(57)【要約】【課題】適当な抵抗で高出力なＣＰＰ−ＧＭＲ素子を有する磁気ヘッドを提供する。【解決手段】固定層１１４と、自由層１１７と、電流を絞り込むための電流狭窄層１１６とを有するＣＰＰ−ＧＭＲヘッドにおいて、電流狭窄層の表面を平坦化処理することにより、電流狭窄層の膜厚に揺らぎを持たせる。電流狭窄層に膜厚の揺らぎを形成することで、膜厚の薄いところが選択的に低抵抗な金属相になり、低抵抗相が電流パスになるため、膜厚揺らぎを制御することで電流の絞込み効果を調節することができる。【選択図】図１
2008152835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化方向が実質的に一方向に固着された固定層と、
磁化方向が外部磁界に対応して変化する自由層と、
電流を絞り込むための電流狭窄層とを有し、
前記電流狭窄層は膜面法線方向に膜厚の相対的に厚いところと薄いところを有し、膜面に対して略垂直な方向にセンス電流を通電することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ヘッドにおいて、前記電流狭窄層が酸化物、窒化物、フッ化物、炭化物からなる高抵抗相と、それにくらべて相対的に抵抗の低い低抵抗相により形成されることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気ヘッドにおいて、前記電流狭窄層において、膜厚の相対的に薄いところが電流の流れ易い低抵抗相となることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気ヘッドにおいて、前記電流狭窄層は前記固定層と自由層の間に形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気ヘッドにおいて、前記固定層と前記電流狭窄層との間に非磁性中間層が設けられていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項４に記載の磁気ヘッドにおいて、前記電流狭窄層と前記自由層との間に非磁性中間層が設けられていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項１に記載の磁気ヘッドにおいて、電流狭窄層の最も厚い部分の膜厚をｔthickとし、最も薄い部分の膜厚をｔthinとしたとき、ｔthick−ｔthin＞０．２ｎｍであることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項８】
請求項１に記載の磁気ヘッドにおいて、磁極とコイルとを備える記録ヘッドを有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項９】
磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、
前記磁気記録媒体に対して記録再生動作を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上に位置決めするためのヘッド駆動部とを有し、
前記磁気ヘッドは、磁化方向が実質的に一方向に固着された固定層と、磁化方向が外部磁界に対応して変化する自由層と、膜面法線方向に膜厚の相対的に厚いところと薄いところを有し電流を絞り込むための電流狭窄層とを有し、膜面に対して略垂直な方向にセンス電流を通電することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１０】
基板上に、磁化方向が実質的に一方向に固着された固定層を形成する工程と、
電流狭窄層を形成する工程と、
前記電流狭窄層の表面を平坦化する工程と、
磁化方向が外部磁界に対応して変化する自由層を形成する工程と
