(57)【要約】【課題】ＭＲ膜に接している酸化絶縁膜による特性劣化を回避し得るＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】磁気抵抗効果膜３０と、絶縁膜２３１、２４１とを含む。絶縁膜２３１、２４１は、酸化絶縁物で構成され、磁気抵抗効果膜３０に接触している。酸化絶縁物の酸素濃度は化学量論的組成よりも低い。【選択図】      図１
2004165224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果膜と、絶縁膜とを含む磁気抵抗効果素子であって、
前記絶縁膜は、酸化絶縁物で構成され、前記磁気抵抗効果膜に接触しており、前記酸化絶縁物の酸素濃度は化学量論的組成よりも低い
磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
請求項１に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記絶縁膜は酸化アルミニウムでなり、その化学量論組成ＡｌＹＯＸにおいて、Ｙ＝１のとき、
１．２５≦Ｘ＜１．５
を満たす
磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果膜は、スピンバルブ膜である磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
請求項１または２に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果膜は、強磁性トンネル接合膜である磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
磁気抵抗効果素子と、スライダとを含む薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果素子は、請求項１乃至４の何れかに記載されたものでなり、
前記スライダは、前記磁気抵抗効果素子を支持する
薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
薄膜磁気ヘッドと、ヘッド支持装置とを含む磁気ヘッド装置であって、
前記薄膜磁気ヘッドは、請求項５に記載されたものでなり、
前記ヘッド支持装置は、前記薄膜磁気ヘッドを支持する
磁気ヘッド装置。
【請求項７】
磁気ヘッド装置と、磁気ディスクとを含む磁気記録再生装置であって、
前記磁気ヘッド装置は、請求項６に記載されたものでなり、
前記磁気ディスクは、前記磁気ヘッド装置との協働により、磁気記録の書込及び読み出しを行う
磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子と称する）は、磁気記憶素子、磁気センサまたは薄膜磁気ヘッドなどに用いられる。ＭＲ素子は、スピンバルブ膜（以下ＳＶ膜と称する）及び強磁性トンネル接合膜（以下ＴＭＲ膜と称する）などの巨大磁気抵抗効果膜（以下ＧＭＲ膜と称する）を用いたものが現在の主流である。このうち、ＴＭＲ膜を用いたＧＭＲ素子は、代世代技術として期待されているＭ−ＲＡＭ（磁気ランダムアクセスメモリ）の構成要素として注目されている。
【０００３】
薄膜磁気ヘッドでは、ＧＭＲ素子は読取素子として用いられており、時代とともに急速に進展するハードディスク（ＨＤＤ）の高密度記録化に追従すべく、絶え間ない研究開発の努力がなされてきた。読取素子として用いられるＧＭＲ素子は、ＳＶ膜またはＴＭＲ膜を用いたものが現在の主流である。ＳＶ膜を用いたものとしては、膜面に平行な方向にセンス電流を流す方式のほか、膜面に垂直な方向にセンス電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ａ  Ｐｌａｎｅ  ｏｆ  ａＧｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）も知られている（例えば特許文献１、２）。
【０００４】
この種のＧＭＲ素子では、電気絶縁を目的として、ＧＭＲ膜の周囲に酸化絶縁膜を有する。従来のＧＭＲ膜では、これらの酸化絶縁膜は、化学量論的組成となっていた。例えば、この種の酸化絶縁膜として代表的な酸化アルミニウムでは、Ａｌ２Ｏ３で表現される化学量論的な組成となっていた。
【０００５】
ところが、酸化絶縁膜が化学量論的な組成となっている従来技術では、製造プロセスにおいて熱処理を受けると、ＧＭＲ膜に接触している酸化絶縁膜中の酸素がＧＭＲ膜中に拡散し、その磁気特性を劣化させてしまうという問題点があった。例えば、読取素子と書込素子とを有する一般的な複合型薄膜磁気ヘッドを例にとると、書込素子のコイル部を支持し、かつ、絶縁する絶縁膜を安定化するために、２５０℃以上の温度で加熱される。この熱処理工程において、ＧＭＲ膜に接触している酸化絶縁膜中の酸素がＧＭＲ膜中に拡散し、その磁気特性を劣化させてしまうのである。
【０００６】
