(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巨大磁気抵抗効果膜と、
前記巨大磁気抵抗効果膜に対してその幅よりも狭い第１の幅で接触する接触面を有する第１の電極と、
前記接触面とは反対側の前記巨大磁気抵抗効果膜の表面に電気的に接続された第２の電極と、
前記巨大磁気抵抗効果膜の膜面に対して略平行な方向にバイアス磁界を印加する一対のバイアス印加膜と、
を備え、
前記第１の幅をＷ１、前記第２の電極と前記巨大磁気抵抗効果膜との接触面の幅をＷ２、前記一対のバイアス印加膜の前記巨大磁気抵抗効果膜を挟む間隔をＷｂとしたときに、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗｂなる関係が満足されることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記巨大磁気抵抗効果膜は、磁化自由層と、磁化固着層と、前記磁化自由層と前記磁化固着層との間に設けられた導電性の非磁性中間層と、を有す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】
前記第１の幅が０．３ミクロン以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記第１または第２の電極と前記巨大磁気抵抗効果膜との間に、前記電極よりも比抵抗の高い材料からなる高抵抗層が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記第１及び第２の電極の一方の電極と前記巨大磁気抵抗効果膜との接触面の長手方向は、他方の電極と前記巨大磁気抵抗効果膜との接触面の長手方向に対して略９０°ねじれていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記巨大磁気抵抗効果膜を挟んで設けられた一対の磁気シールドをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記一対の磁気シールドのいずれかと前記巨大磁気抵抗効果膜との間に、その磁気シールドよりも比抵抗の低い材料からなる通電層が設けられ、
前記通電層と前記第１及び第２の電極のいずれかとが電気的に接続されてなることを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記第１及び第２の電極にそれぞれ接続された第１及び第２の配線をさらに備え、
前記第１及び第２の配線は、前記巨大磁気抵抗効果膜の上下において、前記巨大磁気抵抗効果膜に対して略平行に設けられ、互いに略同一方向に延在することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の磁気抵抗効果素子を備えたことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１０】
請求項９記載の磁気ヘッドを備え、磁気記録媒体に磁気的に記録された情報を再生可能としたことを特徴とする磁気再生装置。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の磁気抵抗効果素子を複数備えたことを特徴とする磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気再生装置及び磁気記憶装置に関し、より具体的には、磁気抵抗効果素子の膜面に対して垂直方向にセンス電流を通電し且つバイアス磁界を印加する構造において、従来よりも高感度な検出を可能とした磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気再生装置及び磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク装置などの磁気再生装置は、近年、急速に小型化・高密度化が進められ、今後さらに高密度化されることが期待されている。磁気記録技術において高密度化を実現するためには、記録トラック幅を狭くして記録トラック密度を高めるとともに、長手方向の記録密度すなわち線記録密度を高める必要がある。
【０００３】
しかしながら、媒体の面内方向に磁化させる「長手記録方式」では記録密度が高くなるにつれ反磁界が大きくなり再生出力の低下や、安定な記録が行えなくなるという問題点がある。これらの問題点を改善するものとして「垂直記録方式」が提案されている。垂直記録方式は、記録媒体面に対して略垂直方向に磁化して記録するものであり、長手方向の記録に対し記録密度を高めても反磁界の影響が少なく、再生出力の低下等は抑制されるという利点を有する。
【０００４】
ところで、長手記録方式、垂直記録方式ともに従来は、媒体信号の再生には誘導型ヘッドが用いられていた。しかし、高密度化に伴って記録トラック幅が狭くなり記録された磁化の大きさが小さくなる。そこで、このような微少な磁化を検出して十分な再生信号出力が得られるよう、異方性磁気抵抗効果（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｅｆｆｅｃｔ：ＡＭＲ）を用いた再生感度の高いＡＭＲヘッドが開発され、シールド型再生ヘッドとして用いられるようになった。また最近では巨大磁気抵抗効果（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｅｆｆｅｃｔ：ＧＭＲ）を応用した、さらに感度の高いスピンバルブ型ＧＭＲヘッドが用いられるようになり、さらに高い再生感度の期待されるトンネル磁気抵抗効果（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  ＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｅｆｆｅｃｔ：ＴＭＲ）を用いた磁気ヘッドの開発と実用化のための研究も進められている。
【０００５】
このように再生感度の高い磁気ヘッドが開発され、それらを用いることによって、ごく小さい記録ビットサイズに対しても記録信号の再生の糸口が見えてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
記録密度が高まるにつれ高感度なセンサが要求される。この要求に応えるものとしてＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｌａｎｅ：膜面垂直通電）型のＧＭＲ素子がある。これは、薄膜積層構造を有するＧＭＲ膜に対して、磁界検出のためのセンス電流を膜面に対して略垂直方向に通電するタイプの素子である。
【０００７】
ＣＰＰ型の素子を開示した刊行物としては、例えば、特開平１０−５５５１２号公報や、米国特許第５，６６８，６８８号公報を挙げることができる。
【０００８】
一方、バルクハウゼンノイズ（Ｂａｒｋｈａｕｓｅｎ  ｎｏｉｓｅ）を抑制する目的で磁気抵抗効果膜の両端にバイアス膜を設置し、このバイアス膜からバイアス磁界を印加する方法がある。しかし、記録密度を高めるため狭トラック化が進むにつれ、これらバイアス印加膜の間隔距離を狭くすると、バイアス磁界が強くかかりすぎるため素子の感度が低下してしまうという問題が生ずることを本発明者は知得した。
【０００９】
この問題は、前述した特開平１０−５５５１２号公報及び米国特許第５，６６８，６８８号公報のいずれにも示唆されておらず、これらに開示されている構成では十分な解決が困難な課題である。
【００１０】
一方、高感度なＣＰＰ型ＧＭＲ素子を実現するためには、膜面に対してできるだけ垂直な方向にセンス電流を流す必要がある。しかし、一般にこれら高感度な磁気抵抗効果素子は多層膜からなり、各層の抵抗が異なることから、下地層や保護層、電極層を含めてその層構成により電流分布が変わるため、出力が変動してしまうという問題が発生する。したがって電流分布を制御することはきわめて重要である。
【００１１】
さらには、膜面に対して垂直通電とした場合、センス電流による磁界が電流中心に対して円形に加わり、このセンス電流磁界はセンス電流を供給する電極の端部で最も強くかかり、近傍の磁気シールドを飽和させてしまい、実効的なシールド間距離を増大させてしまうという問題が発生する。
