(57)【要約】【課題】磁気センサ及び磁気記録装置に関し、ＲＡをほとんど変えずに出力を向上させる。【解決手段】磁気感知膜面に少なくとも垂直成分を含んだ方向に電流を流す構造の磁気センサのシングルスピンバルブ構造の磁気感知膜を構成するフリー層１の外側に金属電子反射層８を設けるとともに、ピンド層３内に非絶縁性の電子反射層５を設ける。【選択図】          図１
2004200535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気感知膜面に少なくとも垂直成分を含んだ方向に電流を流す構造の磁気センサにおいて、シングルスピンバルブ構造の磁気感知膜を構成するフリー層の外側に金属電子反射層を有するとともに、ピンド層内に非絶縁性の電子反射層を有することを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
上記フリー層の外側の金属電子反射層が、Ａｕ或いはＡｇのいずれかからなり、且つ、層厚が３ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
磁気感知膜面に少なくとも垂直成分を含んだ方向に電流を流す構造の磁気センサにおいて、デュアルスピンバルブ構造の磁気感知膜を構成する１対のピンド層内に非絶縁性の電子反射層を有することを特徴とする磁気センサ。
【請求項４】
上記デュアルスピンバルブ構造の磁気感知膜を構成するフリー層内に、金属電子反射層を有することを特徴とする請求項３記載の磁気センサ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気センサを少なくとも搭載していることを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気センサ及び磁気記録装置に関するものであり、特に、ＲＡをほとんど変えずに出力を向上させるための電子反射層に特徴のある磁気センサ及び磁気記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気センサは、主としてコンピュータの記録装置であるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の磁気ヘッドとして使用されており、数年前のＨＤＤ用磁気ヘッドにおいては、コイルに発生する誘導電流により、磁場を感知してきた。
【０００３】
しかし、近年は高密度化、高速化の要求に伴い、磁場そのものを感知する磁気抵抗（ＭＲ）効果を利用した磁気センサが磁気ヘッドの主流となり、さらに、現在は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利用した磁気ヘッドが用いられている。
【０００４】
このＨＤＤの高記録密度化により、１ｂｉｔの記録面積が減少するとともに、発生する磁場は小さくなる。
因に、現在市販されているＨＤＤの記録密度は４０〜８０Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 （≒６．２〜１２．４Ｇｂｉｔ／ｃｍ2 ）前後であるが、数年後には３００〜５００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 （≒４６．５〜７７．５Ｇｂｉｔ／ｃｍ2 ）となると予想されている。
【０００５】
そのため、さらに、微小な磁場範囲に対応するとともに、小さい外部磁場の変化を感知できる必要がある。
また、記録密度の上昇に合わせて転送速度も早くなっており、磁気センサの低抵抗化も必要である。
【０００６】
現在、磁気ヘッドにはスピンバルブＧＭＲ効果を利用した磁気センサが広く用いられているが、このスピンバルブＧＭＲ効果は、磁化方向が固定された磁性層、即ち、ピンド層と磁化方向が自由な磁性層、即ち、フリー層を持ち、この磁気センサに、センス電流を流した場合、 2つの磁性層のなす角により電気抵抗が変化することを利用して、外部磁界による抵抗変化( 電圧変化) を読み取っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
このＧＭＲ膜面にセンス電流を平行に流す（Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｐｌａｎｅ：ＣＩＰ）構造の場合、素子幅( 正確には「実効コア幅」) が小さくなると出力( 電圧変化) が低下する。