Ｍ−ＲＡＭを構成する磁気記憶素子または磁気センサ等においても、ＧＭＲ膜に接する酸化絶縁膜は、化学量論的組成となっており、その製造プロセスに熱処理工程が含まれる限り、薄膜磁気ヘッドにおいて論じた上記問題点を回避することができない。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−７４６２６号公報（図１〜図６）
【特許文献２】
特開２００１−６１２７号公報（６頁、９欄〜１０欄、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ＭＲ膜に接している酸化絶縁膜による特性劣化を回避し得るＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係るＭＲ素子は、ＭＲ膜と、絶縁膜とを含んでおり、前記絶縁膜は、酸化絶縁物で構成され、前記ＭＲ膜に接触しており、前記酸化絶縁物の酸素濃度は化学量論的組成よりも低くなっている。
【００１０】
上述のように、本発明に係るＭＲ素子では、ＭＲ膜に接触している酸化絶縁物の酸素濃度が化学量論的組成よりも低くなっているから、製造プロセスに含まれる熱処理工程において、ＭＲ膜に接触している酸化絶縁膜中の酸素が、ＭＲ膜中に拡散する程度が低減され、ＭＲ膜の磁気特性の劣化が最小限に抑制される。したがって、酸化絶縁膜によるＭＲ膜の特性劣化を回避し得る。
【００１１】
本発明において、ＭＲ膜は、好ましくは、ＳＶ膜またはＴＭＲ膜等のＧＭＲ膜で構成される。ＳＶ膜は、膜面に平行な方向にセンス電流を流す方式のほか、膜面に垂直な方向にセンス電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲであってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
１．ＭＲ素子
図１は本発明に係るＭＲ素子の断面図である。図示されたＭＲ素子はそれ自体で、磁気センサまたは磁気記憶素子（Ｍ−ＲＡＭ）を構成するほか、薄膜磁気ヘッドにおいて、読取素子を構成する。図示されたＭＲ素子は、ＧＭＲ膜３０と、電極膜２５、２６と、磁区制御膜２１、２２と、絶縁膜（２３１、２３２）、（２４１、２４２）とを含む。
【００１３】
下部電極膜２５は、支持層２０１の上に設けられ、ＧＭＲ膜３０と隣接すべき部分が、突出しており、その突出部分の両側に生じる凹部２５１，２５２が絶縁膜２０２によって埋められている。絶縁膜２０２の表面は下部電極膜２５の表面と同一平面を構成している。絶縁膜２０２は、酸化アルミニウム、または、酸化シリコン等の酸化絶縁物からなる。
【００１４】
ＧＭＲ膜３０は、フリー層３０１を含み、フリー層３０１に隣接する非磁性層３０２を有し、非磁性層３０２の上に、ピンド層３０３が隣接している。ピンド層３０３の上には反強磁性層３０４が設けられている。ピンド層３０３は、反強磁性層３０４との交換結合により、磁化方向が固定される。
【００１５】
フリー層３０１、非磁性層３０２、ピンド層３０３及び反強磁性層３０４の膜構造及び組成材料等については、既に知られている技術を、任意に適用できる。一例をあげると、フリ−層３０１及びピンド層３０３は、例えば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等で構成され、反強磁性層３０４はＦｅＭｎ、ＭｎＩｒ、ＮｉＭｎ、ＣｒＭｎＰｔなどによって構成される。非磁性層３０２は、ＳＶ膜の場合はＣｕ等を主成分とする導電性材料層で構成され、ＴＭＲ膜の場合は、酸化アルミニウム層などの絶縁性材料層で構成される。上部電極膜２６は反強磁性層３０４に隣接している。上部電極膜２６は絶縁層４６によって覆われている。
【００１６】
磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に、絶縁膜（２３１、２３２）、（２４１、２４２）による間隔を隔てて配置されている。磁区制御膜２１、２２は、フリー層３０１の磁区を制御する。
【００１７】
絶縁膜２３１、２４１は、酸化絶縁物で構成され、ＭＲ膜３０に接触している。具体的には、絶縁膜２３１、２４１は、酸化アルミニウム、または、酸化シリコン等の酸化絶縁材料からなる。絶縁膜２３１、２４１は、酸素濃度が化学量論的組成よりも低い値となるよに設定する。絶縁膜２３１、２４１に限らず、絶縁膜２３２、２４２をも酸化絶縁物で構成し、その酸素濃度を、化学量論的組成よりも低い値に設定してもよい。
【００１８】
図示実施例において、絶縁膜（２３１、２３２）、（２４１、２４２）は、磁区制御膜２１、２２と電極膜２５、２６との間では、層状に配置され、磁区制御膜２１、２２とＧＭＲ膜３０との間ではＧＭＲ膜３０の側端面に接触し、両者間を完全に遮断するように形成されている。
【００１９】
絶縁膜２３１、２４１は、ＧＭＲ膜３０の側端面から、電極膜２６の側部に生じるギャップを埋めるように、ＧＭＲ膜３０の上部面に延長して設けられている。ＧＭＲ膜３０の下面には、電極膜２５の側端面と、ＧＭＲ膜３の側端面との間に生じるギャップを埋めるように、絶縁膜２０２が接触している。
