(57)【要約】【課題】磁気センサ、磁気センサの製造方法、磁気ヘッド、及び、磁気記録装置に関し、抵抗値Ｒの低下を抑制し、Ｖｍａｘ  を大きくして出力（Ｖｍａｘ  ×ＭＲ比）を向上させる。【解決手段】膜面に垂直方向に電流を流す磁気感知膜を構成するピンド層２とフリー層１との間に挟んだ中間層３内に、面内で大きな抵抗の分布を有する抵抗分布層５を少なくとも１層以上設けるとともに、前記抵抗分布層５を電気陰性度が互いに０．１以上異なる少なくとも２種類の金属及びそれらの酸化物を含むように構成する。【選択図】          図１
2004165254.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、前記磁気感知膜を構成するピンド層とフリー層との間に挟んだ中間層内に、面内で大きな抵抗の分布を有する抵抗分布層を少なくとも１層以上設けるとともに、前記抵抗分布層が電気陰性度が互いに０．１以上異なる少なくとも２種類の金属及びそれらの酸化物を含むことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
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製造方法において、前記磁気感知膜を構成するピンド層とフリー層との間に挟んだ中間層内に設ける面内で大きな抵抗の分布を有する抵抗分布層を、電気陰性度が互いに０．１以上異なる少なくとも２種類の金属を含むように成膜したのち、酸化させることによって形成することを特徴とする磁気センサの製造方法。
【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の製造方法において、前記磁気感知膜を構成するピンド層とフリー層との間に挟んだ中間層内に設ける面内で大きな抵抗の分布を有する抵抗分布層を、金属或いは合金のいずれかと、前記金属或いは合金よりも電気陰性度の小さい金属の酸化物とを成膜することによって形成することを特徴とする磁気センサの製造方法。
【請求項４】
少なくとも請求項１記載の磁気センサを搭載したことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項４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。
【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、磁気センサの製造方法、磁気ヘッド、及び、磁気記録装置に関するものであり、特に、抵抗分布層を有する磁気センサの特性を向上するための構成に特徴のある磁気センサ、磁気センサの製造方法、磁気ヘッド、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】
近年の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４０〜６０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２  （≒６．２〜９．３Ｇｂｉｔ／ｃｍ２  ）前後であるが、記録密度の上昇は年率約２倍で大きくなっている。
【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、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ＣＰＰ構造磁気センサは、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ＣＰＰ構造の磁気センサ、即ち、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。
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。
【００１９】
これに対し、本発明者は、スピンバルブ膜中に面内で大きな抵抗の分布を有する層もしくは層状部分、即ち、抵抗分布層を、少なくとも１  層以上、磁化方向の相対角度が変化するピンド層とフリー層との間の非磁性中間層内に付加することにより、適当な抵抗値と大きなＭＲ比が得られることを発見した（必要ならば、特願２００２−３４６０号参照）。
【００２０】
この抵抗分布層を有するスピンバルブＣＰＰ磁気センサでは、センス電流Ｉがある値以上になると抵抗値Ｒが低下するので、この様子を図１４を参照して説明する。
図１４参照
図１４は、抵抗分布層として成膜室内に酸素を導入してＣｏＦｅ層を自然酸化したＣｏＦｅ−Ｏｘｉｄｅを用いた試料のセンス電流Ｉによる抵抗値Ｒ及び電圧Ｖ（＝Ｉ×Ｒ）の変化を示した図である。
【００２１】
図に示すように、抵抗Ｒは、Ｉ＝１３ｍＡまでは増加するが、これは、ジュール熱によるものである。
また、Ｉ＝１３ｍＡ以上では概ねセンス電流Ｉに反比例して低下する。
【００２２】
一方、抵抗Ｖは、Ｉ＝１５ｍＡ以上で概ねＶ＝２１１ｍＶで一定となり、これを最大許容電圧（Ｖｍａｘ  ）と記す。
