(57)【要約】【課題】  高記録密度化に対応しつつ、感磁層の単磁区化を良好に行うことができ、さらに、より大きな抵抗変化率を発現することのできる薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  第１の磁区制御部分１２２が第１の幅Ｗ１に対応して感磁層３４を含む上層部分２０Ｂを挟むと共に、第２の磁区制御部分１２１が第１の幅Ｗ１よりも広い第２の幅Ｗ２をなす下層部分２０Ａを挟むように構成する。これにより、感磁層３４を狭小化しつつも、感磁層３４に対し十分な強度と均一性とを併せ持つ縦バイアス磁界を印加することができる。この結果、高記録密度化に対応しつつ感磁層３４の単磁区化を促進することができ、より安定した読出動作を行うことができる。特に、ＭＲ膜２０に対し厚み方向にセンス電流を流すようにした場合には、より高い磁気抵抗変化率が得られる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体からの信号磁界に応じて磁化方向が変化する感磁層を有し、前記磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する第１の方向の幅が第１の幅をなすように延在する第１の積層部分と、
第１の反強磁性層を有し、前記第１の方向の幅が前記第１の幅よりも大きな第２の幅をなすように延在する第２の積層部分と
を備えた磁気抵抗効果膜と、
前記第１の方向において、前記第１の積層部分を挟むように前記第１の幅に対応する間隔で対向配置され、前記感磁層に縦バイアス磁界を印加する一対の第１の磁区制御部分と、
前記第１の方向において、前記第２の積層部分を挟むように対向配置され、前記感磁層に縦バイアス磁界を印加する一対の第２の磁区制御部分と
を備えた一対の磁区制御膜と
を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記第２の積層部分が、さらに、前記第１の反強磁性層によって磁化方向が固定された第１の磁気固定層を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記第２の幅が、前記第１の幅の３倍以上１０倍以下である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記第１の幅が、０．０５μｍ以上０．１μｍ以下であり、
前記第２の幅が、０．３μｍ以上０．５μｍ以下である
ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記一対の第１の磁区制御部分が、前記第１の積層部分と接している
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
前記第１の積層部分が、さらに、第２の反強磁性層と、この第２の反強磁性層によって磁化方向が固定された第２の磁気固定層とを有する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
前記磁気抵抗効果膜の厚み方向に対応する第２の方向において、
前記感磁層の厚みの中心が、前記一対の第１の磁区制御部分の厚みの中心と対応する位置にある
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
さらに、前記第２の方向に沿って前記磁気抵抗効果膜および前記一対の磁区制御膜を挟むように対向配置され、前記磁気抵抗効果膜に第２の方向に電流を流すための電流経路となる第１および第２のシールド層を備え、
前記第１のシールド層は、前記第２の積層部分および前記一対の磁区制御膜と接しており、
前記第２のシールド層は、前記第１の積層部分と接すると共に、前記一対の磁区制御膜とは絶縁膜によって隔てられている
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
前記第２のシールド層と前記第１の積層部分との第１の境界面は前記第１の方向に沿って平坦であり、
前記第２のシールド層と前記絶縁膜との第２の境界面は、前記第１の境界面を延長した面において、または、その延長した面よりも前記第１のシールド層に近い側において第１の方向に沿って延在している
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記一対の第１の磁区制御部分と前記第１の積層部分との間に、一対の中間絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１１】
前記中間絶縁膜は、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１０に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１２】
前記第１の磁区制御部分の積層方向における厚みと前記第２の磁区制御部分の積層方向における厚みとの比が、以下の条件式（１）を満足するように構成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
１／４≦Ｔ１／Ｔ２≦２／３  ……（１）
但し、
Ｔ１：第１の磁区制御部分の積層方向における厚み
Ｔ２：第２の磁区制御部分の積層方向における厚み
とする。
【請求項１３】
前記第１の磁区制御部分の積層方向における厚みと前記第２の磁区制御部分の積層方向における厚みとの合計が５００ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１４】
前記一対の第１の磁区制御部分と前記一対の第２の磁区制御部分とは、互いに異なる保磁力を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１５】
前記一対の第１の磁区制御部分および一対の第２の磁区制御部分のうち、いずれか一方がコバルト白金合金（ＣｏＰｔ）を含む材料からなり、他方がコバルトクロム白金合金（ＣｏＣｒＰｔ）を含む材料からなる
ことを特徴とする請求項１４に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１６】
基体上に、所定形状の磁気抵抗効果膜と、磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する第１の方向に沿って前記磁気抵抗効果膜を挟むように対向配置され、それぞれ第１および第２の磁区制御部分を有する一対の磁区制御膜と、前記磁気抵抗効果膜の厚み方向に対応する第２の方向において、前記磁気抵抗効果膜および一対の磁区制御膜を挟んで対向する第１および第２のシールド層とを備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
前記基体上に前記第１のシールド層を形成する第１シールド形成工程と、
この第１のシールド層の上に、前記第１のシールド層の側から反強磁性層と磁気固定層と感磁層とが順に配設された構造を含む多層膜を形成する多層膜形成工程と、
前記多層膜の上に、選択的に第１のレジストパターンを形成する第１レジストパターン形成工程と、
前記第１のレジストパターンをマスクとして利用し、前記多層膜を選択的にエッチングすることにより多層膜パターンを形成する多層膜パターン形成工程と、
全面に亘って強磁性膜を形成したのち、前記第１のレジストパターンを除去することにより前記第２の磁区制御部分を形成する第２の磁区制御部分形成工程と、
前記多層膜パターンの、記録トラック幅を規定する部分に対応する領域を保護するように選択的に第２のレジストパターンを形成する第２レジストパターン形成工程と、
前記第２のレジストパターンをマスクとして利用し、非保護領域における前記多層膜パターンを、前記第２の方向において少なくとも前記感磁層の全てが除去されると共に前記第２の方向において前記反強磁性層の少なくとも一部が残るようにエッチングすることにより、前記第１の方向の幅が第１の幅をなす第１の積層部分と前記第１の方向の幅が前記第１の幅よりも大きな第２の幅をなす第２の積層部分とを備えた前記磁気抵抗効果膜の形成を完了する磁気抵抗効果膜形成工程と、
前記磁気抵抗効果膜形成工程においてエッチングされた領域に前記第１の磁区制御部分を形成することにより、前記一対の磁区制御膜の形成を完了する磁区制御膜形成工程と、
前記一対の磁区制御膜の上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記第２のレジストパターンを除去したのち、全面に亘って前記第２のシールド層を形成する第２シールド形成工程と
を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
基体上に、所定形状の磁気抵抗効果膜と、磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する第１の方向に沿って前記磁気抵抗効果膜を挟むように対向配置され、それぞれ第１および第２の磁区制御部分を有する一対の磁区制御膜と、前記磁気抵抗効果膜の厚み方向に対応する第２の方向において、前記磁気抵抗効果膜および一対の磁区制御膜を挟んで対向する第１および第２のシールド層とを備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
前記基体上に前記第１のシールド層を形成する第１シールド形成工程と、
この第１のシールド層の上に、前記第１のシールド層の側から第１の反強磁性層と第１の磁気固定層と感磁層と第２の磁気固定層と第２の反強磁性層とが順に配設された構造を含む多層膜を形成する多層膜形成工程と、
前記多層膜の上に、選択的に第１のレジストパターンを形成する第１レジストパターン形成工程と、
前記第１のレジストパターンをマスクとして利用し、前記多層膜を選択的にエッチングすることにより多層膜パターンを形成する多層膜パターン形成工程と、
全面に亘って強磁性膜を形成したのち、前記第１のレジストパターンを除去することにより前記第２の磁区制御部分を形成する第２の磁区制御部分形成工程と、
前記多層膜パターンの、記録トラック幅を規定する部分に対応する領域を保護するように選択的に第２のレジストパターンを形成する第２レジストパターン形成工程と、
前記第２のレジストパターンをマスクとして利用し、非保護領域における前記多層膜パターンを、前記第２の方向において少なくとも前記感磁層の全てが除去されると共に前記第２の方向において前記第１の反強磁性層の少なくとも一部が残るようにエッチングすることにより、前記第１の方向の幅が第１の幅をなす第１の積層部分と前記第１の方向の幅が前記第１の幅よりも大きな第２の幅をなす第２の積層部分とを備えた前記磁気抵抗効果膜の形成を完了する磁気抵抗効果膜形成工程と、
前記磁気抵抗効果膜形成工程においてエッチングされた領域に前記第１の磁区制御部分を形成することにより、前記一対の磁区制御膜の形成を完了する磁区制御膜形成工程と、
前記一対の磁区制御膜の上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記第２のレジストパターンを除去したのち、全面に亘って前記第２のシールド層を形成する第２シールド形成工程と
を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記磁区制御膜形成工程において、スパッタリング法を用いて前記第２の磁区制御部分を形成すると共に、
前記絶縁膜形成工程において、スパッタリング法を用いて、前記第２の磁区制御部分を形成する場合よりも低い成膜角度で前記絶縁膜を形成する
ことを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１９】
前記磁区制御膜形成工程において、前記第１の磁区制御部分を形成する際に、前記第２の磁区制御部分と異なる保磁力を有する材料を用いると共に、
さらに、保磁力差を利用することにより、前記第１の磁区制御部分を前記感磁層の磁化容易軸方向に対応した磁化方向に着磁し、かつ、前記第２の磁区制御部分を、前記第１の磁区制御部分の磁化方向と異なる方向に着磁する工程を含む