【００２０】
上述したＭＲ素子において、ＧＭＲ膜３０と、電極膜２５、２６とを含んでおり、電極膜２５、２６のそれぞれは、ＧＭＲ膜３０の両面に隣接している。したがって、ＧＭＲ膜３０の膜面に対して垂直方向にセンス電流を流すＭＲ素子を得ることができる。そのようなＭＲ素子の例は、既に述べたように、ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜である。
【００２１】
ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜は、少なくとも１つのフリ−層３０１を含んでおり、フリー層３０１に発生することのあるバルクハウゼンノイズを抑制しなければならない。図示実施例の磁気抵抗効果素子は、磁区制御膜２１、２２を含んでおり、磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に配置され、フリー層３０１の磁区を制御する。したがって、バルクハウゼンノイズを抑制することができる。
【００２２】
絶縁膜（２３１、２３２）、（２４１、２４２）は、磁区制御膜２１、２２と、電極膜２５、２６との間に層状に介在し、ＧＭＲ膜３０との間では、両者間を完全に遮断するように形成されている。この構造によれば、電極膜２５、２６及びＧＭＲ膜３０から磁区制御膜２１、２２へのセンス電流の漏洩を、絶縁膜（２３１、２３２）、（２４１、２４２）によって、確実に防止することができる。
【００２３】
本発明の特徴は、上述した基本構造において、ＧＭＲ膜３０と接触する絶縁膜、具体的には、絶縁膜２３１、２４１を、酸化絶縁物で構成し、その酸素濃度を、化学量論的組成よりも低い値に設定したことである。絶縁膜２３１、２４１に限らず、ＧＭＲ膜３０と接触する他の絶縁膜、例えば、実施例の場合、絶縁膜２０２をも酸化絶縁物で構成し、その酸素濃度を、化学量論的組成よりも低い値に設定してもよい。
【００２４】
上記構成によれば、薄膜磁気ヘッドの製造プロセスに含まれる熱処理工程において、ＧＭＲ膜３０に接触している酸化絶縁膜２３１、２４１に含まれる酸素が、ＧＭＲ膜３０の内部に拡散する程度が低減され、ＧＭＲ膜３０の磁気特性の劣化が最小限に抑制される。例えば、実施例に示したように、ＧＭＲ膜３０がＳＶ膜でなる場合、フリー層３０１、非磁性層３０２、ピンド層３０３及び反強磁性層３０４への酸素の拡散が防止され、これらの各層３０１〜３０４が、所定の安定した特性を示すようになる。ＧＭＲ膜３０がＴＭＲ膜でなる場合も同様である。
【００２５】
また、実施例の場合、絶縁膜２３１、２４１から、磁区制御膜２１、２２に対する酸素の拡散も防止されるので、安定した磁区制御作用が得られる。絶縁膜２３２，２４２や、絶縁膜２０２をも酸化絶縁物で構成し、その酸素濃度を、化学量論的組成よりも低い値に設定した場合は、ＧＭＲ膜３０に対する酸素拡散が、更に確実に防止される。
【００２６】
酸化絶縁膜は、代表的には、酸化シリコン、酸化アルミニウムでなる。酸化絶縁膜が酸化アルミニウムでなる場合、その化学量論組成はＡｌ２Ｏ３と表示される。本発明では化学量論組成ＡｌＹＯＸにおいて、Ｙ＝１として、
１．２５≦Ｘ＜１．５
を満たすことが好ましい。この条件を満たすことにより、安定した特性を持つＧＭＲ膜３０を得ることができる。次に、この点について、実験データを参照して説明する。
【００２７】
図２はＯ２分圧（％）と化学量論組成ＡｌＹＯＸにおけるＸの値との関係を示す実験データである。
【００２８】
この実験データを得るにあたっては、Ｏ２分圧（％）を、０、５、１０、１５、２０、２５（％）のように段階的に変え、各段階において１．０μｍとなるように、Ｓｉ基板の上に、酸化アルミニウム膜をスパッタ成膜した。そして、各スパッタ膜におけるＸの値を測定した。Ｘの値はＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｐｒｏｂｅ  ｍｉｃｒｏａｎａｌｙｓｅｒ）によって測定した。
【００２９】
図２に示すように、Ｏ２分圧（％）を変えることにより、化学量論組成ＡｌＹＯＸにおけるＸの値をコントロールできる。
【００３０】
次に、図３はＧＭＲ膜の温度―抵抗特性の実測データを示す図である。図において、横軸に絶対温度（Ｋ）の逆数値（１／Ｋ）をとり、縦軸にＧＭＲ膜の抵抗変動率（％／Ｈｒ）を自然対数（ｌｎ）で表したｌｎ［抵抗変動率（％／Ｈｒ）］を示してある。特性Ｌ２５はＸ＝１．６のときの特性、特性Ｌ２４はＸ＝１．５のときの特性、特性Ｌ２３はＸ＝１．４５のときの特性、特性Ｌ２２はＸ＝１．３５のときの特性、特性Ｌ２１はＸ＝１．２５のときの特性を、それぞれ示している。酸化アルミニウムは、通常、Ａｌ２Ｏ３の化学量論組成で表される。このときのＸの値は、図３で見て、Ｘ＝１．５であり、特性Ｌ２４が相当する。
【００３１】