このように、抵抗分布層を有するスピンバルブ膜にはＶｍａｘ  があり、これ以上の電圧をかけることはできないため、出力（ΔＶ）はＶｍａｘ  ×ＭＲ比が最大となる。
この現象は、抵抗分布層の材料、構成に関わらず観察され、これは、ＴＭＲ素子が、ブレークダウン電圧以上で絶縁破壊的な挙動（Ｒの急激な低下）を示すのと異なる。
【００２３】
したがって、本発明は、抵抗値Ｒの低下を抑制し、Ｖｍａｘ  を大きくして出力（Ｖｍａｘ  ×ＭＲ比）を向上させることを目的とする。
【００２４】
【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４，６は、中間層３を構成する非磁性層であり、また、符号７は反強磁性ピン層７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、前記磁気感知膜を構成するピンド層２とフリー層１との間に挟んだ中間層３内に、面内で大きな抵抗の分布を有する抵抗分布層５を少なくとも１層以上設けるとともに、前記抵抗分布層５が電気陰性度が互いに０．１以上異なる少なくとも２種類の金属及びそれらの酸化物を含むことを特徴とする。
【００２５】
上述のように、抵抗分布層５を設けたスピンバルブＣＰＰ磁気センサにおいては、大電流により抵抗値Ｒの低下が見られるが、これは、抵抗分布層５において電流路が広くなることを示している。
【００２６】
この抵抗分布層５を例えば、Ｃｏを酸化することにより形成した場合、ＣｏＯ２  −Ｃｏとなっていると思われ、酸化されていないところ、即ち、Ｃｏが抵抗値が小さく電流路となる。
この電流路近傍のＣｏＯ２  が熱或いはエレクトロマイグレーションにより分子のまま移動したり、もしくは、Ｃｏ＋２Ｏに分離し、Ｏが移動することにより、この部分にも電流が流れるようになると考えられる。
【００２７】
したがって、抵抗分布層５を構成する金属を電気陰性度が互いに０．１以上異なる少なくとも２種類の金属を含むようにすることによって、電流路の拡張を防止し、それによって、抵抗値の低下を抑制することができる。
【００２８】
即ち、抵抗分布層５を構成する一方の金属をＣｏとし、電気陰性度が０．１以上小さな金属、即ち、酸化し易い金属をＭとして場合、抵抗分布層５はＣｏ−ＭＯｘ  となる。
この場合、ＯはＣｏよりＭと結合し易く、ほぼ完全に酸化されているのに対して、Ｃｏはほとんど酸化されておらず、これが電流路となるが、金属Ｍの酸化物ＭＯｘ  が安定であり、ＭとＯが分離しないため、Ｏとしての移動がなく、したがって、酸化物分子の移動がないので、電流路が拡張することがなくなる。
【００２９】
この場合、２種以上の金属の内、一方の金属としては、どの様な金属を用いても良く、その電気陰性度に応じて他方の金属を選択すれば良いが、抵抗分布層５を通過する電子に対しスピン散乱によるフィルタの作用が期待できるＣｏ、Ｆｅ、或いは、Ｎｉの磁性金属が望ましい。
【００３０】
また、他方の金属としては、
▲１▼磁性金属よりも酸化し易いこと、即ち、電気陰性度が１．６より０．１以上小さいこと、
▲２▼酸化物が安定であること、即ち、電気陰性度が小さく、原子価が１種であること、及び、
▲３▼酸化物分子が移動し難いこと、即ち、酸化物分子の構成原子数、分子量が大きいこと、
の各条件を満たすことが望ましいので、原子５価のＴａ、３価のＹ、或いは、３価のＡｌのいずれかが好適である。
【００３１】
なお、磁気感知膜としては、シングルスピンバルブ膜、デュアルスピンバルブ膜、積層フェリシングルスピンバルブ膜、或いは、積層フェリデュアルスピンバルブ膜のいずれでも良い。
【００３２】
また、上述の構成の抵抗分布層５を形成するためには、電気陰性度が互いに０．１以上異なる少なくとも２種類の金属を含むように成膜したのち、酸化させても良いし、或いは、金属或いは合金のいずれかと、前記金属或いは合金よりも電気陰性度の小さい金属の酸化物とを複合ターゲット等を用いて成膜しても良いものである。
なお、この場合の電気陰性度の小さい金属の酸化物としては、Ｔａ２  Ｏ５  、Ｙ２  Ｏ３  、或いは、Ａｌ２  Ｏ３  のいずれかが好適である。
【００３３】
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。
【００３４】
【発明の実施の形態】
ここで、図２乃至図８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。
【００３５】
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、０．７５ｎｍのＲｕ層１９、及び、厚さが、例えば、４ｎｍのＣｏＦｅＢ層２０を順次堆積させてフェリスピン構造のピンド層１７とする。
【００３６】
図２（ｃ）参照
引き続いて、中間層を構成する厚さが、例えば、２ｎｍのＣｕ層２１及び厚さが、例えば、１．０ｎｍのＣｏＦｅＭ層２２を順次堆積させる。
【００３７】