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記平坦化は逆スパッタによるエッチング、イオンビームエッチング、又はガスクラスターイオンビームエッチングによって行うことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記電流狭窄層を形成する前及び／又は後に非磁性中間層を形成する工程を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い磁気記録密度に対応した磁気ヘッド、その製造方法、及び磁気記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録の高密度化に伴い、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）装置の再生ヘッドにはスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果ヘッドが用いられており、今日に至るまでに膜構成の改良により再生出力を向上させている。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果ヘッドは、反強磁性層／強磁性層／非磁性中間層／軟磁性自由層を順に積層した膜構成を有する。反強磁性膜と強磁性層の界面に生じる交換結合磁界により強磁性層の磁化は固定され、一方、軟磁性自由層の磁化は外部磁界により反転するため、外部磁界に応じて２つの磁性層の磁化の相対的な向きが変化し電気抵抗が変化するため、電気抵抗の変化から磁場を検出する。この場合、流す電流は膜面に平行方向である。このように膜面に平行方向に電流を流す方法は、一般にＣＩＰ（Current-in-plane）方式と呼ばれている。
【０００３】
近年、更なる高出力化のために、膜面の垂直方向に電流を流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）ヘッドやＴＭＲ（Tunneling Magneto resistive）ヘッドの研究開発が行われている。ＴＭＲヘッドはスピン依存トンネルネリング効果を用いて磁気抵抗を発現するため、高い磁気抵抗変化率を有することを特徴とする。しかし、抵抗変化率が大きいものの、面積抵抗ＲＡが数Ωμｍ2で大きい。そのため、素子サイズが小さくなったとき、ヘッド抵抗が大きくなるため高周波特性が悪く、高速転送には不利である。一方、ＣＰＰタイプのヘッドにおいては、磁性層と非磁性層を積層した人工格子型の磁気抵抗効果素子が提案されている。人工格子型のＣＰＰ磁気抵抗効果素子では、センス電流が磁性層／非磁性層界面を横切る確率が大きいため、界面散乱の確率に比例した大きな磁気抵抗変化率を得ることができる。しかし一方で、ＣＰＰ人工格子型の磁気抵抗効果素子をヘッドに用いる場合は、外部磁界に対して高感度にするために、磁化自由層のＭｓｔ（磁化×自由層総膜厚）を小さくする必要がある。しかし、人工格子型の磁気抵抗効果素子は、抵抗値を稼ぐために磁性層と非磁性層を何度も交互に積層する必要があり、これによりＭｓｔが増大してしまうため、外部磁界に対する感度を向上させることが困難になっている。
【０００４】
別の構造として、スピンバルブ構造において、膜面垂直に電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲ素子が提案されている。この構造は、人工格子型の素子に比べて自由層の総膜厚が減るために、外部磁界に対する高感度化が期待できる。しかしながら、磁性層／非磁性層界面の数が減少してしまうために磁気抵抗変化率が減少してしまうという問題点がある。また、ＣＰＰ−ＧＭＲはすべて金属膜で形成されているためＲＡが低く、素子サイズをかなり小さくしてヘッド抵抗を高くしないと、十分な出力が得られない欠点も有する。
【０００５】
この点に関して、特許第３２９３４３７号公報には、絶縁体と導電体との混合物より成る非磁性膜を挿入した磁気抵抗効果素子が提案されている。さらには、具体的な非磁性膜の構成及び製造方法に関して、特開２００３−２９８１４３号公報には、スピノーダル分解やＧＰゾーンの形成などのメカニズムを用いて、２種類以上の元素からなる合金を固相内分離し、その一方を優先的に酸化する方法が提案されている。このように、スピンバルブ構造において、絶縁体と導電体の複合体からなる層を形成することで、膜面に垂直方向に流れる電流は、非磁性膜の導電体領域を優先的に流れるために、素子抵抗及び磁気抵抗変化率を大きくすることが可能である。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２９３４３７号公報