図３に示すように、Ｘの値が、通常の化学量論組Ａｌ２Ｏ３に相当するＸ＝１．５では、約１００℃〜２５０℃の温度変化を生じたとき、ｌｎ［抵抗変動率（％／Ｈｒ）］は、（−２）（％／Ｈｒ）から（＋２）（％／Ｈｒ）へと、４（％／Ｈｒ）も変化している。Ｘ＝１．６では、ｌｎ［抵抗変動率（％／Ｈｒ）］は、更に大きく変化する。
【００３２】
これに対して、Ｘの値が１．２５≦Ｘ＜１．５の範囲では、特性Ｌ２１〜Ｌ２３に示されているように、約１００℃〜２５０℃の温度変化に対して、ｌｎ［抵抗変動率（％／Ｈｒ）］は、２（％／Ｈｒ）未満の小さなな値に収まっている。
したがって、Ｘの値を、１．２５≦Ｘ＜１．５の範囲に設定することにより、ＧＭＲ膜３０の特性を安定化できることは明らかである。
【００３３】
２．薄膜磁気ヘッド
図４は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図、図５は図４に示した薄膜磁気ヘッドの電磁変換素子部分の拡大断面図、図６は図５の６−６線に沿った断面図、図７は図６の拡大図である。何れの図面においても、寸法、プロポーション等は、図示の都合上、誇張されまたは省略されている。
【００３４】
図示された薄膜磁気ヘッドは、スライダ基体５と、電磁変換素子３、４とを含む。スライダ基体５は、媒体対向面に浮上特性制御用の幾何学的形状を有している。そのような幾何学的形状の代表例として、実施例では、レール５１、５２を示してある。レール５１、５２の表面は、空気ベアリング面（以下ＡＢＳと称する）５３、５４となる。レール５１、５２の形状は、図示の単純な直線状輪郭の他、複雑な輪郭や、負圧を発生される輪郭など多種、多様であり、本発明には何れも適用できる。スライダ基体５は、例えば、アルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等のセラミック材料からなる。
【００３５】
図５〜図７を参照すると、スライダ基体１の端面には絶縁膜５０１が設けられている。絶縁膜５０１は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなり、１〜５μｍの厚みである。
【００３６】
電磁変換素子３、４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と、記録素子４とを含む。再生素子を構成するＭＲ素子３は、ＳＶ膜またはＴＭＲ膜を含んでいる。ＳＶ膜の場合は、膜面に垂直に電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲが用いられる。ＴＭＲ膜は、本来、膜面に垂直にセンス電流を流すものである。
【００３７】
記録素子４は、例えば、誘導型磁気変換素子あり、書込用磁極端がＡＢＳ５３、５４に面している。記録素子４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と近接して配置され、保護膜４９によって覆われている。
【００３８】
記録素子４は、下部磁極層４１と、上部磁極層４５と、記録ギャップ層４２と、薄膜コイル４３、４７とを含む。下部磁極層４１は上部シールド層４１として兼用されている。
【００３９】
下部磁極層４１は、上部シールドギャップ層４６の上に形成され、上部磁極層４５と磁気的に連結されている。記録ギャップ層４２は下部磁極層４１の磁極部分と、上部磁極層４５の磁極部分との間に設けられている。薄膜コイル４３、４７は下部磁極層４１及び上部磁極層４５の間のインナーギャップ間の絶縁膜４８内に、絶縁された状態で配設されている。
【００４０】
再生素子を構成するＭＲ素子３は、ＧＭＲ膜３０と、電極膜２５、２６と、下部シ−ルド層２８と、下部シールドギャップ層２０１と、上部シールドギャップ層４６とを含む。図示実施例のＭＲ素子３は、更に、磁区制御膜２１、２２と、絶縁膜（２３１、２３２）、（２４１、２４２）とを含む。
【００４１】
下部シ−ルド層２８は、パーマロイ（ＮｉＦｅ）等の磁性材料よりなり、絶縁膜５０１の上に、スパッタリング法またはめっき法等によって、例えば約３μｍの厚みとなるように形成されている。
【００４２】
下部シールドギャップ層２０１は、下部シールド層２８の上に備えられている。下部シールドギャップ層２０１は、酸化アルミニウム等の絶縁材料よりなり、スパッタ等によって、例えば１０〜２００ｎｍの厚みに形成されている。
【００４３】
下部電極膜２５は、例えば、数十ｎｍの厚みをもって、下部シールドギャップ層２０１の上に形成されている。下部電極膜２５は、ＧＭＲ膜３０と隣接すべき部分が、突出しており、その突出部分の両側に生じる凹部は絶縁膜２０２によって埋められている。絶縁膜２０２の表面は下部電極膜２５の表面と同一平面を構成している。絶縁膜２０２は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる。
【００４４】