ことを特徴とする請求項１８から請求項２０のいずれか１項に記載の薄膜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、巨大磁気抵抗効果を利用した薄膜磁気ヘッドに関し、例えば、磁気抵抗効果膜において積層方向に電流を流すように構成された薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハードディスクなどの磁気記録媒体の情報を再生するにあたっては、磁気抵抗（ＭＲ：Magnetoresistive）効果を示すＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。近年では、磁気記録媒体の高記録密度化が進んでおり、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Giant Magnetoresistive）効果を示す巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）利用した薄膜磁気ヘッドが一般的である。このようなＧＭＲ素子としては、例えば、スピンバルブ（ＳＶ：spin valve）型のＧＭＲ素子がある。
【０００３】
このＳＶ型のＧＭＲ素子は、非磁性層を介して、磁化方向が固定された磁性層と、磁化方向が外部からの信号磁界によって変化する磁性層とが積層された構造のＳＶ膜を有しており、再生動作の際には、センス電流が積層面内方向に流れるように構成されている。このようなＧＭＲ素子は、特に、ＣＩＰ（Current in Plane）−ＧＭＲ素子と呼ばれる。この場合、ＳＶ膜の２つの磁性層における磁化方向の相対角度に応じてセンス電流の電気抵抗が変化するようになっている。
【０００４】
最近では、さらなる記録密度の向上に対応するため、極薄の絶縁層の中を流れるトンネル電流を利用したトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Tunnel Magnetoresistance）効果素子を備えた薄膜磁気ヘッドの開発が進められている。このＴＭＲ素子は、２層の磁性層の間に極薄の絶縁層を設けた構造のＴＭＲ膜を有しており、再生動作の際には、センス電流が積層方向に流れるように構成されている。この場合には、極薄の絶縁層をトンネル電流が通過する際の電気抵抗が、外部からの信号磁界に応じて変化するようになっている。
【０００５】
一方、このＴＭＲ素子と同様に、積層方向にセンス電流が流れるように構成されたＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）−ＧＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッドの開発も進められている（例えば、非特許文献１参照。）。このような従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子（ＭＲ素子１１０）の断面構成例を図２０に示す。図２０は、情報の読み出し対象となる磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面から眺めた断面図である。図２０に示したように、ＭＲ素子１１０は、金属の多層膜からなるＳＶ膜１２０と、このＳＶ膜１２０を、記録トラック幅方向に対応する方向（Ｘ方向）に挟んで対向するように配置された一対の磁区制御膜１１２と、これらＳＶ１２０膜と一対の磁区制御膜１１２とを積層方向（Ｚ方向）に沿って挟むように形成された下部シールド層１１１および上部シールド層１１４とを有している。ＳＶ膜１２０と一対の磁区制御膜１１２との間には、一対の絶縁層１１５が形成されている。さらに、上部シールド層１１４と一対の磁区制御膜１１２との間には、一対の絶縁層１１３が形成されている。ＳＶ膜１２０は、下部シールド層１１の側から順に、下地層１３１、反強磁性層１３２、磁気固定層１３３、感磁層１３４および保護層１３５を備えている。磁気固定層１３３は、２つの強磁性層１３３Ａ，１３３Ｃとの間に非磁性層１３３Ｂが形成された３層構造をなしており、反強磁性層１３２によって磁化方向が固定されている。感磁層１３４は、２つの非磁性層１３４Ａ，１３４Ｃとの間に強磁性層１３３Ｂが形成された３層構造をなしている。この強磁性層１３４Ｂに対し、一対の磁区制御膜１１２が単磁区化するように作用する。
【０００６】
図２０に示したようなＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、ＴＭＲ素子と比べて低抵抗であることや、微小なトラック幅とした場合であってもＣＩＰ−ＧＭＲ素子と比べて高出力が得られることなどの利点を有している。具体的には、ＴＭＲ素子では、製造上の問題等によりトンネルバリア層にある程度の厚みを持たせざるを得ず、十分に小さな抵抗値Ｒが得られていない。一方、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子では、面内方向にセンス電流を流すので、記録トラック幅方向に対応する方向の幅が狭くなるのに伴いセンス電流が通過する感磁部分が微小になり、抵抗変化量ΔＲが小さくなってしまう。ところがＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、積層方向にセンス電流を流すので、記録トラック幅方向の狭小化による抵抗変化量ΔＲに対する影響は少ない。また、ＴＭＲ素子と異なり、ＳＶ膜の構成要素として絶縁材料を含まないので抵抗値Ｒが小さい。このような背景から、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、さらなる記録密度の向上に対応可能なものとしての期待が高まっている。例えば、特許文献１に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、ＧＭＲ膜のうち感磁層が含まれる部分をより狭小な幅としたものであり、より狭小な実効コア幅を実現したものである。
【非特許文献１】「ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Jounal of Applied Physics ）」，第８９巻（Vol.８９），第１１号（No. １１），ｐ．６９４３，２００１年
【特許文献１】特開２００２−３２９９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、ＳＶ膜のうちの感磁層を含む部分（上層体）と磁区制御膜との間に絶縁体を設けるようになっている。このため、感磁層に対する縦バイアス磁界の寄与が不十分となり、単磁区化が十分になされていないことが懸念される。すなわち、上記特許文献１の構成では、感磁層と磁区制御膜との距離が遠いので、磁区制御膜が発生する磁束が主に感磁層ではなく上下のシールド層を通過するようになり、感磁層に十分な縦バイアス磁界を印加できていないと考えられる。
【０００８】
さらに、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、抵抗変化量ΔＲに大きく寄与する部分の抵抗値に比べ、抵抗変化量ΔＲにあまり寄与しない部分の抵抗値が大きいので、比較的小さな磁気抵抗変化率（ＭＲ比ともいう。）ΔＲ／Ｒしか得られず、改善が望まれている。また、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、上下のシールド層（図２０における下部シールド層１１１および上部シールド層１１４）が、ＳＶ膜に電流を流すためのリード層としての機能を兼ねているので、リード層が別途必要なＣＩＰ−ＧＭＲ素子に比べ、本来は高記録密度化に有利である。ところが、例えば、図２０に示したような従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、絶縁層１１３が、ＳＶ膜１２０の上面１２０Ｕ（上部シールド層１１４との境界面）における両端部を一部覆っていると同時に、その上面１１３Ｕ（上部シールド層１１４との境界面）が上部シールド層１１４の側に盛り上がっているので、Ｚ方向おけるギャップＧを生じている。このため、上部シールド層１１４によるシールド効果が弱まってしまい、高密度化を妨げる要因となっていると考えられる。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、高記録密度化に対応しつつ、感磁層の単磁区化を良好に行うことのできる薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。第２の目的は、さらに、より大きな抵抗変化率を発現することのできる薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体からの信号磁界に応じて磁化方向が変化する感磁層を有し、磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する第１の方向の幅が第１の幅をなすように延在する第１の積層部分と、第１の反強磁性層を有し、第１の方向の幅が第１の幅よりも大きな第２の幅をなすように延在する第２の積層部分とを備えた磁気抵抗効果膜と、第１の方向において、第１の積層部分を挟むように第１の幅に対応する間隔で対向配置され、感磁層に縦バイアス磁界を印加する一対の第１の磁区制御部分と、第１の方向において、第２の積層部分を挟むように対向配置され、感磁層に縦バイアス磁界を印加する一対の第２の磁区制御部分とを備えた一対の磁区制御膜とを含むようにしたものである。ここで、一対の第２の磁区制御部分が、第２の幅に対応する間隔で対向配置されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の薄膜磁気ヘッドでは、一対の第１の磁区制御部分が、感磁層を含んで第１の幅をなす第１の積層部分を第１の幅に対応する間隔で挟むように対向配置されるので、感磁層に隣接するように第１の磁区制御部分が設けられる。加えて、第１の幅よりも広い第２の幅をなす第２の積層部分を挟むように一対の第２の磁区制御部分が対向配置されるので、一対の第２の磁区制御部分と第１の積層部分における感磁層との適切な距離が確保される。また、仮に、磁気抵抗効果膜に対して厚み方向（第２の方向）に電流を流すように構成した場合には、磁気抵抗効果膜において、比抵抗が大きく、かつ、抵抗変化量にあまり寄与しない第２の積層部分における第２の幅が、第１の幅よりも広く確保されることにより、以下のような作用が得られる。すなわち、第２の積層部分における第２の幅が第１の幅よりも大きい分だけ第２の積層部分の抵抗値が減少し、ひいては磁気抵抗効果膜全体の抵抗値が減少する。一方、磁気抵抗効果膜全体の抵抗変化量は、第２の幅を第１の幅よりも大きくした場合であっても、第２の幅を第１の幅と同等とした場合と比べてほとんど差がみられない。したがって、感磁層を含む第１の積層部分における第１の幅がより狭い記録トラック幅に対応しつつ、大きな磁気抵抗変化率（抵抗変化量／抵抗値）が得られる。
【００１２】
本発明の薄膜磁気ヘッドでは、第２の積層部分が、さらに、第１の反強磁性層によって磁化方向が固定された第１の磁気固定層を有すると共に、第１の積層部分が、さらに、第２の反強磁性層と、この第２の反強磁性層によって磁化方向が固定された第２の磁気固定層とを有するようにしてもよい。また、第２の幅が第１の幅の３倍以上１０倍以下であることが望ましく、具体的には、第１の幅が０．０５μｍ以上０．１μｍ以下であり、第２の幅が０．３μｍ以上０．５μｍ以下であることが望ましい。こうすることにより、高い記録密度を有する磁気記録媒体の再生に対応しつつ、感磁層に印加される縦バイアス磁界が、より平坦な強度分布となる。また、磁気抵抗効果膜の厚み方向に対応する第２の方向において、感磁層の厚みの中心が、一対の第１の磁区制御部分の厚みの中心と対応する位置にあることが望ましい。さらに、第２の方向に沿って磁気抵抗効果膜および一対の磁区制御膜を挟むように対向配置され、磁気抵抗効果膜に第２の方向に電流を流すための電流経路となる第１および第２のシールド層を備えるようにした場合には、第１のシールド層が第２の積層部分および一対の磁区制御膜と接し、第２のシールド層が第１の積層部分と接すると共に一対の磁区制御膜とは絶縁膜によって隔てられるようにすることが望ましい。
