(57)【要約】【課題】  特に、絶縁層とハードバイアス層間の下地構成を改良して、再生特性の安定化を図るとともに、高記録密度化に適した磁気検出素子を提供することを目的としている。【解決手段】  気抵抗効果を発揮する素子部Ｔ１と、前記素子部Ｔ１のトラック幅方向の両側に位置し、下から絶縁層２３、Ｔａ下地層２４、配向制御層２６、、ハードバイアス層２７及び保護層２８の順に積層された両側部２２とを有する。前記配向制御層２６は、Ｃｒ１００−ＸＴｉＸ（ただしＴｉ組成比Ｘは０ａｔ％以上で１３ａｔ％以下）で形成される。これにより、従来に比べて、ポップコーンノイズ発生率を低減でき、再生特性の安定化を図ることができるともに、ＳＮ比を向上でき高記録密度化に適した磁気検出素子の構造とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも膜厚方向に固定磁性層、フリー磁性層及び前記固定磁性層と前記フリー磁性層の間に位置する非磁性材料層が積層されて磁気抵抗効果を発揮する素子部と、前記素子部のトラック幅方向の両側に位置して前記フリー磁性層にバイアス磁界を供給するためのハードバイアス層とを有し、電流が前記素子部を構成する各層の膜面に対して垂直方向から流される磁気検出素子において、
前記素子部のトラック幅方向の側端面上から、前記側端面の両側に広がる平坦面上にかけてＡｌ２Ｏ３より成る絶縁層が形成され、前記絶縁層上に、下から、Ｔａ下地層、Ｃｒ１００−ＸＴｉＸ（ただしＴｉ組成比Ｘは０ａｔ％以上で１３ａｔ％以下）で形成された配向制御層、前記ハードバイアス層、及び保護層が順に積層されていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
Ｔｉ組成比Ｘは、５ａｔ％以上で１２ａｔ％以下である請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記素子部のトラック幅方向の両側端面は、前記素子部の上面側から下面方向に向うにしたがって前記素子部のトラック幅方向の幅寸法が徐々に広がる傾斜面で形成され、
トラック幅方向と膜厚方向から成る面から切断した切断面にて、前記フリー磁性層の膜厚中心からトラック幅方向に引いた仮想線と前記傾斜面とが交わる点を接点とし、前記接点にて前記傾斜面に接する接線方向をＡとしたとき、前記接線方向Ａと、前記素子部の下面との成す傾斜角度θ１が、４０°以上６５°以下である請求項１又は２に記載の磁気検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、ＴＭＲ素子やＣＰＰ−ＧＭＲ素子におけるハードバイアス層と絶縁層間の最適な下地構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記の特許文献１には、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子において、素子部のトラック幅方向の両側に絶縁層とハードバイアス層とが積層された膜構成が開示されている。
【０００３】
ＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、電流が素子部を構成する各層の膜面に対して垂直方向に流され、電流が前記素子部の両側に分流するのを抑制すべく、前記素子部の両側にはＡｌ２Ｏ３等による絶縁層が設けられている。
【０００４】
前記絶縁層上に設けられるハードバイアス層は、前記素子部内に設けられるフリー磁性層に対してバイアス磁界を供給するためのものである。
【特許文献１】特開２００６−３２３９００号公報
【特許文献２】特開２００２−２５０１９号公報
【特許文献３】特開２００６−３１０２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記ハードバイアス層の下には前記ハードバイアス層の結晶配向性を整えて、例えば、前記ハードバイアス層の保磁力Ｈｃや角形比Ｓを向上させるための下地層が設けられる。従来では前記下地層には、例えばＣｒ−Ｔｉが用いられる。
【０００６】
しかしながら後述する実験によれば、下から絶縁層：Ａｌ２Ｏ３／Ｃｒ−Ｔｉ／ハードバイアス層の順に積層された構成では、ポップコーンノイズ発生率が高く、再生特性が不安定化するとともに、ＳＮ比も低下し高記録密度化を図ることが困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、絶縁層とハードバイアス層間の下地構成を改良して、再生特性の安定化を図るとともに、高記録密度化に適した磁気検出素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも膜厚方向に固定磁性層、フリー磁性層及び前記固定磁性層と前記フリー磁性層の間に位置する非磁性材料層が積層されて磁気抵抗効果を発揮する素子部と、前記素子部のトラック幅方向の両側に位置して前記フリー磁性層にバイアス磁界を供給するためのハードバイアス層とを有し、電流が前記素子部を構成する各層の膜面に対して垂直方向から流される磁気検出素子において、