図７を参照すると、ＧＭＲ膜３０は、フリー層３０１を含む。図示実施例のＭＲ素子は、フリー層３０１に隣接する非磁性層３０２を有し、非磁性層３０２の上に、ピンド層３０３が隣接している。ピンド層３０３の上には反強磁性層３０４が設けられている。ピンド層３０３は、反強磁性層３０４との交換結合により、磁化方向が固定される。
【００４５】
フリ−層３０１、非磁性層３０２、ピンド層３０３及び反強磁性層３０４の膜構造及び組成材料等については、既に知られている技術を、任意に適用できる。一例をあげると、フリー層３０１及びピンド層３０３は、例えば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等で構成され、反強磁性層３０４はＦｅＭｎ、ＭｎＩｒ、ＮｉＭｎ、ＣｒＭｎＰｔなどによって構成される。
【００４６】
非磁性層３０２は、ＳＶ膜の場合はＣｕ等を主成分とする導電性材料層で構成され、ＴＭＲ膜の場合は、酸化アルミニウム層などの酸化絶縁物で構成される。
【００４７】
上部電極膜２６は反強磁性層３０４に隣接し、下部電極膜２５はフリ−層３０１に隣接している。
【００４８】
磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に、絶縁膜（２３１、２３２）、（２４１、２４２）による間隔を隔てて配置されている。磁区制御膜２１、２２は、フリー層３０１の磁区を制御する。
【００４９】
絶縁膜（２３１、２３２）、（２４１、２４２）は、磁区制御膜２１、２２と、電極膜２５、２６及びＧＭＲ膜３０との間を埋めている。具体的には、絶縁膜（２３１、２３２）、（２４１、２４２）は、磁区制御膜２１、２２と電極膜２５、２６との間では、層状に配置され、磁区制御膜２１、２２とＧＭＲ膜３０との間では、両者間に生じる間隔を埋めるように形成されている。
【００５０】
上部電極膜２６は上部シールドギャップ層４６によって覆われている。上部シ−ルドギャップ層４６は、酸化アルミニウム等の絶縁材料からなり、スパッタ等によって、例えば１０〜２００ｎｍの厚み（最小厚み）に形成されている。
【００５１】
上部シ−ルド層４１は、パーマロイ（ＮｉＦｅ）等の磁性材料よりなり、上部シ−ルドギャップ層４６の上に、スパッタリング法またはめっき法等によって、例えば約３μｍの厚みとなるように形成されている。実施例では、上部シールド層４１は、記録素子４の下部磁性層として兼用されている。
【００５２】
上述した薄膜磁気ヘッドは、ＧＭＲ膜３０と、電極膜２５、２６とを含んでおり、電極膜２５、２６のそれぞれは、ＧＭＲ膜３０の両面に隣接している。したがって、ＧＭＲ膜３０の膜面に対して垂直方向にセンス電流を流すＭＲ素子３を得ることができる。そのようなＭＲ素子３の例は、既に述べたように、ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜である。
【００５３】
ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜は、少なくとも１つのフリー層３０１を含んでおり、フリー層３０１に発生することのあるバルクハウゼンノイズを抑制しなければならない。図示実施例のＭＲ素子は、磁区制御膜２１、２２を含んでおり、磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に配置され、フリー層３０１の磁区を制御する。したがって、バルクハウゼンノイズを抑制することができる。
【００５４】
絶縁膜（２３１、２３２）、（２４１、２４２）は、磁区制御膜２１、２２と、電極膜２５、２６との間に層状に介在し、ＧＭＲ膜３０との間では、両者間に生じる間隔を埋めている。この構造によれば、電極膜２５、２６及びＧＭＲ膜３０から磁区制御膜２１、２２へのセンス電流の漏洩を、絶縁膜（２３１、２３２）、（２４１、２４２）によって、確実に防止することができる。
【００５５】
更に、本発明の特徴として、図示された薄膜磁気ヘッドは、ＧＭＲ膜３０と接触する絶縁膜２３１、２４１が、酸化絶縁物で構成されており、その酸素濃度は、化学量論的組成よりも低い値に設定されている。絶縁膜２３１、２４１に限らず、絶縁膜２３２、２４２や、ＧＭＲ膜３０と接触する絶縁膜２０２をも酸化絶縁物で構成し、その酸素濃度を、化学量論的組成よりも低い値に設定してもよい。
【００５６】
上記構成によれば、薄膜磁気ヘッドの製造プロセスに含まれる熱処理工程において、ＧＭＲ膜３０に接触している酸化絶縁膜絶縁膜２３１、２４１に含まれる酸素が、ＧＭＲ膜３０の内部に拡散する程度が低減され、ＧＭＲ膜３０の磁気特性の劣化が最小限に抑制される。具体的には、複合型薄膜磁気ヘッドでは、書込素子４のコイル部４７を支持し、かつ、絶縁する絶縁膜４８を安定化するため、２５０℃以上の温度で加熱する熱処理工程が実行される。この工程において、読取素子を構成するＧＭＲ素子３に対する酸素拡散を防止し、ＧＭＲ膜の特性を安定化することができる。
【００５７】
