(57)【要約】【課題】感度を犠牲にすること無くトラック幅を狭めることができるようにし、高い出力と記録密度の向上との両立を図った磁気抵抗効果素子を提供する。【解決手段】ＣＰＰ方式の磁気抵抗効果素子において、絶縁体領域８ｂに電流制御領域８ａが局所的に形成される混成層８を設ける。スペーサ層６を形成する金属膜に局所的にＡｒイオンビームを照射し、そののちに当該金属膜を酸化処理する。この工程によりビーム照射領域を電流制御領域８ａとし、他の部分を絶縁体領域８ｂとする。このような構成により、電流制御領域８ａの電流狭窄効果によって高い再生出力レベルを得る。またバイアス膜３５の間隔を既存の磁気抵抗効果素子と同様に保てるので、再生感度が劣化することも防止できる。さらに、電流制御領域８ａの幅に相当する、実効的に狭いトラック幅を得られるようにして、記録密度の向上を促すようにした。【選択図】      図６
2005136309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導電性層の積層面に垂直にセンス電流を流すＣＰＰ(Current Perpendicular-to-the-Plane)方式の磁気抵抗効果素子において、
互いに異なる複数の領域が共通の層内に混在して形成される混成層を具備し、
この混成層は、
当該混成層の積層面積よりも狭く形成され前記センス電流の流量を制限する電流制御領域と、
前記センス電流の流れを遮断する絶縁体領域とを備えることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
磁気記録媒体の記録面に対向配置して使用され、
前記電流制御領域は、前記磁気記録媒体への対向面において当該磁気記録媒体のトラック幅に相当する幅で形成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記電流制御領域は、
前記混成層に隣接する層間を電気的に絶縁する絶縁体と、
当該絶縁体内に分散的に形成され前記隣接する層間を電気的に接続して前記センス電流を狭窄的に通過させる導電体とを備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
磁化自由層と磁化固着層とを備えるスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子であって、
前記混成層は、前記磁化自由層と前記磁化固着層との間にスペーサ層として形成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
さらに、前記磁化固着層の磁化方向を固着させる反強磁性層を具備することを特徴とする請求項４に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子と、
当該磁気抵抗効果素子に前記センス電流を印加する電極部と、
当該磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加部とを具備することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の磁気ヘッドと、当該磁気ヘッドを磁気記録媒体の記録面に対向支持する支持機構とを具備することを特徴とするヘッドサスペンションアッセンブリ。
【請求項８】
請求項６に記載の磁気ヘッドを具備し、磁気記録媒体に記録された磁気的情報を前記磁気ヘッドを用いて読み取ることを特徴とする磁気再生装置。
【請求項９】
請求項７に記載のヘッドサスペンションアッセンブリを具備し、磁気記録媒体に記録された磁気的情報を前記磁気ヘッドを用いて読み取ることを特徴とする磁気再生装置。
【請求項１０】
複数の導電性層の積層面に垂直にセンス電流を流すＣＰＰ(Current Perpendicular-to-the-Plane)方式の磁気抵抗効果素子の製造方法において、
金属膜を成膜する成膜工程と、
前記金属膜を、前記センス電流の流れを遮断する絶縁体領域と前記センス電流の流量を制限する電流制御領域とが共通の層内に混在する混成層に変性させる変性工程とを具備し、
この変性工程は、
前記成膜された金属膜に局所的にエネルギーを供給する供給工程と、
この供給工程の終了後に前記金属膜を酸化する酸化工程とを具備することを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１１】
前記供給工程は、前記金属膜に荷電粒子ビームを局所的に照射して当該金属膜にエネルギーを供給する工程であることを特徴とする請求項１０に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１２】
前記荷電粒子ビームは、イオンビームであることを特徴とする請求項１１に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１３】