前記素子部のトラック幅方向の側端面上から、前記側端面の両側に広がる平坦面上にかけてＡｌ２Ｏ３より成る絶縁層が形成され、前記絶縁層上に、下から、Ｔａ下地層、Ｃｒ１００−ＸＴｉＸ（ただしＴｉ組成比Ｘは０ａｔ％以上で１３ａｔ％以下）で形成された配向制御層、前記ハードバイアス層、及び保護層が順に積層されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、前記絶縁層と配向制御層との間にＴａ下地層を介在させるとともに、配向制御層を構成するＣｒ−ＴｉのＴｉ組成比Ｘを適正化した。これによって、後述する実験に示すように、従来に比べて、ポップコーンノイズ発生率を低減でき、再生特性の安定化を図ることができるともに、ＳＮ比を向上でき高記録密度化に適した磁気検出素子の構造とすることができる。
【００１０】
また本発明では、Ｔｉ組成比Ｘは、５ａｔ％以上で１２ａｔ％以下であることが、より適切にポップコーンノイズ発生率を低減でき好適である。
【００１１】
また本発明では、前記素子部のトラック幅方向の両側端面は、前記素子部の上面側から下面方向に向うにしたがって前記素子部のトラック幅方向の幅寸法が徐々に広がる傾斜面で形成され、
トラック幅方向と膜厚方向から成る面から切断した切断面にて、前記フリー磁性層の膜厚中心からトラック幅方向に引いた仮想線と前記傾斜面とが交わる点を接点とし、前記接点にて前記傾斜面に接する接線方向をＡとしたとき、前記接線方向Ａと、前記素子部の下面との成す傾斜角度θ１が、４０°以上６５°以下であることが好ましい。
【００１２】
これにより、前記絶縁層と配向制御層との間にＴａ下地層を挿入した効果、すなわち、ポップコーンノイズ発生率を低減でき、ＳＮ比を向上できる効果を適切に得ることが可能である。加えて、トラック幅Ｔｗを狭小化でき、さらに前記素子部と前記素子部のトラック幅方向における両側部間の絶縁性を適切に高めることが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、絶縁層と配向制御層との間にＴａ下地層を介在させるとともに、配向制御層を構成するＣｒ−ＴｉのＴｉ組成比Ｘを適正化した。これによって、従来に比べて、ポップコーンノイズ発生率を低減でき、再生特性の安定化を図ることができるともに、ＳＮ比を向上でき高記録密度化に適した磁気検出素子の構造とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本実施形態のトンネル型磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果素子）を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図である。
【００１５】
トンネル型磁気検出素子は、ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界をトンネル型磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果）に基づいて検出するものである。なお、図中においてＸ方向は、トラック幅方向、Ｙ方向は、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向（ハイト方向）、Ｚ方向は、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向及び前記トンネル型磁気検出素子の各層の積層方向、である。
【００１６】
図１の最も下に形成されているのは、例えばＮｉ−Ｆｅで形成された下部シールド層２１である。前記下部シールド層２１上に素子部Ｔ１が形成されている。なお前記トンネル型磁気検出素子は、前記素子部Ｔ１と、前記素子部Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成された両側部２２とで構成される。
【００１７】