【００１３】
さらに、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、第２のシールド層と第１の積層部分との第１の境界面が第１の方向に沿って平坦であり、第２のシールド層と絶縁膜との第２の境界面が、第１の境界面を延長した面において、または、その延長した面よりも第１のシールド層に近い側において第１の方向に沿って延在するようにすることにより、磁気抵抗効果膜の厚みに対応する幅でピット長が規定され、より小さなＰＷ５０となる。
【００１４】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、一対の第１の磁区制御部分と第１の積層部分との間に、一対の中間絶縁膜が形成されていてもよい。その場合、中間絶縁膜が５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有することが望ましい。
【００１５】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、第１の磁区制御部分の積層方向における厚みと第２の磁区制御部分の積層方向における厚みとの比が、以下の条件式（１）を満足するように構成されることが望ましい。但し、Ｔ１が第１の磁区制御部分の積層方向における厚みを表し、Ｔ２が第２の磁区制御部分の積層方向における厚みを表す。この場合、例えば、第１の磁区制御部分の積層方向における厚みと第２の磁区制御部分の積層方向における厚みとの合計が５００ｎｍ以下である。
１／４≦Ｔ１／Ｔ２≦２／３  ……（１）
【００１６】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、一対の第１の磁区制御部分および一対の第２の磁区制御部分が、互いに異なる保磁力を有するようにすることができる。例えば、一対の第１の磁区制御部分および一対の第２の磁区制御部分のうち、いずれか一方がコバルト白金合金（ＣｏＰｔ）を含む材料からなり、他方がコバルトクロム白金合金（ＣｏＣｒＰｔ）を含む材料からなるようにしてもよい。この場合、一対の第１の磁区制御部分と一対の第２の磁区制御部分とが、互いに異なる磁化方向を有するようにすることができる。例えば、一対の第１の磁区制御部分が感磁層の磁化容易軸方向に対応する磁化方向を有し、一対の第２の磁区制御部分が一対の第１の磁区制御部分における磁化方向と直交する磁化方向を有するようにしてもよい。
【００１７】
本発明の第１の観点における薄膜磁気ヘッドの製造方法は、基体上に、所定形状の磁気抵抗効果膜と、磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する第１の方向に沿って磁気抵抗効果膜を挟むように対向配置され、それぞれ第１および第２の磁区制御部分を有する一対の磁区制御膜と、磁気抵抗効果膜の厚み方向に対応する第２の方向において、磁気抵抗効果膜および一対の磁区制御膜を挟んで対向する第１および第２のシールド層とを備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、基体上に第１のシールド層を形成する第１シールド形成工程と、この第１のシールド層の上に、第１のシールド層の側から反強磁性層と磁気固定層と感磁層とが順に配設された構造を含む多層膜を形成する多層膜形成工程と、多層膜の上に、選択的に第１のレジストパターンを形成する第１レジストパターン形成工程と、第１のレジストパターンをマスクとして利用し、多層膜を選択的にエッチングすることにより多層膜パターンを形成する多層膜パターン形成工程と、全面に亘って強磁性膜を形成したのち、第１のレジストパターンを除去することにより第２の磁区制御部分を形成する第２の磁区制御部分形成工程と、多層膜パターンの、記録トラック幅を規定する部分に対応する領域を保護するように選択的に第２のレジストパターンを形成する第２レジストパターン形成工程と、第２のレジストパターンをマスクとして利用し、非保護領域における多層膜パターンを、第２の方向において少なくとも感磁層の全てが除去されると共に第２の方向において反強磁性層の少なくとも一部が残るようにエッチングすることにより、第１の方向の幅が第１の幅をなす第１の積層部分と第１の方向の幅が第１の幅よりも大きな第２の幅をなす第２の積層部分とを備えた磁気抵抗効果膜の形成を完了する磁気抵抗果膜形成工程と、この磁気抵抗効果膜形成工程においてエッチングされた領域に第１の磁区制御部分を形成することにより、一対の磁区制御膜の形成を完了する磁区制御膜形成工程と、一対の磁区制御膜の上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、第２のレジストパターンを除去したのち、全面に亘って第２のシールド層を形成する第２シールド形成工程とを含むようにしたものである。
【００１８】
本発明の第２の観点における薄膜磁気ヘッドの製造方法は、基体上に、所定形状の磁気抵抗効果膜と、磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する第１の方向に沿って磁気抵抗効果膜を挟むように対向配置され、それぞれ第１および第２の磁区制御部分を有する一対の磁区制御膜と、磁気抵抗効果膜の厚み方向に対応する第２の方向において、磁気抵抗効果膜および一対の磁区制御膜を挟んで対向する第１および第２のシールド層とを備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、基体上に第１のシールド層を形成する第１シールド形成工程と、この第１のシールド層の上に、第１のシールド層の側から第１の反強磁性層と第１の磁気固定層と感磁層と第２の磁気固定層と第２の反強磁性層とが順に配設された構造を含む多層膜を形成する多層膜形成工程と、多層膜の上に、選択的に第１のレジストパターンを形成する第１レジストパターン形成工程と、第１のレジストパターンをマスクとして利用し、多層膜を選択的にエッチングすることにより多層膜パターンを形成する多層膜パターン形成工程と、全面に亘って強磁性膜を形成したのち、第１のレジストパターンを除去することにより第２の磁区制御部分を形成する第２の磁区制御部分形成工程と、多層膜パターンの、記録トラック幅を規定する部分に対応する領域を保護するように選択的に第２のレジストパターンを形成する第２レジストパターン形成工程と、第２のレジストパターンをマスクとして利用し、非保護領域における多層膜パターンを、第２の方向において少なくとも感磁層の全てが除去されると共に第２の方向において第１の反強磁性層の少なくとも一部が残るようにエッチングすることにより、第１の方向の幅が第１の幅をなす第１の積層部分と第１の方向の幅が第１の幅よりも大きな第２の幅をなす第２の積層部分とを備えた磁気抵抗効果膜の形成を完了する磁気抵抗効果膜形成工程と、この磁気抵抗効果膜形成工程においてエッチングされた領域に第１の磁区制御部分を形成することにより、一対の磁区制御膜の形成を完了する磁区制御膜形成工程と、一対の磁区制御膜の上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、第２のレジストパターンを除去したのち、全面に亘って第２のシールド層を形成する第２シールド形成工程とを含むようにしたものである。
【００１９】
本発明の第１および第２の観点における薄膜磁気ヘッドの製造方法では、それぞれ上記各工程を含むことにより、第１の方向において、感磁層を含んで第１の幅をなす第１の積層部分と、これよりも広い第２の幅をなし、抵抗変化量にあまり寄与しない第２の積層部分とを備えた磁気抵抗効果膜を形成するようにした。このため、第２の積層部分における第２の幅が第１の幅よりも大きい分だけ第２の積層部分の抵抗値が低減され、ひいては磁気抵抗効果膜全体の抵抗値が低減される。一方、磁気抵抗効果膜全体の抵抗変化量は、第２の幅を第１の幅よりも大きくした場合であっても、第２の幅を第１の幅と同等とした場合と比べてほとんど差がみられない。これらの結果、第１の積層部分における第１の幅がより狭い記録トラック幅に対応しつつ、大きな磁気抵抗変化率（抵抗変化量／抵抗値）が得られる。加えて、第２のレジストパターンをマスクとしてエッチングすることにより多層膜パターンにおける第２の方向の一部を除去した領域に、第１の磁区制御部分を形成するようにしたので、第１の積層部分に隣接するように第１の磁区制御部分が設けられる。さらに、第１のレジストパターンをマスクとしてエッチングすることによって多層膜を選択的に除去した領域に、第２の磁区制御部分を形成するようにしたので、第１の積層部分の感磁層と第２の磁区制御部分との適切な距離が確保される。
【００２０】
また、本発明の第１および第２の観点における薄膜磁気ヘッドの製造方法では、磁区制御膜形成工程において、第１の磁区制御部分を形成する際に、第２の磁区制御部分と異なる保磁力を有する材料を用いると共に、さらに、保磁力差を利用することにより、第１の磁区制御部分を感磁層の磁化容易軸方向に対応した磁化方向に着磁し、かつ、第２の磁区制御部分を第１の磁区制御部分の磁化方向と異なる方向に着磁する工程を含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法によれば、一対の第１の磁区制御部分が、感磁層を含んで第１の幅をなす第１の積層部分を第１の幅に対応する間隔で挟むようにしたので、感磁層に隣接するように第１の磁区制御部分を設けることができる。加えて、第１の幅よりも広い第２の幅をなす第２の積層部分を挟むように一対の第２の磁区制御部分を対向配置することにより、第１の積層部分の感磁層との適切な距離を確保することができる。これにより、感磁層に対し、十分な強度と均一性とを併せ持つ縦バイアス磁界を印加することができる。よって、高記録密度化に対応しつつ、読出動作の安定性を確保することができる。
【００２２】
特に、第１の幅を０．０５μｍ以上０．１μｍ以下とし、第２の幅を０．３μｍ以上０．５μｍ以下とした場合、または、第１の磁区制御部分の積層方向における厚みと第２の磁区制御部分の積層方向における厚みとの比が所定の条件式（１）を満足するように構成した場合には、感磁層に印加される縦バイアス磁界の、第１の方向における均一性を向上しつつ、その強度についてもいっそう向上することができる。よって、感磁層の単磁区化を十分に促進でき、より安定した読出動作を確保することができる。
【００２３】
また、特に、磁気抵抗効果膜の厚み方向に対応する第２の方向において、感磁層の厚みの中心を、一対の第１の磁区制御部分の厚みの中心と対応する位置とした場合には、より効果的に縦バイアス磁界を感磁層に印加することができ、十分に単磁区化を促進することができる。よって、より安定した読出動作を確保することができる。
【００２４】
また、特に、第２の方向に沿って磁気抵抗効果膜および一対の磁区制御膜を挟むように対向配置し、磁気抵抗効果膜に第２の方向に電流を流すための電流経路となる第１および第２のシールド層を備えるようにした場合には、第１の方向に沿って、感磁層を含み実効トラック幅を規定する部分である第１の積層部分がなす第１の幅を狭くすると共に、比抵抗が大きく、かつ、抵抗変化量に寄与しない部分である第２の積層部分がなす第２の幅を第１の幅よりも広く確保することにより、磁気抵抗変化率を大きくすることができ、より狭い記録トラック幅を有する磁気記録媒体からの信号磁界を高感度に検出することができる。ここで、特に、第２のシールド層と第１の積層部分との第１の境界面が第１の方向に沿って平坦であり、第２のシールド層と絶縁膜との第２の境界面が、第１の境界面を延長した面において、または、その延長した面よりも第１のシールド層に近い側において第１の方向に沿って延在するようにした場合には、再生動作の際に第２のシールド層への磁束の回り込みを抑制することができ、より小さな値のＰＷ５０が得られ、より高い記録密度に対応可能となる。この上さらに、一対の第１の磁区制御部分と第１の積層部分との間に、一対の中間絶縁膜を形成するようにした場合には、読出動作の際、センス電流が第１の方向に広がることなく確実に第２の積層部分の幅に限定されて通過することとなるので、感磁層の磁化方向の変化によるセンス電流の抵抗変化を、より高感度に検出することができる。
