(57)【要約】【課題】高温下での電極材料のエレクトロマイグレーションを抑制して磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率の低下を防止できる磁界センサーを提供する。【解決手段】負極および正極として機能する１対の磁気シールドと、１対の磁気シールド間に設けられた磁気抵抗効果素子と、負極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層（Ｔａ）および第１の金属層に接する第２の金属層（Ａｕ）を有する負極の非磁性導電層と、正極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、第１の金属層（Ｔａ）で形成された正極の非磁性導電層とを有する磁界センサー。【選択図】　図４
2004039016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップを隔てて配置された、負極および正極として機能する１対の磁気シールドと、
１対の磁気シールド間に設けられた、磁化自由層、非磁性中間層、磁化固着層および反強磁性層を含む磁気抵抗効果素子と、
負極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有し磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層、ならびにＡｕ、ＡｇおよびＣｕからなる群より選択される少なくとも１種を含有し第１の金属層に接する第２の金属層を有する負極の非磁性導電層と、
正極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有する第１の金属層で形成された正極の非磁性導電層と
を有することを特徴とする磁界センサー。
【請求項２】
前記負極の非磁性導電層は、第２の金属層の膜厚が第１の金属層の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項１記載の磁界センサー。
【請求項３】
ギャップを隔てて配置された、負極および正極として機能する１対の磁気シールドと、
１対の磁気シールド間に配置された、磁化自由層、非磁性中間層、磁化固着層および反強磁性層を含み、反強磁性層が正極の磁気シールドと直接接して形成されている磁気抵抗効果素子と、
負極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有し磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層、ならびにＡｕ、ＡｇおよびＣｕからなる群より選択される少なくとも１種を含有し第１の金属層に接する第２の金属層を有する負極の非磁性導電層と
を有することを特徴とする磁界センサー。
【請求項４】
前記負極の非磁性導電層は、第２の金属層の膜厚が第１の金属層の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項３記載の磁界センサー。
【請求項５】
ギャップを隔てて配置された、負極および正極として機能する１対の磁気シールドと、
１対の磁気シールド間に設けられた、磁化自由層、非磁性中間層、磁化固着層および反強磁性層を含む磁気抵抗効果素子と、
負極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有し磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層、ならびにＡｕ、ＡｇおよびＣｕからなる群より選択される少なくとも１種を含有し第１の金属層に接する第２の金属層を有する負極の非磁性導電層と、
正極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有し磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層、ならびにＡｕ、ＡｇおよびＣｕからなる群より選択される少なくとも１種を含有し第１の金属層に接する第２の金属層を有し、第１の金属層の膜厚が１ｎｍ以下であり、第２の金属層の膜厚が第１の金属層の膜厚以下である正極の非磁性導電層と
を有することを特徴とする磁界センサー。
【請求項６】
ギャップを隔てて配置された、負極および正極として機能する１対の磁気シールドと、
１対の磁気シールド間に設けられた、磁化自由層、非磁性中間層、磁化固着層および反強磁性層を含む磁気抵抗効果素子と、