なお、センス電流を多く流せばオームの法則により大きな出力が得られるが、発熱等により、実際にはあまり多くのセンス電流を流すことはできない。
【０００８】
また、ＣＩＰ構造の場合、上下磁気シールドとの間に絶縁膜、即ち、リードギャップ層が必要となり、その結果、上下磁気シールド間距離は、
磁気シールド間距離＝ＧＭＲ膜厚さ＋絶縁層厚さ×２
となるが、現在、絶縁層厚さは２０ｎｍ程度が下限であるので、
磁気シールド間距離≒ＧＭＲ膜厚さ＋４０ｎｍ
となる。
【０００９】
この様な制限があるので、記録媒体上の記録ビットの長さが短くなると対応が困難となり、磁気シールド間距離を４０ｎｍ以下としたいという要望には現在のところ対応不可能である。
これらのことから、スピンバルブＧＭＲ効果を利用したＣＩＰ磁気ヘッドは、８０Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 の記録密度まで対応可能と考えられている。
【００１０】
したがって、ＣＩＰ構造のスピンバルブ磁気センサは１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 を超える記録密度では適用困難と考えられるため、スピンバルブ磁気センサの次の磁気センサとしては、トンネルＭＲ（ＴＭＲ）磁気センサとＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｌａｎｅ）構造磁気センサ (スピンバルブＣＰＰ磁気センサ) が考えられている。
【００１１】
前者のＴＭＲ磁気センサは、ピンド層とフリー層の２つの磁性層を持ち、この２つの磁性層間にＡｌ2 Ｏ3 等の絶縁層を挟んだ構造となっており、センス電流を膜面に垂直に、即ち、絶縁膜を通過する方向に流した場合、２つの磁性層のなす角により絶縁膜を通過するトンネル電流が変化し、その変化を電気抵抗の変化として読み取るものである（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
このＴＭＲ磁気センサは約２０％という非常に大きな抵抗変化率が得られるため、大きな出力が得られる。
また、センス電流を膜面に垂直に流す構造であり、ＴＭＲ膜の上下に絶縁層が不要であるため、磁気シールド間距離をスピンバルブ磁気センサよりも小さくできる可能性がある。
【００１３】
しかしながら、ＴＭＲ磁気センサは絶縁層を挟んでいるため、抵抗値が非常に大きいという問題があり、低抵抗化の試みがなされているが、最小でもＲＡ＝５Ωμｍ2 前後であり、前述の通り転送速度を大きくするためにはＲＡ＜２Ωμｍ2 前後まで低抵抗化することが必要とされており、これは非常に困難である。
【００１４】
また、現状では、ピンホールをなくすため平坦な膜が必要であり、５０ｎｍ程度の下地層が必要となるため、実際に磁気シールド間距離を狭くすることは困難である。
【００１５】
一方、後者のスピンバルブＣＰＰ磁気センサは、ＧＭＲ膜面に垂直にセンス電流を流す構造、即ち、ＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｐｌａｎｅ）構造となっており、ＧＭＲ膜として多層膜ＧＭＲを用いた場合、ＣＩＰ構造からＣＰＰ構造とすることにより、抵抗変化率が室温で２倍以上となる（例えば、特許文献３参照）。
なお、ＧＭＲ膜としてスピンバルブ膜を用いた場合にも、ピンド層／非磁性中間層／フリー層部分の抵抗変化率が１．５倍程度大きくなる。
【００１６】
しかしながら、多層膜ＧＭＲでは磁区制御が困難であること、ヒステリシスがあること等から、ＨＤＤ用磁気ヘッドとしては適用が困難である。
一方、スピンバルブ膜は、これまでのＣＩＰ構造磁気ヘッドに適用されてきており、磁区制御等の技術の蓄積があるため、スピンバルブＣＩＰ磁気センサの次の磁気センサとして有望と考えられている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２０００−２８５４１４号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３７６２８号公報
【特許文献３】
特開２００１−２２９５１５号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のスピンバルブＣＰＰ磁気センサでは、実際に抵抗が変化するピンド層／非磁性中間層／フリー層部分以外、例えば、ピン層となる反強磁性層やバッファ層の抵抗値が大きく、全体の抵抗変化率（ＭＲ比）としては０．５〜２．０と小さくなる。
【００１９】