前記荷電粒子ビームは、電子ビームであることを特徴とする請求項１１に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１４】
複数の導電性層の積層面に垂直にセンス電流を流すＣＰＰ(Current Perpendicular-to-the-Plane)方式の磁気抵抗効果素子を製造する磁気抵抗効果素子製造装置において、
金属膜を成膜する成膜手段と、
前記金属膜を、前記センス電流の流れを遮断する絶縁体領域と前記センス電流の流量を制限する電流制御領域とが共通の層内に混在する混成層に変性させる変性手段とを具備し、
この変性手段は、
前記成膜された金属膜に局所的に荷電粒子ビームを照射する照射手段と、
前記荷電粒子ビームの照射された金属膜を酸化する酸化手段とを具備することを特徴とする磁気抵抗効果素子製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の導電性層の積層方向に対しセンス電流を垂直に流すＣＰＰ（current perpendicular to plane）方式による磁気抵抗効果素子とその製造方法、および、当該磁気抵抗効果素子を具備する磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアッセンブリ、磁気再生装置、および、磁気抵抗効果素子製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスク装置を代表とする磁気記録装置の小型化、高密度化が著しく、この傾向は今後さらに進展することが予想されている。記録密度が高まるにつれ高感度なセンサが要求されており、これに応えるものとしてＣＰＰ(Current Perpendicular-to-the-Plane)−ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子が開発されている。この種の素子はトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）やＣＩＰ(Current In Plane)−ＧＭＲ素子とは区別されるもので、磁界検出のためのセンス電流を、複数の誘電体膜の積層方向に対して略垂直方向に通電する構造を持つ（例えば、特許文献１および２を参照）。
【０００３】
記録密度向上のためには狭ギャップ化、および狭トラック化が必要である。特に、シールド型の磁気ヘッドにＣＰＰ−ＧＭＲ素子を適用して狭ギャップ化を促すためには、通電用の電極と磁気シールドとを共用することが必要である。特許文献１および２には、センス電流を通電するために磁気シールドを用いる例が示される。このような磁気ヘッドを用いることで、記録ビットサイズが小さくなっても記録信号を再生することが可能になってきている。ただし、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子においてはＣＰＰ−ＧＭＲ膜の膜厚方向の抵抗が小さいために抵抗変化量の絶対値が小さくなり、高出力を得難いことが知られている。
【０００４】
そこで、電流狭窄効果を利用し、適切な抵抗値と高い抵抗変化率とを有するＣＰＰ−ＧＭＲ素子が考案されている（例えば、特許文献３および４を参照）。電流狭窄効果とは、絶縁体を主体とする層に散在的に設けられる導電部に電流を狭窄的に流すことで抵抗変化率を拡大させる効果である。電流狭窄効果を生じさせる層を、以下、電流制御層と称する。
【０００５】
ところで、磁気ヘッドにおいては、磁区の影響により生じるバルクハウゼンノイズに対処することが重要である。既存の技術では外部からバイアス磁界を印加することでこのノイズを除去するようにしている。しかしながら高密度化のためトラック幅を狭くすると、外部磁界（すなわち記録媒体からもたらされる磁界）への感応領域がバイアス磁界の影響を受けるために、再生感度が低下するなどといった不具合を生じる。また既存の磁気抵抗効果素子においては、その物理的な幅がそのままトラック幅にも反映される。しかしながら、主にフォトリソグラフィー技術の限界から磁気抵抗効果素子の幅を狭くすることが困難になってきており、トラック幅の縮小化が頭打ちになってきている。
【特許文献１】特開平１０−５５５１２号公報
【特許文献２】米国特許第５，６６８，６８８号公報
【特許文献３】特開平９−１７２２１２号公報
【特許文献４】米国特許第６，５６０，０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上述べたように、トラック幅を狭めることと高い再生感度を得ることとの間にはトレードオフの関係が有り、またフォトリソグラフィー技術の限界とも相俟って、既存の技術では磁気ヘッドのトラック幅を狭めることが難しくなってきている。  
