(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気抵抗効果センサ膜ジャンクション端部の酸化に起因する膜質の劣化を防止し、ヘッド抵抗が低く、高出力、高信号雑音比のCPP構造磁気抵抗効果型ヘッドを提供する。【解決手段】下部シールド層11と上部シールド層21との間に磁気抵抗効果センサ膜20、両脇にトラック幅方向絶縁層22を介して縦バイアス印加層23、素子高さ方向絶縁層が配置されるCPP構造磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、反応性ガスである酸素ガス濃度の制御を行いながら反応性スパッタリング法を用いて作製し、その、磁気抵抗効果センサ膜20と接する側において、絶縁層の化学量論的組成の酸素含有量よりも、酸素含有量が少なくし、絶縁層の酸素含有量が最も少ない位置が、絶縁層が磁気抵抗効果センサ膜20と接する位置よりも膜厚が厚い位置で、かつ、絶縁層の膜厚の半分よりも磁気抵抗効果センサ膜20側にあるように構成する。【選択図】図１
2011076650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部シールド層と上部シールド層との間に、少なくともピニング層と第1の強磁性層と中間層と第2の強磁性層が積層されている磁気抵抗効果センサ膜を有し、前記磁気抵抗効果センサ膜の両脇にトラック幅方向絶縁層を介して縦バイアス印加層が配置され、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向に素子高さ方向絶縁層が配置され、前記第1の強磁性層と前記中間層と前記第2の強磁性層の界面を貫くようにセンス電流を流し、前記磁気抵抗効果センサ膜が外部磁界の変化によって発生する抵抗変化を検出するＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記トラック幅方向絶縁層が、その膜厚方向に酸素含有量が一定では無く分布があり、前記磁気抵抗効果センサ膜と接する側において、前記トラック幅方向絶縁層の化学量論的組成の酸素含有量よりも、酸素含有量が少ないこと
を特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２】
請求項1記載のＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記トラック幅方向絶縁層の酸素含有量が最も少ない位置が、前記トラック幅方向絶縁層が前記磁気抵抗効果センサ膜と接する位置よりも膜厚が厚い位置で、かつ、前記トラック幅方向絶縁層の膜厚の半分よりも前記磁気抵抗効果センサ膜側にあることを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項３】
請求項1記載のＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記トラック幅方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜あるいは窒化膜であることを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項４】
請求項２記載のＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記トラック幅方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜であり、前記酸化膜を形成する際の反応性ガスが酸素ガスであり、放電ガスと酸素ガスを合わせたガスの濃度に対する酸素ガスの相対的な濃度を成膜開始から前記酸素含有量が最も少なくなる位置まで成膜する間は変えずに、前記酸素含有量が最も少なくなる位置から厚い部分を成膜する間は前記相対的な濃度を高くして成膜された酸化膜であることを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項５】
請求項２記載のＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記トラック幅方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜であり、前記酸化膜を形成する際の反応性ガスが酸素ガスに加えて水素ガスを含んでおり、放電ガスと水素ガスおよび他の反応性ガスを合わせたガスの濃度に対する水素ガスの相対的な濃度を成膜開始から前記酸素含有量が最も少なくなる位置まで成膜する間は変えずに、前記酸素含有量が最も少なくなる位置から厚い部分を成膜する間は前記相対的な濃度を低くして成膜された酸化膜であることを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項６】
請求項２記載のＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記トラック幅方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる窒化膜であり、前記窒化膜を形成する際の反応性ガスが窒素ガスと酸素ガスを含んでおり、放電ガスと反応性ガスを合わせたガスの濃度に対する酸素ガスの相対的な濃度を成膜開始から前記酸素含有量が最も少なくなる位置まで成膜する間は変えずに、前記酸素含有量が最も少なくなる位置から厚い部分を成膜する間は前記相対的な濃度を高くして成膜された窒化膜であることを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項７】
下部シールド層と上部シールド層との間に、少なくともピニング層と第1の強磁性層と中間層と第2の強磁性層が積層されている磁気抵抗効果センサ膜を有し、前記磁気抵抗効果センサ膜の両脇にトラック幅方向絶縁層を介して縦バイアス印加層が配置され、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向に素子高さ方向絶縁層が配置され、前記第1の強磁性層と前記中間層と前記第2の強磁性層の界面を貫くようにセンス電流を流し、前記磁気抵抗効果センサ膜が外部磁界の変化によって発生する抵抗変化を検出するＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記素子高さ方向絶縁層が、その膜厚方向に酸素含有量が一定では無く分布があり、前記磁気抵抗効果センサ膜と接する側において、前記素子高さ方向絶縁層の化学量論的組成の酸素含有量よりも、酸素含有量が少ないこと
を特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項８】