前記素子部Ｔ１の最下層は、シード層１である。前記シード層１は、Ｎｉ−Ｆｅ−ＣｒまたはＣｒによって形成される。前記シード層１をＮｉ−Ｆｅ−Ｃｒによって形成すると、前記シード層１は、面心立方（ｆｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものになる。また、前記シード層１をＣｒによって形成すると、前記シード層１は、体心立方（ｂｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に{１１０}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものになる。なお、前記シード層１の下に、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素などの非磁性材料で形成された下地層が設けられていてもよい。
【００１８】
前記シード層１の上に形成された反強磁性層２は、元素α（ただしαは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。
【００１９】
これら白金族元素を用いたα−Ｍｎ合金は、耐食性に優れ、またブロッキング温度も高く、さらに交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくできるなど反強磁性材料として優れた特性を有している。
【００２０】
また前記反強磁性層２は、元素αと元素α′（ただし元素α′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されてもよい。
【００２１】
前記反強磁性層２上には固定磁性層３が形成されている。前記固定磁性層３は前記反強磁性層２との界面で生じる交換結合磁界（Ｈｅｘ）によりハイト方向（図示Ｙ方向）に磁化固定されている。
【００２２】
図１では前記固定磁性層３は、Ｃｏ−Ｆｅ等の単層構造であるが、下から第１固定磁性層（例えばＣｏ−Ｆｅ）、非磁性中間層（例えばＲｕ）、第２固定磁性層（例えばＣｏ−Ｆｅ）の順に積層された積層フェリ構造であることが、前記固定磁性層３の磁化固定力を大きくでき好適である。
【００２３】
前記固定磁性層３上には絶縁障壁層４が形成されている。前記絶縁障壁層４は、例えば、酸化チタン（Ｔｉ−Ｏ）や、酸化マグネシウム（Ｍｇ−Ｏ）で形成される。
【００２４】
前記絶縁障壁層４上には、フリー磁性層５が形成されている。図１では前記フリー磁性層５はＮｉ−Ｆｅ等の単層構造であるが、前記フリー磁性層５は、例えばＮｉ−Ｆｅで形成される軟磁性層と、前記軟磁性層と前記絶縁障壁層４との間に形成された例えばＣｏ−Ｆｅからなるエンハンス層とで構成されることが好ましい。これにより、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きく出来る等、再生特性の向上を図ることが可能である。
【００２５】
前記フリー磁性層５上にはＴａ等の非磁性金属材料で形成された保護層６が形成されている。
【００２６】
以上のようにしてトンネル型磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果）を発揮する素子部Ｔ１が前記下部シールド層２１上に形成されている。前記素子部Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面は、上面側から下面方向に向けて徐々に前記トラック幅方向の幅寸法が大きくなるように傾斜面１１，１１で形成されている。前記傾斜面１１は図１に示す断面において直線状あるいは湾曲状で現れる。
【００２７】
図１に示すように、前記素子部Ｔ１の両側に広がる下部シールド層２１の上面に相当する平坦面２１ａ上から前記素子部Ｔ１の傾斜面１１上にかけて絶縁層２３が形成される。前記絶縁層２３はＡｌ２Ｏ３（アルミナ）で形成される。
【００２８】
図１に示すように絶縁層２３上には、下から、Ｔａ下地層２４、配向制御層２６、ハードバイアス層２７、及び保護層２８が順に積層されている。
【００２９】
前記両側部２２は、前記絶縁層２３から保護層２８までの積層構造で構成される。
前記配向制御層２６は、Ｃｒ１００−ＸＴｉＸ（ただしＴｉ組成比Ｘは０ａｔ％以上で１３ａｔ％以下）で形成される。また前記ハードバイアス層２７は、Ｃｏ−Ｐｔ、あるいは、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒで形成される。さらに、前記保護層２８は非磁性材料、例えばＴａで形成される。
【００３０】
前記配向制御層２６は、前記ハードバイアス層２７の結晶配向性を向上させるために設けられたものである。前記配向制御層２６を設けることで、前記ハードバイアス層２７の保磁力Ｈｃ及び角形比Ｓを大きくすることが可能である。
【００３１】