【特許文献２】特開２００３−２９８１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スピンバルブ型のＣＰＰ−ＧＭＲヘッドにおいて、次世代の１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2台の記録密度を達成するには、抵抗変化率がまだ小さく、磁気抵抗効果素子の感度が不十分であるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、抵抗変化率が高く高感度な、高密度記録に適したＣＰＰ−ＧＭＲ素子を備える磁気ヘッドとその製造方法、並びに磁気記憶装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
電流狭窄層を用いたＣＰＰ−ＧＭＲヘッドは、磁気抵抗を発生する部分の抵抗を相対的に高くすることで、適当な抵抗と高い磁気抵抗変化率を実現可能にする。電流狭窄層は絶縁相からなる高抵抗相の一部に、部分的に電流の流れやすい低抵抗相を形成することで電流を絞り込む。したがって、低抵抗相の形成を制御することが、ＣＰＰ−ＧＭＲの面積抵抗ＲＡ及び磁気抵抗変化率を制御するために重要である。
【００１０】
本発明の磁気ヘッドは、磁化方向が実質的に一方向に固着された固定層と、磁化方向が外部磁界に対応して変化する自由層と、電流を絞り込むための電流狭窄層とを有し、電流狭窄層は膜面法線方向に膜厚の相対的に厚いところと薄いところを有し、膜面に対して略垂直な方向にセンス電流を通電することを特徴とする。なお、電流狭窄層は、固定層と自由層の間に設ける他に、固定層の中に設けてもよいし、自由層の上に設けてもよい。
【００１１】
具体的な構成例としては、電流狭窄層下地に、結晶粒径や構造に起因した凹凸を作成して、電流狭窄層上部の凹凸の大きさを、逆スパッタやＩＢＥ（Ion Beam Etching）、ＧＣＩＢ（Gas Cluster Ion Beam）エッチングなどの装置を用いて平坦化させることで、結晶粒径の周期に同期した膜厚揺らぎを形成する。この工程では、平坦化処理と同時に、スパッタガス粒子からのエネルギーを受けた電流狭窄層が、相分離を起こしても良い。電流狭窄層は、酸化物、窒化物、炭化物又はフッ化物からなる高抵抗相と金属からなる低抵抗相から構成される。
【００１２】
このような構成を持つ磁気抵抗効果素子においては、電流狭窄層の膜厚の薄いところが金属相となり電流が流れ易いため、電流狭窄層の膜厚揺らぎを制御することによって、面積抵抗ＲＡや磁気抵抗変化率を制御することが可能である。電流狭窄層に膜厚の揺らぎを形成することで、膜厚の薄いところが選択的に低抵抗な金属相になり、低抵抗相が電流パスになるため、膜厚揺らぎを制御することで電流の絞込み効果を調節することができ、スピン依存散乱を有効に利用し、適度な抵抗値と高い磁気抵抗効果を両立させた磁気抵抗効果素子を制御よく実現できる。
【００１３】
さらに、上記磁気抵抗効果型再生ヘッドと誘導型薄膜磁気記録ヘッドあるいは垂直磁気記録ヘッドを組み合わせることにより良好な磁気ヘッドが得られる。また、この磁気ヘッドを搭載した磁気記録再生装置は優れた特性を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、適当な抵抗で高出力なＣＰＰ−ＧＭＲヘッドが得られる。また、軟磁性自由層において、凹凸の減少により、軟磁性自由層と強磁性固定層の間で生じる静磁結合を小さくすることができるため、軟磁性自由層の磁気特性向上の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の一実施例を挙げ、図表を参照しながらさらに具体的に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１（ａ）は、本発明の磁気ヘッドが備えるＣＰＰ−ＧＭＲ素子の一例の断面を示した概念図である。具体的には、基板１１１上に下地層１１２としてＮｉＦｅＣｒ（５ｎｍ）を、反強磁性層１１３としてＭｎＩｒ（６ｎｍ）を、強磁性固定層１１４として積層フェリ構成のＣｏＦｅ（３ｎｍ）／Ｒｕ（０．８ｎｍ）／ＣｏＦｅ（３ｎｍ）を形成した。下地として用いたＮｉＦｅＣｒ層は反強磁性層ＭｎＩｒ（６ｎｍ）が高い交換結合を得るために形成される。