請求項７記載のＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記素子高さ方向絶縁層における酸素含有量が最も少ない位置が、前記素子高さ方向絶縁層が前記磁気抵抗効果センサ膜と接する位置よりも膜厚が厚い位置で、かつ、前記素子高さ方向絶縁層の膜厚の半分よりも前記磁気抵抗効果センサ膜側にあることを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項９】
請求項７記載のＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記素子高さ方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜あるいは窒化膜であることを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１０】
請求項８記載のＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記素子高さ方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜であり、前記酸化膜を形成する際の反応性ガスが酸素ガスであり、放電ガスと酸素ガスを合わせたガスの濃度に対する酸素ガスの相対的な濃度を成膜開始から前記酸素含有量が最も少なくなる位置まで成膜する間は変えずに、前記素子高さ方向絶縁層の酸素含有量が最も少なくなる位置から厚い部分を成膜する間は前記相対的な濃度を高くして成膜された酸化膜であることを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１１】
請求項８記載のＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記素子高さ方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜であり、前記酸化膜を形成する際の反応性ガスが酸素ガスに加えて水素ガスを含んでおり、放電ガスと水素ガスおよび他の反応性ガスを合わせたガスの濃度に対する水素ガスの相対的な濃度を成膜開始から前記酸素含有量が最も少なくなる位置まで成膜する間は変えずに、前記素子高さ方向絶縁層の酸素含有量が最も少なくなる位置から厚い部分を成膜する間は前記相対的な濃度を低くして成膜された酸化膜であることを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１２】
請求項８記載のＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記素子高さ方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる窒化膜であり、前記窒化膜を形成する際の反応性ガスが窒素ガスと酸素ガスを含んでおり、放電ガスと反応性ガスを合わせたガスの濃度に対する酸素ガスの相対的な濃度を成膜開始から前記素子高さ方向絶縁層の酸素含有量が最も少なくなる位置まで成膜する間は変えずに、前記酸素含有量が最も少なくなる位置から厚い部分を成膜する間は前記相対的な濃度を高くして成膜された窒化膜であることを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１３】
下部シールド層と上部シールド層との間に、少なくともピニング層と第1の強磁性層と中間層と第2の強磁性層が積層されている磁気抵抗効果センサ膜を有し、前記磁気抵抗効果センサ膜の両脇にトラック幅方向絶縁層を介して縦バイアス印加層が配置され、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向に素子高さ方向絶縁層が配置され、前記第1の強磁性層と前記中間層と前記第2の強磁性層の界面を貫くようにセンス電流を流し、前記磁気抵抗効果センサ膜が外部磁界の変化によって発生する抵抗変化を検出するＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記磁気抵抗効果センサ膜のトラック幅の両脇の部分をエッチングにより除去する工程と、
前記トラック幅方向絶縁層を成膜する工程として、反応性ガスとして酸素ガスを用い、成膜開始時からその濃度を次第に増やして、または、成膜開始時は一定である時点から増やして、反応性スパッタリング法によって酸化物絶縁膜を成膜する工程と、
を含むことを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
下部シールド層と上部シールド層との間に、少なくともピニング層と第1の強磁性層と中間層と第2の強磁性層が積層されている磁気抵抗効果センサ膜を有し、前記磁気抵抗効果センサ膜の両脇にトラック幅方向絶縁層を介して縦バイアス印加層が配置され、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向に素子高さ方向絶縁層が配置され、前記第1の強磁性層と前記中間層と前記第2の強磁性層の界面を貫くようにセンス電流を流し、前記磁気抵抗効果センサ膜が外部磁界の変化によって発生する抵抗変化を検出するＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記磁気抵抗効果センサ膜のトラック幅の両脇の部分をエッチングにより除去する工程と、
前記トラック幅方向絶縁層を成膜する工程として、反応性ガスとして酸素ガスに加えて水素ガスを添加し、酸素ガス濃度を成膜開始時から次第に増やして、または、成膜開始時は一定である時点から増やして、また、水素ガス濃度を成膜開始時から次第に減らして、または、成膜開始時は一定である時点から減らして、反応性スパッタリング法によって酸化物絶縁膜を成膜する工程と、
を含むことを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
下部シールド層と上部シールド層との間に、少なくともピニング層と第1の強磁性層と中間層と第2の強磁性層が積層されている磁気抵抗効果センサ膜を有し、前記磁気抵抗効果センサ膜の両脇にトラック幅方向絶縁層を介して縦バイアス印加層が配置され、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向に素子高さ方向絶縁層が配置され、前記第1の強磁性層と前記中間層と前記第2の強磁性層の界面を貫くようにセンス電流を流し、前記磁気抵抗効果センサ膜が外部磁界の変化によって発生する抵抗変化を検出するＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記磁気抵抗効果センサ膜のトラック幅の両脇の部分をエッチングにより除去する工程と、
前記トラック幅方向絶縁層を成膜する工程として、反応性ガスとして窒素ガスと酸素ガスの混合ガスを用い、成膜開始時から酸素ガスの濃度を次第に増やして、または、成膜開始時は一定である時点から増やして、反応性スパッタリング法によって窒化物絶縁膜を成膜する工程と、
を含むことを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