実施例に示したように、ＧＭＲ膜３０がＳＶ膜でなる場合、フリー層３０１、非磁性層３０２、ピンド層３０３及び反強磁性層３０４への酸素の拡散が防止され、これらの各層３０１〜３０４が、所定の安定した特性を示すようになる。ＧＭＲ膜３０がＴＭＲ膜でなる場合も同様であり、絶縁膜２３１、２４１から、２つの強磁性層に対する酸素の拡散が防止され、磁気特性が安定化される。
【００５８】
また、実施例の場合、絶縁膜２３１、２４１から、磁区制御膜２１、２２に対する酸素の拡散も防止されるので、安定した磁区制御作用が得られる。
【００５９】
酸化絶縁膜は、代表的には、酸化シリコン、酸化アルミニウムでなる。酸化絶縁膜が酸化アルミニウムでなる場合、その標準的化学量論組成はＡｌ２Ｏ３と表示される。本発明では化学量論組成ＡｌＹＯＸにおいて、Ｙ＝１として、
１．２５≦Ｘ＜１．５
を満たすことが好ましい。この条件を満たすことにより、安定した特性を持つＧＭＲ膜３０を得ることができる。この点については、図２及び図３を参照して、既に詳説したとおりである。
【００６０】
３．磁気ヘッド装置
図８は本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図、図９は図８に示した磁気ヘッド装置の底面図である。図示された磁気ヘッド装置は、図４〜図７に示した薄膜磁気ヘッド４０と、ヘッド支持装置５とを含む。ヘッド支持装置５は、金属薄板でなる支持体５１の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄板でなる可撓体５２を取付け、この可撓体５２の下面に薄膜磁気ヘッド４０を取付けた構造となっている。
【００６１】
具体的には、可撓体５２は、支持体５１の長手方向軸線と略平行して伸びる２つの外側枠部５２１、５２２と、支持体５１から離れた端において外側枠部５２１、５２２を連結する横枠５２３と、横枠５２３の略中央部から外側枠部５２１、５２２に略平行するように延びていて先端を自由端とした舌状片５２４とを有する。横枠５２３のある方向とは反対側の一端は、支持体５１の自由端付近に溶接等の手段によって取付けられている。
【００６２】
支持体５１の下面には、例えば半球状の荷重用突起５２５が設けられている。この荷重用突起５２５により、支持体５１の自由端から舌状片５２４へ荷重力が伝えられる。
【００６３】
薄膜磁気ヘッド４０は、舌状片５２４の下面に接着等の手段によって取付けられている。薄膜磁気ヘッド４０は、ピッチ動作及びロール動作が許容されるように支持されている。
【００６４】
本発明に適用可能なヘッド支持装置５は、上記実施例に限定するものではなく、これまで提案され、またはこれから提案されることのあるヘッド支持装置を、広く適用できる。例えば、支持体５１と舌状片５２４とを、タブテープ（ＴＡＢ）等のフレキシブルな高分子系配線板を用いて一体化したもの等を用いることもできる。また、従来より周知のジンバル構造を持つものを自由に用いることができる。
【００６５】
４．磁気記録再生装置
図１０は図８、図９に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の平面図である。図示された磁気記録再生装置は、図８、図９に示した磁気ヘッド装置６と、位置決め装置８と、磁気ディスク７とを含む。位置決め装置８は、ロータリ・アクチュエータ方式であり、ヘッド支持装置５の他端側を支持している。
本実施例において、磁気ディスク７は磁気ヘッド装置６と協働して磁気記録再生を行う。磁気ディスク７は、図示しない回転駆動機構により、矢印Ｆ１の方向に高速で回転駆動される。
薄膜磁気ヘッド４０は、ヘッド支持装置５及び位置決め装置８により、矢印Ｂ１またはＢ２の方向に駆動され、所定のトラック上で、磁気ディスク７への書込及び読み出しを行う。
【００６６】
５．薄膜磁気ヘッドの製造方法
次に、図１１〜図２５を参照して薄膜磁気ヘッドの製造方法について説明する。図１に示したＭＲ素子も同様のプロセスによって製造できる。まず、図１１に示すように、スライダ基体５の上に、絶縁膜５０１を形成し、更に絶縁膜５０１の上に下部電極膜となる導電層２５０を形成する。
【００６７】
図示の場合、下部電極膜を構成する導電層２５０は、下部シールド層として兼用される。導電層２５０を、下部シールド層として兼用する場合は、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅなどの軟磁性材料を用いる。これとは異なって、下部電極層を構成する導電層２５０を、下部シールド層から独立して設ける場合は、絶縁膜５０１、下部シ−ルド層２８及び下部シールドギャップ層２０１を形成し、更に下部シールドギャップ層２０１の上に下部電極膜となる導電層２５０を形成する。
【００６８】
次に、図１２に示すように、導電層２５０の上に、所定パターンをもつレジストマスク１００を形成する。レジストマスク１００は、下層レジスト層１０１の上に、その平面積よりも大きい幅を有する上層レジスト層１０２を積層したアンダーカット構造を有する。アンダーカットの入ったレジストマスク１００は、パターンの微細化に有効である。レジストマスク１００は、後で述べるパターニング方法の適用によって形成できる。