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、感度を犠牲にすること無くトラック幅を狭めることができるようにし、高い出力と記録密度の向上との両立を図った磁気抵抗効果素子とその製造方法、および、当該磁気抵抗効果素子を具備する磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアッセンブリ、磁気再生装置、および、磁気抵抗効果素子製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本願発明の一態様によれば、複数の導電性層の積層面に垂直にセンス電流を流すＣＰＰ方式の磁気抵抗効果素子において、互いに異なる複数の領域が共通の層内に混在して形成される混成層を具備し、この混成層は、当該混成層の積層面積よりも狭く形成され前記センス電流の流量を制限する電流制御領域と、前記センス電流の流れを遮断する絶縁体領域とを備えることを特徴とする磁気抵抗効果素子が提供される。
【０００８】
このような手段を講じることにより、電流制御領域において電流狭窄効果による高い抵抗変化率を得ることができ、従って高レベルの再生出力を得ることが可能となる。また電流制御領域の面積は、混成層の積層面積よりも狭く形成される。すなわち電流制御領域の幅は磁気抵抗効果素子の幅よりも狭いサイズで形成される。これにより磁気抵抗効果素子の物理的幅よりも実効的に狭いトラック幅を得ることができ、バイアス磁界による感度低下の虞なく記録密度の高密度化を促進することが可能となる。
【０００９】
また本願発明の別の一態様によれば、複数の導電性層の積層面に垂直にセンス電流を流すＣＰＰ方式の磁気抵抗効果素子の製造方法において、金属膜を成膜する成膜工程と、前記金属膜を、前記センス電流の流れを遮断する絶縁体領域と前記センス電流の流量を制限する電流制御領域とが共通の層内に混在する混成層に変性させる変性工程とを具備し、この変性工程は、前記成膜された金属膜に局所的にエネルギーを供給する供給工程と、この供給工程の終了後に前記金属膜を酸化する酸化工程とを具備することを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法が提供される。
【００１０】
このような手段を講じることにより、金属膜におけるイオンビーム（または電子ビーム）の照射部分が酸化により電流制御領域として形成され、他の部分は酸化されて絶縁体となる。これにより、フォトリソグラフィなどの手法に頼ること無く、電流制御領域の幅を簡易に狭めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、感度を犠牲にすること無くトラック幅を狭めることができるようになり、これにより高い出力と記録密度の向上との両立を図り得る磁気抵抗効果素子とその製造方法、および当該磁気抵抗効果素子を具備する磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアッセンブリ、磁気再生装置、および、磁気抵抗効果素子製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態につき説明する。  
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係わる磁気抵抗効果素子の第１の実施形態を概略的に示す断面図である。図１の断面は、図示しないディスク媒体に対向する面である。図１において、図示しない基板上にシード層２、反強磁性層１２、ピン層３、スペーサ層６、フリー層５、混成層８、およびキャップ層１０がこの順に積層される。シード層２およびキャップ層１０にはＴａなどの導電性膜を主に用いることができる。反強磁性層１２にはＰｔＭｎを主成分とする金属磁性体を主に用いることができる。ピン層３にはＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅなどの積層磁性膜を主に用いることができる。スペーサ層６には、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｏｓなどの導電性膜を主に用いることができる。フリー層５にはＣｏＦｅ／ＮｉＦｅを主成分とする金属磁性体を主に用いることができる。
【００１３】
混成層８は、互いに導電率の異なる電流制御領域８ａと、絶縁体領域８ｂとを備える。電流制御領域８ａは、絶縁体領域８ｂを主体とする膜内に局所的に形成される。好ましくは、絶縁体領域８ｂの中央部に電流制御領域８ａを形成するようにする。すなわち電流制御領域８ａと絶縁体領域８ｂとは、共通の混成層８内に混在して形成される。電流制御領域８ａは、混成層８の積層面積よりも狭い面積で形成される。電流制御領域８ａは例えばアルミナおよびＣｕを主成分とし、センス電流の流量を制限して電流狭窄効果をもたらす。絶縁体領域８ｂはセンス電流の流れを遮断して、センス電流が電流制御領域８ａに流れるようにする。