下部シールド層と上部シールド層との間に、少なくともピニング層と第1の強磁性層と中間層と第2の強磁性層が積層されている磁気抵抗効果センサ膜を有し、前記磁気抵抗効果センサ膜の両脇にトラック幅方向絶縁層を介して縦バイアス印加層が配置され、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向に素子高さ方向絶縁層が配置され、前記第1の強磁性層と前記中間層と前記第2の強磁性層の界面を貫くようにセンス電流を流し、前記磁気抵抗効果センサ膜が外部磁界の変化によって発生する抵抗変化を検出するＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向後方の部分をエッチングにより除去する工程と、
前記素子高さ方向絶縁層を成膜する工程として、反応性ガスとして酸素ガスを用い、成膜開始時からその濃度を次第に増やして、または、成膜開始時は一定である時点から増やして、反応性スパッタリング法によって酸化物絶縁膜を成膜する工程と、
を含むことを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
下部シールド層と上部シールド層との間に、少なくともピニング層と第1の強磁性層と中間層と第2の強磁性層が積層されている磁気抵抗効果センサ膜を有し、前記磁気抵抗効果センサ膜の両脇にトラック幅方向絶縁層を介して縦バイアス印加層が配置され、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向に素子高さ方向絶縁層が配置され、前記第1の強磁性層と前記中間層と前記第2の強磁性層の界面を貫くようにセンス電流を流し、前記磁気抵抗効果センサ膜が外部磁界の変化によって発生する抵抗変化を検出するＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向後方の部分をエッチングにより除去する工程と、
前記素子高さ方向絶縁層を成膜する工程として、反応性ガスとして酸素ガスに加えて水素ガスを添加し、酸素ガス濃度を成膜開始時から次第に増やして、または、成膜開始時は一定である時点から増やして、また、水素ガス濃度を成膜開始時から次第に減らして、または、成膜開始時は一定である時点から減らして、反応性スパッタリング法によって酸化物絶縁膜を成膜する工程と、
を含むことを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
下部シールド層と上部シールド層との間に、少なくともピニング層と第1の強磁性層と中間層と第2の強磁性層が積層されている磁気抵抗効果センサ膜を有し、前記磁気抵抗効果センサ膜の両脇にトラック幅方向絶縁層を介して縦バイアス印加層が配置され、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向に素子高さ方向絶縁層が配置され、前記第1の強磁性層と前記中間層と前記第2の強磁性層の界面を貫くようにセンス電流を流し、前記磁気抵抗効果センサ膜が外部磁界の変化によって発生する抵抗変化を検出するＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向後方の部分をエッチングにより除去する工程と、
前記素子高さ方向絶縁層を成膜する工程として、反応性ガスとして窒素ガスと酸素ガスの混合ガスを用い、成膜開始時から酸素ガスの濃度を次第に増やして、または、成膜開始時は一定である時点から増やして、反応性スパッタリング法によって窒化物絶縁膜を成膜する工程と、
を含むことを特徴とするＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果膜の積層面を貫くようにセンス電流を流すCPP (Current perpendicular to the plane) 構造の磁気抵抗効果型ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
外部磁界の変化に応じて、電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗センサは、優れた磁界センサとして知られており、磁気記録再生装置の主要な部品である磁気ヘッドの再生ヘッドとして実用化されている。  
磁気記録再生装置は小型化が進展しているため、情報を読み書きする磁気ヘッドに対しても性能向上が求められている。現在の磁気ヘッドは、情報を読む再生ヘッドと、情報を書く記録ヘッドの２つのヘッドで構成されており、そのうち、再生ヘッドについては、高い再生分解能が達成できるCPP (Current perpendicular to the plane)構造の磁気抵抗効果型ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
さらなる高記録密度を実現するためには、再生ヘッドとしても幾つか解決しなければならない課題があるが、その中の一つとして、幾何学寸法（再生トラック幅、素子高さ）が小さくなっても、ヘッド抵抗が低く出力が高いヘッドを作製することが挙げられる。ここで、再生トラック幅とは、記録媒体からの信号を検知する磁気抵抗効果センサ膜のトラックと直交する方向の幅のことであり、素子高さとは、磁気抵抗効果センサ膜の媒体対向面から奥行き方向の長さのことである。  
上記の課題を解決するアプローチとしては、磁気抵抗センサである磁気抵抗効果センサ膜の特性を改善することは必須であり、これには、材料の探索など比較的長い研究開発期間を必要とする。もう一つのアプローチとして、磁気抵抗効果センサ膜をCPP構造のセンサに形成する際のプロセスが再生ヘッド特性に及ぼす影響を分析して、プロセス起因のダメージ（劣化）を排除もしくは低減することである。  
CPP構造センサを形成するには、いくつかの工程を経ることになるが、再生ヘッドの特性に特に影響を及ぼすプロセスとしては、磁気抵抗効果センサ膜の周囲に配置されている絶縁膜の形成プロセスを挙げることができる。
【０００４】
特許文献1および特許文献２には、再生ヘッドを媒体対向面から見たときに磁気抵抗効果センサ膜の両脇に配置される絶縁膜（以下、トラック幅方向絶縁層と記す）として、２層構成のトラック幅方向絶縁層を有するCPP構造の磁気抵抗効果型ヘッドが開示されている。また、特許文献３には、CPP構造センサの周囲に絶縁膜を配置する際に、磁気抵抗効果センサ膜を所定の形状にエッチングした後に、真空一貫状態で、その側面を覆う保護膜24を形成する 磁気ランダムアクセスメモリの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６７３７９６号公報
【特許文献２】特開２００７−１１０１２１号公報