なお、この第１の実施の形態においては、ＣｏＦｅＭ層２２として、
▲１▼Ｃｏ９０Ｆｅ１０に０〜１０ａｔ％のＺｒを添加したＣｏＦｅＺｒ層、
▲２▼Ｃｏ９０Ｆｅ１０に０〜１０ａｔ％のＡｌを添加したＣｏＦｅＡｌ層、
▲３▼Ｃｏ９０Ｆｅ１０に０〜８ａｔ％のＴａを添加したＣｏＦｅＴａ層、
の３種類を作成した。
【００３８】
図３（ｄ）参照
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、ＣｏＦｅＭ層２２を酸化してＣｏＦｅＭの酸化物を含む抵抗分布層２３を形成する。
【００３９】
図３（ｅ）参照
次いで、再び、スパッタリング法を用いて、抵抗分布層２３上に、中間層を構成する厚さが、例えば、１ｎｍのＣｕ層２４、及び、厚さが、例えば、３ｎｍのＣｏＦｅＢフリー層２５を順次堆積させたのち、引き続いて、厚さが、例えば、４ｎｍのＣｕ層２６及び厚さが、例えば、５ｎｍのＲｕ層２７を順次堆積させてキャップ層とする。
【００４０】
図４（ｆ）及び（ｇ）参照
なお、図４（ｆ）は、最終状態の平面図であり、図４（ｇ）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２８を形成する。
【００４１】
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２９を形成したのち、上部電極３０を形成することによって、ＣＰＰ構造の磁気リードヘッドの基本構造が完成する。
【００４２】
このＣＰＰ構造の磁気リードヘッドの上部電極３０と下部電極１３との間に定電流源３１及び電圧計３２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Ｉｓ  を０．０１ｍＡ／０．１秒上昇させてＶｍａｘ  を測定する。
【００４３】
また、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。
【００４４】
図５（ａ）乃至（ｃ）参照
図５は、ＣｏＦｅＭ層におけるＭが原子価が４価のＺｒの場合のＧＭＲ特性図であり、図５（ａ）は、ＲＡ及びΔＲＡのＺｒ組成依存性の説明図であり、図５（ｂ）は、ＭＲのＺｒ組成依存性の説明図であり、また、図６（ｃ）は、Ｖｍａｘ  及びΔＶのＺｒ組成依存性の説明図である。
【００４５】
図に示すように、Ｚｒ添加量とともにＶｍａｘ  及びＲＡは大きくなり、ΔＶ及びΔＲＡはＺｒ＝９ａｔ％で最大となる。
また、ＭＲ比は、Ｚｒが９ａｔ％以上で低下する。
【００４６】
図から明らかなように、Ｚｒ＝９ａｔ％において、Ｖｍａｘ  は３２０ｍＶと無添加の場合に比べて５１．７％増加し、また、ΔＶは１４．０ｍＶと無添加の場合に比べて３２．８％増加する。
【００４７】
図６（ａ）乃至（ｃ）参照
図６は、ＣｏＦｅＭ層におけるＭが原子価が３価のＡｌの場合のＧＭＲ特性図であり、図６（ａ）は、ＲＡ及びΔＲＡのＡｌ組成依存性の説明図であり、図６（ｂ）は、ＭＲのＡｌ組成依存性の説明図であり、また、図６（ｃ）は、Ｖｍａｘ  及びΔＶのＡｌ組成依存性の説明図である。
【００４８】
図に示すように、Ａｌ添加量とともにＶｍａｘ  及びＲＡは大きくなり、ΔＶ及びΔＲＡはＡｌ＝８ａｔ％で最大となる。
また、ＭＲ比は、Ａｌが８ａｔ％以上で低下する。
【００４９】
図から明らかなように、Ａｌ＝８ａｔ％において、Ｖｍａｘ  は３３０ｍＶと無添加の場合に比べて５６．４％増加し、また、ΔＶは１５．８ｍＶと無添加の場合に比べて５０．７％増加する。
【００５０】
図７（ａ）乃至（ｃ）参照
図７は、ＣｏＦｅＭ層におけるＭが原子価が５価のＴａの場合のＧＭＲ特性図であり、図７（ａ）は、ＲＡ及びΔＲＡのＴａ組成依存性の説明図であり、図７（ｂ）は、ＭＲのＴａ組成依存性の説明図であり、また、図７（ｃ）は、Ｖｍａｘ  及びΔＶのＴａ組成依存性の説明図である。
【００５１】
図に示すように、Ｔａ添加量とともにＶｍａｘ  及びＲＡは大きくなり、ΔＶ及びΔＲＡはＴａ＝７ａｔ％で最大となる。
また、ＭＲ比は、Ｔａが７ａｔ％以上で低下する。
【００５２】
図から明らかなように、Ｔａ＝７ａｔ％において、Ｖｍａｘ  は３８０ｍＶと無添加の場合に比べて８０．１％増加し、また、ΔＶは１７．６ｍＶと無添加の場合に比べて６７．４％増加する。
【００５３】
以上の図５乃至図７の結果から、抵抗分布層の添加する金属元素として、抵抗分層を構成するＣｏ（１．６），Ｆｅ（１．６）に比べて電気陰性度の低いＺｒ（１．４）、Ａｌ（１．５）及びＴａ（１．５）のいずれを用いた場合にもＶｍａｘ  及びΔＶの大幅な改善が見られた。
【００５４】
これは、電気陰性度の関係で、Ｚｒ，Ａｌ，ＴａがＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉより酸化され易く、且つ、原子価が１種類であり、その酸化物が化学的に安定であり、金属元素と酸素とに分離しないためと考えられる。
【００５５】
また、上記のＺｒ、Ａｌ、及び、Ｔａの内では、Ｔａの添加によるＶｍａｘ  及びΔＶ向上の効果が最も大きく、次いでＡｌである。