【００１２】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものである。すなわち、その目的は、バイアス印加膜を有する膜面垂直通電型の磁気抵抗効果素子において、高密度で高感度の磁気検出を可能とした磁気抵抗効果素子及びこれを用いた磁気ヘッド、磁気再生装置及びＭＲＡＭなどの磁気記憶装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、巨大磁気抵抗効果膜と、前記巨大磁気抵抗効果膜に対してその幅よりも狭い第１の幅で接触する接触面を有する第１の電極と、前記接触面とは反対側の前記巨大磁気抵抗効果膜の表面に電気的に接続された第２の電極と、前記巨大磁気抵抗効果膜の膜面に対して略平行な方向にバイアス磁界を印加する一対のバイアス印加膜と、を備え、
前記第１の幅をＷ１、前記第２の電極と前記巨大磁気抵抗効果膜との接触面の幅をＷ２、前記一対のバイアス印加膜の前記巨大磁気抵抗効果膜を挟む間隔をＷｂとしたときに、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗｂなる関係が満足されることを特徴とする磁気抵抗効果素子が提供される。
【００１４】
巨大磁気抵抗効果膜としては、ＣＰＰ型ＧＭＲ膜を用いる。バイアス印加膜としては、ＣｏＰｔなどの硬質磁性膜や、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎなどの反強磁性膜を用いることができる。バイアス印加膜は、巨大磁気抵抗効果膜に対してその横側に隣接して設置してもよいし、下側または上側に積層してもよいし、オーバーラップさせるように設置してもよい。これらの設置方法はバイアス印加膜の磁気特性や膜厚に応じて、最適なバイアス磁界が巨大磁気抵抗効果膜にかかるような組み合わせで選ぶことが望ましい。
【００１５】
電極は、Ｃｕなどの導電膜で形成してもよく、また巨大磁気抵抗効果膜のフリー層以外の部分、例えば保護膜、反強磁性膜、ピン層の部分を電極として用いてもよい。
【００１６】
上記の構成を有する垂直通電型と磁気抵抗効果素子では、バイアス印加膜近傍の巨大磁気抵抗効果膜部分ではバイアス印加膜からの強いバイアス磁界のため感度が低くなってしまうが、その部分を避け内側の感度の高い部分にのみ電極を設けているために高い感度が実現できる。
【００１７】
ここで、「電極」と「巨大磁気抵抗効果膜」との「接触面」とは、電極と巨大磁気抵抗効果膜とが電気的に接触している面を意味し、この接触面を介して電極から巨大磁気抵抗効果膜に流入し、あるいは巨大磁気抵抗効果膜から電極へと電流が流出する。但し、例えば、電極と巨大磁気抵抗効果膜との間に高抵抗層などが挿入された場合には、この「接触面」とは、電極と高抵抗層とが電気的に接触した部分を意味する。
【００１８】
また、接触面の「幅」とは、一対のバイアス印加膜の配列方向に沿って測定される接触面の長さと定義する。
【００１９】
また、前記第１の幅をＷ１、前記第２の電極と前記巨大巨大磁気抵抗効果膜との接触面の幅をＷ２、前記一対のバイアス印加膜の前記巨大巨大磁気抵抗効果膜を挟む間隔をＷｂとしたときに、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗｂなる関係が満足されるものとすることにより、以下の効果が得られる。
【００２０】
本発明の垂直通電型磁気抵抗効果素子においては、巨大磁気抵抗効果膜の上下に設置された電極はピラー形状をなすことでセンス電流を絞ることができ、前記感度の高い部分にのみセンス電流を通電させることができる。
【００２１】
しかしながら上下の電極を位置ずれなく形成することは困難であることから、どちらか一方を他方に比べ広くすることで位置ずれ誤差の影響を軽減することができる。とはいえ片側の電極幅をあまり広く取りすぎるとセンス電流が広がってしまうため、その電極幅をバイアス印加膜間距離以下とする。
【００２２】
また、前記巨大磁気抵抗効果膜は、磁化自由層と、磁化固着層と、前記磁化自由層と前記磁化固着層との間に設けられた導電性の非磁性中間層と、を有するものとすることができる。
【００２３】
つまり、本発明は、巨大磁気抵抗効果膜としてＧＭＲ膜を用いた場合に、その膜内の電流分布を最適にすることができ、特に顕著な効果が得られる。
【００２４】
また、前記第１の幅を０．３ミクロン以下とした場合に、本発明の効果は特に顕著となる。すなわち、高記録密度化に対応するためにトラック幅を狭くする場合、従来の磁気抵抗効果素子では、前述したような各種の理由により高感度化が困難であった。これに対して、本発明によれば、バイアス印加膜の間隔が０．３ミクロン以下の場合に従来よりも大幅な感度の向上を実現することが可能となる。
【００２５】
また、前記第１または第２の電極と前記巨大磁気抵抗効果膜との間に、前記電極よりも比抵抗の高い材料からなる高抵抗層が設けられたことを特徴とする。
【００２６】
つまり、本発明の垂直通電型磁気抵抗効果素子においては、巨大磁気抵抗効果膜の上下に設置された電極はピラー形状をなすことでセンス電流を絞ることができ、前記感度の高い部分にのみセンス電流を通電させることができるが、前記電極の少なくとも一方と前記巨大磁気抵抗効果膜間に前記電極よりも抵抗率の高い層を設けることで、さらに電流分布の広がりを抑制することができる。
【００２７】
また、前記第１及び第２の電極のうちの一方の電極と前記巨大磁気抵抗効果膜との接触面の長手方向は、他方の電極と前記巨大磁気抵抗効果膜との接触面の長手方向に対して略９０°ねじれているものとすることができる。
【００２８】
例えば、前記電極の前記巨大磁気抵抗効果膜との接触形状は略矩形もしくは略楕円などであり、それらの長手方向すなわち長辺もしくは長軸方向がおおむね９０°ねじれるようにクロス配置することで、位置ずれが起きたとしても上下電極の重なり面積は常に一定にすることができる。その結果、製造工程におけるばらつきを抑制することができる。
【００２９】
また、前記巨大磁気抵抗効果膜を挟んで設けられた一対の磁気シールドをさらに備えたものとすることができる。
【００３０】
つまり、上述した特徴を有する垂直通電型磁気抵抗効果素子は、これを挟むように形成された１対の磁気シールドと組み合わせて、シールド型磁気ヘッドなどを作製する場合に効果的である。
【００３１】
さらに、前記一対の磁気シールドのいずれかと前記巨大磁気抵抗効果膜との間に、その磁気シールドよりも比抵抗の低い材料からなる通電層が設けられ、前記通電層と前記第１及び第２の電極のいずれかが電気的に接続されてなるものとすることができる。
【００３２】
つまり、前記磁気シールドの内側に前記磁気シールドよりも抵抗の低い前記電極へ通電するための通電層を備えることで、巨大磁気抵抗効果膜へ流れる電流によって作られる電流磁界の影響で磁気シールドの電極近傍部での飽和を抑制することができる。
【００３３】
また、前記第１及び第２の電極にそれぞれ接続された第１及び第２の配線をさらに備え、前記第１及び第２の配線は、その配線を流れる電流により生ずる磁界が前記巨大磁気抵抗効果膜に実質的に到達する範囲において媒体対向面に対して略平行に設けられ、互いに略同一方向に延在するものとすることができる。
【００３４】
つまり、前記電極を介して巨大磁気抵抗効果膜に通電するための通電経路は、前記電極の近傍においては媒体対向面に対しおおむね平行になるように設置し、センス電流を媒体対向面から見て左側から右側あるいは右側から左側、あるいは左右両側から対称に通電することで巨大磁気抵抗効果膜に対するセンス電流磁界の影響を低減することができ、感度が上昇する。
【００３５】
上述したいずれかの磁気抵抗効果素子は、再生用磁気ヘッドの要部として用いることができ、上記したシールド型の磁気ヘッドや、信号磁束が導入される磁気ヨークと組み合わせてヨーク型ヘッドなども実現することができる。
【００３６】
また、このような磁気ヘッドを用いることにより、磁気記録媒体に磁気的に記録された情報を再生可能とした高記録密度の磁気再生装置を実現することができる。