図１に示すように、前記ハードバイアス層２７は素子部Ｔ１側に向く先端部２７ａが先細り形状となっているが、前記先端部２７ａと前記絶縁層２３との間には適切に前記Ｔａ下地層２４及び前記配向制御層２６が介在している。
【００３２】
図１に示すように、前記素子部Ｔ１上から前記両側部２２上にかけて、非磁性金属層３０が形成され、前記非磁性金属層３０上に上部シールド層３１が形成されている。前記非磁性金属層３０は、例えば、Ｒｕで形成される。前記上部シールド層３１は、例えばＮｉ−Ｆｅで形成される。
【００３３】
図１に示す実施形態では、前記下部シールド層２１及び上部シールド層３１が前記素子部Ｔ１に対する電極層として機能し、前記素子部Ｔ１の各層の膜面に対し垂直方向（図示Ｚ方向と平行な方向）に電流が流される。
【００３４】
前記フリー磁性層５は、前記ハードバイアス層２７からのバイアス磁界を受けてトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に磁化されている。一方、固定磁性層３はハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化されている。前記固定磁性層３は磁化が固定されている（外部磁界によって磁化変動しない）が、前記フリー磁性層５の磁化は外部磁界により変動する。
【００３５】
前記フリー磁性層５が、外部磁界により磁化変動すると、固定磁性層３とフリー磁性層５との磁化が反平行のとき、前記固定磁性層３とフリー磁性層５との間に設けられた絶縁障壁層４を介してトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になり、一方、前記固定磁性層３とフリー磁性層５との磁化が平行のとき、最も前記トンネル電流は流れ易くなり抵抗値は最小になる。
【００３６】
この原理を利用し、外部磁界の影響を受けてフリー磁性層５の磁化が変動することにより、変化する電気抵抗を電圧変化としてとらえ、記録媒体からの洩れ磁界が検出されるようになっている。
【００３７】
本実施形態のトンネル型磁気検出素子の特徴的部分について説明する。図１に示すように、Ａｌ２Ｏ３で形成された絶縁層２３は、前記素子部Ｔ１の傾斜面１１上から下部シールド層２１の平坦面２１ａ上にかけて形成され、前記絶縁層２３上に、下からＴａ下地層２４、配向制御層２６、ハードバイアス層２７及び保護層２８が順に積層されている。
【００３８】
前記配向制御層２６は、Ｃｒ１００−ＸＴｉＸ（ただしＴｉ組成比Ｘは０ａｔ％以上で１３ａｔ％以下）で形成される。
【００３９】
このように本実施形態では、絶縁層２３と配向制御層２６との間にＴａ下地層２４を介在させ、さらに配向制御層２６のＴｉ組成比Ｘを適正化している。これにより、従来に比べて、ポップコーンノイズ発生率を低減でき、再生特性の安定化を図ることができるともに、ＳＮ比を向上でき高記録密度化に適した磁気検出素子の構造とすることができる。
【００４０】
Ｔｉ組成比Ｘは、５ａｔ％以上で１２ａｔ％以下であることが好ましい。後述する実験によれば、これにより、より効果的にポップコーンノイズ発生率を低減できる。
【００４１】
また図１に示す断面図にて、前記フリー磁性層５の膜厚中心からトラック幅方向に引いた仮想線Ｂと、前記傾斜面１１とが交わる点を接点Ｃとし、前記接点Ｃにて前記傾斜面１１に接する接線方向をＡとしたとき、前記接線方向Ａと前記素子部Ｔ１の下面（図１の実施形態ではシード層１の下面）との成す傾斜角度θ１が４０°以上で６５°以下であることが好ましい。前記傾斜角度θ１は５３°以下であることがより好ましい。
【００４２】
これにより前記絶縁層２３と前記ハードバイアス層２７の先端部２７ａとの間に適切に前記Ｔａ下地層２４及び配向制御層２６が介在し、先端部２７ａのハードバイアス層の磁気特性を確保でき、効果的に、ポップコーンノイズ発生率を低減でき、また、ＳＮ比を向上できる。
【００４３】
さらに前記傾斜角度θ１を４０°以上に設定することで、前記素子部Ｔ１のトラック幅Ｔｗを狭小化できる。前記トラック幅Ｔｗは４０〜１００ｎｍ程度で形成されることが好適である。また前記傾斜角度θ１を６５°以下、より好ましくは５３°以下に設定することで、前記傾斜面１１上にまで適切に前記絶縁層２３を延出形成でき、前記素子部Ｔ１と前記両側部２２間の絶縁性を確保でき、再生出力を増大させることが可能である。
【００４４】
また、前記絶縁層２３の平坦面２１ａ上での平均膜厚は、４０〜１００Åの範囲内であることが好ましい。これにより前記素子部Ｔ１と両側部２２間、及び両側部２２と下部シールド層２１間の絶縁性を良好に保つことが出来る。また前記フリー磁性層５とハードバイアス層２７間の距離を適度に保つことが出来る。
【００４５】