【特許文献３】特開２００８−１４１２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術の特許文献１には、磁気抵抗効果センサ膜をパターニングしてから、その周囲に絶縁膜を形成するプロセスステップとして、パターニング後に酸化し得る層（劣化低減層）を成膜し、表面清浄化のためのドライエッチングを行った後に、絶縁層を成膜する製造方法が開示されている。この技術は、パターニング後に大気暴露したときに、パターニングにより形成された表面に水分や酸素や炭化水素などが吸着すると、後の工程で行われるアニールで特性劣化が起こるので、この特性劣化を防ぐために、パターニング後に劣化低減層を被覆して、劣化低減層表面に水分や酸素や炭化水素などを吸着させてしまい、ドライエッチングでこれらを劣化低減層ごと除去した後に、絶縁層を成膜するものである。この技術では、劣化低減層を成膜する工程と、ドライエッチングによって劣化低減層を除去する工程が新たに必要になってしまう。
【０００７】
特許文献２には、絶縁トンネル層の膜質劣化防止のために、磁気抵抗効果センサ膜（当該文献では、磁気トンネル接合（MTJ）積層構造と称している）の周囲に配置する絶縁膜を誘電体材料からなるターゲットを用いて形成した２層構成のスパッタ膜で構成し、このうちMTJに接する絶縁膜である第１の封入層は無酸素雰囲気中で成膜し、その上に形成される第２の封入層は酸素雰囲気中で成膜する MTJ磁気デバイスの形成方法が開示されている。この場合には、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮｘ等の誘電体材料をターゲットとして成膜するスパッタ絶縁膜を２層にするものであるが、これらスパッタ絶縁膜に含まれる酸素濃度を大きく変えることができないため、絶縁トンネル層の膜質劣化は防止できても、磁気抵抗効果センサ膜を構成する他の層の膜質の劣化を防止することは難しいと考えられる。
【０００８】
また、特許文献３には、磁気ヘッドではなく、MTJを用いた磁気ランダムアクセスメモリの製造方法として、MTJに接する絶縁膜をスパッタ絶縁膜、プラズマCVD絶縁膜やALD絶縁膜で覆った後に、High Density Plasma-CVD法で層間絶縁膜を形成する製造方法が開示されている。この場合は、層間絶縁膜の膜厚が厚いために、成膜速度が速いCVD法で形成することが必要であるが、CVD法特有の問題として、成膜した膜中の不純物ガス濃度が高いことがある。この技術の目的は、CVD法で形成した不純物濃度が高い層間絶縁膜がMTJ素子特性を劣化させてしまうことを防止することであるが、基本的には、上記の特許文献２と同様な問題があると考えられる。
【０００９】
本発明の目的は、新規な工程を追加することなく、絶縁トンネル層のみならず磁気抵抗効果センサ膜を構成する他の層の膜質の劣化も防止することができる絶縁膜を磁気抵抗効果センサ膜の周囲に配置することにより、ヘッド抵抗が低く、出力が高く、信号雑音比（SNR）が高いCPP構造の磁気抵抗効果型ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、下部シールド層と上部シールド層との間に、少なくともピニング層と第1の強磁性層と中間層と第2の強磁性層が積層されている磁気抵抗効果センサ膜を有し、前記磁気抵抗効果センサ膜の両脇にトラック幅方向絶縁層を介して縦バイアス印加層が配置され、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向に素子高さ方向絶縁層が配置され、前記第1の強磁性層と前記中間層と前記第2の強磁性層の界面を貫くようにセンス電流を流し、前記磁気抵抗効果センサ膜が外部磁界の変化によって発生する抵抗変化を検出するＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、前記トラック幅方向絶縁層が、その膜厚方向に酸素含有量が一定では無く分布があり、前記磁気抵抗効果センサ膜と接する側において、前記トラック幅方向絶縁層の化学量論的組成の酸素含有量よりも、酸素含有量が少ないことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明において、前記トラック幅方向絶縁層の酸素含有量が最も少ない位置が、前記トラック幅方向絶縁層が前記磁気抵抗効果センサ膜と接する位置よりも膜厚が厚い位置で、かつ、前記トラック幅方向絶縁層の膜厚の半分よりも前記磁気抵抗効果センサ膜側にあるものである。
【００１２】
また、本発明において、前記トラック幅方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜あるいは窒化膜である。
【００１３】
また、本発明において、前記トラック幅方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜であり、前記酸化膜を形成する際の反応性ガスが酸素ガスであり、放電ガスと酸素ガスを合わせたガスの濃度に対する酸素ガスの相対的な濃度を成膜開始から前記酸素含有量が最も少なくなる位置まで成膜する間は変えずに、前記酸素含有量が最も少なくなる位置から厚い部分を成膜する間は前記相対的な濃度を高くして成膜された酸化膜でよい。
【００１４】
また、本発明において、前記トラック幅方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜であり、前記酸化膜を形成する際の反応性ガスが酸素ガスに加えて水素ガスを含んでおり、放電ガスと水素ガスおよび他の反応性ガスを合わせたガスの濃度に対する水素ガスの相対的な濃度を成膜開始から前記酸素含有量が最も少なくなる位置まで成膜する間は変えずに、前記酸素含有量が最も少なくなる位置から厚い部分を成膜する間は前記相対的な濃度を低くして成膜された酸化膜でよい。
【００１５】
また、本発明において、前記トラック幅方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる窒化膜であり、前記窒化膜を形成する際の反応性ガスが窒素ガスと酸素ガスを含んでおり、放電ガスと反応性ガスを合わせたガスの濃度に対する酸素ガスの相対的な濃度を成膜開始から前記酸素含有量が最も少なくなる位置まで成膜する間は変えずに、前記酸素含有量が最も少なくなる位置から厚い部分を成膜する間は前記相対的な濃度を高くして成膜された窒化膜でよい。
【００１６】
本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、下部シールド層と上部シールド層との間に、少なくともピニング層と第1の強磁性層と中間層と第2の強磁性層が積層されている磁気抵抗効果センサ膜を有し、前記磁気抵抗効果センサ膜の両脇にトラック幅方向絶縁層を介して縦バイアス印加層が配置され、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向に素子高さ方向絶縁層が配置され、前記第1の強磁性層と前記中間層と前記第2の強磁性層の界面を貫くようにセンス電流を流し、前記磁気抵抗効果センサ膜が外部磁界の変化によって発生する抵抗変化を検出するＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、前記素子高さ方向絶縁層が、その膜厚方向に酸素含有量が一定では無く分布があり、前記磁気抵抗効果センサ膜と接する側において、前記素子高さ方向絶縁層の化学量論的組成の酸素含有量よりも、酸素含有量が少ないことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明において、前記素子高さ方向絶縁層における酸素含有量が最も少ない位置が、前記素子高さ方向絶縁層が前記磁気抵抗効果センサ膜と接する位置よりも膜厚が厚い位置で、かつ、前記素子高さ方向絶縁層の膜厚の半分よりも前記磁気抵抗効果センサ膜側にあるものである。