【００１４】
なお電流制御領域８ａは、Ｂ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｔａ，Ｗ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｐ，Ｖ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｔｈ，Ｂｅ，Ｃｄ，Ｓｃ，Ｙ，Ｃｒ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｍｇ，Ｌｉ，Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｂおよび希土類金属から選択される少なくとも１種の元素の酸化物、窒化物または酸窒化物を主成分とすることができる。さらに電流制御領域８ａは、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｏｓから選択される少なくとも１種の金属を１％以上５０％以下の範囲で含有することができる。
【００１５】
図１の磁気抵抗効果素子は垂直通電型（ＣＰＰ）であり、センス電流は各層の積層面に垂直に通電される。またこの素子は、外部磁気に感応してフリー層５の磁化方向が変化することにより抵抗変化を生じるスピンバルブ構造を有する。
【００１６】
図２は、図１の磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドの要部構成を概念的に表す断面図である。図２において、磁気抵抗効果素子の両側に、この磁気抵抗効果素子を挟み込むようにバイアス膜３５が形成される。この状態の部材の上下に、さらに上リード１１と下リード１とが形成される。すなわち上リード１１はキャップ層１０に重ねて積層される。下リード１はシード層２の外側に形成される。
【００１７】
バイアス膜３５は例えばＣｏＰｔからなる強磁性体膜であり、フリー層５にバイアス磁界を印加してバルクハウゼンノイズを抑制する。バイアス膜３５は、例えばアルミナからなる絶縁膜３４により磁気抵抗効果素子、上リード１１および下リード１と絶縁される。上リード１１および下リード１は例えばＮｉＦｅを主成分とし、磁気シールドと、センス電流を供給する電極とを兼ねる。
【００１８】
図２において、センス電流は、混成層８においては電流制御領域８ａに集中して流れる。すなわちセンス電流は、磁気抵抗効果素子の中央部分に集中する。これにより、外部磁界に対してフリー層５の磁化方向が変化したときに抵抗値の変化に寄与する幅を、実効的に狭くすることが可能になる。言い換えれば、磁気ヘッドの再生トラック幅を実効的に狭くすることが可能になる。
【００１９】
図３は、図２の磁気ヘッドにおいて実効トラック幅を測定した結果を示すグラフである。横軸に、図１の磁気抵抗効果素子の幅がプロットされる。パラメータＸは、図２に示されるように電流制御領域８ａの両側における絶縁体領域８ｂの幅を示し、電流制御領域８ａの幅を１００ｎｍとすると磁気抵抗効果素子の幅は［１００＋２・Ｘ］（ｎｍ）で表される。図３に示されるように、磁気抵抗効果素子の物理的幅が１００，２００，３００ｎｍと変化しても、実効トラック幅は１００〜１５０ｎｍの範囲に留まる。すなわち磁気抵抗効果素子幅よりも狭い実効トラック幅を得ることができ、しかも磁気抵抗効果素子幅が拡大しても、実効トラック幅はあまり変化しないことがわかる。
【００２０】
図４は、図２の磁気ヘッドを用いてディスク媒体からの再生出力をＸを変化させて測定した結果を示すグラフである。Ｈｃ＝４５００Ｏｅ、Ｍｒｔ＝０．３ｍｅｍｕ／ｃｍ２の特性を持つディスク媒体を用い、浮上量＝５ｎｍの条件で孤立再生波からの再生出力を測定した。その結果、図４に示すようにＸが長くなるに伴い出力が増加するという結果が得られた。これは、電流通電部分（すなわち電流制御領域８ａ）における電流狭窄効果による出力上昇だけでなく、電流通電部分とバイアス膜３５との距離が離れる（すなわちＸが大きくなる）ことにより、電流通電部分にかかるバイアス磁界が弱まったことが大きく関係している。
【００２１】
このように本実施形態では、ＣＰＰ方式の磁気抵抗効果素子において、絶縁体領域８ｂに電流制御領域８ａが局所的に形成される混成層８を設けるようにした。これにより、電流制御領域８ａにより電流狭窄効果がもたらされることで高い再生出力レベルを得られるようになる。またバイアス膜３５の間隔を既存の磁気抵抗効果素子と同様に保てるので、再生感度が劣化することも防止できる。さらには、電流通電部分の幅が狭くなることから実効的に狭いトラック幅を得ることが可能となり、従って記録密度を向上させることも可能となる。