【００２５】
また、特に、一対の第１の磁区制御部分および一対の第２の磁区制御部分を、互いに異なる保磁力を有するように構成すれば、寸法や形状などの設計上の自由度が増し、磁気記録媒体の狭小な記録トラック幅に対応した実効トラック幅を確保しつつ、所望の磁界分布の形成を容易に行うことができる。
【００２６】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、特に、一対の磁区制御膜の上に絶縁膜を形成する工程において、スパッタリング法を用いて、第２の磁区制御部分を形成する場合よりも低い成膜角度で絶縁膜を形成するようにした場合には、より確実に一対の磁区制御膜と第２のシールド層とを絶縁することができる。よって、より狭い実効トラック幅が確実に規定され、高記録密度化に対応可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
［第１の実施の形態］
最初に、図１ないし図５を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成について以下に説明する。
【００２９】
図１は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１を備えたアクチュエータアーム２の構成を表すものである。このアクチュエータアーム２は、ハードディスク装置などで用いられるものであり、薄膜磁気ヘッド１を備えたスライダ２Ａを有している。このスライダ２Ａは、スライダ支持部２Ｂの先端に搭載されており、このスライダ支持部２Ｂは腕部２Ｃに取り付けられている。腕部２Ｃは、支軸２Ｄにより回転可能に支持され、例えば、ボイスコイルモータ（図示せず）の駆動力により回転するようになっている。このような構成により、スライダ２Ａがハードディスクなどの磁気記録媒体３の記録面（図１においては下側の面）に沿って、記録トラックを横切る方向（Ｘ方向）に移動するようになっている。磁気記録媒体３は、例えば、Ｘ方向に対してほぼ直交する方向（Ｚ方向）に回転するようになっている。このように、磁気記録媒体３の回転およびスライダ２Ａの移動により磁気記録媒体３に情報が記録され、または記録された情報が読み出されるようになっている。
【００３０】
図２は、図１に示したスライダ２Ａの構成を表すものである。このスライダ２Ａは、例えば、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）よりなるブロック状の基体２Ｅを有している。この基体２Ｅは、例えば、ほぼ六面体状に形成されており、そのうちの一面が磁気記録媒体３の記録面に近接して対向するように配置されている。磁気記録媒体３の記録面と対向する面が記録媒体対向面（エアベアリング面ともいう。）２Ｆであり、磁気記録媒体３が回転すると、記録面と記録媒体対向面２Ｆとの間に生じる空気流に起因する揚力により、スライダ２Ａが記録面との対向方向（Ｙ方向）に沿って記録面から浮上し、記録媒体対向面２Ｆと磁気記録媒体３との間に一定の隙間ができるようになっている。基体２Ｅの記録媒体対向面２Ｆに対する一側面には、薄膜磁気ヘッド１が設けられている。
【００３１】
図３は、薄膜磁気ヘッド１の構成を分解して表す斜視図である。図４は、図３に示したＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。この薄膜磁気ヘッド１は、磁気記録媒体３に記録された磁気情報を再生する再生ヘッド部１Ａと、磁気記録媒体３の記録トラックに磁気情報を記録する記録ヘッド部１Ｂとが一体に構成されたものである。
【００３２】
図３および図４に示したように、再生ヘッド部１Ａは、積層方向にセンス電流が流れるように構成されたＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）−ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）構造をなしたものであり、例えば基体２Ｅの上に、磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という。）１０と、それを覆う絶縁層１６とを配設したものである。ＭＲ素子１０は、基体２Ｅの側から下部シールド層１１と、磁気抵抗効果膜（以下、ＭＲ膜という。）２０および一対の磁区制御膜１２と、絶縁膜１３と、上部シールド層１４とが順に積層された構造を有している。下部シールド層１１および上部シールド層１４は、例えば、厚みがそれぞれ１μｍ〜３μｍであり、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの磁性金属材料によりそれぞれ構成されている。これら下部シールド層１１および上部シールド層１４は、ＭＲ膜２０に不要な磁界の影響が及ばないようにするためのものであり、ＭＲ膜２０に対して積層方向（Ｚ方向）に電流を流す電流経路としての機能も有している。ＭＲ膜２０は、磁性材料を含む多層構造をなすスピンバルブ（ＳＶ）型のＭＲ膜であり、磁気記録媒体３に記録された情報を読み出す機能を有するものである。一対の磁区制御膜１２は、磁気記録媒体３の記録トラック幅方向に対応する方向（Ｘ方向）に沿ってＭＲ膜２０を挟んで対向するように配置されており、パッド１２Ｒ，１２Ｌに接続されている。再生ヘッド部１Ａでは、磁気記録媒体３からの信号磁界に応じてＭＲ膜２０の電気抵抗が変化することを利用して、記録情報を読み出すようになっている。このＭＲ膜２０および磁区制御膜１２の詳細な構成については後述する。絶縁膜１３および絶縁層１６は、例えば厚みがそれぞれ１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの絶縁材料によりそれぞれ構成されている。絶縁膜１３は、主に、下部シールド層１１と上部シールド層１４とを電気的に絶縁するためのものであり、絶縁層１６は、再生ヘッド部１Ａと記録ヘッド部１Ｂとを電気的に絶縁するものである。
【００３３】
続いて、記録ヘッド部１Ｂの構成について説明する。図３および図４に示したように、記録ヘッド部１Ｂは、再生ヘッド部１Ａの絶縁層１６の上に形成されており、下部磁極４１と、記録ギャップ層４２、ポールチップ４３、コイル４４、絶縁層４５、連結部４６および上部磁極４７を有している。
【００３４】
下部磁極４１は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなり、絶縁層１６の上に形成されている。記録ギャップ層４２は、Ａｌ2Ｏ3などの絶縁材料よりなり、下部磁極４１の上に形成されている。この記録ギャップ層４２は、ＸＹ平面におけるコイル４４の中心部に対応する位置に、磁路形成のための開口部４２Ａを有してる。記録ギャップ層４２の上には、記録媒体対向面２Ｆの側から順に、ポールチップ４３、絶縁層４５および連結部４６が同一平面内に形成されている。絶縁層４５にはコイル４４が埋設されている。コイル４４は、記録ギャップ層４２上に開口部４２Ａを中心とするように形成されており、例えば銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）により構成されたものである。なお、コイル４４の両端末はそれぞれ電極４４Ｓ，４４Ｅに接続されている。上部磁極４７は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなり、記録ギャップ層４２、ポールチップ４３，絶縁層４５および連結部４６の上に形成されている。この上部磁極４６は、開口部４２Ａを介して下部磁極４１と接触しており、磁気的に連結している。なお、図示しないが、Ａｌ2Ｏ3などからなるオーバーコート層が記録ヘッド部１Ｂの上面全体を覆うように形成されている。
【００３５】
このような構成を有する記録ヘッド部１Ｂは、コイル４４に流れる電流により、主に下部磁極４１と上部磁極４７とによって構成される磁路内部に磁束を生じ、記録ギャップ層４２の近傍に生ずる信号磁界によって磁気記録媒体３を磁化し、情報を記録するようになっている。
【００３６】
次に、図５を参照して、本実施の形態の薄膜磁気ヘッド１におけるＭＲ素子１０Ａを構成するＭＲ膜２０および磁区制御膜１２の詳細な構成について以下に説明する。図５は、図４の薄膜磁気ヘッド１の、Ｖ矢視方向から眺めた構造を表す断面図である。
【００３７】
図５に示したように、ＭＲ膜２０は、下部シールド層１１の側から順に下層部分２０Ａと上層部分２０Ｂとを備えている。上層部分２０Ｂは、磁気記録媒体３からの信号磁界に応じて磁化方向が変化する感磁層３４を有し、磁気記録媒体３の記録トラック幅方向に対応するＸ方向の幅が第１の幅Ｗ１をなすように延在している。一方、下層部分２０Ａは、反強磁性層３２を有し、Ｘ方向の幅が第１の幅Ｗ１よりも大きな第２の幅Ｗ２をなすように延在している。ここで、上層部分２０Ｂが、本発明における「第１の積層部分」の一具体例に対応し、一方の、下層部分２０Ａが、本発明における「第２の積層部分」の一具体例に対応する。また、Ｘ方向が、本発明における「第１の方向」の一具体例に対応する。さらに、反強磁性層３２が、本発明における「第１の反強磁性層」の一具体例に対応する。なお、上層部分２０Ｂおよび下層部分２０Ａは、それぞれ端面Ｓ２０Ｂおよび端面Ｓ２０ＡがＸ方向に対して垂直に形成されていることが最も好ましい。ここでは、第１の幅Ｗ１が感磁層３４の平均的な幅を示し、第２の幅Ｗ２が反強磁性層３２の平均的な幅を示すものとする。
【００３８】
下層部分２０Ａは、下部シールド層１１の上に、下地層３１、反強磁性層３２および磁気固定層３３がこの順に形成された構造を有している。下地層３１は、例えば、５ｎｍの厚みを有するタンタル（Ｔａ）等からなるものである。反強磁性層３２は、例えば、白金マンガン合金（ＰｔＭｎ）またはイリジウムマンガン合金（ＩｒＭｎ）等の反強磁性を示す材料により構成され、磁気固定層３３の磁化方向を固定する、いわゆるピンニング層として機能するものである。さらに、磁気固定層３３は、シンセティック構造をなしており、例えば、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）などからなる２つの強磁性層３３Ａ，３３Ｃの間に銅または金などからなる非磁性層３３Ｂが形成された３層構造となっている。この磁気固定層３３では、強磁性層３３Ａ，３３Ｃの磁化方向が反強磁性層３２によって固定されている。ここで、磁気固定層３３が、本発明における「第１の磁気固定層」の一具体例に対応する。
【００３９】
上層部分２０Ｂは、磁気固定層３３上の、Ｘ方向におけるほぼ中央部に形成され、下層部分２０Ａの側から順に感磁層３４と保護層３５とを備えている。感磁層３４は、銅などからなる非磁性３４Ａ，３４Ｃの間にＣｏＦｅなどからなる強磁性層３４Ｂが形成された３層構造をなしている。非磁性３４Ａ，３４Ｃおよび強磁性層３４Ｂの厚みは、例えば、いずれも３ｎｍである。この感磁層３４における強磁性層３４Ｂが、磁気記録媒体３からの信号磁界によって磁化の向きが変化するようになっている。さらに、保護層３５は、例えば、５ｎｍの厚みを有する銅により構成される。
【００４０】