また、基本的に金属膜であるため、抵抗値自体がＲＡ＝０．０５〜０．１５Ωμｍ2 と小さく、これらのことから、出力が小さいという問題がある。
なお、素子抵抗値としては、リード素子幅０．０４μｍ2 ，素子面積０．００２μｍ2 程度になると予想される５００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 において、５０Ω程度と十分に小さい。
【００２０】
このように、３００〜５００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 クラス或いはそれ以上の記録密度に対応する磁気センサとして、ＲＡ０．１〜０．２Ωμｍ2 （素子抵抗値として５０〜１００Ω) で出力が大きい素子が必要であるが、ＲＡの点から、トンネルＭＲの適用はほぼ不可能である。
一方、スピンバルブＣＰＰ磁気センサは、ＭＲ比等を大きし出力が向上すれば磁気センサとして適用可能である。
【００２１】
したがって、本発明は、ＲＡをほとんど変えずに（０．１Ωμｍ2 前後）出力を向上させることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図において、符号６は、ピンド層３を構成する他方の磁性層である。
図１参照
上記目的を達成するため、本発明は、磁気センサにおいて、磁気感知膜面に少なくとも垂直成分を含んだ方向に電流を流す構造の磁気センサにおいて、シングルスピンバルブ構造の磁気感知膜を構成するフリー層１の外側に金属電子反射層８を有するとともに、ピンド層３内に非絶縁性の電子反射層５を有することを特徴とする。
【００２３】
電子反射層においては、電子がスピン方向を保持したまま反射するため、ピンド層３内に電子反射層５を設け、フリー層１の外側に金属電子反射層８を設けることによって、ピンド層３の電子反射層５の内側の磁性層４、中間層２、フリー層１を往復することとなる。
これにより、バルク散乱，界面散乱の効果が増大し、ピンド層３／中間層２／フリー層１の抵抗変化が飛躍的に増大する。
【００２４】
なお、この効果は、スペキュラーＧＭＲとしてスピンバルブＣＩＰ磁気センサでは知られている（例えば、特開２０００−２５２５４８号公報或いは特開２００２−２０４００５号公報参照）。
【００２５】
このスペキュラーＧＭＲでは、主として電子が膜面に平行に、即ち、電子反射層５に平行に移動するので、反射による抵抗変化の向上効果は小さいという問題があり、また、金属電子反射層８を用いる場合は、金属電子反射層８に電流がシャントするため金属電子反射層８を十分に厚くすることができないため、最大３ｎｍ程度であり、電子の反射率を最大化することができない。
【００２６】
さらに、３ｎｍ以下の膜を均一に成膜することは、非常に困難であるので、良好な特性の磁気センサを再現性良く得るのが困難であるという問題がある。
なお、電子反射層５として酸化物等の絶縁膜を用いた場合には、シャントが起きないため電子の反射率を最大化するために厚くすることができるが、酸化膜はバラツキの原因となりやすいのであまり好ましくない。
【００２７】
これに対し、スピンバルブＣＰＰ磁気センサでは、主として電子が膜面に垂直に移動するので、反射による抵抗変化の向上効果が大きく、また、金属電子反射層８はスピンバルブ膜と直列に配置されているため、電流のシャントは発生しないため、電子の反射率を最大化するために充分厚くすることがき、成膜条件が大幅に緩和される。
【００２８】
この場合、フリー層１の外側の金属電子反射層８は、電子反射能及び電気抵抗を考慮すると、Ａｕ或いはＡｇのいずれかが望ましく、且つ、層厚は３ｎｍ以上、より好適には５ｎｍ以上とする。
なお、Ａｇの方が電子反射能を大きいが、均一に成膜することは困難であるので、実用的にはＡｕの方が優れている。
【００２９】
また、本発明は、磁気感知膜面に少なくとも垂直成分を含んだ方向に電流を流す構造の磁気センサにおいて、デュアルスピンバルブ構造の磁気感知膜を構成する１対のピンド層３内に非絶縁性の電子反射層５を有することを特徴とする。
【００３０】
このデュアルスピンバルブ構造の磁気感知膜の場合には、１対のピンド層３内に非絶縁性の電子反射層５を設けることによって電子の往復反射が可能になるので、フリー層１内に電子反射層５を設ける必要は必ずしもなくなる。
【００３１】
また、デュアルスピンバルブ構造の磁気感知膜を構成するフリー層１内に、金属電子反射層８を設けることによって、反射構造を２対とすることができ、より効率を高めることができる。
【００３２】
