(57)【要約】【課題】ＭＲ素子を構成する各層の面と交差する方向に電流が流されるＭＲ素子におけるＭＲ比を大きくし、且つ特性のばらつきを少なくする。【解決手段】ＭＲ素子５において、固定層２３とフリー層２５は、それぞれホイスラー合金層３３２，５２を含んでいる。ホイスラー合金層３３２，５２は、それぞれ、互いに反対側を向く２つの四角形の面を有している。また、ホイスラー合金層３３２，５２は、一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含んでいる。ＭＲ素子５の製造方法では、ＭＲ素子５となる積層膜を形成し、この積層膜をパターニングした後、積層膜中のホイスラー合金層となる膜に含まれる結晶粒が成長して、ホイスラー合金層となる膜の一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒が形成されるように、パターニング後の積層膜を熱処理する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有する非磁性層と、
前記非磁性層の前記第１の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層と、
前記非磁性層の前記第２の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層とを備え、
磁気的信号検出用の電流が、前記各層の面と交差する方向に流される磁気抵抗効果素子であって、
前記固定層とフリー層の少なくとも一方は、ホイスラー合金からなり、互いに反対側を向く２つの四角形の面を有するホイスラー合金層を含み、
前記ホイスラー合金層は、その一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記ホイスラー合金層の前記一方の面の形状は長方形であり、前記一方の面における長辺の長さは２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記ホイスラー合金層の前記一方の面の面積は、１００００ｎｍ２以下であることを特徴とする請求項２記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記非磁性層は導電材料よりなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記非磁性層は、絶縁材料よりなるトンネルバリア層であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有する非磁性層と、前記非磁性層の前記第１の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層と、前記非磁性層の前記第２の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層とを備え、磁気的信号検出用の電流が、前記各層の面と交差する方向に流される磁気抵抗効果素子を製造するために用いられる磁気抵抗効果素子集合体であって、
それぞれ前記磁気抵抗効果素子となる部分を含み、後に互いに分離される複数の素子予定部を備え、
全ての素子予定部において、前記固定層とフリー層の少なくとも一方は、ホイスラー合金からなり、互いに反対側を向く２つの四角形の面を有するホイスラー合金層を含み、前記ホイスラー合金層は、その一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子集合体。
【請求項７】
前記ホイスラー合金層の前記一方の面の形状は長方形であり、前記一方の面における長辺の長さは２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果素子集合体。
【請求項８】
前記ホイスラー合金層の前記一方の面の面積は、１００００ｎｍ２以下であることを特徴とする請求項７記載の磁気抵抗効果素子集合体。
【請求項９】
前記非磁性層は導電材料よりなることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子集合体。
【請求項１０】
前記非磁性層は、絶縁材料よりなるトンネルバリア層であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子集合体。
【請求項１１】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有する非磁性層と、前記非磁性層の前記第１の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層と、前記非磁性層の前記第２の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層とを備え、磁気的信号検出用の電流が、前記各層の面と交差する方向に流され、前記固定層とフリー層の少なくとも一方は、ホイスラー合金からなり、互いに反対側を向く２つの四角形の面を有するホイスラー合金層を含み、前記ホイスラー合金層は、その一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含む磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
前記固定層となる膜、前記非磁性層となる膜および前記フリー層となる膜を備え、前記固定層となる膜と前記フリー層となる膜の少なくとも一方は前記ホイスラー合金層となる膜を含み、パターニングおよび熱処理された後に前記磁気抵抗効果素子となる積層膜を形成する工程と、
前記ホイスラー合金層となる膜が互いに反対側を向く２つの四角形の面を有する形状になるように、前記積層膜をパターニングする工程と、
前記パターニングする工程の後で、前記ホイスラー合金層となる膜に含まれる結晶粒が成長して、前記ホイスラー合金層となる膜の一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒が形成されるように、前記積層膜を熱処理する工程と
を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１２】
前記ホイスラー合金層の前記一方の面の形状は長方形であり、前記一方の面における長辺の長さは２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１１記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１３】
前記ホイスラー合金層の前記一方の面の面積は、１００００ｎｍ２以下であることを特徴とする請求項１２記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１４】
前記非磁性層は導電材料よりなることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１５】
前記非磁性層は、絶縁材料よりなるトンネルバリア層であることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１６】
記録媒体に対向する媒体対向面と、
前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、
