抵抗設定方法を説明する説明図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る磁気再生ヘッドにおける可変抵抗素子の抵抗設定方法を説明する説明図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る磁気再生ヘッドにおける可変抵抗素子の抵抗設定方法を説明する説明図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る磁気再生ヘッドにおける可変抵抗素子の抵抗設定方法を説明する説明図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る情報記憶装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  磁気再生ヘッド
２  ＴＭＲ膜
３  ＧＭＲ膜
６  下部シールド層
７  磁気抵抗効果膜
８  上部シールド層
９  浮上面
１０  可変抵抗素子
１６  非磁性中間層
１７  第１の強磁性層
１８  上部反強磁性層
２０  磁気抵抗効果素子
４０  情報記憶装置
【図１】
2010080879.tif 000003
【図２】
2010080879.tif 000004
【図３】
2010080879.tif 000005
【図４】
2010080879.tif 000006
【図５】
2010080879.tif 000007
【図６】
2010080879.tif 000008
【図７】
2010080879.tif 000009
【図８】
2010080879.tif 000010
【図９】
2010080879.tif 000011
【図１０】
2010080879.tif 000012
【図１１】
2010080879.tif 000013
【図１２】
2010080879.tif 000014
【図１３】
2010080879.tif 000015
【図１４】
2010080879.tif 000016
【図１５】
2010080879.tif 000017
【図１６】
2010080879.tif 000018