これは、酸化物構成原子数が、ＺｒＯ２  の３個に比べて、５個のＡｌ２  Ｏ３  、或いは、７個のＴａ２  Ｏ５  と構成原子数が多いため、酸化物分子の移動が困難であるためと考えられる。
【００５６】
図８参照
図８は、以上の結果から、添加元素として好適な元素を選択し、それらの原子価、酸化物、酸化物の原子数及び分子量を示したもので、挙げたいずれの元素も本発明に適用されるものであり、その内でもＴａ，Ａｌ，Ｙが好適である。
【００５７】
なお、図におけるＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｇａは電気陰性度がＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉと同じ１．６であるが、抵抗分布層を構成する主要元素はＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉに限られないので、抵抗分布層を構成する主要元素の電気陰性度が１．６より大きな場合に使用できるのでもあり、その内ではＧａが好適である。
なお、抵抗分布層を構成する主要元素との電気陰性度の差は、有効数字において、０．１以上小さければ良い。
【００５８】
上記の第１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。
【００５９】
図９（ａ）及び（ｂ）参照
図９（ａ）は、本発明の第２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４（ｂ）は、図４（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層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、下部電極１３、Ｔａ下地層１４、ＮｉＦｅ下地層１５、ＰｄＰｔＭｎピン層１６、ＣｏＦｅＢ層１８／Ｒｕ層１９／ＣｏＦｅＢ層２０からなるフェリスピン構造のピンド層１７、Ｃｕ層２１／抵抗分布層２３／Ｃｕ層２４からなる中間層、ＣｏＦｅＢフリー層２５、Ｃｕ層２６／Ｒｕ層２７からなるキャップ層を順次堆積させる。
【００６０】
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２８を形成するとともに下部電極１３を露出させる。
【００６１】
次いで、スパッタリング法を用いて全面にＳｉＯ２  膜４３を堆積させて、後述する磁区制御膜とセンサ部２８との間の絶縁膜とする。
【００６２】
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２７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４４を形成する。
【００６３】
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４５を堆積させたのち、Ｒｕ層２７に対する開口部を形成し、次いで、全面にＴａ層及びＡｕ層を順次堆積させたのち、所定形状にパターニングすることによって、上部電極３０を形成する。
【００６４】
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層４６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層４６上に形成し、スライダー加工することによってスピンバルブＣＰＰ磁気センサを利用した複合型磁気ヘッドが得られる。
【００６５】
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、下部磁気シールド層４２及び上部磁気シールド層４６の研磨端面にセンサ部２８が露出する構成となる。
【００６６】
図１１参照
図１１は、本発明の第２の実施の形態のスピンバルブ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ディスク５１、先端部にサスペンション５５を介してＭＴＪ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。
【００６７】
次に、図１２及び図１３を参照して、本発明の第３の実施の形態のスピンバルブＣＰＰ磁気センサの製造工程を説明する。
図１２（ａ）参照
まず、上記の第１の実施の形態と同様に、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。
【００６８】
図１２（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、０．７５ｎｍのＲｕ層１９、及び、厚さが、例えば、４ｎｍのＣｏＦｅＢ層２０を順次堆積させてフェリスピン構造のピンド層１７とする。
【００６９】
図１２（ｃ）参照