【００３７】
また、上述したいずれかの磁気抵抗効果素子を複数備えた磁気記憶装置は、磁気的に情報を書き換え可能なＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）として有用である。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドの要部構成を概念的に表す斜視図である。同図においては、上側が、記録媒体（図示せず）に対抗する対向面（媒体対抗面）である。
【００４０】
また、図２は、本実施形態に係る磁気ヘッドの断面図である。同図においては、紙面手前側が媒体対向面である。
【００４１】
磁気抵抗効果膜１の膜面の上下には、Ｃｕ（銅）などからなる電極２Ａ、２Ｂが設けられている。電極２Ａ、２Ｂは、磁気抵抗効果膜１にセンス電流を通電する役割を有する。磁気抵抗効果膜１の両側には、ＣｏＰｔ（コバルト白金）などからなるバイアス印加膜３が設けられている。バイアス印加膜３は、磁気抵抗効果膜１のバイアス磁界を印加してバルクハウゼンノイズを低下する役割を有する。
【００４２】
そして、これらの要素を有する磁気抵抗効果素子は、一対の磁気シールド４Ａ、４Ｂに挟まれるように配置されて磁気ヘッドの要部を形成している。但し、図１においては、手前側の磁気シールド４は省略した。
【００４３】
磁気抵抗効果膜１としては、ＧＭＲ膜を用いることができる。
【００４４】
図３は、ＧＭＲ膜の基本構成を概念的に例示した断面図である。すなわち、ＧＭＲ膜１は、例えば、下地層１Ａ、反強磁性層１Ｂ、磁化固着層（ピン層）１Ｃ、非磁性中間層１Ｄ、磁化自由層（フリー層）１Ｅ、及び保護層１Ｆをこの順に積層した構成を有する。
【００４５】
下地層１Ａの材料としては、Ｔａ（タンタル）を用いることがてきる。
反強磁性層１Ｂの材料としては、例えば、ＰｔＭｎ（白金マンガン）を用いることができる。
磁化固着層１Ｃは、例えば、ＣｏＦｅ（コバルト鉄）／Ｒｕ（ルテニウム）／ＣｏＦｅ（コバルト鉄）の３層膜からなるものとすることができる。
非磁性中間層１Ｄの材料としては、例えば、Ｃｕを用いることができる。
磁化自由層は、例えば、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ（ニッケル鉄）の２層膜からなるものとすることができる。
保護層１Ｅの材料としては、例えば、Ｔａを用いることができる。
【００４６】
但し、本発明において磁気抵抗効果膜１として用いることができるものは、図３に例示したものには限定されず、これ以外にも例えば、積層の順序を反転した構造、人工格子を採用したいわゆる「シンセティック型」の構造、磁化自由層が上下対称に設けられたいわゆる「デュアル型」の構造などの各種の構造を同様に用いることが可能である。
【００４７】
再び、図１及び図２に戻って説明すると、本実施形態のひとつの特徴は、バイアス印加膜３、３の間隔Ｗｂと、電極２Ａと磁気抵抗効果膜１との接触面の幅Ｗ１と、電極２Ｂと磁気抵抗効果膜１との接触面の幅Ｗ２と、の間に下記の関係がある点にある。
Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗｂ            （１）
【００４８】
ここで、本願明細書において、電極２Ａと磁気抵抗効果膜１との「接触面の幅」とは、電極２Ａが磁気抵抗効果膜１と電気的に接触している接触面の幅であって、図示したように一対のバイアス印加膜３、３の配列方向に沿った接触面の長さと定義する。電極２Ｂについても同様に定義する。
【００４９】
上記（１）の関係を満足するように形成することで、センス電流を磁気抵抗効果膜１の中央部分にのみ通電できるだけでなく、数１０ｎｍ程度の上下電極の位置ずれがあったとしても電流分布はほとんど変わらないことから、出力のばらつきが小さい磁気抵抗効果素子を得ることができる。
【００５０】
以下、この理由について詳述する。
【００５１】
まず、本発明においては、電極２Ａの幅Ｗ１を、バイアス印加膜３、３の間隔Ｗｂよりも狭く形成し、センス電流を磁気抵抗効果膜１の中央部分にのみ通電することにより、センス電流に対する出力を向上させることができる。何故なら、磁気抵抗効果膜１の両端にバイアス印加膜３を設けた場合、磁気抵抗効果膜１のうちのバイアス印加膜３に近い部分は、バイアス磁界が強く印加されるために感度が低くなる。そして、両端のバイアス印加膜３から離れた磁気抵抗効果膜１の中央付近が最も感度が高くなる。本発明によれば、磁気抵抗効果膜１のうちでバイアス印加膜３に近い部分にはセンス電流を通電しないので、この部分がセンシングエリアとならない。そして、磁気抵抗効果膜１のうちで感度の高い中央部分のみに選択的にセンス電流を通電してセンシングエリアとすることにより、出力を向上することができる。
【００５２】
図４は、バイアス印加膜３の間隔Ｗｂと磁気抵抗効果素子の出力効率との関係を表すグラフである。同図から分かるように、バイアス印加膜３の間隔が狭くなるにつれて効率が低下していく。つまり、高密度化のためにバイアス印加膜３の間隔を狭めていくと磁気抵抗効果素子の感度がとれなくなることが分かる。
【００５３】
図５は、垂直通電時の上限センス電流Ｉｍと、電極のサイズＤとの関係を表したグラフである。ここで、図５の縦軸は、磁気抵抗効果素子の効率が初期値（センス電流がゼロにおける外挿値）の８０％まで低下するセンス電流値を表す。これを仮に「上限センス電流Ｉｍ」と称する。また、図５の横軸は、電極を円形とした時の直径に対応するサイズを表す。
【００５４】
図５から、電極サイズＤが小さくなるにつれて、上限センス電流Ｉｍは低下することが分かる。これは、センス電流密度が高くなるため、電流発生磁界強度も上昇して、磁気抵抗効果膜１のフリー層がこの影響をより受けやすくなるからである。
【００５５】
しかし、上限センス電流Ｉｍは、電極サイズが約０．３ミクロン付近において極小を有し、これよりも電極サイズＤが小さくなると、上限センス電流Ｉｍはむしろ上昇する傾向がみられる。これは、電極のサイズが小さくなるにつれて電流磁界もより曲率の大きな（直径が小さい）円環状となるのに対して、フリー層の磁化はその内部で生ずる交換結合の影響によって、このような曲率が大きい急峻な磁界に追従しにくくなるからであると考えられる。なお、図５のデータは、磁気抵抗効果膜１のフリー層の材料として、最も典型的なＮｉＦｅ（ニッケル鉄）強磁性体を用いた場合であり、この意味で磁気抵抗効果素子における典型的なデータであるといえる。
【００５６】
高密度化のためには電極サイズを小さくすることが望ましい。図５から分かるように、本発明者の独自の検討の結果、垂直通電型の磁気抵抗効果素子においては、電極サイズを０．３ミクロンよりも小さくした場合に、効率の低下を緩和しつつ超高密度化が達成できることを知得した。
【００５７】
つまり、図１及び図２に例示した構成において、サイズが小さいほうの電極２ＡのサイズＷ１を０．３ミクロン以下とすると、超高密度で感度の高い磁界検出が可能な磁気抵抗効果素子を実現することができる。
【００５８】
また一方で、本発明においては、電極２Ｂの幅Ｗ２を電極２Ａの幅Ｗ１よりも大きくすることにより、上下電極の位置ずれを吸収することができる。つまり、上下電極２Ａ、２Ｂを同じサイズで形成すると、位置ずれが生じた場合に、磁気抵抗効果膜１内を流れる電流の分布が垂直方向から大きく外れてしまう虞がある。実際、上述したように本発明において特に顕著な効果が得られる電極サイズ０．３ミクロン以下の超高密度記録に対応した条件においては、上下電極をこのサイズのオーダーで位置合わせすることは容易でない。これに対して、本発明の如く電極２Ｂのサイズを大きくしておけば、仮に数１０ｎｍ程度の上下電極の位置ずれがあったとしても、電極２Ａは、電極２Ｂに対向する範囲内に収まり、電流分布はほとんど変わらない。その結果として、電極の位置ずれによる出力のばらつきを効果的に抑制した磁気抵抗効果素子を提供することができる。
【００５９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６０】