磁区制御膜１２は、下部シールド層１１の側から順に、第２の磁区制御部分１２１と第１の磁区制御部分１２２とを備えている。第２の磁区制御部分１２１は、Ｘ方向において、下層部分２０Ａを挟むように第２の幅Ｗ２に対応する間隔で対向配置され、上層部分２０Ｂにおける感磁層３４に縦バイアス磁界を印加するようになっている。一方、第１の磁区制御部分１２２は、Ｘ方向において、上層部分２０Ｂを挟むように第１の幅Ｗ１に対応する間隔で対向配置され、感磁層３４に縦バイアス磁界を印加するように構成されている。ＭＲ素子１０Ａでは、第１の磁区制御部分１２２が上層部分２０Ｂと接するように構成されている。
【００４１】
より詳細には、第２の磁区制御部分１２１は、下層部分２０Ａの端面Ｓ２０Ａと下部シールド層１１とを覆うように形成された下地層１２１Ａと、その上に形成された磁区制御層１２１Ｂとを有している。第１の磁区制御部分１２２は、上層部分２０Ｂの端面Ｓ２０Ｂと下層部分２０Ａと第２の磁区制御部分１２１とを覆うように形成された下地層１２２Ａと、その上に形成された磁区制御層１２２Ｂとを有している。下地層１２１Ａ，１２２Ａは、例えば、クロムチタン合金（ＣｒＴｉ）からなり、後述する製造プロセスにおいて、それぞれ磁区制御層１２１Ｂ，１２２Ｂの成長性を向上させるように機能する。なお、下層部分２０Ａの端面Ｓ２０Ａを覆っている部分の下地層１２１Ａと、上層部分２０Ｂの端面Ｓ２０Ｂを覆っている部分の下地層１２２Ａとは、いずれもできるだけ厚みを薄くすることが望ましい。特に、端面Ｓ２０Ａおよび端面Ｓ２０Ｂを、下地層１２１Ａおよび下地層１２２Ａによって全く覆わないようにすることが、より好ましい。磁区制御層１２１Ｂ，１２２Ｂは、例えば、コバルト白金合金（ＣｏＰｔ）などからなり、感磁層３４における強磁性層３４Ｂの磁区の向きを揃えるように単磁区化を促進し、バルクハウゼンノイズの発生を抑制するように機能する。
【００４２】
また、ＭＲ素子１０Ａでは、第２の幅Ｗ２が、第１の幅Ｗ１の３倍以上１０倍以下であることが望ましく、特に、第１の幅Ｗ１が、０．０５μｍ以上０．１μｍ以下であり、第２の幅Ｗ２が、０．３μｍ以上０．５μｍ以下であることが望ましい。このような数値範囲に収めることにより、高い記録密度を有する磁気記録媒体の情報読出に対応可能となるうえ、感磁層３４に印加される縦バイアス磁界を、Ｘ方向においてより平坦な強度分布とすることができるからである。この場合、第２の幅Ｗ２を０．３μｍ未満とすることは製造上困難であるうえ、仮に製造可能であっても０．３μｍ未満ではＸ方向における強度分布の均一性が失われてしまう。一方、０．５μｍを超えるような第２の幅Ｗ２にすると、磁界の強さを効果的に向上させることが困難となってしまう。
【００４３】
さらに、第１の磁区制御部分１２２の積層方向における厚みと第２の磁区制御部分１２１の積層方向における厚みとの比が、以下の条件式（１）を満足するように構成されていることが望ましい。但し、Ｔ１は第１の磁区制御部分の積層方向における厚みであり、Ｔ２は第２の磁区制御部分の積層方向における厚みを表す。
１／４≦Ｔ１／Ｔ２≦２／３  ……（１）
このような数値範囲に収めることにより、感磁層３４に印加される縦バイアス磁界の、Ｘ方向における均一性を向上しつつ、その強度についても向上することができる。条件式（１）の下限を下回った場合には、感磁層３４の単磁区化を促進するのに十分な強度の縦バイアス磁界を印加することが困難である。一方、上限を上回った場合には、Ｘ方向の磁界分布における平坦な部分を十分に確保することが困難となる。この場合、特に、厚みＴ１と厚みＴ２との合計が５００ｎｍ以下であることが望ましい。
【００４４】
加えて、ＭＲ膜２０の厚み方向（Ｚ方向）において、感磁層３４の厚みの中心が、第１の磁区制御部分１２２の厚みの中心と対応する位置にあることが望ましい。こうすることにより、より効果的に縦バイアス磁界を感磁層３４に印加することができ、十分に単磁区化を促進することができる。ここで、Ｚ方向が、本発明における「第２の方向」の一具体例に対応するものである。
【００４５】
ここで、下部および上部シールド層１１，１４と、ＭＲ膜２０との構成について、さらに説明を加える。図５に示したように、下部および上部シールド層１１，１４は、Ｚ方向に沿ってＭＲ膜２０および一対の磁区制御膜１２を挟むように対向配置されており、磁気記録媒体３の磁気情報を読み出す際には、ＭＲ膜２０に対してＺ方向にセンス電流を流すための電流経路として機能する。すなわち、下部シールド層１１が、下層部分２０Ａおよび一対の磁区制御膜１２と接しており、一方の上部シールド層１４が、上層部分２０Ｂと接すると共に、一対の磁区制御膜１２とは絶縁膜１３によって隔てられている。絶縁膜１３のＸ方向の間隔は、第１の幅Ｗ１と一致している。また、上部シールド層１４と上層部分２０Ｂとの境界面２０Ｕが、Ｘ方向に沿って平坦であり、上部シールド層１４と一対の絶縁膜１３との一対の境界面１３Ｕが、境界面２０Ｕの延長した面上に延在するようになっている。
【００４６】
次に、このように構成されたＭＲ素子１０Ａおよび薄膜磁気ヘッド１の再生動作について、図３ないし図５を参照して説明する。
【００４７】
この薄膜磁気ヘッド１では、再生ヘッド部１Ａにより磁気記録媒体３に記録された情報を読み出す。記録情報を読み出す際には、記録媒体対向面２Ｆが磁気記録媒体３の記録面と対向しており、この状態で、磁気記録媒体３からの信号磁界がＭＲ膜２０に到達する。この際、ＭＲ膜２０には予め、下部シールド層１１および上部シールド層１４を介して積層方向（Ｚ方向）にセンス電流が流されている。すなわち、ＭＲ膜２０の内部を、下地層３１、反強磁性層３２、磁気固定層３３、感磁層３４および保護層３５の順に、あるいは、その逆の順にセンス電流が流されている。ＭＲ膜２０においては、信号磁界によって磁化方向が変化する感磁層３４と、反強磁性層３２によって磁化方向がほぼ一定方向に固定され、信号磁界の影響を受けない磁気固定層３３との間で、相対的な磁化の向きが変化する。その結果、伝導電子のスピン依存散乱の変化が起こり、ＭＲ膜２０の電気抵抗に変化が生じる。この電気抵抗の変化はセンス電流の変化をもたらし、この電流変化を検知することにより、磁気記録媒体３の記録情報を読み出すようになっている。
【００４８】
続いて、本実施の形態の薄膜磁気ヘッド１における作用を説明する。
【００４９】
上記したように、従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、他のＭＲ素子に比べて磁気抵抗変化率（ＭＲ比）ΔＲ／Ｒが小さく、改善が望まれていた。ＭＲ比ΔＲ／Ｒを大きくするためには、抵抗変化量ΔＲを増加させるほか、ＭＲ素子全体の抵抗値Ｒを低減する方法が考えられる。ＭＲ膜を積層方向に流れるセンス電流の抵抗値を低減するには、単純にＭＲ膜の形成面積を増加する方法も考えられるが、この方法では高記録密度化に伴う記録トラック幅の狭小化には対応できなくなる。これに対し、本実施の形態のＭＲ素子１０Ａを備えた薄膜磁気ヘッド１によれば、記録トラック幅の狭小化に対応できるうえ、抵抗変化量ΔＲを減少させることなく、抵抗変化量ΔＲの増加に寄与しない部分の抵抗値Ｒを低減することができる。具体的には、感磁層３４を有する上層部分２０Ｂが第１の幅Ｗ１をなし、より小さな実効トラック幅を規定することで、より高記録密度化した記録トラック幅に対応すると共に、抵抗変化量ΔＲの増加にあまり寄与しないうえ比抵抗の大きい反強磁性層３２を有する下層部分２０Ａが、感磁層３４の幅に相当する第１の幅Ｗ１よりも大きな第２の幅Ｗ２をなすことにより、ＭＲ素子全体の抵抗値Ｒをいっそう低減することができる。このため、ＭＲ比ΔＲ／Ｒを大きくすることができ、信号磁界をより高感度に検出することが可能となる。ここで、高密度記録化とは、ＰＷ５０およびＭＲＷｕをより小さくするということを意味する。ＰＷ５０とは、再生波形ピークの半値幅であり、磁気記録媒体における円周方向の記録密度（ＢＰＩ：Bit Per Inch）と密接な関係がある。ＭＲＷｕとは、記録トラック密度（ＴＰＩ：Track Per Inch）に関連するパラメータである。
【００５０】
さらに、一対の磁区制御膜１２を、上層部分２０Ｂの第１の幅Ｗ１に対応した相互間隔を有する一対の第１の磁区制御部分１２２と、下層部分２０Ａの第２の幅Ｗ２に対応した相互間隔を有する一対の第２の磁区制御部分１２１とに分けることにより、感磁層３４と一対の第１の磁区制御部分１２２との距離を近づけることができ、Ｘ方向に沿って十分な均一性を示す縦バイアス磁界を印加することができる。また、一対の第１の磁区制御部分１２２と比べて、感磁層３４からの距離が遠い一対の第２の磁区制御部分１２１に適切な厚みを持たせることにより、感磁層３４に対し、より強い縦バイアス磁界を印加することができる。
【００５１】
また、上部シールド層１４が、上層部分２０Ｂと接すると共に一対の磁区制御膜１２とは絶縁膜１３によって隔てられており、この絶縁膜１３のＸ方向の間隔が第１の幅Ｗ１と一致しているので、センス電流が第１の幅Ｗ１を有するＭＲ膜２０の上層部分２０Ｂを通過することととなり、第１の幅Ｗ１に対応した実効トラック幅が規定される。さらに、上部シールド層１４と上層部分２０Ｂとの境界面２０Ｕが、Ｘ方向に沿って平坦であり、上部シールド層１４と一対の絶縁膜１３との一対の境界面１３Ｕが、境界面２０Ｕを延長した面に沿って、すなわち、同一面内において延在するようにした。図２０に示した従来のＭＲ素子１１０のようにＺ方向におけるギャップＧがある場合には、再生動作の際に信号磁界による磁束が上部シールド層１１４へ回り込んでしまうので、ＰＷ５０が大きくなってしまう。ところが本実施の形態のＭＲ素子１０Ａによれば、境界面１３Ｕと境界面２０Ｕとが同一面内に存在し、Ｚ方向におけるＭＲ膜２０とは反対側にギャップが存在しない。このため、ＭＲ膜２０の厚みに対応する幅でビット長が規定され、より小さなＰＷ５０が得られる。この場合、同一面内に存在する場合に限らず、一対の境界面１３Ｕが、境界面２０Ｕの延長した面よりも下部シールド層１１に近い側においてＸ方向に沿って延在するようにした場合であっても、上記の効果は得られる。ここで、境界面２０Ｕが、本発明の「第１の境界面」に対応する一具体例であり、境界面１３Ｕが、本発明の「第２の境界面」に対応する一具体例である。
【００５２】
以上のように、本実施の形態の薄膜磁気ヘッド１によれば、Ｘ方向に沿って、ＭＲ膜２０のうちの感磁層３４を含む上層部分２０Ｂの第１の幅Ｗ１を狭めつつ、ＭＲ膜２０における抵抗変化量ΔＲに寄与しない部分である下層部分２０Ａの第２の幅Ｗ２を広く確保するようにした。こうすることにより、下層部分２０Ａにおける第２の幅Ｗ２が第１の幅Ｗ１よりも大きい分だけ下層部分２０Ａの抵抗値を低減することができるので、ＭＲ膜２０全体の抵抗値Ｒを低減することができる。一方、ＭＲ膜２０全体の抵抗変化量ΔＲは、第２の幅Ｗ２を第１の幅Ｗ１よりも大きくした場合であっても、第２の幅Ｗ２を第１の幅Ｗ１と同等とした場合と比べてほとんど差がみられない。これらの結果、上層部分２０Ｂにおける第１の幅Ｗ１をより狭小な記録トラック幅に対応させつつ、ＭＲ比を大きくすることができる。よって、より狭い記録トラック幅をなす磁気記録媒体３から情報を高感度に読み出すことができる。さらに、第１の磁区制御部分１２２が、第１の幅Ｗ１に対応して上層部分２０Ｂを挟むようにしたので、上層部分２０Ｂに隣接するように第１の磁区制御部分１２２を設けることができる。加えて、下層部分２０Ａを挟むように一対の第２の磁区制御部分１２１を対向配置することにより、上層部分２０Ｂの感磁層３４との適切な距離を確保することができる。これにより、感磁層３４に対し、十分な強度と均一性とを併せ持つ縦バイアス磁界を印加することができる。この結果、全体に亘って感磁層３４の単磁区化がより促進されるので、より安定した読出動作を行うことができる。加えて、境界面２０Ｕと一対の境界面１３Ｕとが同一平面上となるように構成したので、信号磁界による磁束が上部シールド層１４へ回り込むのを抑制することができる。この結果、より微小な長さのビット長が規定され、主にＰＷ５０が改善されるので、より高い記録密度に対応可能となる。
【００５３】
続いて、図３ないし図１２を参照して、薄膜磁気ヘッド１の製造方法について説明する。ここでは、主にＭＲ素子１０Ａを形成する部分について詳細に説明する。