磁気的信号検出用の電流を、前記磁気抵抗効果素子に対して、磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向に流すための一対の電極と
を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項１７】
請求項１６記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと
を備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１８】
請求項１６記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
前記スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームと
を備え、前記サスペンションが前記アームに取り付けられていることを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
【請求項１９】
請求項１６記載の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを支持すると共に前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と
を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子およびその製造方法、磁気抵抗効果素子を製造するために用いられる磁気抵抗効果素子集合体、ならびに、磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗（Anisotropic Magnetoresistive）効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗（Giant Magnetoresistive）効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗（Tunnel-type Magnetoresistive）効果を用いたＴＭＲ素子等がある。
【０００４】
再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドが量産されている。最近では、面記録密度の更なる向上に対応するために、ＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドの開発が進められている。
【０００５】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有する非磁性導電層と、この非磁性導電層の一方の面に隣接するように配置されたフリー層と、非磁性導電層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層における非磁性導電層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。フリー層は信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である。固定層は、磁化の方向が固定された強磁性層である。反強磁性層は、固定層との交換結合により、固定層における磁化の方向を固定する層である。
【０００６】
ところで、従来のＧＭＲヘッドでは、磁気的信号検出用の電流（以下、センス電流という。）を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して平行な方向に流す構造になっていた。このような構造は、ＣＩＰ（Current In Plane）構造と呼ばれる。以下、ＣＩＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＩＰ−ＧＭＲ素子と呼ぶ。
【０００７】
ＣＩＰ構造の再生ヘッドにおいて、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子は、それぞれ軟磁性金属膜よりなり上下に配置された２つのシールド層の間に配置される。ＣＩＰ−ＧＭＲ素子と各シールド層との間には、それぞれ絶縁膜よりなるシールドギャップ膜が配置される。この再生ヘッドでは、線記録密度は、２つのシールド層の間隔（以下、再生ギャップ長という。）によって決定される。
【０００８】
近年、記録密度の増大に伴い、再生ヘッドに対しては、再生ギャップ長の縮小とトラック幅の縮小の要求が強くなってきている。再生ヘッドにおいて、トラック幅の縮小はＭＲ素子の幅の縮小によって実現される。ＭＲ素子の幅の縮小に伴い、薄膜磁気ヘッドの媒体対向面に垂直な方向についてのＭＲ素子の長さも縮小される。その結果、ＭＲ素子の下面および上面の面積が減少する。
【０００９】
ＣＩＰ構造の再生ヘッドでは、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子と各シールド層との間がそれぞれシールドギャップ膜によって隔てられているため、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子の下面および上面の面積が減少すると、放熱効率が低下していた。そのため、この再生ヘッドでは、信頼性を確保するために、動作電流が制限されるという問題点があった。
【００１０】
これに対し、例えば特許文献１に示されるように、センス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面と交差する方向、例えばＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して垂直な方向に流す構造のＧＭＲヘッドも提案されている。このような構造は、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ばれる。以下、ＣＰＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＰＰ−ＧＭＲ素子と呼ぶ。
【００１１】
ＣＰＰ構造の再生ヘッドでは、シールドギャップ膜は不要であり、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の下面と上面にそれぞれ電極層が接触している。電極層はシールド層を兼ねていてもよい。ＣＰＰ構造の再生ヘッドによれば、前述のＣＩＰ構造の再生ヘッドにおける問題点を解決できる。すなわち、ＣＰＰ構造の再生ヘッドでは、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の下面と上面にそれぞれ電極層が接触していることから、放熱効率がよい。そのため、この再生ヘッドでは、動作電流を大きくすることができる。また、この再生ヘッドでは、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の下面および上面の面積が小さいほど素子の抵抗値が大きくなり、磁気抵抗変化量も大きくなる。従って、この再生ヘッドでは、トラック幅を縮小することが可能になる。更に、この再生ヘッドでは、再生ギャップ長の縮小が可能になる。これらのことから、ＣＰＰ構造は、２００Ｇビット／（インチ）２を超える面記録密度を達成するためには必須の技術とされている。