引き続いて、中間層を構成する厚さが、例えば、２ｎｍのＣｕ層２１を堆積させたのち、ＣｏＦｅターゲットと酸化物ターゲットの複合ターゲットを用いることによって、厚さが、例えば、１．０ｎｍの抵抗分布層３３を堆積させる。
【００７０】
この場合、酸化物ターゲットとして、ＺｒＯ２  ターゲット、Ａｌ２  Ｏ３  ターゲット、及び、Ｔａ２  Ｏ５  ターゲットの３種類のターゲットを用い、抵抗分布層３３におけるＣｏＦｅに対する添加金属元素の比が、
▲１▼Ｚｒの場合には、０〜１０ａｔ％、
▲２▼Ａｌの場合には、０〜１０ａｔ％、
▲３▼Ｔａの場合には、０〜８ａｔ％、
になるようにスパッタを行う。
【００７１】
図１３（ｄ）参照
以降は、再び、上記第１の実施の形態と同様に、スパッタリング法を用いて、抵抗分布層３３上に、中間層を構成する厚さが、例えば、１ｎｍのＣｕ層２４、及び、厚さが、例えば、３ｎｍのＣｏＦｅＢフリー層２５を順次堆積させたのち、引き続いて、厚さが、例えば、４ｎｍのＣｕ層２６及び厚さが、例えば、５ｎｍのＲｕ層２７を順次堆積させてキャップ層とする。
【００７２】
図１３（ｅ）参照
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することによってセンサ部２８を形成する。
【００７３】
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  膜からなる層間絶縁膜２９を形成したのち、上部電極３０を形成することによって、ＣＰＰ構造の磁気リードヘッドの基本構造が完成する。
【００７４】
この第３の実施の形態においても、抵抗分布層の形成工程が異なるだけで、構成自体は同様であるので、上記の第１の実施の形態と同様のＧＭＲ特性が得られる。
なお、この第３の実施の形態の磁気センサを実機に適用する場合には、上記の第２の実施の形態と同様な構成を採用すれば良い。
【００７５】
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、抵抗分布層を構成する主成分をＣｏＦｅとしているが、ＣｏＦｅに限られるものではなく、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉの少なくとも一つが主成分となる磁性体であれば良い。
【００７６】
さらには、抵抗分布層の主成分は磁性金属に限られるものではなく、各種の非磁性金属を用いても良いものであり、その場合には、使用する金属元素の電気陰性度より低い金属元素、好適には、電気陰性度が０．１以上低い金属元素を選択して添加すれば良く、上記の図８に示した金属元素の全てが対象となるものである。
【００７７】
また、上記の各実施の形態においては、抵抗分布層を一層としているが、Ｃｕ層と交互に複数層設けても良いものである。
【００７８】
また、上記の各実施の形態においては、フリー層をフェリスピン構造で構成しているが、フェリスピン構造に限られるものではなく、単層構造の磁性層を用いてフリー層を構成しても良いものである。
【００７９】
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。
【００８０】
また、上記の各実施の形態においては、スピンバルブ膜をシングルスピンバルブ膜としているが、シングルスピンバルブ膜に限られるものではなく、デュアルスピンバルブ膜を用いても良いものであり、その場合にも、ピンド層は単層構造でもフェリスピン構造のいずれでも良いものである。
【００８１】
また、上記の第２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。
【００８２】
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、前記磁気感知膜を構成するピンド層２とフリー層１との間に挟んだ中間層３内に、面内で大きな抵抗の分布を有する抵抗分布層５を少なくとも１層以上設けるとともに、前記抵抗分布層５が電気陰性度が互いに０．１以上少なくとも２種類以上の金属及びそれらの酸化物を含むことを特徴とする磁気センサ。
（付記２）  上記磁気感知膜が、シングルスピンバルブ膜、デュアルスピンバルブ膜、積層フェリシングルスピンバルブ膜、或いは、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１記載の磁気センサ。
（付記３）  上記２種の金属の内、一方の金属がＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ或いはいずれかであり、且つ、他方の金属が前記一方の金属より電気陰性度が小さい金属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）  上記他方の金属が、原子５価のＴａ、３価のＹ、或いは、３価のＡｌのいずれかであることを特徴とする付記３記載の磁気センサ。