また、前記Ｔａ下地層２４の平坦面２１ａ上方での平均膜厚は、５〜３０Åの範囲内であることが好ましい。また配向制御層２６の平坦面２１ａ上方での平均膜厚は、２５〜５０Åの範囲内であることが好ましい。これにより、より効果的に、ポップコーンノイズ発生率を低減でき、またＳＮ比を向上できる。さらに前記フリー磁性層５とハードバイアス層２７間の距離を適度に保つことが出来る。
【００４６】
また前記ハードバイアス層２７の平坦面２１ａ上方での平均膜厚は、１００〜３００Åの範囲内で形成される。
【００４７】
図１に示す実施形態では、トンネル型磁気検出素子であったが、トンネル型磁気検出素子と同じように、電流を膜面に対して垂直方向へ流すＣＰＰ（current  perpendicular  to  the  plane）−ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子にも図１の形態を適用可能である。ＧＭＲ素子では、図１に示す絶縁障壁層４の部分が、Ｃｕ等の非磁性金属材料で形成される。
【００４８】
本実施形態のトンネル型磁気検出素子の製造方法について説明する。図２ないし図４は、製造工程中におけるトンネル型磁気検出素子を図１と同じ面から切断した部分断面図である。
【００４９】
図２に示す工程では、下部シールド層２１上に、下から、シード層１、反強磁性層２、固定磁性層３、絶縁障壁層４、フリー磁性層５及び保護層６の順に、例えばスパッタ法で成膜する。
【００５０】
次に、図２に示すように、前記保護層６上に、リフトオフ用レジスト層３２を形成し、前記リフトオフ用レジスト層３２に覆われていない前記シード層１から保護層６までの素子部Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部をエッチングで除去する。
【００５１】
前記素子部Ｔ１は図２に示す点線に沿ってエッチングされる。よって残される素子部Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面は、下方から上方に向けて徐々にトラック幅方向の幅寸法が小さくなる傾斜面１１で形成される。
【００５２】
また図２に示す断面図にて、前記フリー磁性層５の膜厚中心からトラック幅方向に引いた仮想線Ｂと、前記傾斜面１１とが交わる点を接点Ｃとし、前記接点Ｃにて前記傾斜面１１に接する接線方向をＡとしたとき、前記接線方向Ａと前記素子部Ｔ１の下面（図１の実施形態ではシード層１の下面）との成す傾斜角度θ１が４０°以上で６５°以下であることが好ましい。前記傾斜角度θ１は５３°以下であることがより好ましい。
【００５３】
次に、図３に示すように、前記素子部Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に広がる前記下部シールド層２１の平坦面２１ａ上から前記素子部Ｔ１の傾斜面１１上にかけて下から、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）から成る絶縁層２３をイオンビームスパッタ法等で形成する。さらに前記絶縁層２３上にＴａ下地層２４をイオンビームスパッタ法等で成膜する。
【００５４】
前記絶縁層２３を形成する際の成膜方向を、下部シールド層２１の平坦面２１ａの垂直方向（図示Ｚ方向）に対してθ２だけ傾けた方向とする。前記成膜角度θ２を３０〜５０°の範囲とすることが、適切に前記絶縁層２３を、素子部Ｔ１の傾斜面１１上から下部シールド層２１の平坦面２１ａ上にかけて成膜できて好適である。
【００５５】
また、前記Ｔａ下地層を形成する際の成膜方向を、下部シールド層２１の平坦面２１ａの垂直方向（図示Ｚ方向）に対してθ３だけ傾けた方向とする。また前記成膜角度θ３を２０〜４０°の範囲とすることが、適切に前記Ｔａ下地層２４を、素子部Ｔ１の傾斜面１１上に形成された絶縁層２３上から下部シールド層２１の平坦面２１ａ上に形成された絶縁層２３にかけて成膜できて好適である。
【００５６】
次に、図４に示す工程では、前記Ｔａ下地層２４上に、Ｃｒ１００−ＸＴｉＸ（ただしＴｉ組成比Ｘは０ａｔ％以上で１３ａｔ％以下）より成る配向制御層２６をイオンビームスパッタ法等で形成し、前記配向制御層２６上にＣｏ−ＰｔやＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒより成るハードバイアス層２７をイオンビームスパッタ法等で形成し、さらに前記ハードバイアス層２７上に例えばＴａより成る保護層２８をイオンビームスパッタ法等で形成する。
【００５７】