【００１８】
また、本発明において、前記素子高さ方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜あるいは窒化膜である。
【００１９】
また、本発明において、前記素子高さ方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜であり、前記酸化膜を形成する際の反応性ガスが酸素ガスであり、放電ガスと酸素ガスを合わせたガスの濃度に対する酸素ガスの相対的な濃度を成膜開始から前記酸素含有量が最も少なくなる位置まで成膜する間は変えずに、前記素子高さ方向絶縁層の酸素含有量が最も少なくなる位置から厚い部分を成膜する間は前記相対的な濃度を高くして成膜された酸化膜でよい。
【００２０】
また、本発明において、前記素子高さ方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜であり、前記酸化膜を形成する際の反応性ガスが酸素ガスに加えて水素ガスを含んでおり、放電ガスと水素ガスおよび他の反応性ガスを合わせたガスの濃度に対する水素ガスの相対的な濃度を成膜開始から前記酸素含有量が最も少なくなる位置まで成膜する間は変えずに、前記素子高さ方向絶縁層の酸素含有量が最も少なくなる位置から厚い部分を成膜する間は前記相対的な濃度を低くして成膜された酸化膜でよい。
【００２１】
また、本発明において、前記素子高さ方向絶縁層が、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる窒化膜であり、前記窒化膜を形成する際の反応性ガスが窒素ガスと酸素ガスを含んでおり、放電ガスと反応性ガスを合わせたガスの濃度に対する酸素ガスの相対的な濃度を成膜開始から前記素子高さ方向絶縁層の酸素含有量が最も少なくなる位置まで成膜する間は変えずに、前記酸素含有量が最も少なくなる位置から厚い部分を成膜する間は前記相対的な濃度を高くして成膜された窒化膜でよい。
【００２２】
本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法は、下部シールド層と上部シールド層との間に、少なくともピニング層と第1の強磁性層と中間層と第2の強磁性層が積層されている磁気抵抗効果センサ膜を有し、前記磁気抵抗効果センサ膜の両脇にトラック幅方向絶縁層を介して縦バイアス印加層が配置され、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向に素子高さ方向絶縁層が配置され、前記第1の強磁性層と前記中間層と前記第2の強磁性層の界面を貫くようにセンス電流を流し、前記磁気抵抗効果センサ膜が外部磁界の変化によって発生する抵抗変化を検出するＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、前記磁気抵抗効果センサ膜のトラック幅の両脇の部分をエッチングにより除去する工程と、前記トラック幅方向絶縁層を成膜する工程として、反応性ガスとして酸素ガスを用い、成膜開始時からその濃度を次第に増やして、または、成膜開始時は一定である時点から増やして、反応性スパッタリング法によって酸化物絶縁膜を成膜する工程と、を含むものである。
【００２３】
また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法は、前記磁気抵抗効果センサ膜のトラック幅の両脇の部分をエッチングにより除去する工程と、前記トラック幅方向絶縁層を成膜する工程として、反応性ガスとして酸素ガスに加えて水素ガスを添加し、酸素ガス濃度を成膜開始時から次第に増やして、または、成膜開始時は一定である時点から増やして、また、水素ガス濃度を成膜開始時から次第に減らして、または、成膜開始時は一定である時点から減らして、反応性スパッタリング法によって酸化物絶縁膜を成膜する工程と、を含むものである。
【００２４】
また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法は、前記磁気抵抗効果センサ膜のトラック幅の両脇の部分をエッチングにより除去する工程と、前記トラック幅方向絶縁層を成膜する工程として、反応性ガスとして窒素ガスと酸素ガスの混合ガスを用い、成膜開始時から酸素ガスの濃度を次第に増やして、または、成膜開始時は一定である時点から増やして、反応性スパッタリング法によって窒化物絶縁膜を成膜する工程と、を含むものである。
【００２５】
本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法は、下部シールド層と上部シールド層との間に、少なくともピニング層と第1の強磁性層と中間層と第2の強磁性層が積層されている磁気抵抗効果センサ膜を有し、前記磁気抵抗効果センサ膜の両脇にトラック幅方向絶縁層を介して縦バイアス印加層が配置され、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向に素子高さ方向絶縁層が配置され、前記第1の強磁性層と前記中間層と前記第2の強磁性層の界面を貫くようにセンス電流を流し、前記磁気抵抗効果センサ膜が外部磁界の変化によって発生する抵抗変化を検出するＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向後方の部分をエッチングにより除去する工程と、前記素子高さ方向絶縁層を成膜する工程として、反応性ガスとして酸素ガスを用い、成膜開始時からその濃度を次第に増やして、または、成膜開始時は一定である時点から増やして、反応性スパッタリング法によって酸化物絶縁膜を成膜する工程と、を含むものである。
【００２６】
また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法は、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向後方の部分をエッチングにより除去する工程と、前記素子高さ方向絶縁層を成膜する工程として、反応性ガスとして酸素ガスに加えて水素ガスを添加し、酸素ガス濃度を成膜開始時から次第に増やして、または、成膜開始時は一定である時点から増やして、また、水素ガス濃度を成膜開始時から次第に減らして、または、成膜開始時は一定である時点から減らして、反応性スパッタリング法によって酸化物絶縁膜を成膜する工程と、を含むものである。
【００２７】