なお、シングルシピンバルブ膜の場合にも或いはデュアルシピンバルブ膜の場合にも、単純構造膜でも良いが、積層フェリ構造膜、多層フリー層構造膜、或いは、多層フリー層を備えた積層フェリ構造膜のいずれを用いても良い。
【００３３】
また、非絶縁性の電子反射層５としては、金属或いはナノ酸化膜等の金属不完全酸化膜のいずれかが望ましい。
また、膜厚としては、１ｎｍ以下にすることが好適であり、１ｎｍを超えると電子反射膜を介して反強磁性ピン層７から離れた磁性層４がピンされなくなる。
【００３４】
また、上述の構成を有する磁気センサを用いることによって、感度の高い磁気リードヘッドを構成することができ、また、この磁気リードヘッドと誘導型のライドヘッドとを積層することにより高性能の複合型薄膜磁気ヘッドを構成することができ、さらに、この複合型薄膜磁気ヘッドを用いることにより高密度磁気記録可能な磁気記録装置を構成することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
ここで、図２乃至図４を参照して、本発明の第１の実施の形態のスピンバルブＣＰＰ磁気センサを説明するが、まず、図２及び図３を参照して、本発明の第１の実施の形態の電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサの製造工程を説明する。
図２（ａ）参照
まず、シリコン基板１１上にＳｉＯ2 膜１２を介して、スパッタリング法を用いて下部電極１３、厚さが、例えば、５ｎｍのＴａ下地層１４、厚さが、例えば、２ｎｍのＮｉＦｅ下地層１５、及び、厚さが、例えば、１３ｎｍのＰｄＰｔＭｎピン層１６を順次堆積する。
【００３６】
図２（ｂ）参照
引き続いて、厚さが、例えば、３ｎｍのＣｏＦｅＢ層１８、厚さが、例えば、１ｎｍのＡｕ電子反射層１９、及び、厚さが、例えば、４ｎｍのＣｏＦｅＢ層２０を順次堆積させて３層構造のピンド層１７とする。
【００３７】
図２（ｃ）参照
引き続いて、厚さが、例えば、４ｎｍのＣｕ中間層２１、厚さが、例えば、３ｎｍのＣｏＦｅＢフリー層２２、厚さが、例えば、２ｎｍのＣｕ層２３、及び、厚さが０〜１０ｎｍの金属電子反射層２４を順次堆積させる。
なお、この場合の金属電子反射層２４としては、Ａｕ電子反射層とＡｇ電子反射層の２種類を作製した。
また、この場合のＣｕ層２３は、電子の反射界面を増やす作用がある。
【００３８】
図３（ｄ）及び（ｅ）参照
なお、図３（ｄ）は、最終状態の平面図であり、図３（ｅ）は断面図である。次いで、例えば、２Ｔ（テスラ）の磁場を印加した状態で、３００℃で３時間のアニール処理を行うことによって、ＰｄＰｔＭｎピン層１６の磁化方向を固定し、次いで、このスピンバルブ膜をイオンミリングにより直径が約０．３５μｍ（面積としては約０．１μｍ2 ）の大きさにパターニングしてセンサ部２５を形成する。
【００３９】
次いで、パターニングに使用したレジストパターン（図示を省略）を利用したリフトオフ法によりＳｉＯ2 膜を堆積させて層間絶縁膜２６を形成したのち、上部電極２７を形成することによって、電子反射層を備えたＣＰＰ構造の磁気リードヘッドの基本構造が完成する。
【００４０】
このＣＰＰ構造の磁気リードヘッドの上部電極２７と下部電極１３との間に定電流源２８及び電圧計２９を接続することによって、このＣＰＰ構造の磁気リードヘッドに対する四端子測定を行う。
この四端子測定において、センス電流をＩs ＝２ｍＡとし、印加磁場を±５００〔Ｏｅ〕としてＭＲ曲線を測定し、測定したＭＲ曲線から、ＲＡ、ΔＲＡ、ＭＲ比を算出して、ＧＭＲ特性を得る。
【００４１】
図４（ａ）乃至（ｃ）参照
図４（ａ）はＲＡの金属電子反射膜の膜厚依存性の説明図であり、図４（ｂ）は、ΔＲＡの金属電子反射膜の膜厚依存性の説明図であり、また、図４（ｃ）は、ＭＲ比の金属電子反射膜の膜厚依存性の説明図である。
なお、図には、後述する第２の実施の形態及び第３の実施の形態の結果も合わせて示している。
【００４２】
図に示すように、膜厚の増加とともに、ＲＡの変化はあまり見られないが、ΔＲＡ及びＭＲ比は大きくなり、Ａｕの場合には約５ｎｍの膜厚で特性変化が飽和する傾向が見られ、一方、Ａｇの場合には、約７ｎｍの膜厚で特性変化が飽和する傾向が見られる。
【００４３】
即ち、ＲＡは、飽和が見られるまでに、概ね１４ｍΩμｍ2 （約１５％）増加し、それ以上の厚さでは一定となる。
また、ΔＲＡ及びＭＲ比は、飽和が見られるまでに、約３倍大きくなり、それ以上の厚さでは一定となる。
【００４４】