負極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有し磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層、ならびにＡｕ、ＡｇおよびＣｕからなる群より選択される少なくとも１種を含有し第１の金属層に接する第２の金属層を有する負極の非磁性導電層と、
正極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有し磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層、ならびにＡｕ、ＡｇおよびＣｕからなる群より選択される少なくとも１種を含有し第１の金属層に接する第２の金属層を有し、第１の金属層の膜厚が１〜１０ｎｍであり、第２の金属層の膜厚が第１の金属層の膜厚の２乗割る２以下である正極の非磁性導電層と
を有することを特徴とする磁界センサー。
【請求項７】
ギャップを隔てて配置された、負極および正極として機能する１対の磁気シールドと、
１対の磁気シールド間に設けられた、磁化自由層、非磁性中間層、磁化固着層および反強磁性層を含む磁気抵抗効果素子と、
負極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有し磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層、ならびにＡｕ、ＡｇおよびＣｕからなる群より選択される少なくとも１種を含有し第１の金属層に接する第２の金属層を有する負極の非磁性導電層と、
正極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有し磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層、ならびにＡｕ、ＡｇおよびＣｕからなる群より選択される少なくとも１種を含有し第１の金属層に接する第２の金属層を有し、第１の金属層の膜厚が１０ｎｍ以上である正極の非磁性導電層と
を有することを特徴とする磁界センサー。
【請求項８】
前記負極の非磁性導電層は、第２の金属層の膜厚が第１の金属層の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の磁界センサー。
【請求項９】
磁気ディスクと、
磁気ディスク上に配置される請求項１〜８のいずれか記載の磁界センサーと
を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁界センサーおよび磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＤＤなどの磁気ディスク装置においては、記録密度の向上が常に要求されている。記録密度の向上に伴って磁気ディスクに記録される記録ビットサイズが小さくなり、信号磁界も小さくなる。このため、信号磁界を検出する磁界センサー（再生ヘッド）には感度の向上が要求されている。
【０００３】
現時点で主流の磁界センサーは、１対の磁気シールド間に巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）を配置したものであり、ＧＭＲ素子はセンス電流を素子膜面内に通電する方式で用いられている（Ｃｕｒｒｅｎｔ　ｉｎ　ｐｌａｎｅ：ＣＩＰ）。
【０００４】
これに対して、ＧＭＲ素子の膜面に垂直にセンス電流を通電する方式（Ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｐｌａｎｅ：ＣＰＰ）のＧＭＲ素子では、ＣＩＰ方式のＧＭＲ素子よりも高い磁気抵抗変化率が得られることが報告されている。同様に、トンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）でも、高い磁気抵抗変化率が得られることが報告されている。このため、ＣＰＰ方式のＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子を採用することが検討されている。
【０００５】
垂直通電型の磁気抵抗効果素子を用いたシールド型磁気抵抗効果ヘッド（再生ヘッド）は、基板上に下側の磁気シールド、非磁性導電層、磁気抵抗効果素子、非磁性導電層および上側の磁気シールドが形成された構造を有する。磁気抵抗効果素子の基本構成は、磁化自由層（フリー層）／非磁性中間層／磁化固着層（ピン層）／反強磁性層である。ＧＭＲ素子では非磁性中間層にＣｕなどの非磁性導電材料が用いられる。ＴＭＲ素子では非磁性中間層にアルミナなど絶縁材料が用いられる。下側磁気シールドおよび上側磁気シールドは軟磁性材料からなり、それぞれ非磁性導電層を通して磁気抵抗効果素子へセンス電流を流すための電極（正極または負極）を兼ねている。下側磁気シールドおよび上側磁気シールドはヘッドアンプなどの定電流または定電圧電源に接続され、磁気抵抗効果素子の抵抗変化は電圧変化または電流変化として検出される。