【００１７】
次に、非磁性中間層１１５ＡとしてＣｕ（０．５ｎｍ）を形成した後、電流狭窄層１１６としてＡｌ90Ｃｕ10（数字はat.%、以下同じ）（１．０ｎｍ）を形成後、５００Ｐａの圧力にて１分間自然酸化を行った。非磁性中間層１１５Ａは、電流狭窄層を形成する際に固定層の酸化防止層として機能する。電流狭窄層１１６を形成した後に、真空中で、逆スパッタによるエッチングを施し、物理的に表面を削ることで電流狭窄層１１６の平坦性を向上させた。逆スパッタの条件は１５Ｗで６０秒、アルゴン流量は１２sccmとした。この後、自由層の磁気特性を改善するための非磁性中間層１１５ＢとしてＣｕ（０．５ｎｍ）を形成し、軟磁性自由層１１７としてＣｏＦｅ（３ｎｍ）を、保護層１１８としてＣｕ（５ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）を順次形成した。さらに、ＭｎＩｒ膜の交換結合磁界を得るため、温度２７０℃で３時間の磁界中熱処理を行った。
【００１８】
比較例として、図１（ｂ）に示したように、電流狭窄層１１９に対して、逆スパッタによる物理的エッチングの工程をすることなく非磁性中間層１１５Ｂを積層したＣＰＰ−ＧＭＲ素子も同時に作製した。
【００１９】
ここで、図１（ａ）の断面模式図において下地層１１２から非磁性中間層１１５Ａまでの各層の表面が波打って表示され、図１（ｂ）の断面模式図において下地層１１２から保護層１１８までの各層が波打って表示されているが、これは成膜の過程で自然に発生する揺らぎによるものであり、この成膜揺らぎによって通常の条件で形成した膜は、膜厚が均一であっても膜表面は１．０ｎｍ程度の高低差を有する。ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の製造に当たって、従来はこの自然発生的に生じる膜の波打ちに対して特別の考慮を払っていなかったが、本発明では、電流狭窄層１１６の表面に対してこの波打ちを低減する平坦化処理を行い、電流狭窄層１１６の膜厚に揺らぎを持たせた。なお、成膜の過程で自然発生的に生じる各層の波打ちを利用するのではなく、膜材料や成膜条件を選択して成膜することで電流狭窄層の下面を積極的に波打たせるようにした上で、電流狭窄層１１６Ａの表面に平坦化処理を施してもよい。例えば、下地層としてＮｉＦｅＣｒのかわりにＣｕを用いることで結晶粒径を大きくし、電流狭窄層の下面に高低差２ｎｍ程度のうねりを形成してもよい。
【００２０】
図２（ａ）は本発明によって作成したＣＰＰ−ＧＭＲ素子における電流狭窄層の断面ＴＥＭ写真である。この写真を見ると、膜厚の最も厚いところが１．７ｎｍで最も薄いところが１．２ｎｍとなっており、膜厚差が０．５ｎｍある。電流狭窄層１１６は、逆スパッタによる平坦化処理により、電流狭窄層の上部界面の面粗さが、下部界面の面粗さ比べて小さくなるため、電流狭窄層の膜面内で膜厚の揺らぎを有した構造となっている。
【００２１】
これに対して、比較例の従来の手法で作製したＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、図２（ｂ）に示すように、下地の凹凸に沿う形で均一な膜厚の電流狭窄層が形成される。この場合、電流狭窄層の膜面内での膜厚揺らぎはほとんどない。
【００２２】
本発明と比較例のＣＰＰ−ＧＭＲ素子の磁気抵抗変化率と面積抵抗の関係について調べた。本発明の手法を用いて電流狭窄層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ素子を作製した。また、電流狭窄層の表面を平坦化する処理を省略した以外は全く同じ工程を用いて、従来型の電流狭窄層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ素子を作製した。素子サイズは０．３×０．３μｍ2から５．０×５．０μｍ2で、イオンミリングとフォトリグラフィーの手法を用いて形成し、素子の抵抗及び抵抗変化量の面積依存性から面積抵抗ＲＡ及び面積抵抗変化量ΔＲＡを求めた。酸化前のＡｌ90Ｃｕ10の膜厚を０．５ｎｍから２．０ｎｍの間で変化させた試料を作製し、素子の電気特性を測定したところ、図３に示す磁気抵抗変化率（MR ratio）の面積抵抗（ＲＡ）依存性を得た。どのＲＡの領域でも、本発明で作製した素子の磁気抵抗変化率の方が大きいことが分かる。