図６は、本発明の第２実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドの要部を表す断面図である。同図においても、紙面手前側が媒体対向面である。
【００６１】
図１及び図２に表したものと同様に、磁気抵抗効果膜１の上下に、電極２Ａ、２Ｂが設けられ、磁気抵抗効果膜１の両側にはバイアス印加３、３が設けられている。そして、これらの要素を含んだ磁気抵抗効果素子が、一対の磁気シールド４Ａ、４Ｂに挟まれるように形成されて磁気ヘッドを形成している。
【００６２】
本実施形態においては、バイアス印加膜の間隔Ｗｂと、電極２Ａと磁気抵抗効果膜１との接触面の幅Ｗ１と、電極２Ｂと磁気抵抗効果膜との接触面の幅Ｗ２とが以下の関係を有する。
Ｗ１＜Ｗ２≒Ｗｂ
【００６３】
このように形成しても、第１実施形態に関して前述したように、電極２Ａによってセンス電流を磁気抵抗効果膜１の中央部分にのみ通電でき、さらに、上下電極２Ａ、２Ｂに数１０ｎｍ程度の位置ずれがあったとしてもセンス電流をほぼ垂直に通電することができ、電流分布はほとんど変わらないことから、出力のばらつきが小さい磁気抵抗効果素子を実現することができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、磁気抵抗効果膜１と下側の電極２Ｂのパターニングを同時に実施できるため、製造工程が簡略化できる。さらに、電極の位置ずれが起こる可能性は磁気抵抗効果膜１と電極２Ａとの間だけとなり、製造工程におけるばらつきがさらに低減するという効果も得られる。
【００６５】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００６６】
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドを表す断面図である。この図においても、紙面手前側が媒体対向面となる。図１乃至図６に関して前述したように、磁気抵抗効果膜１の上下には、電極２が設けられ、また、磁気抵抗効果膜１の両側には一対のバイアス印加膜３、３が設けられている。そして、本実施形態においては、磁気抵抗効果膜１と上側電極２Ａとの間に高抵抗層５が設けられている。高抵抗層５は、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔａ（タンタル）などにより形成することができる。そして、これらの要素を有する磁気抵抗効果素子が一対の磁気シールド４Ａ、４Ｂに挟まれて、磁気ヘッドの要部を形成している。
【００６７】
本実施形態においても、バイアス印加膜３の間隔Ｗｂと、電極２Ａ及び２Ｂと磁気抵抗効果膜との接触面の幅Ｗ１、Ｗ２との間には、第１実施形態あるいは第２実施形態に関して前述したていずれかの関係が成立している。そして、前述した各種の作用効果を同様に得ることができる。
【００６８】
さらに、本発明においては、幅が狭い電極２Ａと磁気抵抗効果膜１との間に、高抵抗層５を設けることにより、狭い電極から広い磁気抵抗効果膜に電流が流れる際の電流の広がりを抑制することができ、感度の低下や実効トラック幅の増加を抑制できる。
【００６９】
以下、この点について図面を参照しつつ説明する。
【００７０】
図８は、高抵抗層５の効果を説明するための概念図であり、同図（ａ）は、高抵抗層５を設けない場合、同図（ｂ）は高抵抗層５を設けた場合のセンス電流の分布を模式的に表す断面図である。
【００７１】
図８（ａ）に表したように、高抵抗層５がない場合、電極２Ａから磁気抵抗効果膜１、電極２Ｂへと電流が流れる際に、電極２Ａ近傍で電流分布が広がろうとする。このため、電極２Ａ側で予め電流分布範囲の外側付近が密となるように電流が分布する傾向がある。つまり、電極２Ａの近傍では電流分布範囲の内側で粗、外側で密な電流分布となる。
【００７２】
このような電流分布が形成されると、磁気抵抗効果膜１内ではその中央部よりもその外側で電流密度が高くなるため、感度のトラックプロファイルの中央部分が落ち込む。このためにトラックプロファイルの半値幅が増加し、実効トラック幅が増大してしまう。つまり、高密度磁気記録に対応することが困難となる。
【００７３】
これに対して、図８（ｂ）に表したように、高抵抗層５を設けると、電極２Ａから磁気抵抗効果膜１、電極２Ｂへとセンス電流が流れる際に、高抵抗層５の手前で電流分布が均一になろうとする。つまり、電極２Ａ近傍では電流分布がより均一となる。このため、磁気抵抗効果膜１内ではセンス電流がより均等に電極２Ａ側から電極２Ｂ側に流れる。したがって、良好なトラックプロファイルが得られ、実効トラック幅の増大を抑制でき、超高密度磁気記録にも対応可能となる。
【００７４】
特に、図５に関して前述したように、電極２Ａの幅が０．３ミクロン以下のように微小化された場合に、高抵抗層５による電流分布の調節は効果が高い。
【００７５】
なお、本実施形態の如く電極と磁気抵抗効果膜との間に高抵抗層が挿入された場合には、請求項における「接触面」とは、電極と高抵抗層とが電気的に接触した部分を意味する。
【００７６】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００７７】
図９は、本発明の第４の実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドを表す断面図である。同図においても、紙面手前側が媒体対向面となる。
【００７８】
図１乃至図８に関して前述したものと同様に、磁気抵抗効果膜１の上下には、電極２Ａ、２Ｂが設けられ、また、磁気抵抗効果膜１の両側には一対のバイアス印加膜３、３が設けられている。そして、本実施形態においては、磁気抵抗効果膜１と上側電極２Ａとの間に高抵抗層５が設けられている。そして、これらが一対の磁気シールド４Ａ、４Ｂの間に設けられている。
【００７９】
本実施形態においてはさらに、一対の磁気シールド４Ａ、４Ｂのそれぞれの内側に通電層６Ａ、６Ｂが設けられている。通電層６Ａ、６Ｂは、磁気シールド４Ａ、４Ｂに比べて抵抗の低い材料からなり、例えば、Ａｕ（金）などにより形成することができる。
【００８０】
本実施形態によれば、このように通電層６Ａ、６Ｂを設けることで、電極２Ａ、２Ｂよりも外側におけるセンス電流は、ほぼ通電層を流れることとなる。その結果として、電極２Ａ、２Ｂの近傍で磁気シールド４が電流磁界により飽和してしまうことを防ぐことができる。つまり、通電層６Ａ、６Ｂがない場合、電極２Ａ、２Ｂの外側ではセンス電流は磁気シールド４Ａ、４Ｂの内部を流れることとなるが、幅広い磁気シールド層内を流れてきた（或いは流れ出す）センス電流は、電極２Ａ、２Ｂとの接触面がボトルネックとなり、ここに集中するために電流密度が高くなり、これに伴って電流磁界も上昇する。その結果として、電流磁界も上昇し、磁気シールドを局部的に磁気的に飽和させてシールド効果を消滅させる虞がある。
【００８１】
これに対して、比抵抗の低い通電層６Ａ、６Ｂを設けることにより、センス電流は磁気シールド４Ａ、４Ｂを流れることがなく、電流磁界による飽和も防ぐことができる。
【００８２】
次に、本実施形態におけるセンス電流の通電方法について説明する。
【００８３】
図１０は、本実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を表す断面図である。すなわち、同図（ａ）乃至（ｃ）は、図９における上下の通電層６Ａ、６Ｂよりも内側の部分のみを表した要部概念断面図である。
【００８４】
図１０（ａ）に例示した構成においては、センス電流Ｉｓは、通電層６Ａにおいて媒体対向面に対して平行に図面に向かって左側から右に供給され、磁気抵抗効果素子１を通過した後に、通電層６Ｂを向かって右へ流れる。
【００８５】
これとは逆に、図１０（ｂ）に例示した構成においては、センス電流Ｉｓは、通電層６Ａにおいて媒体対向面に対して平行に図面に向かって右側から左に供給され、磁気抵抗効果素子１を通過した後に、通電層６Ｂを向かって左側へ流れる。
【００８６】