【０００６】
従来、下側磁気シールドまたは上側磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間にそれぞれ設けられる非磁性導電層には、Ｔａ／Ａｕ／Ｔａなどの積層膜が用いられている。Ａｕは高い導電率を有し、かつ放熱性に優れているため、素子の発熱の抑制に寄与する。Ａｕと同様な特性を有する金属材料としては、ＡｇやＣｕが挙げられる。このように素子の発熱を抑制するために、正極および負極のいずれの非磁性導電層でも、Ａｕ（ＡｇまたはＣｕ）層を厚くした積層構造が採用されてきた。
【０００７】
しかし、垂直通電型の磁気抵抗効果素子では、電流通電に伴って非磁性導電層を形成する高導電性かつ高放熱性の金属材料であるＡｕ、ＡｇまたはＣｕがエレクトロマイグレーションを起こしやすいことがわかってきた。エレクトロマイグレーションには方向性があり、正極の非磁性導電層から磁気抵抗効果素子へ向かうＡｕ、ＡｇまたはＣｕの移動が問題になる。特に、磁気抵抗効果素子が高温にさらされている状態で通電に伴う発熱が加わると、正極の非磁性導電層のＡｕ、ＡｇまたはＣｕが磁気抵抗効果素子へ拡散し、その結果、磁気抵抗変化率の低下を招く。また、最終的には、正極の非磁性導電層が断線することもある。記録密度の向上に伴って下側磁気シールドと上側磁気シールドとの間のギャップが狭くなり、それに応じて非磁性導電層の厚さが薄くなるに従って、エレクトロマイグレーションは顕著になる。
【０００８】
エレクトロマイグレーションを抑制するために、特開平１０−７４３０６号公報に開示されている技術を利用して、電極の極性を周期的に変化させる方法が考えられる。しかし、電極の極性を周期的に変化させると、磁気抵抗効果素子の磁化自由層に印加される電流磁界も周期的に変化するため、磁気抵抗効果素子の磁界検出特性が影響を受ける。また、電極の極性を変化させる操作を行っている間は磁気抵抗効果素子を動作させることができないため応答性が悪い。このため、この技術を適用することは現実的ではない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高温下での電極材料のエレクトロマイグレーションを抑制して磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率の低下を防止できる磁界センサー、およびこのような磁界センサーを用いた磁気ディスク装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る磁界センサーは、ギャップを隔てて配置された、負極および正極として機能する１対の磁気シールドと、１対の磁気シールド間に設けられた、磁化自由層、非磁性中間層、磁化固着層および反強磁性層を含む磁気抵抗効果素子と、負極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有し磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層、ならびにＡｕ、ＡｇおよびＣｕからなる群より選択される少なくとも１種を含有し第１の金属層に接する第２の金属層を有する負極の非磁性導電層と、正極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有する第１の金属層で形成された正極の非磁性導電層とを有する。
【００１１】
本発明の他の態様に係る磁界センサーは、ギャップを隔てて配置された、負極および正極として機能する１対の磁気シールドと、１対の磁気シールド間に配置された、磁化自由層、非磁性中間層、磁化固着層および反強磁性層を含み、反強磁性層が正極の磁気シールドと直接接して形成されている磁気抵抗効果素子と、負極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有し磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層、ならびにＡｕ、ＡｇおよびＣｕからなる群より選択される少なくとも１種を含有し第１の金属層に接する第２の金属層を有する負極の非磁性導電層とを有する。
【００１２】