また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法は、前記磁気抵抗効果センサ膜の素子高さ方向後方の部分をエッチングにより除去する工程と、前記素子高さ方向絶縁層を成膜する工程として、反応性ガスとして窒素ガスと酸素ガスの混合ガスを用い、成膜開始時から酸素ガスの濃度を次第に増やして、または、成膜開始時は一定である時点から増やして、反応性スパッタリング法によって窒化物絶縁膜を成膜する工程と、を含むものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、絶縁トンネル層のみならず磁気抵抗効果センサ膜を構成する他の層の膜質の劣化も防止することができるので、ヘッド抵抗が低く、出力が高く、信号雑音比（SNR）が高いCPP構造の磁気抵抗効果型ヘッドを製造することができる。また、新規な工程を追加する必要がないので、製造に要する時間を増加させること無く、効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１の磁気抵抗効果型ヘッドの媒体対向面の構造を示す図。
【図２】本発明等の再生トラック幅と面積抵抗との関係を示す図。
【図３】本発明等の再生トラック幅と磁気抵抗変化率との関係を示す図。
【図４】比較例1のジャンクション端部の高分解能透過電子顕微鏡観察像。
【図５】比較例2のジャンクション端部の高分解能透過電子顕微鏡観察像。
【図６】比較例２および本発明のトラック幅方向絶縁層の膜厚方向のEELS分析結果を示す図。
【図７】本発明の実施例２の磁気抵抗効果型ヘッドの素子高さ方向の構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下において、図面を用いて、本発明の具体的な実施例を説明する。
【実施例１】
【００３１】
図1に、本発明の実施例１の磁気抵抗効果型ヘッドの磁気抵抗効果センサ膜20および縦バイアス印加層23近傍の媒体対向面における構造を示す。なお、実際のヘッドの構造が、図１と幅方向あるいは厚さ方向の比率が異なっていたり、各層の層厚の比率が異なっていたりしていても構わない。
【００３２】
アルミナとチタンカーバイドを含有する焼結体などからなる基板１の上に、アルミナなどの絶縁膜２を被覆し、その表面を精密研磨により平坦にした後、Ni-Fe系合金などからなる下部シールド層11を形成する。これは、例えば、スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、あるいは、めっき法で成膜した膜を、所定の形状にパターニングした後に、アルミナなどの絶縁膜を基板全面に形成し、化学的機械研磨法（CMP）によって平坦化することによって、その周囲に設けられた絶縁膜とほぼ同じ高さにする。このとき、さらに下部シールド層11の表面凹凸の大きさも所定の大きさ以下になるように制御される。
【００３３】
成膜装置内でこの上の表面酸化層などをクリーニングした後、シード層12、ピニング層13、第1の強磁性層14、中間層15、第2の強磁性層16、キャップ層17を、基板側からこの順に成膜する。ここで、シード層12およびキャップ層17としては、Cu、Ta、Ru、Rh、Ni-Cr-Fe系合金あるいはこれらの積層膜を用いることができ、ピニング層13としてはPt-Mn系合金、Mn-Ir系合金などの反強磁性膜、Co-Pt系合金やCo−Cr−Pt系合金などの硬磁性膜を用いることができる。第1の強磁性層14は、ピニング層側強磁性層、スペーサ層および中間層側強磁性層からなる積層膜を用いることもできる。ピニング層側強磁性層、中間層側強磁性層および第2の強磁性層としては、Ni-Fe系合金、Co-Fe系合金、Co-Fe-B系合金、Co-Ni-Fe系合金、例えばマグネタイトやホイスラー合金などの高分極率材料、および、これらの積層膜を用いることができる。スペーサ層としては、Ru、Rh、Ir、および、少なくともこれらを１種類以上含む金属を用い、その厚さは10Å以下が好ましい。中間層15は、トンネル磁気抵抗(TMR)効果を用いる場合にはトンネル障壁層であり、具体的には、Al、Mg、Si、Zr、Ti、これらの混合物の酸化物、あるいはこれらの酸化物の積層体である。CPP型巨大磁気抵抗(CPP−GMR)効果を用いる場合には、導電層あるいは電流狭窄層を有する導電層であり、具体的には、Al、Cu、Ag、Au、あるいはこれらの混合物や積層体の他、これらの一部を部分的に酸化、窒化などによって電流狭窄を行う層などを挿入してもよい。以上のように、シード層12からキャップ層17までの磁気抵抗効果センサ膜を成膜した後、必要に応じて、第1の強磁性層の磁化を特定の方向に向けるための磁界中熱処理あるいは着磁を施す。特に、ピニング層13が規則格子を有する反強磁性体、例えばPt-Mn系合金や一部のMn-Ir系合金の場合には、規則構造が構成され、第1の強磁性層との間に交換結合が生じるまで、磁界中で熱処理することが必要となる。
【００３４】
次に、トラック幅方向の形成を行う。磁気抵抗効果センサ膜20のトラック幅方向のセンサ部分となる領域にトラック幅形成用マスク材を形成し、マスクされていないトラック幅の両脇の部分の磁気抵抗効果センサ膜20をエッチングにより除去する。このとき、エッチングされずに残る磁気抵抗効果センサ膜20の側壁に再付着物が残らないようにエッチングすることが重要である。
【００３５】
この後、トラック幅方向絶縁層22として、反応性スパッタリング法によって酸化物絶縁膜を成膜する。このとき、反応性ガスとしては酸素ガスを用い、その濃度を次第に増やして、あるいは、当初は一定で、ある時点から増やして成膜を行う。このような成膜を行うと、磁気抵抗効果センサ膜20の界面近傍には、化学量論組成よりも酸素が欠乏した酸化膜が形成され、膜厚が厚くなると酸素含有量が多い酸化膜となる。磁気抵抗効果センサ膜20の界面近傍の酸素含有量を故意に欠乏させた酸化膜は、トラック幅方向絶縁層22が成膜される前の磁気抵抗効果センサ膜20の側壁に吸着した水分や酸素などのガスとの反応により、酸化膜の酸素含有量としては、成膜された酸化膜よりも増えることになる。その結果、トラック幅方向絶縁層22の膜厚方向の酸素濃度は、磁気抵抗効果センサ膜20との界面で最小になるのでなく、トラック幅方向絶縁層22の最表面との間で最小になる。なお、成膜される膜の原料であるスパッタリングターゲットとしては、酸化物ターゲットも金属ターゲットもどちらも使用できるが、金属ターゲットの方が酸素含有量の制御が容易である。トラック幅方向絶縁層22としてこのような酸化膜を用いることの効果については、後述する。
【００３６】
続いて、縦バイアス印加層23として所望の縦バイアス磁界が発生するだけの十分な厚さの硬磁性層を、磁気抵抗効果センサ膜の外部磁界に応じて磁化方向が回転する強磁性層である第2の強磁性層16とほぼ同じ高さになるように形成する。必要に応じて、その上に、縦バイアス印加層保護膜を形成してもよい。ここで、縦バイアス印加層保護膜は、後で形成される上部ギャップ層あるいは上部電極層の形成工程でのプロセスダメージを回避あるいは低減する役割をする。  