一方、図１０（ｃ）に例示した構成においては、センス電流Ｉｓを、媒体対向面に対して平行に通電層６Ａの左右から供給し、磁気抵抗効果素子１を通過した後も、通電層６Ｂを左右両方向に流している。このように左右に流すことで、通電層６Ａ、６Ｂと電極２Ａ、２Ｂとの接続部分付近に強くかかるセンス電流磁界の影響をさらに低減することができる。
【００８７】
なお、図１０に例示した電流供給方法は、通電層を用いずに磁気シールドを介して通電する場合にも同様に用いて同様の効果を得ることができる。
【００８８】
次に、本発明の第５の実施の形態として、バイアス印加膜３、３の間隔よりも電極の幅を小さくした磁気ヘッドの製造工程の具体例を説明する。
【００８９】
図１１及び図１２は、本発明の磁気ヘッドの要部製造工程を例示する工程断面図である。
【００９０】
まず、図１１（ａ）に表したように、下側のリードＥ１を積層した構成を有する）を形成し、ＧＭＲ膜にセンス電流を供給する接続部分に下ピラーを形成するためＥＢ（電子ビーム）レジストなどによるマスク１００を形成する。電極２Ａは、例えば、下から順にＴａ（膜厚１０ｎｍ）／Ｃｕ（膜厚２０ｎｍ）／Ｔａ（膜厚１０ｎｍ）を積層した構造とすることができる。ここで、リードＥ１は、後に通電層６Ａ及び電極２Ａとなる部分である。
【００９１】
また、マスク１００は、具体的には、例えば、レジストマスク１００をＴ字型に形成し、その上面は幅ＣＤ１が約０．２５μｍの正方形状、下面は幅ＣＤ２が約０．１５ｕｍ角の正方形状となるように形成することができる。ここで、電極２Ａの下には下側シールド（図示せず）が設けられている。なお、ＥＢレジストマスクを使用した場合、ポジタイプを使用することにより図示したような逆テーパー形状を形成しやすくなり、後に説明する絶縁膜のリフトオフがより容易となる。
【００９２】
次に、図１１（ｂ）に表したように、イオンミリングなどによりリードＥ１を約２０ｎｍの深さまでエッチングして下ピラー（電極２Ａ）のパターニングを行う。
【００９３】
次に、図１１（ｃ）に表したように、ＳｉＯ２などの絶縁膜１１０を約２０ｎｍの厚みに成膜する。
【００９４】
次に、図１１（ｄ）に表したように、レジストマスク１００をリフトオフして下ピラーＬＰの周辺を絶縁膜１１０により平坦にする。
【００９５】
次に、図１１（ｅ）に表したように、ＧＭＲ膜１を成膜し、その上にＴ字型のレジストマスク１２０を形成するフォト工程を行う。
【００９６】
次に、図１１（ｆ）に表したように、イオンミリングなどの方法によりＧＭＲ膜１のパターニングを行う。
【００９７】
次に、図１２（ａ）に表したように、レジストマスク１２０をそのまま残した状態で、ＣｏＰｔ合金などからなるバイアス印加膜３を成膜する。
【００９８】
そして、図１２（ｂ）に表したように、レジストマスク１２０をリフトオフしてバイアス印加膜３をパターニングする。
【００９９】
次に、図１２（ｃ）に表したように、ＳｉＯ２などの絶縁膜１３０を約２０ｎｍの厚みに成膜する。
【０１００】
そして、図１２（ｄ）に表したように、この絶縁膜１３０に、上ピラーとなるコンタクトホールＣをＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）などの方法により形成する。
【０１０１】
この際に、仮に、最終的な上下電極の幅Ｗ２、Ｗ１をほぼ同じに形成する場合は、上ピラー用のコンタクトホールＣを下ピラーＬＰに対してアライメントする必要がある。このためには、アライメント用ターゲット上には、ＧＭＲ膜はレジストマスクなどかぶせて成膜されないようにしておくことが望ましい。また、図９（ｅ）のフォト工程ではターゲット上にもフォトマスクがかかりＧＭＲ膜１のパターニングプロセスで形状が壊されないことが望ましい。具体的には、下ピラーＬＰに対する上ピラーＵＰ（コンタクトホールＣの位置に対応する）のアライメントをプラスマイナス０．０５μｍ以内の精度で行う場合には、上ピラーＵＰの幅ＣＤ３（Ｗ２に対応する）は約０．２５μｍあるいはそれ以上とすることが必要とされる。
【０１０２】
これに対して、本発明によれば、第１乃至第４実施形態に関して前述したように、下ピラーＬＰの上面の幅（Ｗ１に対応する）を上ピラーＵＰの下面の幅（Ｗ２に対応する）よりも大きくすることにより、「位置ずれ」に対する許容範囲が拡大することができる。その結果として、製造プロセスで必要とされるアライメントの精度を大幅に緩和しつつ、上ピラーの幅ＣＤ３（幅Ｗ２に対応する）を大幅に縮小することができる。
【０１０３】
次に、図１２（ｅ）に表したように、上側のリードＥ２を成膜してコンタクトホールＣの中に埋め込む。リードＥ２は、例えば、下から順にＴａ（膜厚５ｎｍ）／Ｃｕ（膜厚２０ｎｍ）／Ｔａ（膜厚５ｎｍ）を積層した構造とすることができる。コンタクトホールＣに埋め込まれた部分が電極２Ｂ（上ピラーＵＰ）となり、リードＥ２のうちでそれよりも上の部分は通電層６Ｂとなる。
【０１０４】
これ以降、上側シールド４（図示せず）を形成することにより、再生磁気ヘッドの要部が完成する。
【０１０５】
以上説明したように、本発明によれば、上下のピラーサイズ（電極幅）をあらかじめ異なるように形成することで、ウェーハ内あるいはウェーハ間におけるアライメントやピラーサイズ形成の「ばらつき」を吸収できる。このため、下ピラーは常に上ピラーの範囲内にあり、それゆえセンス電流分布が各素子で同じとなるため製造歩留まりを大幅に向上させることができる。
【０１０６】
なお、図１１及び図１２に表した具体例においては、上ピラー（ＵＰ）を下ピラー（ＬＰ）よりもサイズ大とした。これは以下の理由による。
【０１０７】
すなわち、本具体例の場合、図１２（ｄ）及び（ｅ）に関して前述したように、上ピラーとなるコンタクトホールＣに電極を埋め込み成膜する必要がある。この場合には、埋め込み深さに比べてピラーサイズが大きい（深さ／幅アスペクトが小さい）方が埋め込みやすい。したがって、上ピラーを埋め込み成膜する場合、上ピラーのサイズを下ピラーよりも大きくしたほうが製造プロセスとしてはマージンが広がり歩留まりが向上する。
【０１０８】
また、図１１（ｄ）に表した工程において、図１３（ａ）に例示したように下ピラーＬＰの表面と絶縁膜１１０との間に不連続な段差ＳＴが生じてしまうと、この段差部でＧＭＲ膜１の磁化が発生するため磁区が不安定となり、その結果バルクハウゼンノイズの発生が誘起される虞がある。これに対しては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）などの手法により表面をなだらかにしてピラーＬＰのエッジから絶縁膜１１０にかけての表面が連続的になるようにすることで、ＧＭＲ膜１の磁区をより安定化させてバルクハウゼンノイズなどの発生を防ぐことができる。
【０１０９】
許容されうる平坦化の態様としては、図１３（ｂ）に例示したように表面を完全に平坦にされた状態、図１３（ｃ）に例示したようにピラーＬＰと絶縁膜１１０との界面付近が緩やかに平坦化された状態、または図１３（ｄ）に例示したようにピラーＬＰの角部を丸めてなだらかにした状態を挙げることができる。図１３（ｂ）乃至（ｄ）のいずれの状態も、それぞれバルクハウゼンノイズの抑制には効果があると考えられる。
【０１１０】
但し、研磨やエッチバックによる平坦化処理を過剰に行うと、絶縁膜１１０の厚さが減少してＧＭＲ膜１と電極２Ｂとの間で電気的リークが生じたり、ピラーＬＰにテーパが形成されている場合に電極２Ａの接続部の幅Ｗ１が変化してしまう虞がある。この観点からは、図１３（ｄ）に例示したようにピラーＬＰの角を丸めてなだらかにする方法の場合は、少ない研磨量もしくはエッチバック量で済むために望ましい。
【０１１１】
なお、下ピラーＬＰの形成をＲＩＥによるエッチングで急峻に形成することもできる。この方法によれば、テーパは少ないので、ＣＭＰやエッチバックによるピラーサイズの変化を小さくすることができる点で望ましい。こうすることで、０．１５ｕｍ角の下ピラー（電極２Ａ）を確実に形成することができる。
【０１１２】
次に、上下電極２Ａ、２Ｂのサイズが実質的にほぼ同じ大きさである場合でも、アライメントズレを吸収できる方法を説明する。
【０１１３】
図１４は、本方法の概要を例示する斜視分解組み立て図である。本方法の場合もその製造工程の概要は、図１１乃至図１３に関して前述したものと同様とすることができる。以下、図１１乃至図１４を参照しつつ、その要部について説明すれば、以下の如くである。