本発明のさらに他の態様に係る磁界センサーは、ギャップを隔てて配置された、負極および正極として機能する１対の磁気シールドと、１対の磁気シールド間に設けられた、磁化自由層、非磁性中間層、磁化固着層および反強磁性層を含む磁気抵抗効果素子と、負極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有し磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層、ならびにＡｕ、ＡｇおよびＣｕからなる群より選択される少なくとも１種を含有し第１の金属層に接する第２の金属層を有する負極の非磁性導電層と、正極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間に設けられた、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種を含有し磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層、ならびにＡｕ、ＡｇおよびＣｕからなる群より選択される少なくとも１種を含有し第１の金属層に接する第２の金属層を有し、第１の金属層の膜厚に応じて第２の金属層の膜厚が設定されている。
【００１３】
正極の非磁性導電層を構成する第１の金属層と第２の金属層との関係は以下のように設定される。
【００１４】
例えば、第１の金属層の膜厚が１ｎｍ以下である場合、第２の金属層の膜厚は第１の金属層の膜厚以下に設定される。
【００１５】
第１の金属層の膜厚が１〜１０ｎｍである場合、第２の金属層の膜厚は第１の金属層の膜厚の２乗割る２以下に設定される。
【００１６】
第１の金属層の膜厚が１０ｎｍ以上である場合、第２の金属層の膜厚は特に限定されない。
【００１７】
本発明の一態様に係る磁気ディスク装置は、磁気ディスクと、磁気ディスク上に配置される上述したいずれかの磁界センサーとを有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の各実施形態に係る磁界センサーは、ギャップを隔てて配置された、負極および正極として機能する１対の磁気シールドと、１対の磁気シールド間に設けられた、磁化自由層、非磁性中間層、磁化固着層および反強磁性層を含む磁気抵抗効果素子とを有し、磁気抵抗効果素子の膜面に垂直にセンス電流が通電される。
【００１９】
磁気抵抗効果素子は、磁化自由層／非磁性中間層／磁化固着層／反強磁性層を含む。磁気抵抗効果素子は巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）でもトンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）でもよい。
【００２０】
磁化自由層にはＣｏ９０Ｆｅ１０、Ｃｏ９０Ｆｅ１０／Ｎｉ８０Ｆｅ２０などの強磁性材料が用いられる。
【００２１】
磁化固着層には強磁性層、あるいは強磁性層／交換結合層／強磁性層など積層構造を用いることができる。強磁性層にはＣｏ９０Ｆｅ１０、Ｃｏ９０Ｆｅ１０／Ｎｉ８０Ｆｅ２０などの強磁性材料が用いられる。また、交換結合層にはＲｕ、Ｃｒなどの材料が用いられ、上下の強磁性層の磁化を反強磁性的に結合させるように設計される。
【００２２】
反強磁性層にはＰｔＭｎ、ＩｒＭｎなどＭｎ系反強磁性材料が用いられ、強磁性層（磁化固着層）の磁化を一方向に固着させる作用を有する。なお、反強磁性層の結晶成長を促進するために、下地層としてＮｉＦｅやＮｉＦｅＣｒを用いる場合、これらのＮｉＦｅやＮｉＦｅＣｒは反強磁性層の一部とみなす。
【００２３】
非磁性中間層としては、ＧＭＲ素子の場合にはＣｕなどの非磁性金属層、ＴＭＲ素子の場合にはアルミナなど絶縁層が用いられる。
【００２４】
本発明の各実施形態に係る磁界センサーは、負極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間の負極の非磁性導電層および正極の磁気シールドと磁気抵抗効果素子との間の正極の非磁性導電層、特に正極の非磁性導電層を改良して、エレクトロマイグレーションを抑制するものである。
【００２５】
ここでは、正極または負極の非磁性導電層を形成する金属材料を、エレクトロマイグレーションを起こしにくい第１の金属材料と、エレクトロマイグレーションを起こしやすい第２の金属材料の２種類に分類している。エレクトロマイグレーションを起こしにくい第１の金属材料としては、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷが挙げられる。第１の金属材料は合金でもよいし、２層以上積層されていてもよい。エレクトロマイグレーションを起こしやすい第２の金属材料としては、Ａｕ、ＡｇおよびＣｕが挙げられる。第２の金属材料は合金でもよいし、２層以上積層されていてもよい。