【００２３】
図４は、ＣＰＰ−ＧＭＲ膜の断面ＴＥＭ画像から測定した、酸化後の電流狭窄層の膜厚の最も厚いところｔthickと、最も薄いところｔthinの差ｔthick−ｔthinを横軸に、面積抵抗ＲＡ及び磁気抵抗変化率を縦軸にとった図である。ＲＡがおおよそ１Ωμｍ2の試料について観察した結果、すべての試料において、ｔthinの厚さは１．２±０．１ｎｍであった。
【００２４】
図４によると、膜厚差が０．２ｎｍより大きい場合、磁気抵抗変化率が増加していることが分かる。スパッタ装置の性能による膜厚分布は０．２ｎｍ程度であるので、本発明で作製した構造は、スパッタ装置の膜厚分布以上の膜厚差がある。つまり、酸化前のＡｌ90Ｃｕ10の膜厚が０．５ｎｍから２．０ｎｍの範囲では、面積抵抗ＲＡが同程度の試料を比較した場合、膜厚差ｔthick−ｔthinが０．２ｎｍ以上で磁気抵抗変化率が向上することが分かる。
【００２５】
電流狭窄層内での相分離の状態を確認するために、断面ＴＥＭの測定と同時にＥＤＸ（Energy Dispersion X-ray）を用いて酸素濃度の分布を観察したところ、図５に示す模式図と類似した結果が得られた。図５（ａ）に示されるように、本発明の電流狭窄層は膜厚の薄いところの酸素量が低く、膜厚の厚いところの酸素量は高くなっていることが分かる。膜厚が厚く酸素を多く含んだ部分は絶縁的になり、酸素量が少なく膜厚の薄い部分は抵抗が小さいので、膜厚の薄いところがより電流の流れやすい構造になっていることがわかる。このような構造にすることで、膜厚が薄く抵抗の低い部分に選択的に電流パスが形成されるため、磁気抵抗変化率の向上が図れる。
【００２６】
一方、従来例の電流狭窄層のＥＤＸ観察結果の模式図を図５（ｂ）に示す。従来例の電流狭窄層は酸素濃度の低いところと膜の凹凸周期とには明確な対応が見られない。このような構造の場合、電流パスの抵抗が本発明に比べて大きくなるため、磁気抵抗変化率は小さくなる。
【００２７】
本実施例では、下地層１１２としてＮｉＦｅＣｒを用いたが、膜の凹凸や反強磁性層の交換結合磁界向上などの目的でＮｉＦｅ，Ｒｕ，Ｃｕ，Ｔａあるいはこれらの積層膜を用いても構わない。また、固定層の酸化防止層として機能する非磁性中間層１１５Ａ、及び自由層の磁気特性を改善するための非磁性中間層１１５Ｂは、どちらかないしは両方を省いた構成としても構わない。また、電流狭窄層１１６として、Ａｌ90Ｃｕ10を用いたが、Ａｌ，Ｓｉ，ＭｇなどとＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅなどの合金膜を酸化、窒化、フッ化ないしは炭化した膜を用いても同様な効果が得られる。また、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅから構成される単一材料膜を酸化、窒化、フッ化ないしは炭化した膜を用いても同様な効果が得られる。電流狭窄層１１６を平坦化させる手段としては逆スパッタを用いたが、低角度入射したＩＢＥ、もしくはＧＣＩＢエッチングを用いても同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００２８】
図１（ａ）に示した本発明の構造及び図１（ｂ）に示した従来例の構造において、電流狭窄層１１６及び電流狭窄層１１９の酸化する前の厚さを、０．８６ｎｍから１．６ｎｍの範囲で変化させた試料を作製した。その他の層及び逆スパッタの条件は、実施例１と同様である。このとき、本発明の試料の最も厚いところと最も薄いところの膜厚差は、電流狭窄層の膜厚によらず一定でｔthick−ｔthin＝０．４ｎｍであった。
【００２９】
一般的に、スピンバルブ膜の磁化曲線測定時には、自由層の磁化曲線において、Ｈ＝０（Ｏｅ）の軸に対して磁化曲線のシフトＨintが観測される。デバイス利用の観点からはＨint＝０（Ｏｅ）になるように調整するのが望ましい。ＨintはＲＫＫＹ的な層間結合及び界面のラフネスに起因した静磁的結合の和として現れる。
【００３０】