前記配向制御層２６を形成する際の成膜方向を、下部シールド層２１の平坦面２１ａの垂直方向（図示Ｚ方向）に対してθ４だけ傾けた方向とする。また、前記ハードバイアス層２７を形成する際の成膜方向を、下部シールド層２１の平坦面２１ａの垂直方向（図示Ｚ方向）に対してθ５だけ傾けた方向とする。また前記保護層２８を形成する際の成膜方向を、下部シールド層２１の平坦面２１ａの垂直方向（図示Ｚ方向）に対してθ６だけ傾けた方向とする。前記成膜角度θ４，θ５，θ６を２０〜４０°の範囲とすることが、前記素子部Ｔ１の両側近傍にまで、前記配向制御層２６、ハードバイアス層２７及び保護層２８を成膜できて好適である。また図３，図４工程での成膜角度θ２〜θ６を上記した範囲内とすることで、前記レジスト層３２のリフトオフ性を向上できる。
【００５８】
図３，図４工程によって前記素子部Ｔ１の傾斜面１１上にまで前記絶縁層２３を延出形成でき、さらに前記絶縁層２３と前記ハードバイアス層２７の先細る先端部２７ａとの間にＴａ下地層２４及びＣｒ−Ｔｉよりなる配向制御層２６を適切に介在させることが可能である。
【００５９】
そして前記リフトオフ用レジスト層３２を除去し、前記素子部Ｔ１及び前記保護層２８上に、下から順に非磁性金属層３０及び上部シールド層３１を形成する。
ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は図２〜図４に示す製造方法に準じて製造される。
【００６０】
本実施形態の磁気検出素子は、ハードディスク装置に内蔵される磁気ヘッドとしての用途以外に、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）や磁気センサとして用いることも出来る。
【００６１】
［実施例１〜３］
素子部Ｔ１の両側に下からＡｌ２Ｏ３による絶縁層２３、Ｔａ下地層２４、Ｃｒ９０ａｔ％Ｔｉ１０ａｔ％より成る配向制御層２６、Ｃｏ７８ａｔ％Ｐｔ２２ａｔ％よりなるハードバイアス層２７、及び、Ｔａより成る保護層２８の順に積層した図１に示すトンネル型磁気抵抗効果素子を形成した。
【００６２】
前記素子部Ｔ１の総厚を５５１Åに統一した。また前記素子部Ｔ１の図１に示す傾斜角度θ１を４３〜４７°の範囲内とした。また、絶縁層２３の図１に示す平坦面２１ａ上での平均膜厚を８０Åに統一した。
【００６３】
以下に示す表１の各欄の左側の数値は、Ｔａ下地層２４、配向制御層２６、ハードバイアス層２７及び保護層２８の各層の図１に示す平坦面２１ａ上方での平均膜厚である。また各欄の右側の数値は、各層の成膜角度（図３，図４に示す成膜角度θ３〜θ６）である。
【００６４】
表１に示すように実施例１、実施例２及び実施例３の順にハードバイアス層（Ｃｏ−Ｐｔ）２７の平均膜厚が厚くなるように、及び、実施例１、実施例２及び実施例３の順に保護層（Ｔａ）２８の平均膜厚が薄くなるように調整した。
【００６５】
［従来例１〜３］
上記した実施例１〜３の膜構成のうちＴａ下地層２４を形成せず、絶縁層２３上に直接、Ｃｒ９０ａｔ％Ｔｉ１０ａｔ％より成る配向制御層２６を成膜したトンネル型磁気検出素子を形成した。
【００６６】
実験では、表１に示すように従来例１のハードバイアス層及び保護層の平均膜厚を実施例１に、従来例２のハードバイアス層及び保護層の平均膜厚を実施例２に、従来例３のハードバイアス層及び保護層の平均膜厚を実施例３に夫々合わせて形成した。
【００６７】
また表１に示すように、従来例１〜従来例３では、Ｔａ下地層を形成しない代わりに、配向制御層の平均膜厚を、実施例１〜実施例３のＴａ下地層と配向制御層との総厚に合わせた。
【００６８】
実験では、実施例１〜実施例３及び従来例１〜従来例３の各試料を多数形成しており、各試料のポップコーンノイズ発生率、ノイズ、及びＳＮ比を測定した。
【００６９】
表１に示すＳ／Ｎ合格率とはＳＮ比が３５ｄＢ以上の試料を合格としたときの比率である。ここでポップコーンノイズ発生率は、ＭＲ素子に測定電圧（１５０ｍＶ）を流したときの出力に対し、順に、アンプと、３〜８０ＭＨｚのバンドパスフィルターとを介した後、測定される電圧を一定時間（１ｍｓ以上）の間測定し、その電圧が、９０μＶの閾値を超える突発的なノイズが発生した回数をカウントし、その回数を母集団である被測定試作ヘッド（６０個以上）の個数で割ることにより求まるポップコーンノイズが発生するヘッドの割合のことである。また、表１の例では、スライダーに組み込まれた状態のＭＲ素子を対象にしてＱＳＴ試験の出力に対し、ローパスフィルター（３０ＭＨｚ以下）を介して検出されるノイズの実行値を検査値で割ることにより求まる比をＳＮ値として定義している。これら測定の条件は特に限定されるものではない。
【００７０】
【表１】
2008293581.tif 000003
【００７１】