【００２６】
本発明の各実施形態に係る磁界センサーにおいて、負極の非磁性導電層については、素子発熱の抑制という観点から、高導電性かつ高放熱性を示す第２の金属層の膜厚を、第１の金属層の膜厚よりも厚くすることが好ましい。
【００２７】
本発明の第１の実施形態に係る磁界センサーにおいては、正極の非磁性導電層を、第２の金属層を用いずに、第１の金属層のみで形成する。
【００２８】
本発明の第２の実施形態に係る磁界センサーにおいては、正極の非磁性導電層をなくして正極の磁気シールドに直接に接して磁気抵抗効果素子を形成する。この実施形態の場合、反強磁性層／磁化固着層／非磁性中間層／磁化自由層の積層構造を有する磁気抵抗効果素子のうち反強磁性層を正極の磁気シールドに直接接して形成する。
【００２９】
本発明の第１および第２の実施形態の磁界センサーは、正極の非磁性導電層がエレクトロマイグレーションを起こしやすい第２の金属層を含まないか、または正極の非磁性導電層を設けていないので、高温化での動作時にエレクトロマイグレーションを有効に抑制することができる。なお、正極の非極性導電層が第２の金属層を含まない場合、導電率が下がり、発熱が若干増加するが、問題にはならない。
【００３０】
本発明の第３の実施形態に磁界センサーにおいては、磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層と、第１の金属層に接する第２の金属層を有する正極の非磁性導電層を形成し、第１の金属層と第２の金属層との膜厚の関係を規定することによりエレクトロマイグレーションを抑制する。
【００３１】
具体的には、第１の金属層の膜厚が１ｎｍ以下である場合には、第２の金属層の膜厚を第１の金属層の膜厚以下とする。
【００３２】
第１の金属層の膜厚が１〜１０ｎｍである場合には、第２の金属層の膜厚を第１の金属層の膜厚の２乗割る２以下とする。
【００３３】
また、第１の金属層の膜厚が１０ｎｍ以上である場合には、第２の金属層の膜厚は特に限定されない。第１の金属層の膜厚が１０ｎｍ以上になると、第１の金属層の結晶性が良好になるため、第２の金属層の拡散に対するバリアとして有効に作用する。
【００３４】
この実施形態では、正極の非磁性導電層を構成する第１の金属層と第２の金属層との膜厚が上記のいずれかの関係を満たしていれば、高温化での動作時に第２の金属材料のエレクトロマイグレーションを有効に抑制することができる。
【００３５】
この実施形態では、正極の非磁性導電層は、第１の金属層／第２の金属層の２層構造に限らず、第１の金属層／第２の金属層／第１の金属層の３層構造、さらにそれ以上の多層構造であってもよい。しかし、正極の非磁性導電層がどのような積層構造であっても、エレクトロマイグレーションの抑制という観点では、磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層とこの第１の金属層に接する第２の金属層との膜厚の関係のみを考慮すればよい。
【００３６】
なお、磁気抵抗効果素子に接する第１の金属層は、１回の成膜プロセスで形成される場合もあるし、２回の成膜プロセスを経て形成される場合もある。
【００３７】
たとえば、下側磁気シールド上に、第２の金属層／第１の金属層の積層構造を有する下側の非磁性導電層を成膜した後、下側の非磁性導電層をフォトリソグラフィープロセスにより加工する。下側の非磁性導電層上に、磁気抵抗効果素子の下地層として第１の金属層を成膜し、その上に磁気抵抗効果素子を成膜する。この場合、上記で規定している第１の金属層の膜厚とは、下側の非磁性導電層の成膜プロセスで成膜された第１の金属層の膜厚と、磁気抵抗効果素子の下地層として形成された第１の金属層の膜厚との合計を意味する。
【００３８】
また、磁気抵抗効果素子を成膜し、その上に磁気抵抗効果素子の保護膜として第１の金属層を成膜した後、保護膜および磁気抵抗効果素子をフォトリソグラフィープロセスにより加工する。第１の金属層からなる保護膜上に、第１の金属層／第２の金属層の積層構造を有する上側の非磁性導電層を成膜する。この場合、上記で規定している第１の金属層の膜厚とは、上側の非磁性導電層の成膜プロセスで成膜された第１の金属層の膜厚と、磁気抵抗効果素子の保護膜として形成された第１の金属層の膜厚との合計を意味する。
【００３９】