【００５４】
本実施の形態に係る製造方法は、基体２Ｅ上に下部シールド層１１を形成する工程と、この下部シールド層１１の上に、下部シールド層１１の側から反強磁性層３２と磁気固定層３３と感磁層３４とが順に配設された構造を含む多層膜２０１を形成する工程と、この多層膜２０１の上に、選択的にフォトレジストパターン４１Ａを形成する工程と、このフォトレジストパターン４１Ａをマスクとして利用し、多層膜２０１を選択的にエッチングすることにより多層膜パターン２０２を形成する工程と、全面に亘って強磁性膜を形成したのち、フォトレジストパターン４１Ａを除去することにより第２の磁区制御部分１２１を形成する工程と、多層膜パターン２０２の、記録トラック幅を規定する部分に対応する領域を保護するように選択的にフォトレジストパターン４１Ｂを形成する工程と、このフォトレジストパターン４１Ｂをマスクとして利用し、非保護領域における多層膜パターン２０２を、Ｚ方向において少なくとも感磁層３４の全てが除去されると共に第Ｚ方向において反強磁性層３２の少なくとも一部が残るようにエッチングすることにより、Ｘ方向の幅が第１の幅Ｗ１をなす上層部分２０ＢとＸ方向の幅が第１の幅Ｗ１よりも大きな第２の幅Ｗ２をなす下層部分２０Ａとを備えたＭＲ膜２０の形成を完了する工程と、このＭＲ膜２０の形成を完了する工程においてエッチングされた領域に第１の磁区制御部分１２２を形成することにより、一対の磁区制御膜１２の形成を完了する工程と、この一対の磁区制御膜１２の上に絶縁膜１３を形成する工程と、フォトレジストパターン４１Ｂを除去したのち、全面に亘って上部シールド層１４を形成する工程とを含むものである。以下、各工程について、より詳細に説明する。
【００５５】
まず、図６に示したように、基体２Ｅの一側面上に形成された下部シールド層１１上に全面に亘って多層膜２０１を形成する。具体的には、スパッタリング等を用いて、下地層３１、反強磁性層３２、被固定層３３、非磁性層３４、磁気感受層３５および保護層３６とを順に積層する。この多層膜２０１は、最終的にＭＲ膜２０となるものである。なお、図６〜図１２においては、ＭＲ膜２０ならびにその形成過程における多層膜２０１および多層膜パターン２０２（後出）の内部構造については図示を省略するが、いずれも上記した図５に示したＭＲ膜２０と対応する内部構造を有している。
【００５６】
続いて、図７に示したように、多層膜２０１の上に、下層部分２０Ａの第２の幅Ｗ２に対応する幅をなすように選択的にフォトレジストパターン４１Ａを形成する。この場合、所定の溶剤を使用してフォトレジストパターン４１Ａの端部を一部除去し、アンダーカットを形成するようにしてもよい。
【００５７】
こののち、多層膜２０１を、例えば、イオンミリングやＲＩＥ等のドライエッチングによりフォトレジストパターン４１Ａをマスクとして利用して選択的に除去する。この場合、下部シールド層１１に達するまでドライエッチングを行う。これにより、図８に示したように、第２の幅Ｗ２を有する多層膜パターン２０２が形成される。ここで、第２の幅Ｗ２とは、反強磁性層３２における平均的なＸ方向の幅を指す。多層膜パターン２０２を形成したのち、これをＸ方向に挟んで両側に隣接するように一対の第２の磁区制御部分１２１を形成する。具体的には、例えば、スパッタリング等により、全面に亘って、のちに下地層１２１Ａおよび磁区制御層１２１Ｂとなる多層の強磁性膜を形成する。次いで、フォトレジストパターン４１Ａをリフトオフすることにより、多層膜パターン２０２と、これを挟んで対向する下地膜１２１Ａおよび磁区制御層１２１Ｂからなる一対の第２の磁区制御部分１２１とが現れる。この場合、下地膜１２１Ａは、ドライエッチングによって多層膜パターン２０２の両側に露出した下部シールド層１１の上面を少なくとも覆うようにすればよく、むしろ、多層膜パターン２０２の端面を可能な限り覆わないようにすることが望ましい。
【００５８】
次いで、図９に示したように、多層膜パターン２０２の上にフォトレジストパターン４１Ｂを形成する。この場合、多層膜パターン２０２のＸ方向における中央部分に形成することが望ましい。こののち、図１０に示したように、フォトレジストパターン４１Ｂをマスクとして利用し、非保護領域における多層膜パターン２０２の一部をエッチングすることにより、Ｘ方向の幅が第１の幅Ｗ１をなす上層部分２０ＢとＸ方向の幅が第１の幅Ｗ１よりも大きな第２の幅Ｗ２をなす下層部分２０Ａとを備えたＭＲ膜２０の形成を完了する。すなわち、この場合、下部シールド層１１に達するまでエッチングせずに、磁気固定層３３における強磁性層３３Ｃの上面に達する位置でエッチングを止めるようにする。このエッチングをおこなう工程では、少なくとも感磁層３４を完全に除去することが重要であると共に、できるだけ反強磁性層３２を除去しないようにすることも重要である。なお、第２の磁区制御部分１２１は、上層部分２０Ｂに対応する深さまで除去される。ここで、第１の幅Ｗ１とは、感磁層３４における平均的なＸ方向の幅を指す。
【００５９】
ＭＲ膜２０の形成が完了したのち、図１１に示したように、ＭＲ膜２０の形成を完了する工程においてエッチングされた領域に、スパッタリング等により下地層１２２Ａと磁区制御層１２２Ｂとを積層することにより第１の磁区制御部分１２２を形成し、さらに、この第１の磁区制御部分１２２の上に、スパッタリングにより絶縁膜１３を形成する。ここで、絶縁膜１３の上面（境界面１３Ｕ）が、積層方向においてＭＲ膜２０の上面（境界面２０Ｕ）と同じ高さ、あるいは境界面２０Ｕよりも低い位置となるようにすることが望ましい。これにより、再生動作の際に信号磁界の磁束が上部シールド層１４へ回り込むのを抑制することができ、ＭＲ膜２０の厚みに対応する幅でビット長が規定され、より小さなＰＷ５０が得られるからである。また、第１の磁区制御部分１２２を形成する場合よりも低い成膜角度で絶縁膜１３を形成することが望ましい。こうすることで、より確実に一対の磁区制御膜１２を覆うことができるからである。
【００６０】
最後に、フォトレジストパターン４１Ｂを除去したのち、図１２に示したように、全面に亘って上部シールド層１４を形成する。これにより、ＭＲ素子１０Ａが一応完成する。
【００６１】
こののち、図３および図４に示したように、全面に亘って絶縁層１６を形成することにより、再生ヘッド部１Ａが一応完成する。続いて、再生ヘッド部１Ａの上に、下部磁極４１と記録ギャップ層４２とを順に形成し、記録ギャップ層４２の上に選択的にコイル４４を形成する。こののち、記録ギャップ層４２の一部をエッチングすることにより開口部４２Ａを形成する。次いで、コイル４４を覆うように絶縁層４５を形成し、さらに、ポールチップ４３および連結部分４６を順次形成する。最後に全体を覆うように上部磁極４７を形成することにより記録ヘッド部１Ｂが一応完成する。こののち、例えば、スライダ２Ａを機械加工して記録媒体対向面２Ｆを形成するなど、所定の工程を経ることにより、薄膜磁気ヘッド１が完成する。
【００６２】
以上のように、本実施の形態の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、上記各工程を含むことにより、Ｘ方向において、より狭小な第１の幅Ｗ１を有する上層部分２０Ｂと、これよりも広い第２の幅Ｗ２を有する下層部分２０Ａとを備えたＭＲ膜２０を形成することができるので、より狭い記録トラック幅の磁気記録媒体３からの情報読み出しに対応可能となる。さらに、上層部分２０Ｂの第１の幅Ｗ１に対応した一対の第１の磁区制御部分１２２と、下層部分２０Ａの第２の幅Ｗ２に対応した一対の第２の磁区制御部分１２１とを備えた一対の磁区制御膜１２を形成できるので、感磁層３４に対し、十分な縦バイアス磁界を印加することができる。
【００６３】
また、本実施の形態の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、一対の磁区制御膜１２の上に絶縁膜１３を形成する工程において、スパッタリング法を用いて、第１の磁区制御部分１２２を形成する場合よりも低い成膜角度で絶縁膜１３を形成するようにしたので、より確実に一対の磁区制御膜１２と上部シールド層１４とを絶縁することができる。よって、より狭い実効トラック幅が確実に規定され、高記録密度化に対応可能となる。
【００６４】
＜第１の変形例＞
次に、図１３を参照して、本実施の形態の薄膜磁気ヘッド１におけるＭＲ素子１０Ａの第１の変形例（変形例１）について説明する。
【００６５】
図１３は、本実施の形態のＭＲ素子１０Ａにおける変形例１としてのＭＲ素子１０Ｂの断面構成を表すものであり、本実施の形態における図５に対応している。本実施の形態のＭＲ素子１０Ａは、一般に、シングルＳＶ構造と呼ばれるものであり、１つの感磁層に対し、１つの反強磁性層および磁気固定層が対応するように構成したものである。これに対し、本変形例のＭＲ素子１０Ｂは、一般に、デュアルＳＶ構造と呼ばれるものであり、図１３に示したように、上層部分に別の反強磁性層および磁気固定層を設け、１つの感磁層に対し、２つの反強磁性層および磁気固定層が対応するように構成したものである。
【００６６】
具体的には、図１３に示したように、本変形例のＭＲ素子１０ＢにおけるＭＲ膜５０は、下部シールド層１１の側から順に、反強磁性層３２を有すると共にＸ方向の幅が第２の幅Ｗ２をなすように延在する下層部分５０Ａと、感磁層３４を有すると共にＸ方向の幅が第１の幅Ｗ１をなすように延在する上層部分５０Ｂとを備えている。
【００６７】
下層部分５０Ａは、下部シールド層１１の上に、下地層３１、反強磁性層３２および磁気固定層３３がこの順に形成された構造を有している。一方、上層部分５０Ｂは、下層部分５０Ａの側から順に感磁層３４と、第２の磁気固定層としての磁気固定層３７と、第２の反強磁性層としての反強磁性層３８と、保護層３５とを備えている。反強磁性層３８は反強磁性層３２と同様に、例えば、ＰｔＭｎまたはＩｒＭｎ等の反強磁性を示す材料により構成され、磁気固定層３７の磁化方向を固定するように機能する。さらに、磁気固定層３７は、磁気固定層３３と同様にシンセティック構造をなしており、例えば、ＣｏＦｅなどからなる２つの強磁性層３７Ａ，３７Ｃの間に銅または金などからなる非磁性層３７Ｂが形成された３層構造となっている。この磁気固定層３７では、強磁性層３３Ａ，３３Ｃの磁化方向が反強磁性層３８によって固定されている。
【００６８】
このようなデュアルＳＶ構造をなすＭＲ素子１０Ｂを備えた薄膜磁気ヘッド１では、以下のようにして記録情報の読出をおこなう。ＭＲ膜５０では、信号磁界によって磁化方向が変化する感磁層３４と、磁化方向が信号磁界の影響を受けない２つの磁気固定層３３，３７との間で、相対的な磁化の向きが変化することにより電気抵抗に変化が生じるようになっている。これに伴うセンス電流の変化を検知することにより、記録情報の読み出しをおこなう。
【００６９】
上記した本変形例のＭＲ素子１０Ｂを備えた薄膜磁気ヘッドによれば、シングルＳＶ構造のＭＲ素子１０Ａを備えた場合よりも、より大きな抵抗変化量ΔＲが得られる。但し、第１の幅Ｗ１をなし、比較的、比抵抗の大きな反強磁性層３８が上層部分５０Ｂに含まれているので、シングルＳＶ構造のＭＲ素子１０Ａの場合よりもＭＲ素子全体の抵抗値Ｒは大きくなる。しかし、デュアルＳＶ構造において、感磁層および２つの反強磁性層が全て同一の幅を有するようにした場合よりも、本変形例のＭＲ素子１０Ｂの構成とした場合のほうが、より高密度化された磁気記録媒体３からの情報を高感度に読み出すことができるうえ、感磁層３４の単磁区化をより促進することができるので、より安定した読出動作を行うことができる。
【００７０】
＜第２の変形例＞
次に、図１４を参照して、本実施の形態の薄膜磁気ヘッド１におけるＭＲ素子１０Ａの第２の変形例（変形例２）について説明する。
【００７１】