【００１２】
なお、前述のＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドもＣＰＰ構造となる。ＴＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有するトンネルバリア層と、このトンネルバリア層の一方の面に隣接するように配置されたフリー層と、トンネルバリア層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層におけるトンネルバリア層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。トンネルバリア層は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できる非磁性絶縁層である。フリー層、固定層および反強磁性層については、スピンバルブ型ＧＭＲ素子と同様である。
【００１３】
ところで、非特許文献１には、実用的なＣＰＰ−ＧＭＲ素子が記載されている。ここで、非特許文献１に記載されているＣＰＰ−ＧＭＲ素子の膜構成の一例として、Ｔａｂｌｅ１に記載されているＳ−１という試料の膜構成について説明する。試料Ｓ−１は、シングルスピンバルブ型の膜構成になっている。試料Ｓ−１は、下部電極の上に順に積層されたフリー層、非磁性導電層、固定層および反強磁性層を備えている。反強磁性層の上には上部電極が配置されている。フリー層は、ＮｉＦｅ層とＣｏＦｅＢ層を積層して形成されている。非磁性導電層はＣｕによって形成されている。固定層は、ＣｏＦｅＢ層とＲｕ層とＣｏＦｅＢ層を積層して形成されている。反強磁性層はＰｄＰｔＭｎによって形成されている。非特許文献１のＴａｂｌｅ２によれば、試料Ｓ−１における抵抗値に対する磁気抵抗変化の比率である磁気抵抗変化率（以下、ＭＲ比という。）は、約１．１６％である。このＭＲ比の値は、再生ヘッドの実用化を考えた場合、再生ヘッドの出力を大きくすることができないという点で、不十分である。
【００１４】
また、非特許文献１には、デュアルスピンバルブ型の膜構成も記載されている。この膜構成によれば、シングルスピンバルブ型の膜構成に比べてＭＲ比を大きくすることができる。しかし、デュアルスピンバルブ型の膜構成では、再生ギャップ長が大きくなるという問題点がある。
【００１５】
ところで、上述のような従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子におけるＭＲ比が小さいのは、固定層とフリー層の材料として用いられているＦｅやＣｏをベースとした材料のスピン分極率が小さいことに起因していると考えられる。
【００１６】
最近、ＭＲ比を大きくするために、固定層やフリー層に含まれる強磁性膜の材料として、スピン分極率が１に近いハーフメタルを用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子が提案されている。一般的に、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子におけるＭＲ比および磁気抵抗変化量は、固定層やフリー層に含まれる強磁性膜のスピン分極率が大きいほど大きくなる。その理由は、以下のように考えられる。すなわち、強磁性膜のスピン分極率が大きくなると、強磁性膜において、一方のスピンのフェルミエネルギー近傍における状態密度は高くなり、他方のスピンのフェルミエネルギー近傍における状態密度は低くなる。これにより、一方のスピンの伝導電子の平均自由行程と他方のスピンの伝導電子の平均自由行程との差が大きくなって、ＭＲ比および磁気抵抗変化量が大きくなると考えられる。なお、従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子における固定層やフリー層に含まれる金属強磁性膜のスピン分極率は、およそ０．３〜０．５程度であり、ハーフメタルにおける１に近いスピン分極率に比べると極めて小さい。
【００１７】
非特許文献２には、ハーフメタルの一種であるホイスラー合金を用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子が記載されている。非特許文献２に記載されたＣＰＰ−ＧＭＲ素子のＭＲ比は、４．２Ｋにおいて８％程度である。
【００１８】
ここで、ホイスラー合金について簡単に説明する。ホイスラー合金とは、ＸＹＺまたはＸ２ＹＺの化学組成を持つ規則合金の総称である。ＸＹＺの化学組成を持つ規則合金はハーフホイスラー合金と呼ばれ、Ｘ２ＹＺの化学組成を持つ規則合金はフルホイスラー合金と呼ばれる。ここで、Ｘは、周期表上におけるＦｅ族、Ｃｏ族、Ｎｉ族、Ｃｕ族の遷移元素および貴金属元素の中から選択された元素である。Ｙは、周期表上におけるＴｉ族、Ｖ族、Ｃｒ族、Ｍｎ族の遷移元素およびＦｅの中から選択された１種以上の元素である。Ｚは、周期表上における第３周期から第５周期の典型元素の中から選択された１種以上の元素である。ホイスラー合金における強磁性の発現は、元素Ｙの磁気モーメントが規則配列することによるＲＫＫＹ相互作用によるものと考えられる。
【００１９】
特許文献２には、特に、固定層やフリー層が、Ｃｏ２ＭｎＺ（Ｚは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎのうちから選択された１種または２種の元素）よりなるホイスラー合金層を含むＣＰＰ−ＧＭＲ素子が記載されている。
【００２０】
特許文献３には、固定層やフリー層がホイスラー合金層を含むＣＰＰ−ＧＭＲ素子が記載されている。特許文献３には、ホイスラー合金層の膜面と平行な方向の平均結晶粒径は５０Å（５ｎｍ）以上であることが好ましく、１００Å（１０ｎｍ）以上であることがより好ましい旨が記載されている。また、特許文献３には、ホイスラー合金層を成膜した後、２９０℃で４時間熱処理することによって、ホイスラー合金層を規則格子化させている実施例が記載されている。
【００２１】
また、特許文献３に記載されているように、ＴＭＲ素子においても、固定層やフリー層に含まれる強磁性膜の材料としてホイスラー合金を用いることにより、大きなＭＲ比を得ることが期待できる。
【００２２】
なお、特許文献４には、以下のようなスピンバルブ型のＧＭＲ素子の製造方法が記載されている。この製造方法では、スピンバルブ膜を、トラック幅に対応する幅にパターニングした後、スピンバルブ膜のトラック幅方向の両側において、強磁性層と、加熱されると反強磁性を示す層とを積層し、その後、加熱されると反強磁性を示す層を約２４０℃の温度まで加熱して反強磁性に転移させる。
【００２３】
【特許文献１】特開平９−２８８８０７号公報
【特許文献２】特開２００３−２１８４２８号公報
【特許文献３】特開２００５−１１６７０３号公報
【特許文献４】特開平８−４５０３２号公報
【非特許文献１】長坂、外３名，「スピンバルブ膜を用いたＣＰＰ素子のＧＭＲ特性」，日本応用磁気学会誌，２００１年，第２５巻，第４−２号，ｐ．８０７−８１０