【００６９】
次に、図１３に示すように、例えばイオンミリング、リアクティブ．イオン．エッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングによって、導電層２５０を選択的にエッチングし、下部電極膜２５を形成する。
【００７０】
次に、図１４に示すように、レジストマスク１００を残したままで、例えば、スッパタ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、絶縁膜２０２を成膜する。絶縁膜２０２は酸化アルミニウムなどの絶縁材料でなる。この絶縁膜２０２も、絶縁膜２３１、２４１において論じた条件を満たす。
【００７１】
次に、図１５に示すように、レジストマスク１００を有機溶剤を用いて剥離し、下部電極膜２５の中央に設けられた凸部の表面と、絶縁膜２０２の表面が同一の平面を構成するように平坦化処理を行う。平坦化処理は、例えばＣＭＰ法の適用によって実行できる。
【００７２】
次に、図１６に示すように、下部電極膜２５及び絶縁膜２０２の作る平面上に、再生用のＧＭＲ素子となる被パターンニング層３００を形成する。
【００７３】
次に、図１７に示すように、被パターンニング層３００の上に、下層レジスト層１１１を形成し、更に、下層レジスト層１１１の上に上層レジスト層１１２を形成する。
【００７４】
次に、図１８に示すように、マスク１０５を介して、上層レジスト層１１２を露光して、上層レジスト層１１２にマスク１０５のパターンに従った潜像を形成する。
【００７５】
次に、現像液によって、露光後の上層レジスト層１１２を現像すると共に、下層レジスト層１１１の一部を溶解させる。現像後、下層レジスト層１１１および上層レジスト層１１２の水洗と乾燥を行う。これにより、図１９に示すように、アンダーカットの入ったレジストマスク１１０が得られる。
【００７６】
次に、図２０に示すように、例えばイオンミリング等のドライエッチングによって、被パターンニング層３００を選択的にエッチングし、ＧＭＲ膜３０を形成する。
【００７７】
次に、図２１に示すように、レジストマスク１２０を残したままで、例えば、スッパタ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、絶縁膜２３１、２４１を成膜する。本発明の特徴として、絶縁膜２３１、２４１は、その酸素濃度が化学量論的組成よりも低い値になるように成膜する。これにより、絶縁膜２３１、２２４１から、ＧＭＲ膜３０への酸素拡散が抑制される。また、実施例の場合、絶縁膜２３１、２４１から、磁区制御膜２１、２２に対する酸素の拡散も防止されるので、安定した磁区制御作用が得られる。
【００７８】
絶縁膜２３１、２４１が酸化アルミニウムでなる場合、化学量論組成ＡｌＹＯＸにおいて、Ｙ＝１として、
１．２５≦Ｘ＜１．５
を満たすこと、及び、化学量論組成ＡｌＹＯＸにおけるＸの値が、スパッタ成膜時のＯ２分圧（％）を変えることにより、コントロールできることは、既に述べたとおりである。
【００７９】
次に、図２２に示すように、レジストマスク１２０を残したままで、絶縁膜２３１、２４１の上に磁区制御膜２１、２２をスパッタなどの手段によって成膜する。このときのスパッタは、膜面に対してほぼ直交する方向に行う。このため、磁区制御膜２１、２２は、レジストパターン１２２の下側のアンダーカット部分には入らず、絶縁膜２３１、２４１のうち、アンダーカット部分において、磁区制御膜２１、２２が成膜されず、絶縁膜２３１、２４１が露出している。
【００８０】
次に、図２３に示すように、レジストマスク１２０を残したままで、例えば、スッパタ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、絶縁膜２３２、２４２を成膜する。この絶縁膜２３２、２４２も、絶縁膜２３１、２４１において論じた条件を満たす。
【００８１】
次に、図２４に示すように、レジストマスク１２０を剥離し、除去する。レジストマスク１１０の剥離に当たってはアセトン等の有機溶剤を用いることができる。
【００８２】
次に、図２５に示すように、上部電極膜２６を成膜し、更に、書込素子のための製造プロセスを実行する。書込素子の製造プロセスは周知である。書込素子の製造プロセスでは、書込素子４の絶縁膜４８を安定化するため、２５０℃以上の温度で加熱する熱処理工程が実行される。この熱処理工程において、読取素子を構成するＧＭＲ素子３に対する酸素拡散を防止し、ＧＭＲ膜３０の特性を安定化し得ることは、既に述べたとおりである。
【００８３】
本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変更が可能である。例えば、本発明は、磁気センサ、磁気記憶素子（Ｍ−ＲＡＭ）等、薄膜磁気ヘッド以外のマイクロデバイスの製造方法にも適用することができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ＭＲ膜に接している酸化絶縁膜による特性劣化を回避し得るＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明に係る磁気抵抗効果素子の一実施例を示す断面図である。