図６に、電流狭窄層の膜厚を横軸に、Ｈintを縦軸にとった結果を示す。この図から、Ａｌ90Ｃｕ10の膜厚が０．８６ｎｍから１．６ｎｍの範囲では、逆スパッタを用いて電流狭窄層の表面を平坦化した試料の方が、逆スパッタをしなかった試料より軟磁性自由層の静磁的結合を低くできることが分かる。
【００３１】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれ図１（ａ）及び図１（ｂ）に示される本発明及び従来構造において、電流狭窄層１１６及び１１９の酸化する前の膜厚を０．８６ｎｍとしたときの自由層の磁化曲線を、ＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetometer）を用いて測定した結果を示す。
【００３２】
図７（ｂ）に示されるような従来例の自由層の磁化曲線を見ると、Ｈintが３４Ｏｅあり、角型比も悪い。一方、本発明の自由層の磁化曲線は、図７（ａ）に示されるように、Ｈintが６Ｏｅで角型比も良い。これは電流狭窄層の平坦性が改善したために自由層と固定層の静磁的結合が減少し、軟磁気特性も改善したためであると考えられる。
【００３３】
このことから、自由層の磁気特性改善のためにも逆スパッタは効果的であると考えられる。
【００３４】
本実施例では、電流狭窄層１１６を平坦化させる手段として逆スパッタを用いたが、低角度入射したＩＢＥ、もしくはＧＣＩＢエッチングを用いても同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００３５】
図１（ａ）に示した本発明の構造及び図１（ｂ）に示した従来例の構造において、電流狭窄層１１６及び電流狭窄層１１９を、アルゴン２０sccm、酸素２sccmの混合雰囲気中でスパッタすることにより形成した。スパッタターゲットとしてはＡｌ90Ｃｕ10を用いた。電流狭窄層の膜厚は、酸化後の膜厚で０．５ｎｍから２．０ｎｍの範囲で変化させた試料を作製した。その他の層及び逆スパッタの条件は、実施例１と同様である。このとき、本発明の試料の電流狭窄層１１６の最も厚いところと最も薄いところの膜厚差は、電流狭窄層の膜厚によらず一定でｔthick−ｔthin＝０．４ｎｍであった。
【００３６】
この方法を用いて電流狭窄層を形成したＣＰＰ−ＧＭＲ素子の磁気抵抗変化率と面積抵抗ＲＡの関係を図８に示す。図８によると、素子の磁気抵抗変化率は、どのＲＡの領域でも、電流狭窄層の表面を平坦化して膜厚に揺らぎを持たせた本発明の素子の方が、電流狭窄層の膜厚が均一な従来例の素子よりも大きいことが分かる。
【００３７】
本実施例では酸素流量を２sccmとしたが、酸素流量は１sccm〜１０sccmの範囲でも流量が大きいほどＲＡが大きくなる傾向はあるものの、本発明の素子の方が、磁気抵抗変化率が大きくなることに関して、同様の結果を得た。
【実施例４】
【００３８】
図１（ａ）に示した本発明の構造及び図１（ｂ）に示した従来例の構造において、電流狭窄層１１６及び電流狭窄層１１９を、アルゴン２０sccm、窒素６sccmの混合雰囲気中でスパッタすることにより形成した。スパッタターゲットとしてはＡｌ90Ｃｕ10を用いた。電流狭窄層の膜厚は、窒化後の膜厚で０．６ｎｍから２．０ｎｍの範囲で変化させた試料を作製した。その他の層及び逆スパッタの条件は、実施例１と同様である。このとき、本発明の試料の電流狭窄層１１６の最も厚いところと最も薄いところの膜厚差は、電流狭窄層の膜厚によらず一定でｔthick−ｔthin＝０．３ｎｍであった。
【００３９】
この方法を用いて電流狭窄層を形成したＣＰＰ−ＧＭＲ素子の磁気抵抗変化率と面積抵抗ＲＡの関係を図９に示す。図９によると、どのＲＡの領域でも、本発明の素子の磁気抵抗変化率の方が従来例の素子よりも大きいことが分かる。
【００４０】
本実施例では窒素流量を６sccmとしたが、窒素流量は４sccm〜１０sccmの範囲でも、同様の効果が得られた。
【実施例５】
【００４１】
図１０は、本発明の磁気抵抗効果素子を搭載した垂直記録用記録再生分離型磁気ヘッドの概念図である。スライダーを兼ねる基体上に形成した下部第１シールド２１１、第２シールド２１２、電流狭窄層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ膜２１３、絶縁ギャップ膜２１４、磁区制御膜２１５、導電性ギャップ膜２１６及び上部シールド２１７から再生ヘッドは構成される。再生ヘッドの上部側に、副磁極２１８、コイル２１９、主磁極２２０、ヨーク部２２１からなる垂直記録ヘッドが構成されている。