いずれの場合にも、２回の成膜プロセスで第１の金属材料から選択される２種の金属材料を用いてもよい。例えば、Ｔａと、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群より選択される金属材料とを組み合わせて第１の金属層を２層の積層構造としてもよい。
【００４０】
また、本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置は、上述した磁界センサーを有するので、高温動作時でも再生特性が劣化することなく長期信頼性に優れている。
【００４１】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本実施例について説明する。
【００４２】
実施例１
図１は本実施例における磁界センサー（シールド型磁気抵抗効果ヘッド）を媒体対向面から見た平面図である。図１に示されるように、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣなどからなる基板１上に、下側の磁気シールド２、非磁性導電層３、ＧＭＲ素子４、非磁性導電層５、および上側の磁気シールド６が形成されている。
【００４３】
下側の磁気シールド２および上側の磁気シールド６は軟磁性膜からなり、ＧＭＲ素子４に通電する電極を兼ねている。本実施例では、下側の磁気シールド２を負極、上側の磁気シールド６を正極とする。
【００４４】
ＧＭＲ素子４は、磁化自由層４１／非磁性中間層４２／磁化固着層４３／反強磁性層４４を含む。磁化固着層４３の磁化はＡＢＳ面に向かって下向きに固着されている。磁化自由層４１にはＡＢＳ面に沿って磁気異方性が付与されており、その磁化は信号磁界に応じて自由に回転し、磁化固着層４３の磁化と平行または反平行になる。下側の磁気シールド２および上側の磁気シールド６はヘッドアンプなどの定電流または定電圧電源に接続され、ＧＭＲ素子４の抵抗変化は電圧変化または電流変化として検出される。
【００４５】
負極の磁気シールド２とＧＭＲ素子４との間の負極の非磁性導電層３は、Ａｕ層（第２の金属層）３１／Ｔａ層（第１の金属層）３２の積層膜で構成され、ＧＭＲ素子４の磁化自由層４１にＴａ層３２が接続される。負極の磁気シールド２と負極の非磁性導電層３のＡｕ層３１との間に、Ｔａなどの第１の金属材料からなる保護膜を設けてもよい。
【００４６】
ＧＭＲ素子４と正極の磁気シールド６との間の正極の非磁性導電層５は、Ｔａ層（第１の金属層）５１／Ａｕ層（第２の金属層）５２の積層膜で構成され、ＧＭＲ素子４の反強磁性層４４に正極の非磁性導電層５のＴａ層５１が接続される。正極の非磁性導電層５のＡｕ層５２と正極の磁気シールド６との間に、Ｔａなどの第１の金属材料からなる保護膜を設けてもよい。
【００４７】
まず、負極の非磁性導電層３を厚さ１３ｎｍのＡｕ層３１／厚さ３ｎｍのＴａ層３２の積層膜とし、表１に示すように、正極の非磁性導電層５を構成するＴａ層５１およびＡｕ層５２の膜厚を種々変化させた磁界センサーを作製した。
【００４８】
作製された各々の磁界センサーを高温下で数時間動作させ、エレクトロマイグレーションの有無を調べた。エレクトロマイグレーションの有無は、磁界センサーを数時間の動作させた後に素子抵抗が増大したか否かによって判断した。表１に、エレクトロマイグレーションが生じなかった正極の非磁性導電層５におけるＴａ層５１の膜厚（ｔ１）とＡｕ層５２の膜厚（ｔ２）との組み合わせを示す。
【００４９】
【表１】
2004039016.tif 000003
【００５０】
負極の非磁性導電層３は、Ｔａ層３２よりも厚いＡｕ層３１を有するため、導電性が良好で抵抗が低く、かつ放熱性に優れており、発熱を低減することができる。一方、正極の非磁性導電層５を構成するＴａ層５１およびＡｕ層５２の膜厚が表１に示す組み合わせであれば、正極の非磁性導電層５からＧＭＲ素子４へのＡｕのエレクトロマイグレーションを抑制することができる。
【００５１】
表１から、Ｔａ層５１の膜厚ｔ１とＡｕ層５２の膜厚ｔ２との関係は以下のようにまとめられる。すなわち、（１）ｔ１≦１ｎｍの場合にはｔ２≦ｔ１、（２）１ｎｍ≦ｔ１≦１０ｎｍの場合にはｔ２≦ｔ１２／２、（３）１０ｎｍ≦ｔ１の場合にはｔ２は特に限定されない。
【００５２】
次に、負極の非磁性導電層３を構成するＡｕ層３１およびＴａ層３２の膜厚を種々変化させた磁界センサーを作製し、上記と同様にエレクトロマイグレーションの有無を調べた。表２に、エレクトロマイグレーションが生じなかった負極の非磁性導電層３におけるＡｕ層３１の膜厚とＴａ層３２の膜厚との組み合わせを示す。