【図２】Ｏ２分圧（％）と化学量論組成ＡｌＹＯＸにおけるＸの値との関係を示す実験データである。
【図３】ＧＭＲ膜の温度―抵抗値特性の実測データを示す図である。
【図４】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図５】図４に示した薄膜磁気ヘッドの電磁変換素子部分の拡大断面図である。
【図６】図５の６−６線に沿った断面図である。
【図７】図６の拡大図である。
【図８】本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図である。
【図９】図８に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図１０】図８、図９に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の平面図である。
【図１１】本発明に係る製造方法における別の工程を示す図である。
【図１２】図１１の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図１３】図１２の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図１４】図１３の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図１５】図１４の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図１６】図１５の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図１７】図１６の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図１８】図１７の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図１９】図１８の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図２０】図１９の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図２１】図２０の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図２２】図２１の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図２３】図２２の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図２４】図２３の工程の後の工程を説明する断面図である。
【図２５】図２４の工程の後の工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
３０                ＧＭＲ膜
２３１、２４１        絶縁膜
２３２、２４２        絶縁膜
２１、２２          磁区制御膜
２５、２６          電極膜
【図１】
2004165224.tif 000003
【図２】
2004165224.tif 000004
【図３】
2004165224.tif 000005
【図４】
2004165224.tif 000006
【図５】
2004165224.tif 000007
【図６】
2004165224.tif 000008
【図７】
2004165224.tif 000009
【図８】
2004165224.tif 000010
【図９】
2004165224.tif 000011
【図１０】
2004165224.tif 000012
【図１１】
2004165224.tif 000013
【図１２】
2004165224.tif 000014
【図１３】
2004165224.tif 000015
【図１４】
2004165224.tif 000016
【図１５】
2004165224.tif 000017
【図１６】
2004165224.tif 000018
【図１７】
2004165224.tif 000019
【図１８】
2004165224.tif 000020
【図１９】
2004165224.tif 000021
【図２０】
2004165224.tif 000022
【図２１】
2004165224.tif 000023
【図２２】
2004165224.tif 000024
【図２３】
2004165224.tif 000025
【図２４】
2004165224.tif 000026
【図２５】
2004165224.tif 000027