図１４は、本実施の形態のＭＲ素子１０Ａにおける変形例２としてのＭＲ素子１０Ｃの断面構成を表すものであり、本実施の形態における図５に対応している。本変形例のＭＲ素子１０Ｃは、上記変形例１のＭＲ素子１０Ｂと同様に、一般に、デュアルＳＶ構造と呼ばれるものである。但し、変形例１では、上層部分５０Ｂにおける磁気固定層３７および反強磁性層３８の幅が感磁層３４の第１の幅Ｗ１に対応するようにしたのに対し、本変形例では、磁気固定層３７および反強磁性層３８を含む第３の積層部分５１Ｃが、第１の幅Ｗ１よりも大きな第３の幅Ｗ３をなすようにしたものである。
【００７２】
すなわち、本変形例のＭＲ素子１０ＣにおけるＭＲ膜５１は、感磁層３４を有し、Ｘ方向の幅が第１の幅Ｗ１をなすように延在する第１の積層部分５１Ａと、反強磁性層３２を有し、Ｘ方向の幅が第１の幅Ｗ１よりも大きな第２の幅Ｗ２をなすように延在する第２の積層部分５１Ｂと、第１の積層部分５１Ａを挟んで第２の積層部分５１Ｂと反対側に設けられ、Ｘ方向の幅が第１の幅Ｗ１よりも大きな第３の幅Ｗ３をなすように延在する第３の積層部分５１Ｃとを備えている。ここで、第２の幅Ｗ２と第３の幅Ｗ３とは同じ大きさの幅であってもよいし、異なっていてもよい。さらに、ＭＲ素子１０Ｃは、ＭＲ膜５１をＸ方向に挟んで対向する一対の磁気制御膜１７を含んでいる。この一対の磁気制御膜１７は、Ｘ方向において第１の積層部分５１Ａを挟むように第１の幅Ｗ１に対応する間隔で対向配置され、感磁層３４に縦バイアス磁界を印加する一対の第１の磁区制御部分１２２と、Ｘ方向において第２の積層部分５１Ｂを挟むように対向配置され、感磁層３４に縦バイアス磁界を印加する一対の第２の磁区制御部分１２１と、Ｘ方向において第３の積層部分５１Ｃを挟むように対向配置され、感磁層３４に縦バイアス磁界を印加する一対の第３の磁区制御部分１２３とを備えている。第３の磁区制御部分１２３は、第１の磁区制御部分１２２の側から順に下地層１２３Ａと磁区制御膜１２３Ｂとを有している。
【００７３】
図１４を参照して、ＭＲ素子１０Ｃにおける、さらなる詳細な構成について説明する。図１４に示したように、第１の積層部分５１Ａは、第２の積層部分５１Ｂの側から順に非磁性層３４Ａと強磁性層３４Ｂと非磁性層３４Ｃとが積層された感磁層３４を有している。第２の積層部分５１Ｂは、下部シールド層１１の上に、下地層３１、反強磁性層３２および磁気固定層３３がこの順に形成された構造を有している。さらに、第３の積層部分５１Ｃは、第１の積層部分５１Ａの側から順に第２の磁気固定層としての磁気固定層３７と、第２の反強磁性層としての反強磁性層３８と、保護層３５とを備えている。第３の積層部分５１Ｃは、図１４に示したように、絶縁膜１３Ａによって第１の磁区制御部分１２２と電気的に絶縁され、かつ、絶縁膜１３Ｂによって第３の磁区制御部分１２３と電気的に絶縁されていることが望ましい。再生動作時の電流経路をＸ方向に広げることなく確実に第１の積層部分５１Ａの幅に限定するためである。なお、この場合、第１の磁区制御部分１２２と第３の磁区制御部分１２３とは電気的に絶縁されていなくともよい。また、第１ないし第３の積層部分５１Ａ〜５１Ｃは、端面がＸ方向に対して垂直に形成されていることが最も好ましいが、ここでは、第１の幅Ｗ１が感磁層３４における強磁性層３４Ｂの平均的な幅を示し、第２の幅Ｗ２が反強磁性層３２の平均的な幅を示し、さらに、第３の幅Ｗ３が反強磁性層３８の平均的な幅を示すものとする。
【００７４】
本変形例のＭＲ素子１０Ｃを備えた薄膜磁気ヘッドによれば、シングルＳＶ構造のＭＲ素子１０Ａを備えた場合よりも、より大きな抵抗変化量ΔＲが得られる。さらに、比抵抗の大きな反強磁性層３８を含む第３の積層部分５１Ｃが第１の幅Ｗ１よりも大きな第３の幅Ｗ３をなすようにしたので、上記実施例１のＭＲ素子１０Ｂの場合よりもＭＲ素子全体の抵抗値Ｒを小さくすることができる。したがって、ＭＲ比ΔＲ／Ｒをより大きくすることができるので、より高密度化した磁気記録媒体３からの微弱な信号磁界を、ＭＲ素子１０Ａ，１０Ｂよりも高感度に検出することができる。
【００７５】
＜第３の変形例＞
次に、図５を参照して、本実施の形態の薄膜磁気ヘッド１におけるＭＲ素子１０Ａの第３の変形例（変形例３）について説明する。
【００７６】
本実施の形態は、第１の磁区制御部分１２２と第２の磁区制御部分１２１とが同じ保磁力を有する場合に限定されるものではなく、互いに異なる保磁力を有するように構成することが可能である。例えば、第１の磁区制御部分１２２よりも第２の磁区制御部分１２１のほうが高い保磁力を有するようにしてもよいし、反対に、第１の磁区制御部分１２２よりも第２の磁区制御部分１２１のほうが低い保磁力を有するようにしてもよい。
【００７７】
具体的には、例えば、第１の磁区制御部分１２２における磁区制御層１２２Ｂおよび第２の磁区制御部分１２１における磁区制御層１２１Ｂのうち、いずれか一方をコバルト白金合金（ＣｏＰｔ）により構成し、他方をコバルトクロム白金合金（ＣｏＣｒＰｔ）により構成することによって、互いに異なった保磁力とすることができる。この場合、ＣｏＰｔにより構成した磁区制御層のほうが比較的高い保磁力を示す高磁力層となり、ＣｏＣｒＰｔにより構成した磁区制御層のほうが比較的低い保磁力を示す低磁力層となる。特に、ＣｏＰｔは２．０／（４π）×１０6Ａ／ｍ（＝２．０ｋＯｅ）程度の保磁力を示す組成とし、ＣｏＣｒＰｔは１．２／（４π）×１０6Ａ／ｍ（＝１．２ｋＯｅ）程度の保磁力を示す組成とすることが好ましい。但し、ＣｏＰｔについては、比較的低い飽和磁化を示すような、Ｃｏ含有量が５０％程度の組成とする。
【００７８】
また、あるいは、磁区制御層１２２Ｂ，１２１Ｂの構成材料を同一としたまま、それぞれの下地層１２２Ａ，１２１Ａの組成を変更することにより、第１の磁区制御部分１２２と第２の磁区制御部分１２１との保磁力が互いに異なるようにしてもよい。
【００７９】
このように、上層部分２０Ｂに対応する第１の磁区制御部分１２２と、下層部分２０Ａに対応する第２の磁区制御部分１２１とを互いに異なる保磁力を有するように構成した場合には、寸法や形状などの設計上の自由度が増すので、磁気記録媒体の狭小な記録トラック幅に対応した実効トラック幅を確保しつつ、所望の磁界分布の形成を容易に行うことができる。また、この保磁力差を利用して、第１の磁区制御部分１２２と第２の磁区制御部分１２１とが互いに異なる磁化方向をなすように構成することもできる。
【００８０】
具体的には、以下のようにして、第１の磁区制御部分１２２と第２の磁区制御部分１２１とが互いに異なる磁化方向をなす磁区制御膜１２を形成する。上記実施の形態で説明した製造工程のうち、第２の磁区制御部分１２１を形成する工程において、例えば、ＣｏＰｔを用いて磁区制御層１２１Ｂを形成すると共に、第１の磁区制御部分１２２を形成する工程においてＣｏＣｒＰｔを用いて磁区制御層１２２Ｂを形成する。こののち、まず、第２の磁区制御部分１２１における保磁力よりも大きな外部磁界を印加することにより、第２の磁区制御部分１２１を感磁層３４の磁化容易軸方向と直交する方向（例えば、Ｙ方向）に着磁する。続いて、第２の磁区制御部分１２１における保磁力よりも小さく、かつ、第１の磁区制御部分１２２における保磁力よりも大きな外部磁界を印加することにより、第２の磁区制御部分１２１の磁化方向を変えることなく第１の磁区制御部分１２２を感磁層３４の磁化容易軸方向（例えば、Ｘ方向）に対応した磁化方向に着磁する。こうすることにより、比較的低い保磁力を有すると共に感磁層３４の磁化容易軸方向に対応した磁化方向を有する第１の磁区制御部分１２２と、比較的高い保磁力を有すると共に感磁層３４の磁化容易軸方向と直交する磁化方向を有する第２の磁区制御部分１２１とからなる磁区制御膜１２を形成することができる。
【００８１】
このような構成の磁区制御膜１２とすることにより、第１の磁区制御部分１２２の作用によって感磁層３４の単磁区化が十分に行われると共に、第２の磁区制御部分１２１の作用によって磁気固定層３５における磁化がより強固に固定される。この結果、磁気情報の再生動作時において効率的に、かつ、より安定した出力を得ることができる。
【００８２】
なお、磁区制御膜において上記のような保磁力差を設けることについては、図５に示したＭＲ素子１０Ａの場合に限らず、図１３のＭＲ素子１０Ｂおよび図１４のＭＲ素子１０Ｃにおいても同様に適用できる。すなわち、ＭＲ素子１０Ｂにおいても、第１の磁区制御部分１２２および第２の磁区制御部分１２１が互いに異なる保磁力を有するように構成してもよい。また、ＭＲ素子１０Ｃにおいても、第１ないし第３の磁区制御部分１２１〜１２３が互いに異なる保磁力を有するように構成してもよい。ＭＲ素子１０Ｃの場合には、保磁力差を利用して着磁することにより、第１の磁区制御部分１２２の磁化方向を感磁層３４の磁化容易軸方向と対応させると共に第２の磁区制御部分１２１および第３の磁区制御部分１２３の磁化方向をそれぞれ、感磁層３４の磁化容易軸方向とは異なる磁気固定層３３，３７の磁化方向に対応させるようにすることもできる。このような場合においても、感磁層３４の単磁区化を良好に行うと共に、出力の向上を図ることができる。
【００８３】
［第２の実施の形態］
次に、図１５を参照して、本発明の第２の実施の形態の薄膜磁気ヘッド１におけるＭＲ素子１０Ｄについて説明する。
【００８４】
図１５は、本実施の形態の薄膜磁気ヘッド１におけるＭＲ素子１０Ｄの断面構成を表すものであり、上記第１の実施の形態における図５に対応している。図１５では、図５に示した構成要素と実質的に同一の部分には同一の符号を付している。
【００８５】
なお、以下の説明では、本実施の形態の薄膜磁気ヘッドの構成について、主に、上記第１の実施の形態と異なる点について説明し、他の説明は適宜省略する。
【００８６】
上記第１の実施の形態のＭＲ素子１０Ａでは、一対の第１の磁区制御部分１２２が、上層部分２０Ｂと接するように構成されている。これに対し、本実施の形態のＭＲ素子１０Ｄは、図１５に示したように、一対の第１の磁区制御部分１２２と上層部分２０Ｂとの間に、一対の中間絶縁膜１５を設けるようにしたものである。この一対の中間絶縁膜１５は、例えば、Ａｌ2Ｏ3またはＡｌＮなどの電気的および磁気的な絶縁性を有する材料によって構成される。
【００８７】
このように、一対の中間絶縁膜１５を設けることにより、下部シールド１１と上部シールド１４との間を流れるセンス電流が、第１の磁区制御部分１２２に洩れにくくなる。すなわち、センス電流がＸ方向に広がることなく確実に上層部分２０Ｂの幅に限定されて通過することとなるので、感磁層３４の磁化方向の変化によるセンス電流の抵抗変化を、より高感度に検出することができる。
【００８８】
この場合、一対の中間絶縁膜１５は、それぞれ５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有することが望ましい。５ｎｍ未満の厚みでは、十分な電気絶縁性を確保することが困難であり、一方、１０ｎｍを超えるような厚みでは、磁気的な絶縁性が生じてしまい、感磁層３４に対する第１の磁区制御部分１２２および第２の磁区制御部分１２１による縦バイアス磁界の印加が妨げられる恐れがあるからである。
【００８９】
なお、図１５では、一対の中間絶縁層１５が、上層部分２０Ｂにおける一対の端面Ｓ２０Ｂを覆うと共に、下層部分２１Ａおよび第２の磁区制御部分１２１の上面を覆うようにＸ方向に延在するようにしたが、少なくとも一対の端面Ｓ２０Ｂを覆うようにすればよく、これにより、上記の効果が得られる。
【００９０】
また、本実施の形態のＭＲ素子１０Ｄにおいても、第１の磁区制御部分１２２および第２の磁区制御部分１２１が互いに異なる保磁力を有するように構成してもよい。その場合、第１の磁区制御部分１２２が感磁層３４の磁化容易軸方向に対応する磁化方向を有し、第２の磁区制御部分１２１が第１の磁区制御部分１２２における磁化方向と直交する磁化方向を有するようにすることができる。
【実施例】
【００９１】
次に、上記第１および第２の実施の形態における具体的な実施例について説明する。
【００９２】
以下に述べる実施例１〜４では、上記第１の実施の形態において説明した製造方法に基づき、図５に示した断面構造を有するＭＲ素子１０Ａを備えた薄膜磁気ヘッド１のサンプルを形成した。但し、実施例１−２（後出）についてのみ、図１５に示したＭＲ素子１０Ｄに対応するものである。これらのサンプルについて特性調査をおこなったので、以下、図１６〜図１９を参照して説明する。