【００５３】
【表２】
2004039016.tif 000004
【００５４】
表２に示されるように、負極の非磁性導電層３を構成するＡｕ層３１の膜厚がＴａ層３２の膜厚より厚ければ、表１に示した組み合わせのＴａ層５１／Ａｕ層５２で構成された正極の非磁性導電層５からＧＭＲ素子４へのＡｕのエレクトロマイグレーションを抑制することができる。
【００５５】
さらに、第２の金属材料として、Ａｕの代わりに導電性に優れたＡｇまたはＣｕを用いても有効である。また、Ａｕの代わりにＡｕ、ＡｇおよびＣｕのうち少なくとも２種を含む合金を用いても有効である。
【００５６】
実施例２
図２は本実施例における磁界センサー（シールド型磁気抵抗効果ヘッド）を媒体対向面から見た平面図である。図２に示されるように、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣなどからなる基板１上に、下側の磁気シールド６、非磁性導電層５、ＧＭＲ素子４、非磁性導電層３、および上側の磁気シールド２が積層されている。本実施例では、下側の磁気シールド６を正極、上側の磁気シールド２を負極とする。
【００５７】
ＧＭＲ素子４は反強磁性層４４／磁化固着層４３／非磁性中間層４２／磁化自由層４１の積層構造を有し、磁化自由層４１が上部に設けられている。本実施例では正極の磁気シールド６と負極の磁気シールド２との中央部にＧＭＲ素子４の磁化自由層４１を配置するために、正極の非磁性導電層５の膜厚を負極の非磁性導電層３の膜厚よりも薄くしている。
【００５８】
正極の磁気シールド６とＧＭＲ素子４との間の正極の非磁性導電層５は、Ａｕ層（第２の金属層）５２／Ｔａ層（第１の金属層）５１の積層膜で構成され、ＧＭＲ素子４の反強磁性層４４にＴａ層５１が接続される。
【００５９】
ＧＭＲ素子４と負極の磁気シールド２との間の負極の非磁性導電層３は、Ｔａ層（第１の金属層）３２／Ａｕ層（第２の金属層）３１の積層膜で構成され、ＧＭＲ素子４の磁化自由層４１に負極の非磁性導電層３のＴａ層３２が接続される。
【００６０】
負極の非磁性導電層３を厚さ３ｎｍのＴａ層３２／厚さ１８ｎｍのＡｕ層３１の積層膜とし、正極の非磁性導電層５を構成するＡｕ層５２の膜厚（ｔ２）およびＴａ層５１の膜厚（ｔ１）を表１に示すように種々変化させた磁界センサーを作製した。このような構成により、実施例１と同様にエレクトロマイグレーションを抑制することができる。
【００６１】
実施例３
図３は本実施例における磁界センサー（シールド型磁気抵抗効果ヘッド）を媒体対向面から見た平面図である。図３に示されるように、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣなどからなる基板１上に、下側の磁気シールド２、非磁性導電層３、ＧＭＲ素子４、非磁性導電層５、および上側の磁気シールド６が積層されている。本実施例では、下側の磁気シールド２を負極、上側の磁気シールド６を正極とする。
【００６２】
ＧＭＲ素子４は、磁化自由層４１／非磁性中間層４２／磁化固着層４３／反強磁性層４４を含む。
【００６３】
負極の磁気シールド２とＧＭＲ素子４との間の負極の非磁性導電層３は、Ｔａ層（第１の金属層）３２／Ａｕ層（第２の金属層）３１／Ｔａ層（第１の金属層）３２の積層膜で構成されている。
【００６４】
ＧＭＲ素子４と正極の磁気シールド６との間の正極の非磁性導電層５は、いずれも第１の金属材料からなるＴａ層５１／Ｃｒ層５３／Ｔａ層５１の積層膜で構成されている。
【００６５】
本実施例の磁界センサーは、正極の非磁性導電層５が第２の金属材料であるＡｕ、ＡｇまたはＣｕを含まないので、エレクトロマイグレーションを防止することができる。
【００６６】
実施例４
図４は本実施例における磁界センサー（シールド型磁気抵抗効果ヘッド）を媒体対向面から見た平面図である。図４に示されるように、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣなどからなる基板１上に、下側の磁気シールド６、非磁性導電層５、ＧＭＲ素子４、非磁性導電層３、および上側の磁気シールド２が積層されている。本実施例では、下側の磁気シールド６を正極、上側の磁気シールド２を負極とする。
【００６７】
ＧＭＲ素子４は反強磁性層４４／磁化固着層４３／非磁性中間層４２／磁化自由層４１の積層構造を有し、磁化自由層４１が上部に設けられている。本実施例では正極の磁気シールド６と負極の磁気シールド２との中央部にＧＭＲ素子４の磁化自由層４１を配置するために、反強磁性層４４の膜厚を十分厚くしている。
【００６８】