【００２２】
［第２の実施形態］
図５は、本発明に係わる磁気抵抗効果素子の第２の実施形態を概略的に示す断面図である。なお図５において図１と共通する部分には同じ符号を付し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００２３】
図５において、スペーサ層６はピン層３とフリー層５との間に積層され、電流制御領域８ａと絶縁体領域８ｂとを備える。すなわち本実施形態では、図１のスペーサ層６に電流制御領域８ａと絶縁体領域８ｂとを形成し、混成層８としての作用を兼用させるようにしたものである。
【００２４】
図６は、図５の磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドの要部構成を概念的に表す断面図である。図６においても、図２と同様に磁気抵抗効果素子の両側にバイアス膜３５が形成される。またセンス電流は、磁気抵抗効果素子の中央部分に集中して流れる。
【００２５】
図７は、図６の磁気ヘッドにおいて実効トラック幅を測定した結果を示すグラフである。測定条件は図３と同様である。図３と比較すると、図７に示される実効トラック幅は図３よりも狭くなっていることが判る。すなわち、トラック幅をより効果的に狭くすることが可能であることが判る。
【００２６】
図８は、図６の磁気ヘッドを用いてディスク媒体からの再生出力をＸを変化させて測定した結果を示すグラフである。測定条件は図４と同様である。図４と比較すると、図４よりも再生出力のレベルが増加していることが判る。これは、スピンバルブ積層体のスペーサ層６に混成層を形成することにより、電流制御領域８ａにおける電流狭窄効果をより促進することができるためである。このように本実施形態によれば、電流狭窄効果により得られる抵抗変化率をさらに増加させることができ、第１の実施形態により得られる効果に加えてさらに高い再生出力を得られるとともに、トラック幅をさらに狭くして記録密度をさらに向上させることが可能になる。
【００２７】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。ここでは、本発明に係わる磁気抵抗効果素子の製造方法を説明する。本発明に係わる磁気抵抗効果素子は、例えば金属膜を成膜する真空蒸着装置と、金属膜にイオンビームを照射するビーム照射装置とを組み合わせた装置により製造することができる。また、試料を酸素雰囲気中にて処理する機能を真空蒸着装置に持たせるようにする。すなわち、成膜装置と、適切な酸素分圧、暴露時間、温度管理のもとで試料を酸化させる機能を備える装置と、ビーム照射装置とを組み合わせれば、本発明に係わる磁気抵抗効果素子製造装置を実施することが可能である。
【００２８】
図９は、図５に示される磁気抵抗効果素子の製造方法における第１の工程を説明するための図である。図９において、図示しないアルティック基板上にＮｉＦｅを成膜し、下リード／下シールド１（図６）とする。次に、下リード／下シールド１をフォトリソグラフィーおよびドライエッチングによりパターニングした後、Ｔａからなるシード層２、ＰｔＭｎからなる反強磁性層１２、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅからなるピン層３をこの順に成膜する。ここまでの工程で磁気抵抗効果膜の下部が形成される。次に、この上部にＣｕとＡｌとをこの順に成膜し、スペーサ層６とする。
【００２９】
図１０は、図５に示される磁気抵抗効果素子の製造方法における第２の工程を説明するための図である。図９の状態に引き続き、図１０の工程では、スペーサ層６の中央部付近に、トラック幅に相当する幅でイオンビームを照射する。イオンビームとしては例えばＡｒイオンビームを用いることができる。これにより、ビームを照射領域にエネルギーが注入され、図１１に示されるように変質領域６ａが形成される。
【００３０】
図１１は、図５に示される磁気抵抗効果素子の製造方法における第３の工程を説明するための図である。この工程では、図１０の状態の多層膜にＩＡＯ（Ion Assisted oxidation）法などの手法により酸化処理を施し、スペーサ層６を酸化させる。これにより変質領域６ａとそれ以外の領域との電気抵抗特性を、それぞれ異ならせることができる。すなわちイオンビームの照射時間、酸化処理の時間などを適切に制御することで、変質領域６ａを電流制御領域とし、それ以外の領域を絶縁体領域とすることができる。
【００３１】