（付記５）  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製造方法において、前記磁気感知膜を構成するピンド層２とフリー層１との間に挟んだ中間層３内に設ける面内で大きな抵抗の分布を有する抵抗分布層５を、電気陰性度が互いに０．１以上異なる少なくとも２種類の金属を含むように成膜したのち、酸化させることによって形成することを特徴とする磁気センサの製造方法。
（付記６）  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製造方法において、前記磁気感知膜を構成するピンド層２とフリー層１との間に挟んだ中間層３内に設ける面内で大きな抵抗の分布を有する抵抗分布層５を、金属或いは合金のいずれかと、前記金属或いは合金よりも電気陰性度の小さい金属の酸化物とを成膜することによって形成することを特徴とする磁気センサの製造方法。
（付記７）  上記電気陰性度の小さい金属の酸化物が、Ｔａ２  Ｏ５  、Ｙ２  Ｏ３  、或いは、Ａｌ２  Ｏ３  のいずれかであることを特徴とする付記６記載の磁気センサ。
（付記８）  付記１乃至４のいずれか１に記載の磁気センサを用いたことを特徴とする磁気リードヘッド。
（付記９）  少なくとも付記１乃至４のいずれか１に記載の磁気センサを搭載した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。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、中間層を構成する抵抗分布層を、磁性金属と磁性金属より電気陰性度の小さな金属及びそれらの酸化物とにより構成しているので、Ｖｍａｘ  が飽和することなく、且つ、ＲＡ及び出力電圧ΔＶを大きくすることができるので、高感度を得ることができ、それによって、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以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の図３以降の製造工程の説明図である。
【図５】ＣｏＦｅＺｒ層を用いた場合のＧＭＲ特性図である。
【図６】ＣｏＦｅＡｌ層を用いた場合のＧＭＲ特性図である。
【図７】ＣｏＦｅＴａ層を用いた場合のＧＭＲ特性図である。
【図８】添加金属元素の電気陰性度と原子価の説明図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態のスピンバルブＣＰＰ磁気センサの概略的断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態のスピンバルブＣＰＰ磁気センサの平面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態のスピンバルブ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。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の途中までの製造工程の説明図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態の図１２以降の製造工程の説明図である
【図１４】抵抗分布層を設けた場合の抵抗値Ｒ及び出力電圧Ｖのセンス電流依存性の説明図である。
【符号の説明】
１  フリー層
２  ピンド層
３  中間層
４  非磁性層
５  抵抗分布層
６  非磁性層
７  反強磁性ピン層
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  Ｒｕ層
２０  ＣｏＦｅＢ層
２１  Ｃｕ層
２２  ＣｏＦｅＭ層
２３  抵抗分布層
２４  Ｃｕ層
２５  ＣｏＦｅＢフリー層
２６  Ｃｕ層
２７  Ｒｕ層
２８  センサ部
２９  層間絶縁膜
３０  上部電極
３１  定電流源
３２  電圧計
３３  抵抗分布層
４１  Ａｌ２  Ｏ３  −ＴｉＣ基板
４２  下部磁気シールド層
４３  ＳｉＯ２  膜
４４  ＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜
４５  ＳｉＯ２  平坦化膜
４６  上部磁気シールド層
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】
2004165254.tif 000003
【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】
2004165254.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004165254.tif 000013
【図１２】
2004165254.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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