この後、リフトマスク材を除去することにより、トラック幅方向の形成が完了する。
【００３７】
なお、トラック幅方向絶縁層22としては、Mg、Al、Si、Ti、Taのグループから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいる酸化膜を用いることができ、縦バイアス印加層23である硬磁性層しては、Co-Pt系合金やCo-Cr-Pt系合金などの硬磁性膜を用いることができ、このとき、硬磁性膜の特性、特に保磁力を制御するためにCr、Cr-Mo系合金、Cr-Ti系合金などの下地膜を設けてもよい。縦バイアス印加層保護膜としては、Cr、Cr-Mo系合金、Cr-Ti系合金、Ru、Rh、Taあるいはこれらの積層膜などからなる保護膜を用いることができる。
【００３８】
トラック幅方向の形成が完了した後、素子高さ方向の形成を行う。素子高さ方向形成用マスク材を所定の位置に形成し、エッチングにより再生ヘッド素子部に必要な領域以外にある磁気抵抗効果センサ膜20、トラック幅方向絶縁層22、および、縦バイアス印加層23を除去するが、このとき、磁気抵抗効果センサ膜20の端部に再付着物を残さないようにすることが重要である。この後、アルミナ、酸化シリコン、酸化タンタル、窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化タンタルなどの単層膜、混合膜および積層膜からなる素子高さ方向絶縁層を成膜し、素子高さ方向形成用マスク材を除去し、素子高さ方向の形成が完了する。
【００３９】
素子高さ方向の形成が完了した後に、下部シールド層11および上部シールド層21にセンス電流を供給するリード線を形成する。リード線の材料としては、Cu、 Au、 Ta、 Rh、 Moなどの低抵抗金属を用い、必要に応じて、その下側、上側あるいは両側に他の金属層を設けてもよい。
【００４０】
必要に応じて絶縁保護層27を形成した後、磁気抵抗効果センサ膜やリード線などの最表面をクリーニングした後、上部シールド層21を形成するが、必要に応じて上部シールド層21の下地膜を兼ねて上部ギャップ層を設けてもよい。これにより、再生ヘッドの工程が完了する。
【００４１】
この上に再生素子部と記録素子部を分離するための分離層を介して記録用の誘導型磁気ヘッドを形成し、ウェハ工程が完了する。なお、誘導型磁気ヘッドの形成中あるいは終了後に、再生素子のトラック幅方向に磁界を印加しながら熱処理を行い、第1の強磁性層14の磁化の方向を概ね素子高さ方向に保ったまま、第2の強磁性層16の磁化の方向をトラック幅方向に向ける熱処理を行ってもよい。
【００４２】
さらに、所望の素子高さになるまで磁気ヘッド素子を機械研磨により削る研磨工程、磁気記録再生装置内で再生素子および記録素子を保護するための保護膜形成工程、磁気ヘッドと磁気記録媒体との間隔（浮上量）を制御するために媒体対向面に所定の溝形状を形成する工程、個々の磁気ヘッドをサスペンションに接着する組立て工程などを経て、ヘッド・ジンバル・アッセンブリが完成する。
【００４３】
比較のため、品質の高い薄膜絶縁膜が形成できるAtomic Layer Deposition (ALD)法を用いてトラック幅方向絶縁層22を形成した磁気ヘッド（比較例１）、および、反応性スパッタリング法であるが、成膜中の酸素ガス濃度を化学量論組成に近い値が得られる濃度で一定に保ち成膜したトラック幅方向絶縁層22を用いた磁気ヘッド（比較例２）も作成した。
【００４４】
図2に、本発明と比較例１、比較例２について、再生トラック幅が異なるヘッドの面積抵抗 RA(R： ヘッド抵抗、A： 磁気抵抗効果センサ膜ジャンクションでセンス電流が流れる面積)を示す。また、図３に、本発明と比較例１、比較例２について、再生トラック幅が異なるヘッドの磁気抵抗変化率 MR比を示す。トラック幅方向絶縁層22としてALDを用いた比較例1は、再生トラック幅80nmで1.40 Ω・μｍ２であるRAが、30ｎｍまで狭くなると1.95 Ω・μｍ２と約40％増加している。また、MR比は再生トラック幅に対してほぼ一定の55％と低い値になっている。酸素含有量の制御を行っていない反応性スパッタリング法を用いた比較例２は、再生トラック幅の狭小化に伴うRAの増加は見られるものの、比較例１に比べると増加の程度は小さく、再生トラック幅30nmのヘッドのRAは、80nmのヘッドのRAに対して25%の増加に抑制されている。MR比についても、60.5%と比較例1に比べて高くなっている。一方、酸素含有量の制御を行った反応性スパッタリング法を用いた本発明のヘッドでは、再生トラック幅が狭くなってもRAの増加は見られず、磁気抵抗効果センサ膜の成膜時の値（ジャンクション形成を行う前の値）と概ね同等の値になっている。MR比についても同様に、磁気抵抗効果センサ膜の成膜時の値と同等の値になっている。これらのことから、酸素含有量の制御を行った反応性スパッタリング法を用いることによって、特性劣化が抑制できることが分かる。
【００４５】
このような特性劣化の原因を、ヘッドの断面TEM観察を行い調べた。図４は、トラック幅方向絶縁層22としてALDを用いた比較例1のヘッドの、および、図５は、酸素含有量の制御を行っていない反応性スパッタリング法を用いた比較例２のヘッドの磁気抵抗効果センサ膜とトラック幅方向絶縁層近傍の高分解能TEM像である。比較例1においては、ジャンクション端部においてトンネル障壁層であるMgOが結晶質ではなく非晶質（Amorphous）になっているだけでなく、固定層（Pinnned)の端部も結晶構造が崩れ、酸化している。一方、比較例２は、トンネル障壁層であるMgOも、固定層（Pinnned)の端部もジャンクション端部まで結晶構造が保たれていることが分かる。これらの違いは、ALDは基板加熱が必要であるのに対して、反応性スパッタリング法では基板加熱が不要であることと関係すると推定される。図２および図３における磁気抵抗特性の違いは、このようにトラック幅方向絶縁層を形成したことによるジャンクション端部へのダメージによるものと考えられる。
【００４６】
しかしながら、比較例２においても、再生トラック幅を狭くすると、RAが増加してMR比が低下する磁気抵抗特性の劣化は防止できていない。これは、TEM観察によっても観察できない程度の酸化が、このような劣化を引き起こすものと考えられ、磁気抵抗効果センサ膜をエッチングした後にジャンクション端部に吸着している水分や酸素ガスをも考慮して、ジャンクション端部の酸化を抑制するために、本発明の酸素含有量の制御を行った反応性スパッタリング法を用いてトラック幅方向絶縁層22の形成を行った。
【００４７】