【非特許文献２】ジャーナル・オブ・マグネティズム・アンド・マグネティック・マテリアルズ（Journal of Magnetism and Magnetic Materials），１９９９年６月１日，第１９８−１９９巻，ｐ．５５−５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ところで、ホイスラー合金層を含むＭＲ素子では、ホイスラー合金層の大きなスピン分極率に起因して大きなＭＲ比を得ることができるという利点がある一方で、ＭＲ比等の特性のばらつきが大きいという問題点がある。
【００２５】
以下、上記の特性のばらつきが生じる原因について、図２７を参照して説明する。一般的に、ホイスラー合金層は、ホイスラー合金層となる膜の成膜後、この膜に対して熱処理を施して、この膜の結晶構造を、大きなスピン分極率が発現する結晶構造に変化させることによって形成される。ところが、上記の熱処理の過程では、上記膜中の複数の結晶粒の成長も生じる。図２７において、（ａ）は成膜直後のホイスラー合金層となる膜の上面における結晶粒の状態を模式的に表し、（ｂ）は熱処理後の膜の上面における結晶粒の状態を模式的に表している。（ａ），（ｂ）から分かるように、成膜直後の膜中の結晶粒の大きさのばらつきに比べて、熱処理後の膜中の結晶粒の大きさのばらつきは大きくなっている。実際に、厚さ１００ｎｍのホイスラー合金層となる膜を成膜し、この膜に対して熱処理を施したところ、熱処理後の膜中の典型的な結晶粒の直径が５〜２００ｎｍ程度の範囲で幅広く分布することが確認された。
【００２６】
一方、ＭＲ素子は、後にパターニングされることによってＭＲ素子となる積層膜を形成した後、この積層膜をパターニングすることによって作製される。ホイスラー合金層を含むＭＲ素子を作製する場合、パターニング前の積層膜は、ホイスラー合金層となる膜を含んでいる。この膜に対しては、例えば積層膜の形成後に熱処理が施される。この場合、パターニング前の積層膜において、ホイスラー合金層となる膜は、図２７における（ｂ）に示した状態になっている。積層膜をパターニングすると、（ｂ）に示したホイスラー合金層となる膜は、例えば（ｃ）、（ｄ）に示したような形状にパターニングされる。このパターニング後の膜がホイスラー合金層となる。ここで、（ｂ）に示したように、熱処理後の膜中の結晶粒の大きさのばらつきが大きいため、（ｃ）、（ｄ）に示したように、この膜をパターニングして得られるホイスラー合金層における結晶粒の数や大きさもばらついてしまう。図２７に示した例では、（ｃ）に示したホイスラー合金層に比べて、（ｄ）に示したホイスラー合金層の方が、小さな結晶粒を多く含み、その結果、粒界の表面積の総和が大きくなっている。この場合には、（ｃ）に示したホイスラー合金層を含むＭＲ素子に比べて、（ｄ）に示したホイスラー合金層を含むＭＲ素子の方が、ＭＲ比が小さくなってしまう。このように、ホイスラー合金層における結晶粒の数や大きさがばらつくことが、ホイスラー合金層を含むＭＲ素子において特性のばらつきが大きくなる原因と考えられる。
【００２７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向に電流が流される磁気抵抗効果素子であって、磁気抵抗変化率が大きく、且つ特性のばらつきの少ない磁気抵抗効果素子およびその製造方法、磁気抵抗効果素子を製造するために用いられる磁気抵抗効果素子集合体、ならびに、磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く第１および第２の面を有する非磁性層と、非磁性層の第１の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層と、非磁性層の第２の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層とを備えている。本発明の磁気抵抗効果素子において、磁気的信号検出用の電流は、磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向に流される。
【００２９】
本発明の磁気抵抗効果素子において、固定層とフリー層の少なくとも一方は、ホイスラー合金からなり、互いに反対側を向く２つの四角形の面を有するホイスラー合金層を含み、このホイスラー合金層は、その一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含んでいる。
【００３０】
本発明の磁気抵抗効果素子集合体は、本発明の磁気抵抗効果素子を製造するために用いられるものである。本発明の磁気抵抗効果素子集合体は、それぞれ磁気抵抗効果素子となる部分を含み、後に互いに分離される複数の素子予定部を備えている。全ての素子予定部において、固定層とフリー層の少なくとも一方は、ホイスラー合金からなり、互いに反対側を向く２つの四角形の面を有するホイスラー合金層を含み、ホイスラー合金層は、その一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含んでいる。
【００３１】
本発明の磁気抵抗効果素子または磁気抵抗効果素子集合体では、固定層とフリー層の少なくとも一方がホイスラー合金層を含むことから、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率を大きくすることが可能になる。また、本発明の磁気抵抗効果素子または磁気抵抗効果素子集合体では、ホイスラー合金層が、その一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含んでいることから、磁気抵抗効果素子の特性のばらつきが少なくなる。
【００３２】
本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法は、本発明の磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
固定層となる膜、非磁性層となる膜およびフリー層となる膜を備え、固定層となる膜とフリー層となる膜の少なくとも一方はホイスラー合金層となる膜を含み、パターニングおよび熱処理された後に磁気抵抗効果素子となる積層膜を形成する工程と、
ホイスラー合金層となる膜が互いに反対側を向く２つの四角形の面を有する形状になるように、積層膜をパターニングする工程と、
パターニングする工程の後で、ホイスラー合金層となる膜に含まれる結晶粒が成長して、ホイスラー合金層となる膜の一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒が形成されるように、積層膜を熱処理する工程とを備えている。
【００３３】
本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、製造される磁気抵抗効果素子における固定層とフリー層の少なくとも一方がホイスラー合金層を含み、且つホイスラー合金層は、その一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含むことになる。
【００３４】
本発明の磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果素子集合体または磁気抵抗効果素子の製造方法において、ホイスラー合金層の一方の面の形状は長方形であり、一方の面における長辺の長さは２００ｎｍ以下であってもよい。また、ホイスラー合金層の一方の面の面積は、１００００ｎｍ２以下であってもよい。