図１２は、図１０の工程におけるイオンビーム照射時間と変質領域６ａの面積抵抗との関係を測定した結果を示すグラフである。縦軸が面積抵抗を示す。同図に示されるように、イオンビームの照射時間に応じて面積抵抗が急激に減少することがわかる。例えば１００秒以上の照射時間では、面積抵抗は１Ωμｍ２以下となり、ほぼ導体となる。逆にイオンビーム照射時間が０の場合、すなわちイオンビーム照射をせず酸化処理のみ行った場合には１ｋΩμｍ２程度の面積抵抗が得られ、絶縁体となる。酸化処理を行わない場合、すなわちスペーサ層６が金属の場合は０．０５〜０．１Ωμｍ２程度の面積抵抗となる。照射時間を１２０〜１５０秒程度とすると、０．５Ωμｍ２程度の面積抵抗が得られる。
【００３２】
図１３は、図５に示される磁気抵抗効果素子の製造方法における第４の工程を説明するための図である。すなわち、Ａｒイオンビームを１２０〜１５０秒程度照射したのち酸化処理を施すと、図１２によれば中間的な面積抵抗を得られることから、変質領域６ａを電流制御領域８ａとし、それ以外の領域を絶縁体領域８ｂとすることが可能となる。
【００３３】
図１４は、図５に示される磁気抵抗効果素子の製造方法における第５の工程を説明するための図である。図１３の状態に引き続き、Ｃｕを積層したのちフリー層５となるＣｏＦｅ／ＮｉＦｅを成膜し、さらにキャップ層１０としてＴａを成膜する。これにより磁気抵抗効果膜上部が形成される。
【００３４】
図１５は、図５に示される磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドの製造方法における第１の工程を説明するための図である。図１４の状態の積層膜のキャップ層１０に重ねて、電流制御領域８ａの幅よりも幅の広いレジスト１００を形成する。スペーサ層６の電流制御領域８ａがレジスト１００の幅のほぼ中央部に位置するように、レジスト１００を形成する。
【００３５】
図１６は、図５に示される磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドの製造方法における第２の工程を説明するための図である。図１５の状態から、レジスト１００をマスクとしてイオンミリングによりに磁気抵抗効果膜をエッチングする。そうすると、図１６に示されるように磁気抵抗効果素子が整形され、磁気ヘッドとして用いるのに必要最小限のサイズとすることができる。
【００３６】
図１７および図１８は、図５に示される磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドの製造方法における第３および第４の工程を説明するための図である。図１６の状態からレジスト１００を残したままアルミナを成膜して絶縁膜３４を形成し、これに重ねてＣｒを成膜してのバイアス膜３５の下地とする。その上にＣｏＰｔを成膜してバイアス膜３５とし、最後にアルミナを成膜して絶縁膜３４としたのちリフトオフする。このような工程により本発明に係わる磁気ヘッドを形成することができる。
【００３７】
このように本実施形態によれば、第２の実施形態と同様に狭いトラック幅と高い再生出力を得ることのできる磁気ヘッドを得ることが可能となる。すなわち磁気抵抗効果素子の物理的幅よりも狭い実効トラック幅を持つ再生ヘッドを提供できるとともに、トラック幅を狭くしても出力の低下を抑制できる磁気抵抗効果型ヘッドを提供できる。
【００３８】
さらに本実施形態では、スピンバルブ膜のスペーサ層６にイオンビームを照射することで変質領域６ａを形成し、これに酸化処理を施すことで混成層８を形成するようにしている。近年のビーム照射装置においては５〜１０ｎｍのスポット径が達成されており、本実施形態よれば電流制御領域８ａの幅を５〜１０ｎｍ程度にまで狭くすることが可能となる。すなわちトラック幅をイオンビームの直径程度にまで狭くでき、記録密度を飛躍的に高密度化できるといった効果を得ることが可能になる。
【００３９】
近年のフォトリソグラフィー技術では、８０〜９０ｎｍ程度のトラック幅が限界であることが知られている。これに対し本実施形態によれば、フォトリソグラフィー技術の限界により規定される磁気抵抗効果素子の物理幅よりもさらに狭い実効トラック幅を得ることができる。すなわち既存のトラック幅の数分の一〜十数分の一の狭さのトラック幅を得ることができるため、ディスク媒体における記録密度の高密度化への寄与は大きい。
【００４０】
［第４の実施形態］
図１９は、本発明の実施の形態に係わる磁気抵抗効果素子を搭載可能なハードディスク装置を示す外観斜視図である。本発明に係わる磁気抵抗効果素子は、ハードディスクドライブのプラッタに代表されるような磁気記録媒体に磁気的に記録されるディジタルデータを読み取る磁気再生装置に搭載することが可能である。さらに本発明に係わる磁気抵抗効果素子は、磁気記録媒体にディジタルデータを書き込む機能を併せ持つ磁気記録再生装置に搭載することが可能である。
【００４１】