【０１１４】
本方法においては、まず、図１１（ａ）に例示した工程において、下側のリードＥ１の構造を、例えば、下から順にＴｉ（膜厚１０ｎｍ）／Ｃｕ（膜厚１００ｎｍ）／Ｃｒ（膜厚５ｎｍ）／Ｔｉ（膜厚２０ｎｍ）の積層構造とする。
【０１１５】
そして、図１１（ｂ）に例示した下側電極のパターニングの工程において、フレオン系ガスを用いたＲＩＥにより、上層のＴｉ（膜厚２０ｎｍ）をエッチングする。この時のピラーサイズは、図１４においてＸ１＝０．１５μｍ、Ｙ１＝０．１０μｍの矩形とした。ＲＩＥによってＴｉをパターニングすることで、垂直に近いピラー断面形状を得ることができ、さらにエッチング深さをＣｒ表面までの２０ｎｍに正確に規定できる。また、Ｃｒ（膜厚５ｎｍ）はＲＩＥの際のエッチングストッパとして作用し、さらに、その上に形成する絶縁膜１１０の付着強度を強化する役割も有する。
【０１１６】
その後、図１１（ｃ）に例示したように、絶縁膜１１０としてＳｉＯ２膜を２５ｎｍ程度の厚みに形成する。
【０１１７】
そして、図１１（ｄ）に例示したようにレジストマスク１００を剥離し、ＣＭＰをかけて表面を平滑化する。
【０１１８】
次に、図１１（ｅ）乃至図１２（ｃ）に関して前述したものと同様のプロセスにより進めることができる。
【０１１９】
そして、図１２（ｄ）に表したコンタクトホールＣの形成工程の際に、図１４においてＸ２＝０．１５μｍ，Ｙ２＝０．１０μｍとなるように、その長手方向が下ピラ−と９０度回転するようにパターニングを行う。つまり、図１２（ｅ）における幅ＣＤ３が０．１０μｍ，その奥行きが０．１５μｍとなる。
【０１２０】
その後、図１２（ｅ）に関して前述したように上側のリードＥ２の埋め込み成膜を行う。なお、このようにして形成したウェーハをその後、用途に応じて所定の切断線に沿って適宜切断する。従って、磁気ヘッドに応用する場合には、例えば、上下電極が重なったクロス箇所の近傍において切断することにより、クロス範囲をセンシングエリアとした磁気ヘッドを得ることができる。
【０１２１】
以上説明したように、本方法によれば、図１４に表したように上側電極（ピラー）と下側電極（ピラー）とを互いに略直交する矩形状に形成する。このようにすれば、上下ピラーのアライメントに「ずれ」が生じても、互いに重なっている部分の面積は変わらないので、通電モードをより安定にすることができ、磁気抵抗効果膜１を流れる電流成分のうちでＣＰＰ成分を高い比率で維持することができる。その結果として、ウエハー面内の出力ばらつきや、トラック幅ばらつきを低減することができる。
【０１２２】
なお、上述した具体例においては、下側の電極２ＡとしてＴｉ、下側の通電層６ＡとしてＣｕを用いた。ピラーの加工にＲＩＥを用いることは急峻なテーパーを得るためには有利である。これは、図１３（ｄ）に関して前述したように、その後の平坦化プロセスにより下ピラーが削られた場合でもピラーの上面の面積が変化しにくいためにプロセスのマージンを広げ歩留まり向上につながる。
【０１２３】
なお、この下側の通電層および下ピラー（電極）が媒体走行面に現れる場合には、材料として、耐蝕性にすぐれたＴｉ、Ｔａ、Ｗ、ＭｏＷ合金などを用いることが望ましい。また、通電層と電極との界面に対ＲＩＥ性に優れた金属ストッパ層を挿入しても良い。
【０１２４】
ＲＩＥの条件にケミカルな成分を多くしたり、ＣＤＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｒｙ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を適用することで、ＥＢレジストマスク１００の下に食い込み（サイドエッチング）を形成することができる。
【０１２５】
図１５は、マスク１００の下でサイドエッチングを生じさせる様子を模式的に表した断面図である。
【０１２６】
すなわち、図１５（ａ）に例示したように、ＭｏＷ合金からなるリードＥ１の上にＩ線露光装置により、幅０．２５μｍ（ＣＤ１）の下ピラー形成用フォトレジストマスク１００を形成する。
【０１２７】
そして、図１５（ｂ）に例示したように、ＣＦ４ガスによるＣＤＥを用いてリードＥ１を約０．０８μｍエッチングする。このエッチングにより、深さ０．０８μｍの凹部が形成されるとともに、フォトレジストマスク１００の下方への食い込み（サイドエッチング）も約０．０８ｕｍ生じた。すなわち、同図における幅ＣＤ２は０．０９μｍとなった。
【０１２８】
このように、等方的なエッチングが可能であるＣＤＥを用いてパターニングすることにより、レジストマスク１００を「ひさし」とするようなサイドエッチングを形成することができる。このようなひさしを形成することにより、次に成膜するＳｉＯ２膜１１０のリフトオフ除去を容易且つ確実にできる。すなわち、絶縁膜１１０の「段切れ」を促進できるので、マスク１００による絶縁膜１１０の剥離が容易になり、マスクを除去したときにバリなどが発生しないため、良好なＧＭＲ特性を得ることができる。
【０１２９】
また、同時に、マスク１００よりも幅狭の電極を形成することも可能となる。下ピラーのサイズが０．１μｍ程度になると、光を用いた露光では分解能の点で形成が困難になってくる。一方で、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）による描画はフィールド描画ではマシンコストの問題、直描ではスループットの問題を抱える。
【０１３０】
これに対して、図１５に表した手法を使うことにより、光学的露光工程で形成したマスクを用いて微細なピラーを作成できる。例えば、Ｉ線露光装置やＫｒＦエキシマレーザー露光装置を使用できるため、ＥＢ直描はじめＥＢによる露光に比べてスループットが格段に向上する。具体的には、例えば、Ｉ線露光により形成される幅０．２５μｍのマスクを用いつつ、幅０．０９ｕｍの下ピラーを形成することができる。
【０１３１】
この工程の後は、図１５（ｃ）に例示したようにＳｉＯ２絶縁膜１１０を約０．０７μｍの厚みに成膜し、同図（ｄ）に例示したようにそれをリフトオフし、さらに同図（ｅ）に例示したように表面にＣＭＰによる平坦化工程を施して、下ピラーＬＰ（電極２Ａ）が形成される。
【０１３２】
なお、図１５（ｂ）において、ＣＤＥのみにてＭｏＷ合金をパターニングする代わりに、まずＲＩＥによりエッチングしてからＣＤＥによりエッチングすると、さらにピラー幅の制御性が向上する。ＣＤＥのみでは、金属表面の酸化状態や汚染状態によりエッチングの分布がばらつきやすい。そのため、まずＲＩＥやイオンミリングによってエッチングして、その後ＣＤＥによりエッチングおよびひさしを形成するプロセスを行うと、再現性およびばらつきの抑制に効果的である。また、ＲＩＥ（あるいはイオンミリング）工程とＣＤＥ工程とを真空を破らずに連続的に行うと、表面酸化層や表面汚染の問題が抑制されるため、さらに効果が高い。
【０１３３】
以上、第１乃至第５の実施の形態について説明した。
【０１３４】
次に、実施例を参照しつつ、本発明についてさらに具体的に説明する。
【０１３５】
（第１の実施例）
図１６は、本発明の第１の実施例に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドの要部断面図である。同図においては、紙面手前側が媒体対向面である。
【０１３６】
すなわち、同図の磁気ヘッドは、図示しない基板の上に、ＮｉＦｅからなる磁気シールド４Ｂと、Ｃｕからなる通電層６Ｂと、同じくＣｕからなる電極２Ｂとが順に形成され、その上にＧＭＲ膜１が形成されている。
【０１３７】
ＧＭＲ膜１は、基板側から順に、下地層（Ｔａ）１Ａ、反強磁性層（ＰｔＭｎ）１Ｂ、ピン層（ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ）１Ｃ、スペーサ層（Ｃｕ）１Ｄ、フリー層（ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ）１Ｅ、保護層（Ｔａ）１Ｆを積層した構成を有する。
【０１３８】