【００３５】
また、本発明の磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果素子集合体または磁気抵抗効果素子の製造方法において、非磁性層は導電材料よりなるものであってもよいし、絶縁材料よりなるトンネルバリア層であってもよい。
【００３６】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面の近傍に配置された本発明の磁気抵抗効果素子と、磁気的信号検出用の電流を、磁気抵抗効果素子に対して、磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向に流すための一対の電極とを備えたものである。
【００３７】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを備えたものである。また、本発明のヘッドアームアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションと、スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームとを備え、サスペンションがアームに取り付けられているものである。
【００３８】
本発明の磁気ディスク装置は、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを支持すると共に記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の磁気抵抗効果素子または磁気抵抗効果素子集合体によれば、固定層とフリー層の少なくとも一方がホイスラー合金層を含むことから、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率を大きくすることが可能になるという効果を奏する。また、本発明の磁気抵抗効果素子または磁気抵抗効果素子集合体によれば、ホイスラー合金層が、その一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含んでいることから、磁気抵抗効果素子の特性のばらつきを少なくすることができるという効果を奏する。
【００４０】
本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、製造される磁気抵抗効果素子における固定層とフリー層の少なくとも一方がホイスラー合金層を含むことから、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率を大きくすることが可能になるという効果を奏する。また、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、ホイスラー合金層は、その一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含むことになることから、磁気抵抗効果素子の特性のばらつきを少なくすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
［第１の実施の形態］
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。始めに、図３および図４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および製造方法の概略について説明する。図３は薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板の上面に垂直な断面を示す断面図、図４は薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【００４２】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１の上に、スパッタ法等によって、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁材料よりなる絶縁層２を、例えば１〜５μｍの厚さに形成する。次に、絶縁層２の上に、めっき法等によって、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ等の磁性材料よりなる再生ヘッド用の第１のシールド層３を、所定のパターンに形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰという。）によって、第１のシールド層３が露出するまで絶縁層を研磨して、第１のシールド層３および絶縁層の上面を平坦化する。
【００４３】
次に、第１のシールド層３の上に、再生用のＭＲ素子５と、図示しない絶縁膜を介してＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置された２つのバイアス磁界印加層６と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置された絶縁層７とを形成する。図示しない絶縁膜および絶縁層７は、アルミナ等の絶縁材料によって形成される。
【００４４】
次に、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に、磁性材料からなる、再生ヘッド用の第２のシールド層８を形成する。第２のシールド層８は、例えばめっき法またはスパッタ法によって形成される。次に、第２のシールド層８の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の非磁性材料よりなる分離層１８を形成する。次に、この分離層１８の上に、例えばめっき法またはスパッタ法によって、磁性材料よりなる、記録ヘッド用の下部磁極層１９を形成する。第２のシールド層８および下部磁極層１９に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。なお、第２のシールド層８、分離層１８および下部磁極層１９の代わりに、下部磁極層を兼ねた第２のシールド層を設けてもよい。
【００４５】
次に、下部磁極層１９の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の非磁性材料よりなる記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚さに形成する。次に、磁路形成のために、後述する薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。
【００４６】
次に、記録ギャップ層９の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚さに形成する。なお、図３において、符号１０ａは、第１層部分１０のうち、後述する薄膜コイルの第２層部分１５に接続される接続部を表している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。
【００４７】
次に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
【００４８】