ポップコーンノイズ発生率については図５のグラフにまとめた。図５に示すように、実施例１〜実施例３では、いずれも従来例１〜従来例３に比べてポップコーンノイズ発生率を低減することができた。
【００７２】
また表１に示すように、実施例１〜実施例３では、いずれも従来例１〜従来例３に比べてノイズを低減することができた。
さらに、表１に示すように、Ｓ／Ｎ合格率は実施例のほうが従来例よりも高くなった。
【００７３】
以上の実験結果により、Ａｌ２Ｏ３から成る絶縁層とＣｒ−Ｔｉより成る配向制御層間にＴａ下地層を挿入することで、ポップコーンノイズ発生率やノイズを低減できるとともにＳＮ比を向上させることが出来るとわかった。
【００７４】
［実施例４〜実施例７］
素子部Ｔ１の両側に下からＡｌ２Ｏ３による絶縁層２３、Ｔａ下地層２４、Ｃｒ１００−Ｘａｔ％ＴｉＸａｔ％より成る配向制御層２６、Ｃｏ７８ａｔ％Ｐｔ２２ａｔ％よりなるハードバイアス層２７、及びＴａより成る保護層２８の順に積層した図１に示すトンネル型磁気抵抗効果素子を形成した。
【００７５】
前記素子部Ｔ１の図１に示す傾斜角度θ１を以下の表２に示す範囲内とした。また、絶縁層２３の図１に示す平坦面２１ａ上での平均膜厚を８０Å、Ｔａ下地層２４の図１に示す平坦面２１ａ上方での平均膜厚を１５Å、配向制御層２６の図１に示す平坦面２１ａ上方での平均膜厚を３５Å、ハードバイアス層２７の図１に示す平坦面２１ａ上方での平均膜厚を２００〜２４０Åの間、保護層２８の各層の図１に示す平坦面２１ａ上方での平均膜厚を３５０〜３９０Åの範囲内に調整した。なおハードバイアス層２７と保護層２８の総厚は５９０Åとなるように調整した。
【００７６】
実験では、実施例４のＴｉ組成比Ｘを０ａｔ％、実施例５のＴｉ組成比Ｘを７ａｔ％、実施例６のＴｉ組成比Ｘを１０ａｔ％、実施例７のＴｉ組成比Ｘを１３ａｔ％に設定した。
【００７７】
［従来例４］
上記した実施例４〜７の膜構成のうちＴａ下地層２４を形成せず、絶縁層２３上に直接、Ｃｒ９０ａｔ％Ｔｉ１０ａｔ％より成る配向制御層２６を成膜したトンネル型磁気検出素子を形成した。なおハードバイアス層２７の図１に示す平坦面２１ａ上方での平均膜厚を２２０Å、保護層２８の図１に示す平坦面２１ａ上方での平均膜厚を３７０Åに調整した。
【００７８】
従来例４では、Ｔａ下地層を形成しない代わりに、配向制御層の平均膜厚を、実施例４〜実施例７のＴａ下地層と配向制御層との総厚に合わせた。
【００７９】
［比較例１］
上記した実施例４〜７の膜構成のうち配向制御層のＴｉ組成比を１６ａｔ％としたトンネル型磁気検出素子を形成した。なおハードバイアス層２７の図１に示す平坦面２１ａ上方での平均膜厚を２００Å、保護層２８の図１に示す平坦面２１ａ上方での平均膜厚を３９０Åに調整した。
【００８０】
実施例４〜実施例７、従来例４及び比較例１の各試料のポップコーンノイズ発生率を測定した。このときの測定の条件は、表１の場合と同じである。ただし、測定電圧は１７０ｍＶとした。
【００８１】
【表２】
2008293581.tif 000004
【００８２】
表２に示したポップコーンノイズ発生率は、横軸をＴｉ組成比Ｘとした図６にてグラフ化した。
【００８３】
図６に示すように、実施例では、Ｃｒ−Ｔｉよりなる配向制御層のＴｉ組成比Ｘを１０ａｔ％とするとポップコーンノイズ発生率を最も小さくでき、Ｔｉ組成比Ｘを１０ａｔ％よりも小さく、あるいはＴｉ組成比Ｘを１０ａｔ％よりも大きくすると、ポップコーンノイズ発生率は徐々に大きくなることがわかった。
【００８４】
また図６に示す比較例１のように、Ｔｉ組成比Ｘを１６ａｔ％まで大きくすると、Ｔａ下地層を挿入せず、Ｃｒ−Ｔｉよりなる配向制御層のＴｉ組成比を１０ａｔ％とした従来例４よりもポップコーンノイズ発生率が大きくなることがわかった。
【００８５】
よって、図６に示す実験結果から、Ａｌ２Ｏ３よりなる絶縁層と、配向制御層との間にＴａ下地層を挿入した本実施例では、前記配向制御層を、Ｃｒ１００−ＸＴｉＸ（ただしＴｉ組成比Ｘは０ａｔ％以上で１３ａｔ％以下）で形成することで、従来に比べて、ポップコーンノイズ発生率を効果的に低減できることがわかった。
【００８６】
また、Ｔｉ組成比Ｘを、５ａｔ％以上で１２ａｔ％以下とすることで、より効果的に、ポップコーンノイズ発生率を低減できることがわかった。
【００８７】
［実施例８〜実施例１１］
次に、Ａｌ２Ｏ３の基板上に、下からＴａ下地層：Ｔａ（５０）／配向制御層ＣｒあるいはＣｒ−Ｔｉ（５０）／ハードバイアス層：Ｃｏ７８ａｔ％Ｐｔ２２ａｔ％（２００）／保護層：Ｔａ（５０）の順に積層した。括弧内の数値は平均膜厚を示し単位はÅである。
【００８８】