これにより、抵抗値ＲＡはほぼ一定で、抵抗変化ΔＲＡが約３倍向上することができ、また、抵抗値ＲＡがほぼ一定であることから、センス電流は従来法と同等に流せる。
また、フリー層も従来法と同等であるため、感度は変わらず、したがって、出力を従来の約３倍に向上させることができる。
【００４５】
したがって、金属反射膜の膜厚としては、設けない場合に比べて２倍以上特性が変化する３ｎｍ以上とすることが好適であり、さらには、特性が飽和する傾向を見せる５ｎｍ以上とすることがより好適である。
【００４６】
この様に、ＣＰＰ構造においては、金属反射膜の膜厚を反射特性を最大化するために３ｎｍ以上にしても、シャントは起こることなく、各、成膜条件が緩和されるので、特性の優れた磁気センサを簡単な工程により再現性良く得ることができる。
【００４７】
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態の電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサを説明するが、この第２の実施の形態においては、ピンド層内に設ける電子反射層の構成が異なるだけで、他の構成は上記の金属電子反射層としてＡｕを用いた場合の第１の実施の形態と全く同一であるので、ピンド層の構成のみ説明する。
【００４８】
図５（ａ）及び（ｂ）参照
なお、図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態の電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサの最終状態の平面図であり、図５（ｂ）はその断面図である。
即ち、本発明の第２の実施の形態においては、厚さが、例えば、１３ｎｍのＰｄＰｔＭｎピン層１６、及び、厚さが、例えば、３ｎｍのＣｏＦｅＢ層１８を順次堆積させたのち、Ｒｕ層を堆積させ、次いで、成膜室にＯ2 を導入し、例えば、１ｋＰａの圧力下で５分間自然酸化させて、Ｒｕ層を酸化して厚さが、例えば、０．８ｎｍのナノ酸化層（ＮＯＬ）３０を形成して電子反射層とし、以降は、再び、上記の第１の実施の形態と全く同様に、ナノ酸化層３０上に厚さが、例えば、４ｎｍのＣｏＦｅＢ層２０以下の各層を順次堆積させたものである。
なお、この場合のナノ酸化層は、完全に酸化した酸化膜ではなく、仮に、Ａｌを酸化させてナノ酸化膜を形成した場合にも導電性を示す程度の不完全酸化膜である。
【００４９】
再び、図４（ａ）乃至（ｃ）参照
図に示すように、ナノ酸化層の場合にも、膜厚の増加とともに、ＲＡの変化はあまり見られないが、ΔＲＡ及びＭＲ比は大きくなり、Ａｕの場合と同様に、約５ｎｍの膜厚で特性変化が飽和する傾向が見られる。
但し、酸化Ｒｕは導電性を有するものの、Ａｕ等に比べて抵抗が大きいため、ＲＡ自体は大きくなる。
【００５０】
この第２の実施の形態においても、抵抗値ＲＡはほぼ一定で、抵抗変化ΔＲＡが約３倍向上することができ、また、抵抗値ＲＡがほぼ一定であることから、センス電流は従来法と同等に流せる。
また、フリー層も従来法と同等であるため、感度は変わらず、したがって、出力を従来の約３倍に向上させることができる。
【００５１】
次に、図６を参照して、本発明の第３の実施の形態の電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサを説明するが、この第３の実施の形態においては、フリー層を多層構造にしただけで、他の構成は上記の金属電子反射層としてＡｕを用いた場合の第１の実施の形態と全く同一であるので、フリー層の構成のみ説明する。
【００５２】
図６（ａ）及び（ｂ）参照
なお、図６（ａ）は、本発明の第３の実施の形態の電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサの最終状態の平面図であり、図６（ｂ）はその断面図である。
即ち、本発明の第３の実施の形態においては、厚さが、例えば、４ｎｍのＣｕ中間層２１を堆積させたのち、厚さが、例えば、１．５ｎｍのＣｏＦｅＢ層３２、厚さが、例えば、１．５ｎｍのＣｕ層３３、及び、厚さが、例えば、１．５ｎｍのＣｏＦｅＢ層３４を順次堆積させて３層構造の多層フリー層３１とし、以降は、再び、上記の第１の実施の形態と全く同様に、厚さが、例えば、２ｎｍのＣｕ層２３、及び、厚さが０〜１０ｎｍの金属電子反射層２４を順次堆積させたものである。
【００５３】
再び、図４（ａ）乃至（ｃ）参照