次に、絶縁層１１のうちの後述する媒体対向面２０側の斜面部分から媒体対向面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に、記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。上部磁極層１２は、このトラック幅規定層１２ａと、後述する連結部分層１２ｂおよびヨーク部分層１２ｃとで構成される。
【００４９】
トラック幅規定層１２ａは、記録ギャップ層９の上に形成され、上部磁極層１２の磁極部分となる先端部と、絶縁層１１の媒体対向面２０側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層１２ｃに接続される接続部とを有している。先端部の幅は記録トラック幅と等しくなっている。接続部の幅は、先端部の幅よりも大きくなっている。
【００５０】
トラック幅規定層１２ａを形成する際には、同時に、コンタクトホール９ａの上に磁性材料よりなる連結部分層１２ｂを形成すると共に、接続部１０ａの上に磁性材料よりなる接続層１３を形成する。連結部分層１２ｂは、上部磁極層１２のうち、下部磁極層１９に磁気的に連結される部分を構成する。
【００５１】
次に、磁極トリミングを行う。すなわち、トラック幅規定層１２ａの周辺領域において、トラック幅規定層１２ａをマスクとして、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分における記録ギャップ層９側の少なくとも一部をエッチングする。これにより、図４に示したように、上部磁極層１２の磁極部分、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分の少なくとも一部の各幅が揃えられたトリム（Trim）構造が形成される。このトリム構造によれば、記録ギャップ層９の近傍における磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。
【００５２】
次に、全体に、アルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層１４を、例えば３〜４μｍの厚さに形成する。次に、この絶縁層１４を、例えばＣＭＰによって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂおよび接続層１３の表面に至るまで研磨して平坦化する。
【００５３】
次に、平坦化された絶縁層１４の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚さに形成する。なお、図３において、符号１５ａは、第２層部分１５のうち、接続層１３を介して薄膜コイルの第１層部分１０の接続部１０ａに接続される接続部を表している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。
【００５４】
次に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
【００５５】
次に、トラック幅規定層１２ａ、絶縁層１４，１６および連結部分層１２ｂの上に、パーマロイ等の記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のヨーク部分を構成するヨーク部分層１２ｃを形成する。ヨーク部分層１２ｃの媒体対向面２０側の端部は、媒体対向面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１２ｃは、連結部分層１２ｂを介して下部磁極層１９に接続されている。
【００５６】
次に、全体を覆うように、例えばアルミナよりなるオーバーコート層１７を形成する。最後に、上記各層を含むスライダの機械加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドの媒体対向面２０を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。
【００５７】
このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドの構成については、後で詳しく説明する。
【００５８】
記録ヘッドは、媒体対向面２０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層１９および上部磁極層１２と、この下部磁極層１９の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層１９および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１０，１５とを有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図３に示したように、媒体対向面２０から、絶縁層１１の媒体対向面２０側の端部までの長さが、スロートハイトＴＨとなる。なお、スロートハイトとは、媒体対向面２０から、２つの磁極層の間隔が大きくなり始める位置までの長さ（高さ）をいう。
【００５９】
次に、図１および図２を参照して、再生ヘッドの構成について詳しく説明する。図１は再生ヘッドの、媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。図２は再生ヘッドの、媒体対向面および基板の上面に垂直な断面を示す断面図である。
【００６０】
本実施の形態における再生ヘッドは、所定の間隔を開けて配置された第１のシールド層３および第２のシールド層８と、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間に配置されたＭＲ素子５とを備えている。ＭＲ素子５は、下面と、上面と、トラック幅方向の両側に配置された２つの側面と、媒体対向面２０に配置された端面と、媒体対向面２０とは反対側に配置された端面（以下、後端面という。）とを有している。ＭＲ素子５の下面および上面の形状は、それぞれ、四角形、特に長方形になっている。
【００６１】
再生ヘッドは、更に、ＭＲ素子５の２つの側面および第１のシールド層３の上面の一部を覆う絶縁膜４と、絶縁膜４を介してＭＲ素子５の２つの側面に隣接する２つのバイアス磁界印加層６とを備えている。絶縁膜４は、例えばアルミナによって形成される。バイアス磁界印加層６は、硬磁性層（ハードマグネット）や、強磁性層と反強磁性層との積層体等を用いて構成される。具体的には、バイアス磁界印加層６は、例えばＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔによって形成される。再生ヘッドは、更に、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間において、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置された絶縁層７を備えている。
【００６２】