図６に、トラック幅方向絶縁層22の膜厚方向に、酸素含有量をTEM-EELSで分析した結果を示す。(a)は酸素含有量の制御を行っていない反応性スパッタリング法を用いた比較例２の分析結果であり、(b)は酸素含有量の制御を行った反応性スパッタリング法を用いた本発明の分析結果である。縦軸は分析位置であり、０ nmは磁気抵抗効果センサ膜ジャンクション側壁であり、5 nmはトラック幅方向絶縁層22の最表面（縦バイアス印加層との界面）である。なお、分析を行った電子線のビーム径は1 nmであるので、上下の分析点の情報も多少含んでいることになる。横軸は電子線の酸素原子によるコアロス強度であり、数値が大きいほど（右に行くほど）酸素含有量が多いことを表す。(a)比較例２では、磁気抵抗効果センサ膜ジャンクション側壁を意味する分析位置ゼロにおいて酸素濃度が最も多くなっているのに対して、(b)本発明では磁気抵抗効果センサ膜ジャンクション側壁でのコアロス強度が(a)の約1/3程度と小さく、酸素含有量分布はジャンクション側壁から1 nm離れた位置で酸素含有量が最小を示し、2 nm程度まで増加した後ほぼ一定になっている。図６（ａ）（ｂ）において、２−５ｎｍの位置のほぼ一定の酸素含有量は、絶縁層の化学量論的組成の酸素含有量と考えられ、本発明においては、２ｎｍよりも磁気抵抗効果センサ膜側において、これよりも酸素含有量が少なくなっている。また、本発明においては、酸素含有量が最も少ない位置が、トラック幅方向絶縁層が磁気抵抗効果センサ膜と接する位置よりも膜厚が厚い位置で、かつ、トラック幅方向絶縁層の膜厚の半分よりも磁気抵抗効果センサ膜側にあるようになっている。図６の結果と図２および図３の磁気抵抗特性を合わせて考えると、本発明のヘッドは、磁気抵抗効果センサ膜ジャンクション端部に吸着する水分や酸素ガスも考慮して、トラック幅方向絶縁層22の酸素含有量の制御を行うことによって、ジャンクション端部での酸化に起因する特性劣化を防止することができているため、ジャンクションにおいても磁気抵抗効果センサ膜本来の特性と同等の優れた特性を示しているものと推定できる。
【００４８】
なお、磁気抵抗効果型ヘッドが動作するために必要なトラック幅方向絶縁層22の絶縁耐圧を維持するため、トラック幅方向絶縁層22の酸素含有量が最小になる位置での酸素含有量には制限があり、例えばAlの酸化物の場合には、Al2O3-δという表現をすると、δは1.1以下であることが必要である。他の絶縁層の材料であるMgO、SiO2、TiO2、Ta2O5などにおいても、同様に、絶縁耐圧を維持するための酸素含有量の最小値がある。
【実施例２】
【００４９】
図７は、磁気抵抗効果型ヘッドの素子高さ方向の断面を示す図であり、110が媒体対向面を示す。また、102が素子高さを示す。実施例１では、トラック幅方向絶縁層22に酸素含有量の制御を行った反応性スパッタリング法を用いて作製した酸化膜を適用したが、図７に示すように、素子高さ方向絶縁層24に、酸素含有量の制御を行った反応性スパッタリング法を用いて作製した酸化膜を適用しても同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００５０】
実施例１や実施例２では、トラック幅方向絶縁層22や素子高さ方向絶縁層24として、反応性ガスとして酸素を、ターゲットとして金属ターゲットを用いた反応性スパッタリングにおいて、酸素ガス濃度の制御により、膜厚方向に酸素含有量の制御を行った酸化膜を適用したが、本実施例では酸素ガスに加えて水素ガスも添加した。具体的には、トラック幅方向絶縁層22の成膜中の酸素ガス濃度は実施例1と同様に、成膜開始時からその濃度を次第に増やして、あるいは、成膜開始時は一定で、ある時点から増やすが、それに加える水素ガスは、これとは逆に、成膜開始時からその濃度を次第に減らす、あるいは、成膜開始時は一定で、ある時点から減らす という制御を行う。
【００５１】
水素ガスを添加する効果は以下の二つがある。一つは、磁気抵抗効果センサ膜のエッチングにより形成されたジャンクション表面に吸着した水分を還元して水素と酸素に分解して、ジャンクション表面から離脱し易くすることである。二つめは、酸化物の膜中の未結合の部分（ダングリングボンド）を水素原子が終端して、絶縁特性が向上することである。
【００５２】
なお、反応性ガスとして酸素ガスと水素ガスを用いる場合には、ターゲットとして酸化物ターゲットを用いても、酸素ガスのみを用いる場合に比べて膜中の酸素含有量の制御を行ない易い。
【実施例４】
【００５３】
トラック幅方向絶縁層22や素子高さ方向絶縁層24としては、アルミニウム酸化膜以外にも、アルミニウムとシリコンの混合酸化膜なども用いることができる。一例としては、成膜開始時には、アルミニウム酸化膜に対するシリコン酸化膜の比率を少なくし、成膜が進むに伴い、その比率を多くする。これによる効果としては、シリコン酸化膜を添加することにより絶縁特性が向上すること、ジャンクション近傍で酸素親和力の強いアルミニウム原子の量を多くすることによって、ジャンクション表面に吸着した水分や酸素ガスなどとより多く反応させること がある。
【実施例５】
【００５４】
トラック幅方向絶縁層22や素子高さ方向絶縁層24として、窒化膜も用いることができる。この場合の反応性ガスとしては、例えば窒素ガスと酸素ガスの混合ガスを用い、酸素ガスの濃度の制御は、成膜開始時からその濃度を次第に増やして、あるいは、成膜開始時は一定で、ある時点から増やす。窒化膜はもともと不純物として含まれる程度の酸素ガスしか含有していないので、ジャンクション表面に吸着している水分や酸素ガスなどと反応しやすいものと考えられる。一方で、絶縁特性という観点では、一般的には、酸化膜に比べて劣るため、酸素を添加することにより絶縁特性が向上する。
【００５５】
なお、これまで説明した実施例において、磁気抵抗効果センサ膜20として、中間層が導電層あるいは電流狭窄層を有する導電層であるCPP−GMR膜や、障壁層であるTMR膜を取り上げたが、磁性半導体を用いたものや、偏極スピンの拡散や蓄積現象を利用したものなども用いることができる。シード層12、キャップ層17は、必須のものではなく、構造上あるいは製造工程上必要でなければ設けなくともよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、新規な工程を追加することなく、絶縁トンネル層のみならず磁気抵抗効果センサ膜を構成する他の層の酸化に起因する膜質の劣化を防止することにより、ヘッド抵抗が低く、出力が高く、信号雑音比（SNR）が高いCPP構造磁気抵抗効果型ヘッドを製造することができ、磁気記録再生装置の性能向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００５７】
1：基板
2：絶縁膜
11：下部シールド層
12：シード層
13：ピニング層
14：第１の強磁性層
15：中間層
16：第２の強磁性層
17：キャップ層
20：磁気抵抗効果センサ膜
21：上部シールド層
22：トラック幅方向絶縁層
23：縦バイアス印加層
24：素子高さ方向絶縁層
27：絶縁保護層
50：ライト素子
101：トラック幅
102：素子高さ
110：媒体対向面。
【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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