図に示すように、多層フリー層構造の場合にも、膜厚の増加とともに、ＲＡの変化はあまり見られないが、ΔＲＡ及びＭＲ比は大きくなり、Ａｕの場合と同様に、約５ｎｍの膜厚で特性変化が飽和する傾向が見られる。
【００５４】
但し、多層フリー層３１の場合には、多層フリー層３１の中間に設けたＣｕ層３３の存在により電子の反射界面が増えるので、ΔＲＡ及びＭＲ比を約４倍に、即ち、単層フリー層の場合に比べて１．３倍程度向上することができる。
【００５５】
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第４の実施の形態の電子反射層を備えたデュアルスピンバルブＣＰＰ磁気センサを説明するが、この第４の実施の形態においては、上記の第１の実施の形態のシングルスピンバルブＣＰＰ磁気センサをフリー層を中心にして対称構造にしただけで製造条件等は上記の電子反射膜としてＡｕを用いた場合の第１の実施の形態と全く同一である。
【００５６】
図７（ａ）及び（ｂ）参照
なお、図７（ａ）は、本発明の第４の実施の形態の電子反射層を備えたデュアルスピンバルブＣＰＰ磁気センサの最終状態の平面図であり、図７（ｂ）はその断面図である。
即ち、本発明の第４の実施の形態においては、両方のピンド層１７中にＡｕ電子反射層１９を設けたものである。
なお、この場合、対称構造の中央に設けるフリー層３５としては、厚さが、例えば、１．５ｎｍのＣｏＦｅＢ層３６，３７の間に厚さが、例えば、５ｎｍのＡｕ電子反射層３８を設けた試料と、Ａｕ電子反射層を設けず、２層のＣｏＦｅＢ層３６，３７を実質１層のＣｏＦｅＢ層とした試料の２種類を作製した。
【００５７】
図８（ａ）乃至（ｃ）参照
図に示すように、デュアルスピンバルブ構造の場合にも、膜厚の増加とともに、ＲＡの変化はあまり見られないが、ΔＲＡ及びＭＲ比は大きくなり、□で示すピンド層内およびフリー層内ともに電子反射層を設けない従来例に比べて１．５〜３倍増加する。
【００５８】
また、フリー層３５内にＡｕ電子反射層３８を設けた場合には、２対の電子反射構造が得られるので、フリー層３５内にＡｕ電子反射層３８を設けない場合に比べて特性が２倍程度向上することになる。
【００５９】
上記の第１乃至第４の実施の形態のスピンバルブＣＰＰ磁気センサは、磁気センサとしては使用できるものの、磁気リードヘッドには使用できないので、ここで、図９乃至図１１を参照して実機となる磁気センサ及びこの磁気センサを搭載した磁気記録装置を説明するが、ここでは、上記の第１の実施の形態の磁気センサの構造を代表させて第５の実施の形態として説明する。
【００６０】
図９（ａ）及び（ｂ）参照
図９（ａ）は、本発明の第５の実施の形態の磁気センサの概略的断面図であり、また、図９（ｂ）は、図９（ａ）における破線で示す円内の概略的拡大図である。
まず、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板４１上に、スパッタ法を用いて、例えば、ＮｉＦｅからなり、厚さが、例えば、０．５μｍの下部磁気シールド兼下部電極４２を形成したのち、上記の第１の実施の形態と全く同様に、Ｔａ下地層１４、ＮｉＦｅ下地層１５、ＰｄＰｔＭｎピン層１６、ＣｏＦｅＢ層１８／Ａｕ電子反射層１９／ＣｏＦｅＢ層２０からなる３層構造のピンド層１７、Ｃｕ中間層２１、ＣｏＦｅＢフリー層２２、Ｃｕ層２３、Ａｕからなる金属電子反射層２４、及び、キャップ層となるＲｕ層４３を順次堆積させる。
【００６１】
次いで、例えば、２Ｔ（テスラ）の磁場を印加した状態で、３００℃で３時間のアニール処理を行うことによって、ＰｄＰｔＭｎピン層１６の磁化方向を固定し、次いで、このスピンバルブ膜をレジストパターン（図示を省略）をマスクとしたイオンミリングにより０．７μｍ×０．７μｍの四角柱状にエッチングして、センサ部２５を形成するとともに下部電極１３を露出させる。
【００６２】
次いで、スパッタリング法を用いて全面にＳｉＯ2 膜４４を堆積させて、後述する磁区制御膜とセンサ部２５との間の絶縁膜とする。
【００６３】
引き続いて、スパッタ法を用いて、全面に、厚さが２０〜５０ｎｍ、例えば、３０ｎｍのＣｏＣｒＰｔ膜を堆積させたのち、ＣＭＰ（化学機械研磨）法を用いて、Ｒｕ膜４３が露出するまで研磨して全体を平坦化することによって、ＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜４５を形成する。
【００６４】
次いで、再び、スパッタ法を用いて、全面に、厚さが、例えば、０．２μｍのＳｉＯ2 平坦化膜４６を堆積させたのち、Ｒｕ層４３に対する開口部を形成する。
【００６５】