本実施の形態における再生ヘッドは、ＣＰＰ構造の再生ヘッドである。第１のシールド層３と第２のシールド層８は、センス電流を、ＭＲ素子５に対して、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流すための一対の電極を兼ねている。なお、第１のシールド層３および第２のシールド層８とは別に、ＭＲ素子５の上下に一対の電極を設けてもよい。ＭＲ素子５は、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子である。ＭＲ素子５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて抵抗値が変化する。センス電流は、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流れる。ＭＲ素子５の抵抗値はセンス電流より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
【００６３】
ＭＲ素子５は、第１のシールド層３の上に順に積層された下地層２１、反強磁性層２２、固定層２３、非磁性導電層２４、フリー層２５および保護層２６を備えている。固定層２３は磁化の方向が固定された層であり、反強磁性層２２は、固定層２３との交換結合により、固定層２３における磁化の方向を固定する層である。下地層２１は、その上に形成される各層の結晶性や配向性を向上させ、特に、反強磁性層２２と固定層２３との交換結合を良好にするために設けられる。フリー層２５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化する層である。保護層２６は、その下の各層を保護するための層である。
【００６４】
下地層２１の厚さは、例えば２〜６ｎｍである。下地層２１としては、例えばＴａ層とＲｕ層との積層体が用いられる。
【００６５】
反強磁性層２２の厚さは、例えば３〜１０ｎｍである。反強磁性層２２は、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｒ、ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種ＭIIと、Ｍｎとを含む反強磁性材料により構成されている。このうちＭｎの含有量は３５原子％以上９５原子％以下、その他の元素ＭIIの含有量は５原子％以上６５原子％以下であることが好ましい。この反強磁性材料には、熱処理しなくても反強磁性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。この反強磁性層２２は、そのどちらにより構成されていてもよい。
【００６６】
なお、非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎあるいはＩｒＭｎ等がある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎおよびＰｔＲｈＭｎ等がある。
【００６７】
固定層２３では、反強磁性層２２との界面における交換結合により、磁化の向きが固定されている。本実施の形態における固定層２３は、反強磁性層２２の上に順に積層されたアウター層３１、非磁性中間層３２およびインナー層３３を有し、いわゆるシンセティック固定層になっている。アウター層３１は、強磁性材料、例えばＦｅＣｏによって構成されている。アウター層３１とインナー層３３は、反強磁性的に結合し、磁化の方向が互いに逆方向に固定されている。アウター層３１の厚さは、例えば３〜７ｎｍである。インナー層３３の厚さは、例えば３〜１０ｎｍである。
【００６８】
非磁性中間層３２の厚さは、例えば０．３５〜１．０ｎｍである。非磁性中間層３２は、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃｒ、ＺｒおよびＣｕからなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性材料により構成されている。この非磁性中間層３２は、インナー層３３とアウター層３１の間に反強磁性交換結合を生じさせ、インナー層３３の磁化とアウター層３１の磁化とを互いに逆方向に固定するためのものである。なお、インナー層３３の磁化とアウター層３１の磁化が互いに逆方向というのは、これら２つの磁化の方向が互いに１８０°異なる場合のみならず、２つの磁化の方向が１８０°±２０°異なる場合を含む。
【００６９】
インナー層３３は、非磁性中間層３２の上に順に積層された下地磁性層３３１、ホイスラー合金層３３２および中間磁性層３３３を含んでいる。下地磁性層３３１、ホイスラー合金層３３２および中間磁性層３３３のそれぞれの磁化の方向は、アウター層３１の磁化の方向とは逆方向に固定されている。下地磁性層３３１と中間磁性層３３３は、強磁性材料、例えばＦｅＣｏによって構成されている。ホイスラー合金層３３２は、ホイスラー合金からなり、互いに反対側を向く２つの四角形の面を有している。ホイスラー合金層３３２の２つの面の形状は、例えば長方形である。
【００７０】
非磁性導電層２４の厚さは、例えば１．０〜４．０ｎｍである。非磁性導電層２４は、例えば、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇからなる群のうち少なくとも１種を８０重量％以上含む非磁性の導電材料により構成されている。非磁性導電層２４は、本発明における非磁性層に対応する。
【００７１】
フリー層２５の厚さは、例えば２〜８ｎｍである。フリー層２５は、非磁性導電層２４の上に順に積層された下地磁性層５１、ホイスラー合金層５２および上部磁性層５３を含んでいる。下地磁性層５１は、強磁性材料、例えばＦｅＣｏによって構成されている。ホイスラー合金層５２は、ホイスラー合金からなり、互いに反対側を向く２つの四角形の面を有している。ホイスラー合金層５２の２つの面の形状は、例えば長方形である。上部磁性層５３は、強磁性材料、例えばＮｉＦｅによって構成されている。
【００７２】
保護層２６の厚さは、例えば０．５〜１０ｎｍである。保護層２６としては、例えば、厚さ２ｎｍのＲｕ層が用いられる。
【００７３】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。
【００７４】
再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層６によるバイアス磁界の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向と直交している。ＭＲ素子５において、信号磁界がない状態では、フリー層２５の磁化の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。固定層２３の磁化の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向に固定されている。
【００７５】
ＭＲ素子５では、記録媒体からの信号磁界に応じてフリー層２５の磁化の方向が変化し、これにより、フリー層２５の磁化の方向と固定層２３の磁化の方向との間の相対角度が変化し、その結果、ＭＲ素子５の抵抗値が変化する。ＭＲ素子５の抵抗値は、第１および第２のシールド層３，８によってＭＲ素子５にセンス電流を流したときのシールド層３，８間の電位差より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
【００７６】