実験では、配向制御層を、Ｃｒ１００−ＸＴｉＸで形成し、Ｔｉ組成比Ｘを、０ａｔ％、７ａｔ％、１０ａｔ％、１３ａｔ％に変化させ、このときのハードバイアス層の保磁力Ｈｃ、角形比Ｓ、Ｍｒ×ｔ（残留磁化Ｍｒ、膜厚ｔ）について調べた。
【００８９】
［比較例２］
上記した実施例８〜１１の膜構成のうち配向制御層のＴｉ組成比を１６ａｔ％とした積層膜を形成し、ハードバイアス層の保磁力Ｈｃ、角形比Ｓ、Ｍｒ×ｔ（残留磁化Ｍｒ、膜厚ｔ）について調べた。
その実験結果を以下の表３に示す。
【００９０】
【表３】
2008293581.tif 000005
【００９１】
図７は、横軸をＴｉ組成比としたハードバイアス層の保磁力Ｈｃの実験結果である。図８は、横軸をＴｉ組成比としたハードバイアス層の角形比Ｓの実験結果である。図９は、横軸をＴｉ組成比としたハードバイアス層のＭｒ×ｔの実験結果である。
【００９２】
図７に示すように保磁力Ｈｃは、０ａｔ％〜１６ａｔ％のＴｉ組成比Ｘに対する依存性が大きく、Ｔｉ組成比によって保磁力Ｈｃが変動しやすいのに対し、角形比ＳやＭｒ×ｔは、０ａｔ％〜１６ａｔ％のＴｉ組成比Ｘに対する依存性が小さく、ほぼ一定となることがわかった。
【００９３】
上記のように、Ａｌ２Ｏ３よりなる絶縁層と、配向制御層との間にＴａ下地層を挿入した本実施例において、前記配向制御層を、Ｃｒ１００−ＸＴｉＸ（ただしＴｉ組成比Ｘは０ａｔ％以上で１３ａｔ％以下）で形成した場合、角形比Ｓ及びＭｒ×ｔを安定して高い値に設定できるとともに、１０００Ｏｅ以上の保磁力Ｈｃを確保できることがわかった。また、Ｔｉ組成比Ｘを５ａｔ％以上にすれば保磁力Ｈｃを約１５００Ｏｅ以上にできることがわかった。
【００９４】
以上により本実施例では、ハードバイアス層の特性を劣化させることなく、ポップコーンノイズ発生率やノイズを低減できるとともに、ＳＮ比を向上できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態のトンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図、
【図２】本実施形態のトンネル型磁気検出素子の製造方法を示す一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図）、
【図３】図２の次に行われる一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図）、
【図４】図３の次に行われる一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図）、
【図５】実施例１〜実施例３（Ａｌ２Ｏ３の絶縁層と、Ｃｒ９０ａｔ％Ｔｉ１０ａｔ％の配向制御層間にＴａ下地層を挿入した形態）、及び従来例１〜従来例３（Ａｌ２Ｏ３の絶縁層と、Ｃｒ９０ａｔ％Ｔｉ１０ａｔ％の配向制御層間にＴａ下地層を挿入せず、絶縁層上に配向制御層を直接形成した形態）のポップコーンノイズ発生率を示すグラフ、
【図６】実施例４〜７、従来例４及び比較例１におけるＣｒ１００−Ｘａｔ％ＴｉＸａｔ％の配向制御層のＴｉ組成比Ｘとポップコーンノイズ発生率との関係を示すグラフ、
【図７】実施例８〜実施例１１及び比較例２におけるＣｒ１００−Ｘａｔ％ＴｉＸａｔ％の配向制御層のＴｉ組成比Ｘとハードバイアス層の保磁力Ｈｃとの関係を示すグラフ、
【図８】実施例８〜実施例１１及び比較例２におけるＣｒ１００−Ｘａｔ％ＴｉＸａｔ％の配向制御層のＴｉ組成比Ｘとハードバイアス層の角形比Ｓとの関係を示すグラフ、
【図９】実施例８〜実施例１１及び比較例２におけるＣｒ１００−Ｘａｔ％ＴｉＸａｔ％の配向制御層のＴｉ組成比Ｘとハードバイアス層のＭｒ×ｔとの関係を示すグラフ、
【符号の説明】
【００９６】
１  シード層
２  反強磁性層
３  固定磁性層
４  絶縁障壁層
５  フリー磁性層
６、２８  保護層
１１  傾斜面
２１  下部シールド層
２２  両側部
２３  絶縁層
２４  Ｔａ下地層
２６  配向制御層
２７  ハードバイアス層
３０  非磁性金属層
３１  上部シールド層
３２  リフトオフ用レジスト層
【図１】
2008293581.tif 000006
【図２】
2008293581.tif 000007
【図３】
2008293581.tif 000008
【図４】
2008293581.tif 000009
【図５】
2008293581.tif 000010
【図６】
2008293581.tif 000011
【図７】
2008293581.tif 000012
【図８】
2008293581.tif 000013
【図９】
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