次いで、スパッタリング法を用いて全面にＮｉＦｅからなる上部磁気シールド兼上部電極４７を形成し、以降は従来の誘導型のライトヘッドを上部磁気シールド兼上部電極４７上に形成し、スライダー加工することによって電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサを利用した複合型磁気ヘッドが得られる。
【００６６】
図１０参照
図１０は、スライダー加工後の上下の磁気シールド層の形状を示す平面図であり、下部磁気シールド兼下部電極４３及び上部磁気シールド兼上部電極４７の研磨端面にセンサ部２５が露出する構成となる。
【００６７】
図１１参照
図１１は、本発明の第５の実施の形態の電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサを搭載した磁気ディスク装置の平面図であり、スピンドルモータ５３の回転軸に取り付けられるとともに、ディスククランプリング５２によって固定された磁気記録媒体５１、先端部にサスペンション５５を介してスピンバルブＣＰＰ磁気センサを備えたスライダー５６と取り付けられたヘッドアーム５４から基本構成が構成される。
【００６８】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態において、ピンド層を単層構造にしているが、フェリスピン構造で構成しても良いものである。
【００６９】
また、上記の第２乃至第５の実施の形態においては、フリー層の外側に設ける金属電子反射層をＡｕ層で構成しているが、第１の実施の形態と同様にＡｇ層としても良いものである。
【００７０】
また、上記の第１の実施の形態及び第３乃至第５の実施の形態においては、ピンド層の内に設ける電子反射層をＡｕ層としているが、Ａｇ層としても良く、また、第３乃至第５の実施の形態については、上記の第２の実施の形態と同様にナノ酸化層としても良いものである。
【００７１】
また、上記の各実施の形態においては、スピンバルブ膜を反強磁性ピン層が基板側になるタイプにしているが、基板側がフリー層となるタイプのスピンバルブ膜を用いても良いものである。
【００７２】
また、上記の第５の実施の形態においては、実機となる磁気ヘッドを上記の第１の実施の形態のスピンバルブＣＰＰ磁気センサで構成しているが、上記の第２乃至第４の実施の形態のスピンバルブＣＰＰ磁気センサによって実機となる磁気ヘッドを構成しても良いものである。
【００７３】
また、上記の第５の実施の形態においては、磁気ヘッドを複合型薄膜磁気ヘッドとしているが、スピンバルブＣＰＰ磁気センサのみからなる単独の磁気リードヘッドをも対象とするものである。
【００７４】
ここで、再び図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１）  磁気感知膜面に少なくとも垂直成分を含んだ方向に電流を流す構造の磁気センサにおいて、シングルスピンバルブ構造の磁気感知膜を構成するフリー層１の外側に金属電子反射層８を有するとともに、ピンド層３内に非絶縁性の電子反射層５を有することを特徴とする磁気センサ。
（付記２）  上記シングルスピンバルブ膜が、単純シングルスピンバルブ膜、積層フェリシングルスピンバルブ膜、多層フリー層を備えたシングルスピンバルブ膜、或いは、多層フリー層を備えた積層フェリシングルスピンバルブ膜のいずれかであることを特徴とする付記１記載の磁気センサ。
（付記３）  上記フリー層１の外側の金属電子反射層８が、Ａｕ或いはＡｇのいずれかからなり、且つ、層厚が３ｎｍ以上であることを特徴とする付記１または２に記載の磁気センサ。
（付記４）  磁気感知膜面に少なくとも垂直成分を含んだ方向に電流を流す構造の磁気センサにおいて、デュアルスピンバルブ構造の磁気感知膜を構成する１対のピンド層３内に非絶縁性の電子反射層５を有することを特徴とする磁気センサ。
（付記５）  上記デュアルスピンバルブ膜、単純デュアルスピンバルブ膜、積層フェリデュアルスピンバルブ膜、多層フリー層を備えたデュアルスピンバルブ膜、或いは、多層フリー層を備えた積層フェリデュアルスピンバルブ膜のいずれかであることを特徴とする付記４記載の磁気センサ。
（付記６）  上記デュアルスピンバルブ構造の磁気感知膜を構成するフリー層１内に、金属電子反射層８を有することを特徴とする付記３記載の磁気センサ。
（付記７）  上記非絶縁性の電子反射層５が、金属或いは金属不完全酸化膜のいずれかからなることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１に記載の磁気センサ。