【００４２】
本発明は、再生ヘッドに関するものであるから、記録ヘッド側が垂直記録ヘッドであっても面内記録ヘッドであっても組み合わせが可能である。しかし、本発明の再生ヘッドは、垂直記録ヘッドと組み合わせることで、より有効な機能を実現することができる。
【実施例６】
【００４３】
実施例５で作製した垂直記録用記録再生分離型磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置を作製した。図１１（ａ）は磁気ディスク装置の平面摸式図、図１１（ｂ）はそのＡＡ断面模式図である。磁気記録媒体３１１には、ＣｏＣｒＰｔとＳｉＯ2からなる垂直記録用グラニュラ媒体を用いた。磁気ヘッド３１３には実施例５のヘッドを用いた。磁気的に情報を記録する記録媒体３１１をスピンドルモーター３１２にて回転させ、アクチュエーター３１４によってヘッド３１３を記録媒体３１１のトラック上に誘導する。即ち磁気ディスク装置においては、ヘッド３１３上に形成した再生ヘッド及び記録ヘッドがこの機構に依って記録媒体３１１上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信号を順次書き込み、及び読み取るのである。記録信号は信号処理系３１５を通じて記録ヘッドにて媒体上に記録し、再生ヘッドの出力を、信号処理系３１５を経て信号として得る。
【００４４】
上述したような構成について、本発明の磁気ヘッド及びこれを搭載した磁気記録再生装置を試験した結果、充分な出力と、良好なバイアス特性を示し、また動作の信頼性も良好であった。これは、再生ヘッドに本発明の電流狭窄層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ膜を適用することにより、低い面積抵抗で高い磁気抵抗変化率が得られているからである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（ａ）は本発明のＣＰＰ−ＧＭＲ素子の概略図、（ｂ）は従来例のＣＰＰ−ＧＭＲ素子の概略図。
【図２】（ａ）は本発明により形成した電流狭窄層の断面ＴＥＭ写真、（ｂ）は従来例の電流狭窄層の断面ＴＥＭ写真。
【図３】本発明及び従来例の素子の面積抵抗と磁気抵抗変化率の関係を示す図。
【図４】面積抵抗及び磁気抵抗変化率の膜厚差依存性を示す図。
【図５】電流狭窄層の酸素分布を示す模式図であり、（ａ）は本発明の模式図、（ｂ）従来例の模式図。
【図６】ＨintのＡｌＣｕ膜厚依存性を示す図。
【図７】自由層の磁化曲線を示す図であり、（ａ）本発明で作製した素子の図、（ｂ）は従来例の素子の図。
【図８】アルゴンと酸素の混合雰囲気中でスパッタすることにより電流狭窄層を作製したＣＰＰ−ＧＭＲ素子の面積抵抗と磁気抵抗変化率の関係を示す図。
【図９】アルゴンと窒素の混合雰囲気中でスパッタすることにより電流狭窄層を作製したＣＰＰ−ＧＭＲ素子の面積抵抗と磁気抵抗変化率の関係を示す図。
【図１０】垂直記録用記録再生分離型磁気ヘッドの概略図。
【図１１】（ａ）は磁気ディスク装置の平面摸式図、（ｂ）はその断面模式図。
【符号の説明】
【００４６】
１１１  基板
１１２  下地層
１１３  反強磁性層
１１４  強磁性固定層
１１５Ａ，１１５Ｂ  非磁性中間層
１１６，１１９  電流狭窄層
１１７  軟磁性自由層
１１８  保護層
２１１  第１シールド
２１２  第２シールド
２１３  ＣＰＰ−ＧＭＲ膜
２１４  絶縁ギャップ膜
２１５  磁区制御層
２１６  導電性ギャップ膜
２１７  上部シールド
２１８  副磁極
２１９  コイル
２２０  主磁極
２２１  ヨーク部
３１１  磁気記録媒体
３１２  スピンドルモーター
３１３  磁気ヘッド
３１４  アクチュエーター
３１５  信号処理系
【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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