【００９３】
［第１の実施例（実施例１）］
図１６は、第１の幅Ｗ１が０．１μｍであると共に一対の磁区制御膜１２の全体の厚みが５０ｎｍとなるように構成した場合に、一対の磁区制御膜１２に挟まれたＭＲ膜２０に印加される縦バイアス磁界の強度分布を示したものである。縦軸が磁界の強さ［任意単位］を表し、横軸がＸ方向の位置［μｍ］を表す。なお、横軸は、ＭＲ素子１０Ａ，１０ＤにおけるＭＲ膜２０のＸ方向の中心位置を０（ゼロ）とする。「△」で図示したものが、ＭＲ素子１０Ａを備えた本実施例（実施例１−１）の特性を表す。実施例１−１は、一対の第１の磁区制御部分１２２を、１５ｎｍの厚みで０．１μｍの間隔となるように対向配置すると共に、一対の第２の磁区制御部分１２１を、３５ｎｍの厚みで０．３μｍの間隔となるように対向配置したものである。さらに、「○」で図示したものが、１０ｎｍの厚みをなす一対の中間絶縁膜１５を有するＭＲ素子１０Ｄを備えた本実施例（実施例１−２）の特性を表す。実施例１−２は、一対の第１の磁区制御部分１２２を、１５ｎｍの厚みで０．１２μｍの間隔となるように対向配置すると共に、一対の第２の磁区制御部分１２１を、３５ｎｍの厚みで０．３μｍの間隔となるように対向配置したものである。また、「◇」で図示した比較例１−１は、５０ｎｍの厚みを有する一対の磁区制御膜が０．１μｍの間隔で対向配置されたものであり、「□」で図示した比較例１−２は、５０ｎｍの厚みを有する一対の磁区制御膜が０．３μｍの間隔で対向配置されたものである。
【００９４】
図１６に示したように、比較例１−１では、全体的な磁界の強さは大きいものの、Ｘ方向に沿って急勾配の磁界分布となっており、感磁層に不均一な縦バイアス磁界を印加することが困難となる。また、比較例１−２では、全体に亘ってより均一な縦バイアス磁界を印加することができるものの、全体的な磁界の強さが不十分である。これらに対し、実施例１−１，１−２は、比較例１−２よりも大きな磁界を得ることができると共に、比較例１−１よりも、磁界分布における平坦な部分をより幅広く確保することができる。実施例１−１と実施例１−２との比較をした場合、実施例１−１は全体に亘って比較的強い磁界を得ることができ、一方の実施例１−２は全体に亘ってより平坦な分布をなす磁界を得ることができる。上記の結果、実施例１−１，１−２のような構成にすれば、比較的強く、かつ、比較的均一な縦バイアス磁界を感磁層に印加することができ、単磁区化を促進することができることがわかった。
【００９５】
［第２の実施例（実施例２）］
図１７は、図１６と同様に、一対の磁区制御膜１２の全体の厚みが５０ｎｍとなるように構成した場合における、縦バイアス磁界の強度分布を示したものである。各実施例（実施例２−１〜２−７）は、一対の第１の磁区制御部分１２２を０．１μｍの間隔で対向配置すると共に、一対の第２の磁区制御部分１２１を０．３μｍの間隔で対向配置するようにしたものである。第１の磁区制御部分１２２の厚みＴ１は、実施例２−１から順に、４５，４０，３０，２０，１５，１０および５ｎｍとし、これと対応するように第２の磁区制御部分１２１の厚みＴ２は、実施例２−１から順に、５，１０，２０，３０，３５，４０および４５ｎｍとした。
【００９６】
図１７に示したように、実施例２−１から実施例２−７へ向かうほど、すなわち、厚みＴ１が減少し、厚みＴ２が増加するほど全体的に磁界の強さは弱まるが、磁界分布における平坦な部分がより幅広くなる。逆に、実施例２−７から実施例２−１へ向かうほど、すなわち、厚みＴ１が増加し、厚みＴ２が減少するほど磁界分布における平坦な部分の幅が狭まるが、感磁層３４に印加される磁界の強さは全体的に強くなる。この結果、特に、本発明における条件式（１）の範囲を満足する実施例２−４，２−５および２−６の構成（Ｔ１／Ｔ２＝２０／３０，１５／３５および１０／４０）であれば、磁界の強さと磁界分布の均一性とのバランスがより良好に保たれることがわかった。
【００９７】
［第３の実施例（実施例３）］
図１８は、図１６および図１７と同様に、縦バイアス磁界の強度分布を示したものである。図１８は、特に、一対の第２の磁区制御部分１２１による磁界の強さへの影響を示すものである。「△」で図示した実施例３−１は、一対の第１の磁区制御部分１２２を、１５ｎｍの厚みで０．１μｍの間隔となるように対向配置すると共に、一対の第２の磁区制御部分１２１を、３５ｎｍの厚みで０．３μｍの間隔となるように対向配置したものである。また、「×」で図示した実施例３−２は、一対の第１の磁区制御部分１２２を、１５ｎｍの厚みで０．１μｍの間隔となるように対向配置すると共に、一対の第２の磁区制御部分１２１を、３５ｎｍの厚みで０．５μｍの間隔となるように対向配置したものである。なお、１５ｎｍの厚みを有する一対の磁区制御膜が０．１μｍの間隔で対向配置された比較例３を「◇」で図示する。
【００９８】
図１８に示したように、実施例３−１，３−２は、いずれも全体に亘って比較例３よりも大きな磁界の強さを示した。これは、一対の第２の磁区制御部分１２１による効果である。この結果、第２の幅Ｗ２を０．３μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内とすれば、Ｘ方向における強度分布の均一性を失うことなく、磁界の強さを効果的に強められることが確認できた。
【００９９】
［第４の実施例（実施例４）］
図１９は、ＭＲ素子１０Ｂを備えた薄膜磁気ヘッド１について、ＰＷ５０を測定した結果である（実施例４）。横軸が絶縁膜１３の厚み［ｎｍ］を示し、縦軸がＰＷ５０を示す。ここでは、絶縁膜１３の厚みが１０ｎｍの場合におけるＰＷ５０の値を１として規格化し、図示している。なお、比較例４として、図２０に示したＭＲ素子１１０について、絶縁膜１１３の厚みが２０ｎｍである場合のＰＷ５０を「□」で示す。
【０１００】
図１９に示したように、実施例４では、絶縁膜１３の厚みが増加するとＰＷ５０も増加する傾向が見られた。同じ厚みで比較した場合、実施例４は、比較例４よりも小さなＰＷ５０を示した。すなわち、上部シールド層１４の下面（境界面１３Ｕ＋境界面５０Ｕ）に凹凸がなく、平坦であることにより、再生動作の際、磁気記録媒体３の信号磁界による磁束が上部シールド１４に洩れることなくＭＲ膜５０の内部に集中して形成されることが確認できた。なお、図示しないが、このＰＷ５０と同様の傾向が、ＭＲＷｕにおいても確認することができた。
【０１０１】
［第５の実施例（実施例５）］
次に、図１３に示した上記第１の変形例のＭＲ素子１０Ｂについて、各層ごとの抵抗値を算出した。その結果を、各層の構成材料および厚みと併せて表１に示す（実施例５）。実施例５は、第１の幅Ｗ１を０．１μｍとし、第２の幅Ｗ２を０．３μｍとしたものである。ここでは、磁気固定層３３，３７は、いずれもＣｏＦｅからなる単層構造とした。これに対して、第１および第２の幅Ｗ１，Ｗ２が共に０．１μｍである場合の各層の抵抗値を算出したものを、比較例５として表１に併せて記載する。なお、表１に示した各抵抗値は、比較例５におけるＭＲ膜全体の抵抗値Ｒを１として規格化している。
【０１０２】
【表１】
2004319060.tif 000003
【０１０３】
表１に示したように、実施例５は、下地層３１、反強磁性層３２および磁気固定層３３が第１の幅Ｗ１の３倍の大きさの第２の幅Ｗ２をなすようにしたので、下地層３１、反強磁性層３２および磁気固定層３３における抵抗値が、それぞれ比較例５の抵抗値の１／３の大きさに減少している。これにより、ＭＲ膜全体の抵抗値Ｒが、比較例５における１に対し、実施例５は０．６５５となる。特に、比抵抗の大きい反強磁性層３２の抵抗値の減少による効果が大きいことがわかった。
【０１０４】
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施の形態および変形例に限定されず、種々変形可能である。例えば、本実施の形態および実施例では、シングルスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子として、ボトムスピンバルブ型を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、トップスピンバルブ型であってもよい。また、本実施の形態および実施例では、磁気抵抗効果素子がＣＰＰ−ＧＭＲ素子であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子であってもよい。この場合にも一対の磁区制御膜を２つの磁区制御部分によって構成することにより、強度と均一性とのバランスの良い縦バイアス磁界を形成することができ、読出動作の安定性を確保することができる。
【０１０５】
また、本実施の形態および実施例では、磁気固定層を３層からなるシンセティック構造としたが、単層の磁気固定層とすることも可能である。さらに、本実施の形態および変形例では、第１の幅を０．１μｍとしたが、これに限定されるものではなく、適用される磁気記録媒体の記録トラック幅に対応して決定される。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを備えたアクチュエータアームの構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示したアクチュエータアームにおけるスライダの構成を表す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を表す分解斜視図である。
【図４】図３に示した薄膜磁気ヘッドのＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。
【図５】図４に示した薄膜磁気ヘッドのＶ矢視方向から眺めた構造を表す要部断面図である。
【図６】図５に示した薄膜磁気ヘッドを製造する方法における一工程を表す要部断面図である。
【図７】図６に続く一工程を表す要部断面図である。
【図８】図７に続く一工程を表す要部断面図である。
【図９】図８に続く一工程を表す要部断面図である。
【図１０】図９に続く一工程を表す要部断面図である。
【図１１】図１０に続く一工程を表す要部断面図である。
【図１２】図１１に続く一工程を表す要部断面図である。
【図１３】図３に示した薄膜磁気ヘッドにおける第１の変形例（変形例１）としての構造を表す要部断面図である。
【図１４】図３に示した薄膜磁気ヘッドにおける第２の変形例（変形例２）としての構造を表す要部断面図である。
【図１５】本発明の第２実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面構成を表す断面図である。
【図１６】本発明の第１の実施例（実施例１）における縦バイアス磁界分布を示す特性図である。
【図１７】本発明の第２の実施例（実施例２）における縦バイアス磁界分布を示す特性図である。
【図１８】本発明の第３の実施例（実施例３）における縦バイアス磁界分布を示す特性図である。
【図１９】本発明の第４の実施例（実施例４）におけるＰＷ５０の特性を示す特性図である。
【図２０】従来の薄膜磁気ヘッドの断面構成を表す要部断面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１…薄膜磁気ヘッド、２…アクチュエータアーム、３…磁気記録媒体、１０（１０Ａ〜１０Ｄ）…磁気抵抗効果（ＭＲ）素子、１１…下部シールド層、１２…磁区制御膜、１２１…第２の磁区制御部分、１２２…第１の磁区制御部分、１２３…第３の磁区制御部分、１４…上部シールド層、２０，５０，５１…ＭＲ膜、２０Ａ，５０Ａ…下層部分、２０Ｂ，５０Ｂ…上層部分、３３，３７…磁気固定層、３４…感磁層。
【図１】
2004319060.tif 000004
【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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