（付記８）  上記非絶縁性の電子反射層５の層厚が、１ｎｍ以下であることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１に記載の磁気センサ。
（付記９）  付記１乃至８のいずれか１に記載の磁気センサを少なくとも搭載していることを特徴とする磁気ヘッド。
（付記１０）  付記９記載の磁気ヘッド、磁気記録媒体、磁気記録媒体回転機構、前記磁気ヘッドを搭載するアーム部材、前記アーム部材を移動させて磁気ヘッドを移動させる駆動機構とを少なくとも備えたことを特徴とする磁気記録装置。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気感知膜内に少なくとも一対の電子反射層を設けているので、ＲＡをほぼ一定にした状態でΔＲＡ及びＭＲ比を大きくすることができ、それによって、高感度・高出力を得ることができるので高記録密度の磁気ヘッド及び磁気記録装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の途中までの製造工程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の図２以降の製造工程の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサのＲＡ、ΔＲＡ、及び、ＭＲ比の膜厚依存性の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサの構成説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサの構成説明図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態の電子反射層を備えたデュアルスピンバルブＣＰＰ磁気センサの構成説明図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態の電子反射層を備えたデュアルスピンバルブＣＰＰ磁気センサのＲＡ、ΔＲＡ、及び、ＭＲ比の膜厚依存性の説明図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態の電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサの概略的断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサの平面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態の電子反射層を備えたスピンバルブＣＰＰ磁気センサを搭載した磁気ディスク装置の平面図である。
【符号の説明】
１  フリー層
２  中間層
３  ピンド層
４  磁性層
５  電子反射層
６  磁性層
７  反強磁性ピン層
８  金属電子反射層
１１  シリコン基板
１２  ＳｉＯ2 膜
１３  下部電極
１４  Ｔａ下地層
１５  ＮｉＦｅ下地層
１６  ＰｄＰｔＭｎピン層
１７  ピンド層
１８  ＣｏＦｅＢ層
１９  Ａｕ電子反射層
２０  ＣｏＦｅＢ層
２１  Ｃｕ中間層
２２  ＣｏＦｅＢフリー層
２３  Ｃｕ層
２４  金属電子反射層
２５  センサ部
２６  層間絶縁膜
２７  上部電極
２８  定電流源
２９  電圧計
３０  ナノ酸化層
３１  多層フリー層
３２  ＣｏＦｅＢ層
３３  Ｃｕ層
３４  ＣｏＦｅＢ層
３５  フリー層
３６  ＣｏＦｅＢ層
３７  ＣｏＦｅＢ層
３８  Ａｕ電子反射層
４１  Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板
４２  下部磁気シールド兼下部電極
４３  Ｒｕ層
４４  ＳｉＯ2 膜
４５  ＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜
４６  ＳｉＯ2 平坦化膜
４７  上部磁気シールド兼上部電極
５１  磁気記録媒体
５２  ディスククランプリング
５３  スピンドルモータ
５４  ヘッドアーム
５５  サスペンション
５６  スライダー
【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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