ＧＭＲ膜１の上には、Ｃｕからなる電極２Ａ、同じくＣｕからなる通電層６Ａ、およびＮｉＦｅからなる磁気シールド４Ａが形成されている。また、ＧＭＲ膜１の両側には、絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３）１１０、バイアス印加膜下地層（Ｃｒ）３Ａ、バイアス印加膜（ＣｏＣｒＰｔ）３Ｂ、及び絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３）１３０がこの順に形成されている。
【０１３９】
本実施例においては、電極２Ａがバイアス印加膜３Ａ、３Ａの間隔よりも狭く形成されており、ＧＭＲ膜１の感度の高い中央部分をセンシングエリアとしている。また、磁気シールド４Ａ、４Ｂの内側に通電層６Ａ、６Ｂをそれぞれ設けているため、電流磁界によるシールドの飽和を防ぐことができ、ギャップ長の広がりを抑制できる。
【０１４０】
本実施例においては、電極２Ｂが電極２Ａよりも幅広であるので、センス電流分布は、ＧＭＲ膜１内で電極２Ａ側から電極２Ｂ側にやや広がってしまう。しかし、図示しない記録媒体からの磁束を検知するフリー層１Ｅが幅狭の電極２Ａ側に形成されているので、センス電流の広がりによる実効トラック幅の増大を少なくできる。このように、本発明では狭い電極側にＧＭＲのフリー層を形成することが望ましい。
【０１４１】
磁気ヘッドのギャップ間距離を電極２Ａから電極２Ｂまでの厚みより小さくする必要がある場合は、フラックスガイドと組み合わせるとよい。
【０１４２】
（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
【０１４３】
図１７は、本発明の第２の実施例に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドの要部断面図である。同図においても、紙面手前側が媒体対向面である。
【０１４４】
本実施例においては、図示しない基板の上に、ＮｉＦｅからなる磁気シールド４Ｂが形成され、その上にＧＭＲ膜１が形成されている。ＧＭＲ膜１の構成は、第１実施例に関して前述したものと同様とすることができる。
【０１４５】
ＧＭＲ膜１の上には、Ｃｕからなる電極２Ａ、同じくＣｕからなる通電層６Ａ、およびＮｉＦｅからなる磁気シールド４Ａが形成されている。また、ＧＭＲ膜１の両側には、絶縁膜１１０、バイアス印加膜下地層（Ｃｒ）３Ａ、バイアス印加膜（ＣｏＣｒＰｔ）３Ｂ、及び絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３）１３０がこの順に形成されている。
【０１４６】
本実施例においても、電極２Ａが、バイアス印加膜３Ａ、３Ａの間距離よりも幅狭に形成されており、ＧＭＲ膜１の感度の高い中央部分をセンシングエリアとしている。さらに、本実施例においては、磁気シールド４Ｂを凸状に形成し、その凸部を電極２Ｂとすることにより、下側電極や通電層のための薄膜堆積工程を省くことができる。
【０１４７】
さらに、磁気シールド４Ａ、４Ｂの間に、通電層６Ｂや電極２Ｂのための薄膜層を介在させる必要がなくなるため、ギャップ長を短くできるという効果が得られる。
【０１４８】
（第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
【０１４９】
図１８は、本発明の第３の実施例に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドの要部断面図である。同図においても、紙面手前側が媒体対向面である。図１８については、図１６及び図１７に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１５０】
本実施例においては、下側だけでなく、上側の磁気シールド４Ａにおいても凸部が形成され、この凸部が上側電極２Ａとしている。このようにすれば、上側の通電層６Ａ及び電極２Ａのための薄膜堆積工程を省くことができる。
【０１５１】
さらに、本実施例においては、磁気シールド４Ａ、４Ｂの間に、通電層６Ａ、６Ｂや電極２Ａ、２Ｂのための薄膜層を介在させる必要がなくなるため、ギャップ長をさらに短くできるという効果が得られる。この観点からは、必要とされるギャップ長に応じて第２実施例あるいは第３実施例を用いることにより、フラックスガイドを用いない磁気ヘッドを構成することが可能となる。
【０１５２】
（第４の実施例）
次に、本発明の第４の実施例として、第１実施例に係る磁気ヘッドの製造工程の要部について説明する。
【０１５３】
図１９乃至図２１は、本発明の第１実施例に係る磁気ヘッドの要部製造工程を表す工程断面図である。
【０１５４】
まず、図１９（ａ）に表したように、Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣからなる基板５０上にＮｉＦｅからなる磁気シールド４Ｂを形成する。
【０１５５】
次に、図１９（ｂ）に表したように、その上にＣｕからなるリードＥ１を形成する。これらの工程の際には、必要に応じて磁気シールド４Ｂの表面およびリードＥ１の表面をＣＭＰなどにより平坦・平滑化する。
【０１５６】
次に、図１９（ｃ）に表したように、Ｔａ／ＰｔＭｎ／ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ／Ｔａをこの順に積層してなるＧＭＲ膜１を形成する。
【０１５７】
そして、図１９（ｄ）に表したように、２層レジストを用いたＴ字形状のレジストマスク１００を形成する。
【０１５８】
次に、図２０（ａ）に表したように、このレジストマスク１００をマスクとしてイオンミリングによりＧＭＲ膜１をパターニングし、併せてリードＥ１の途中までをオーバーミリングすることにより、ピラー形状の電極２Ｂを形成する。
【０１５９】
次に、図２０（ｂ）に表したように、レジストマスク１００を残したまま、Ａｌ２Ｏ３からなる絶縁膜１１０、Ｃｒからなるバイアス印加膜下地層３Ａ、ＣｏＣｒＰｔからなるバイアス印加層３Ｂ、Ａｌ２Ｏ３からなる絶縁膜１２０をこの順に成膜する。絶縁膜１２０を成膜する際は、スパッタ圧を高めるなどして図示した如くレジストマスク１００の下部まで回りこむようにする。
【０１６０】
次に、図２０（ｃ）に表したように、レジストマスク１００の上部に付着した膜をレジストマスク１００ごとリフトオフする。
【０１６１】
次に、図２１（ａ）に表したように、絶縁膜１２０の間の凹部が埋まるようにＣｕからなるリードＥ２を成膜する。
【０１６２】
そして、図２１（ｂ）に表したように、必要に応じてリードＥ２の表面をＣＭＰあるいはエッチバックにより平坦・平滑化する。このようにして電極２Ａと通電層６Ａが形成される。
【０１６３】
そして、図２１（ｃ）に表したように、磁気シールド４Ａを形成すれば、第１実施例の再生磁気ヘッドの要部が完成する。
【０１６４】
（第５の実施例）
次に、本発明の第５の実施例として、本発明の磁気抵抗効果素子を搭載した磁気再生装置について説明する。すなわち、図１乃至図１２に関して説明した本発明の磁気抵抗効果素子あるいは磁気ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気再生装置に搭載することができる。
【０１６５】
図２２は、このような磁気再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本発明の磁気再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、記録用媒体ディスク２００は、スピンドル１５２に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。本発明の磁気再生装置１５０は、複数の媒体ディスク２００を備えたものとしてもよい。
【０１６６】
媒体ディスク２００に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ１５３は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダ１５３は、例えば、前述したいずれかの実施の形態にかかる磁気抵抗効果素子あるいは磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