図１９のハードディスク装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いる形式である。図１９において、記録用のディスク媒体２００はスピンドル１５２に装着され、駆動装置制御部（図示せず）からの制御信号に応答するモータ（図示せず）により、矢印Ａの方向に回転駆動される。なおディスク媒体２００を複数備え、複数プラッタ型としても良い。
【００４２】
ディスク媒体２００に記録される情報の記録／再生を行うヘッドスライダ１５３は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられる。ヘッドスライダ１５３は、図２または図６の磁気ヘッドをその先端付近に搭載する。
【００４３】
ディスク媒体２００が回転することにより、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）はディスク媒体２００の表面から一定の浮上量で保持される。あるいはスライダがディスク媒体２００と接触するいわゆる「接触走行型」であってもよい。
【００４４】
サスペンション１５４は、駆動コイル（図示せず）を保持するボビン部（図示せず）などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続される。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられる。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた駆動コイル（図示せず）と、このコイルを挟み込むように対向して配置される永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【００４５】
アクチュエータアーム１５５は、スピンドル１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。
【００４６】
［第５の実施形態］
図２０は、図１９のハードディスク装置における磁気ヘッドアッセンブリ１６０のアクチュエータアーム１５５から先端の部分をディスク側から眺めた拡大斜視図である。図２０において、磁気ヘッドアッセンブリ１６０はアクチュエータアーム１５５を有する。アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続される。サスペンション１５４の先端には、図２または図６の磁気ヘッドを備えるヘッドスライダ１５３が取り付けられる。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、ヘッドスライダ１５３に組み込まれる磁気ヘッドの各電極がリード線１６４に電気的に接続される。リード線１６４は電極パッド１６５に接続される。
【００４７】
ディスク媒体２００が回転すると、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）はディスク媒体２００の表面から所定の浮上量をもって保持される。あるいはスライダがディスク媒体２００と接触するいわゆる「接触走行型」であってもよい。
【００４８】
サスペンション１５４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【００４９】
アクチュエータアーム１５５は、スピンドル１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。
【００５０】
図１９および図２０に示されるように、図１、図５の磁気抵抗効果素子、ひいては図２、図６の磁気ヘッドを用いてハードディスク装置を実施することにより、既存のハードディスク装置よりもトラック幅が狭く、かつ再生出力の高い磁気記録再生装置を実現することができる。これにより、記録密度の更なる高密度化に寄与することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００５２】
例えば本発明は、フリー層、スペーサ層、および、ピン層により形成されるユニットを２つ備え、各ユニットによりフリー層が共有される、いわゆるデュアルスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子にも適用することができる。この場合、２つのスペーサ層のいずれかを混成層８として形成することができる。もちろん、両方のスペーサ層を混成層８として形成しても良い。  
また第３の実施形態では、Ａｒイオンビームを照射して電流制御領域８ａを形成するようにしたが、これに代えて、電子ビームを照射することによっても電流制御領域８ａを形成することができる。このほか、放射線を照射するなどの手法を考えることもできる。
【００５３】