正極の磁気シールド６とＧＭＲ素子４との間の正極の非磁性導電層５は、膜厚５ｎｍの単層のＴａ層で構成されている。
【００６９】
ＧＭＲ素子４と負極の磁気シールド２との間の負極の非磁性導電層３は、Ｔａ層（第１の金属層）３２／Ａｕ層（第２の金属層）３１の積層膜で構成されている。Ｔａ層３２の膜厚は３ｎｍ、Ａｕ層３１の膜厚は１５ｎｍまたは４５ｎｍとした。
【００７０】
本実施例の磁界センサーは、正極の非磁性導電層５が第２の金属材料であるＡｕ、ＡｇまたはＣｕを含まないので、エレクトロマイグレーションを防止することができる。
【００７１】
実施例４
図５は本実施例における磁界センサー（シールド型磁気抵抗効果ヘッド）を媒体対向面から見た平面図である。図５に示されるように、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣなどからなる基板１上に、下側の磁気シールド６、ＧＭＲ素子４、非磁性導電層３、および上側の磁気シールド２が積層されている。本実施例では、下側の磁気シールド６を正極、上側の磁気シールド２を負極とする。
【００７２】
ＧＭＲ素子４は反強磁性層４４／磁化固着層４３／非磁性中間層４２／磁化自由層４１の積層構造を有し、反強磁性層４４が正極の磁気シールド６に直接接して形成され、磁化自由層４１が上部に設けられている。本実施例では正極の磁気シールド６と負極の磁気シールド２との中央部にＧＭＲ素子４の磁化自由層４１を配置するために、反強磁性層４４の膜厚を十分厚くしている。
【００７３】
ＧＭＲ素子４と負極の磁気シールド２との間の負極の非磁性導電層３は、Ｔａ層（第１の金属層）３２／Ａｕ層（第２の金属層）３１の積層膜で構成されており、Ａｕ層３１の膜厚はＴａ層３２の膜厚よりも厚くなっている。
【００７４】
本実施例の磁界センサーは、正極の非磁性導電層を設けていないので、エレクトロマイグレーションを防止することができる。
【００７５】
実施例６
図６は、本実施例における磁気ディスク装置の内部構造を示す斜視図である。筐体１００内には、磁気ディスク１０１がスピンドルモータ１０２に回転可能に取り付けられている。一方、磁気ディスク１０１近傍の軸１０３に、アーム１０４、サスペンション１０５、スライダ１０６が取り付けられ、スライダ１０６の先端に再生ヘッドおよび記録ヘッドを含む磁気ヘッド１０７が形成されている。アーム１０４は、ボイスコイルモータ１０８により磁気ディスク１０１の径方向に移動可能になっている。記録・再生時には磁気ディスク１０１表面に形成された所定のトラック上に再生ヘッドおよび記録ヘッドを含む磁気ヘッドが浮上した状態で配置される。磁気ヘッド１０７の再生ヘッドとして、上記実施例１〜５で説明したものが用いられる。
【００７６】
このような磁気ディスク装置は、高温動作時でも再生特性が劣化することなく長期信頼性に優れている。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、高温下での電極材料のエレクトロマイグレーションを抑制して磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率の低下を防止できる磁界センサーを提供できる。また、このような磁界センサーを用いて、高温動作時でも再生特性が劣化することなく長期信頼性に優れた磁気ディスク装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における磁界センサーの平面図。
【図２】実施例２における磁界センサーの平面図。
【図３】実施例３における磁界センサーの平面図。
【図４】実施例４における磁界センサーの平面図。
【図５】実施例５における磁界センサーの平面図。
【図６】実施例６における磁気ディスク装置の内部構造を示す斜視図。
【符号の説明】
１…基板
２…負極の磁気シールド
３…負極の非磁性導電層
３１…Ａｕ層（第２の金属層）
３２…Ｔａ層（第１の金属層）
４…ＧＭＲ素子
４１…磁化自由層
４２…非磁性中間層
４３…磁化固着層
４４…反強磁性層
５…正極の非磁性導電層
５１…Ｔａ層（第１の金属層）
５２…Ａｕ層（第２の金属層）
６…正極の磁気シールド
１００…筐体
１０１…磁気ディスク
１０２…スピンドルモータ
１０３…軸
１０４…アーム
１０５…サスペンション
１０６…スライダ
１０７…磁気ヘッド
１０８…ボイスコイルモータ
【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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