【０１６７】
媒体ディスク２００が回転すると、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は媒体ディスク２００の表面から所定の浮上量をもって保持される。あるいはスライダが媒体ディスク２００と接触するいわゆる「接触走行型」であってもよい。
【０１６８】
サスペンション１５４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【０１６９】
アクチュエータアーム１５５は、スピンドル１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。
【０１７０】
図２３は、アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ１６０は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５を有し、アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。
【０１７１】
サスペンション１５４の先端には、図１乃至図２１に関して前述したいずれかの磁気抵抗効果素子あるいは磁気ヘッドを具備するヘッドスライダ１５３が取り付けられている。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダ１５３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。
【０１７２】
本発明によれば、図１乃至図２１に関して前述したいずれかの磁気抵抗効果素子あるいは磁気ヘッドを具備することにより、従来よりも高い記録密度で媒体ディスク２００に磁気的に記録された情報を確実に読みとることが可能となる。
【０１７３】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気抵抗効果膜１の具体的な構造や、その他、電極、磁気シールド、通電層、絶縁膜などの形状や材質に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる。
【０１７４】
また、本発明は、長手磁気記録方式のみならず垂直磁気記録方式の磁気ヘッドあるいは磁気再生装置についても同様に適用して同様の効果を得ることができる。
【０１７５】
さらに、本発明の磁気再生装置は、特定の記録媒体を定常的に備えたいわゆる固定式のものでも良く、一方、記録媒体が差し替え可能ないわゆる「リムーバブル」方式のものでも良い。
【０１７６】
一方、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁気記録媒体の読みとりに限定されず、磁気的に情報を書き換え可能なＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）にも適用して同様の効果を得ることができる。
【０１７７】
その他、本発明の実施の形態として上述した磁気ヘッド及び磁気記憶再生装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施しうるすべての磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気記憶再生装置も同様に本発明の範囲に属する。
【０１７８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明よれば、垂直通電型の磁気抵抗効果素子において、バイアス印加膜近傍の強いバイアス磁界のために感度が低くなる部分を避け、内側の感度の高い部分にのみセンス電流を供給することにより、高記録密度において高い感度が実現できる。
【０１７９】
特に、本発明によれば、電極と磁気抵抗効果膜との接触面のサイズを０．３ミクロンよりも小さくした場合に、効率の低下を緩和しつつ超高密度化が達成できる。
【０１８０】
また、本発明によれば、上下の電極の接触面の幅を変えることにより、上下電極の位置ずれを吸収することができる。その結果として、電極の位置ずれによる出力のばらつきを効果的に抑制した磁気抵抗効果素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドの要部構成を概念的に表す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る磁気ヘッドの断面図である。
【図３】ＧＭＲ膜の基本構成を概念的に例示した断面図である。
【図４】バイアス印加膜３の間隔Ｗｂと磁気抵抗効果素子の出力効率との関係を表すグラフである。
【図５】垂直通電時の上限センス電流Ｉｍと、電極のサイズＤとの関係を表したグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドの要部を表す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドを表す断面図である。
【図８】高抵抗層５の効果を説明するための概念図であり、同図（ａ）は、高抵抗層５を設けない場合、同図（ｂ）は高抵抗層５を設けた場合のセンス電流の分布を模式的に表す断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドを表す断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を表す断面図である。
【図１１】本発明の磁気ヘッドの要部製造工程を例示する工程断面図である。
【図１２】本発明の磁気ヘッドの要部製造工程を例示する工程断面図である。
【図１３】下ピラーＬＰの表面と絶縁膜の平坦化工程について説明する断面図である。
【図１４】上下電極２Ａ、２Ｂのサイズが実質的にほぼ同じ大きさである場合でも、アライメントズレを吸収できる方法を表す斜視図である。
【図１５】マスク１００の下でサイドエッチングを生じさせる様子を模式的に表した断面図である。
【図１６】本発明の第１の実施例に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドの要部断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施例に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドの要部断面図である。
【図１８】本発明の第３の実施例に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドの要部断面図である。
【図１９】本発明の第１実施例に係る磁気ヘッドの要部製造工程を表す工程断面図である。
【図２０】本発明の第１実施例に係る磁気ヘッドの要部製造工程を表す工程断面図である。
【図２１】本発明の第１実施例に係る磁気ヘッドの要部製造工程を表す工程断面図である。
【図２２】本発明の磁気再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。
【図２３】アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。
【符号の説明】
１  磁気抵抗効果膜
２Ａ、２Ｂ  電極
３  バイアス印加膜
４Ａ、４Ｂ  磁気シールド
５  高抵抗層
６Ａ、６Ｂ  通電層
１００、１２０  マスク
１２０、１３０  絶縁膜
Ｅ１、Ｅ２  リード
１５０  磁気再生装置
１５２  スピンドル
１５３  ヘッドスライダ
１５４  サスペンション
１５５  アクチュエータアーム
１５６  ボイスコイルモータ
１５７  スピンドル
１６４  リード線
１６５  電極パッド
２００  記録用媒体ディスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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