さらに本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係わる技術思想は、ハードディスク装置を代表として、情報を磁気的に記録する媒体からの読み出し技術に好適に利用し得る。さらに、本発明に係わる技術思想は、磁気的に情報を書き換え可能なＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）に適用した場合にも、ＭＲＡＭでの技術課題である書き込み電流の低減を解決することができる。一般に、高集積化のために磁気抵抗効果膜を微細化すると反磁界のために書き換えに必要な電流磁界が増加するため、高い電流が必要となってくる。しかし電流を高くすると消費電力の増大や信頼性の低下を招いてしまう。そこで本発明をＭＲＡＭに適用すると、微細化の目安である配線幅にあわせて電流制御領域８ａ部分を作り、それよりも一回り大きい磁気抵抗効果膜とすることが可能となる。従って、配線幅に合わせた磁気抵抗効果膜を形成する場合に比べ反磁界を低減できるため、書き込み電流を少なくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係わる磁気抵抗効果素子の第１の実施形態を概略的に示す断面図。
【図２】図１の磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドの要部構成を概念的に表す断面図。
【図３】図２の磁気ヘッドにおいて実効トラック幅を測定した結果を示すグラフ。
【図４】図２の磁気ヘッドを用いてディスク媒体からの再生出力をＸ（絶縁体領域８ｂの幅）を変化させて測定した結果を示すグラフ。
【図５】本発明に係わる磁気抵抗効果素子の第２の実施形態を概略的に示す断面図。
【図６】図５の磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドの要部構成を概念的に表す断面図。
【図７】図６の磁気ヘッドにおいて実効トラック幅を測定した結果を示すグラフ。
【図８】図６の磁気ヘッドを用いてディスク媒体からの再生出力をＸ（絶縁体領域８ｂの幅）を変化させて測定した結果を示すグラフ。
【図９】図５に示される磁気抵抗効果素子の製造方法における第１の工程を説明するための図。
【図１０】図５に示される磁気抵抗効果素子の製造方法における第２の工程を説明するための図。
【図１１】図５に示される磁気抵抗効果素子の製造方法における第３の工程を説明するための図。
【図１２】図１０の工程におけるイオンビーム照射時間と変質領域６ａの面積抵抗との関係を測定した結果を示すグラフ。
【図１３】図５に示される磁気抵抗効果素子の製造方法における第４の工程を説明するための図。
【図１４】図５に示される磁気抵抗効果素子の製造方法における第５の工程を説明するための図。
【図１５】図５に示される磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドの製造方法における第１の工程を説明するための図。
【図１６】図５に示される磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドの製造方法における第２の工程を説明するための図。
【図１７】図５に示される磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドの製造方法における第３の工程を説明するための図。
【図１８】図５に示される磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドの製造方法における第４の工程を説明するための図。
【図１９】本発明の実施の形態に係わる磁気抵抗効果素子を搭載可能なハードディスク装置を示す外観斜視図。
【図２０】図１９のハードディスク装置における磁気ヘッドアッセンブリ１６０のアクチュエータアーム１５５から先端の部分をディスク側から眺めた拡大斜視図。
【符号の説明】
【００５６】
１…下リード／下シールド、２…シード層、３…ピン層、５…フリー層、６…スペーサ層、６ａ…変質領域、８…混成層、８ａ…電流制御領域、８ｂ…絶縁体領域、１０…キャップ層、１１…上リード／上シールド、１２…反強磁性層、３４…絶縁膜、３５…バイアス膜、１００…レジスト、１５０…ハードディスク装置、１５２…スピンドル、１５３…ヘッドスライダ、１５４…サスペンション、１５５…アクチュエータアーム、１５６…ボイスコイルモータ、１５７…スピンドル、１６０…磁気ヘッドアッセンブリ、１６４…リード線、１６５…電極パッド、２００…ディスク媒体
【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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【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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