次に、本実施の形態に係るＭＲ素子５の特徴について説明する。本実施の形態に係るＭＲ素子５は、互いに反対側を向く第１の面（下面）および第２の面（上面）を有する非磁性導電層２４と、非磁性導電層２４の第１の面（下面）に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層２３と、非磁性導電層２４の第２の面（上面）に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層２５とを備えている。ＭＲ素子５には、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に、センス電流が流される。
【００７７】
本実施の形態における固定層２３は、反強磁性層２２の上に順に積層されたアウター層３１、非磁性中間層３２およびインナー層３３を有している。インナー層３３は、非磁性中間層３２の上に順に積層された下地磁性層３３１、ホイスラー合金層３３２および中間磁性層３３３を含んでいる。また、フリー層２５は、非磁性導電層２４の上に順に積層された下地磁性層５１、ホイスラー合金層５２および上部磁性層５３を含んでいる。
【００７８】
ホイスラー合金層３３２，５２は、それぞれ、互いに反対側を向く２つの四角形の面を有している。また、ホイスラー合金層３３２，５２は、一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含んでいる。
【００７９】
ホイスラー合金層３３２，５２の２つの面の形状は、例えば長方形である。この場合、ホイスラー合金層３３２，５２の各々の一方の面における長辺の長さは２００ｎｍ以下であることが好ましい。また、ホイスラー合金層３３２，５２の各々の一方の面の面積は、１００００ｎｍ２以下であることが好ましい。
【００８０】
ここで、一般的なフルホイスラー合金がとり得る結晶構造について図９ないし図１１を参照して説明する。ここでは、本明細書の［背景技術］における説明と同様に、一般的なフルホイスラー合金の化学組成をＸ２ＹＺと表す。一般的なフルホイスラー合金がとり得る結晶構造は、Ｌ２１構造、Ｂ２構造、Ａ２構造の３つである。図９はＬ２１構造を表している。図１０はＢ２構造を表している。図１１はＡ２構造を表している。Ｌ２１構造、Ｂ２構造、Ａ２構造のいずれも体心立方構造に類似している。
【００８１】
図９に示したＬ２１構造では、単位格子の体心位置に元素Ｘの原子が配置され、単位格子の頂点位置には元素Ｙの原子と元素Ｚの原子が交互に規則的に配置される。
【００８２】
図１０に示したＢ２構造では、単位格子の体心位置に元素Ｘの原子が配置され、単位格子の頂点位置には元素Ｙの原子または元素Ｚの原子が不規則に配置される。
【００８３】
図１１に示したＡ２構造では、単位格子の体心位置と頂点位置のいずれにも、元素Ｘの原子または元素Ｙの原子または元素Ｚの原子が不規則に配置される。
【００８４】
Ｌ２１構造、Ｂ２構造、Ａ２構造のうち、Ｌ２１構造とＢ２構造において大きなスピン分極率が発現する。
【００８５】
ここで、図９に示したＬ２１構造において元素Ｙの原子と元素Ｚの原子が交互に一列に並ぶ方向における元素Ｙの原子の間隔または元素Ｚの原子の間隔を、ホイスラー合金の格子間隔と呼び、記号ａで表す。ホイスラー合金の格子間隔ａの大きさは０．５ｎｍ程度である。
【００８６】
ホイスラー合金層３３２，５２は、Ｌ２１構造またはＢ２構造の主成分を含む。ここで、ホイスラー合金層３３２，５２の「主成分」とは、Ｘ線回折法によってホイスラー合金層３３２，５２の結晶構造を判定したときに最も多い結晶構造の成分を言う。また、ホイスラー合金層３３２，５２がホイスラー合金としての機能を有するためには、ホイスラー合金層３３２，５２の厚さおよび各面における各辺の長さは、いずれも、ホイスラー合金の格子間隔ａ以上、例えば０．５ｎｍ以上である必要がある。
【００８７】
次に、図１２ないし図２１を参照して、本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法について説明する。図１２ないし図１６および図２０において、（ａ）はＭＲ素子５の製造過程における積層体の断面を示し、（ｂ）はＭＲ素子５の製造過程における積層体の上面を示している。
【００８８】
図１２は、本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法における一工程を示している。この工程では、例えばスパッタ法によって、第１のシールド層３の上に順に、下地層２１となる膜２１Ｐ、反強磁性層２２となる膜２２Ｐ、固定層２３となる膜２３Ｐ、非磁性導電層２４となる膜２４Ｐ、フリー層２５となる膜２５Ｐおよび保護層２６となる膜２６Ｐを形成し、これらの膜を含む積層膜５Ｐを形成する。この工程は、本発明における「積層膜を形成する工程」に対応する。
【００８９】
膜２３Ｐは、膜２２Ｐの上に順に積層されたアウター層３１となる膜３１Ｐ、非磁性中間層３２となる膜３２Ｐおよびインナー層３３となる膜３３Ｐを含んでいる。膜３３Ｐは、膜３２Ｐの上に順に積層された下地磁性層３３１となる膜３３１Ｐ、ホイスラー合金層３３２となる膜３３２Ｐおよび中間磁性層３３３となる膜３３３Ｐを含んでいる。膜２５Ｐは、膜２４Ｐの上に順に積層された下地磁性層５１となる膜５１Ｐ、ホイスラー合金層５２となる膜５２Ｐおよび上部磁性層５３となる膜５３Ｐを含んでいる。
【００９０】
図１３は、次の工程を示す。図１３において、（ａ）は、（ｂ）の１３Ａ−１３Ａ線における断面を表している。この工程では、まず、積層膜５Ｐの上にマスク６１を形成する。マスク６１は、２つのバイアス磁界印加層６が配置されるべき領域に配置された２つの開口部を有している。また、マスク６１は、例えば、アンダーカットを有する形状になっている。このマスク６１は、例えば、現像液によって溶解される材料よりなる第１層の上にフォトレジストよりなる第２層を形成し、フォトリソグラフィによって第２層をパターニングすると共に、第１層の一部を現像液によって溶解させることによって形成される。次に、マスク６１をエッチングマスクとして用いて、例えばイオンミリングによって、積層膜５Ｐの一部をエッチングする。
【００９１】
図１４は、次の工程を示す。図１４において、（ａ）は、（ｂ）の１４Ａ−１４Ａ線における断面を表している。この工程では、まず、例えばスパッタ法によって、図１３に示した積層体の上に絶縁膜４となる膜４Ｐとバイアス磁界印加層６となる膜６Ｐを順に積層する。次に、マスク６１をリフトオフする。
【００９２】
図１５は、次の工程を示す。図１５において、（ａ）は、（ｂ）の１５Ａ−１５Ａ線における断面を表している。この工程では、まず、図１４に示した積層体の上にマスク６２を形成する。マスク６２は、ＭＲ素子５、絶縁膜４およびバイアス磁界印加層６の形状を規定する。マスク６２は、例えば、アンダーカットを有する形状になっている。このマスク６２は、例えば、マスク６１と同様の方法によって形成される。次に、マスク６２をエッチングマスクとして用いて、例えばイオンミリングによって、積層膜５Ｐおよび膜４Ｐ，６Ｐの一部をエッチングする。このエッチング後に残った膜４Ｐ，６Ｐは、それぞれ絶縁膜４とバイアス磁界印加層６になる。
【００９３】
図１６は、次の工程を示す。図１６において、（ａ）は、（ｂ）の１６Ａ−１６Ａ線における断面を表している。この工程では、まず、例えばスパッタ法によって、図１５に示した積層体の上に絶縁層７を形成する。次に、マスク６２をリフトオフする。
【００９４】
図１３ないし図１６に示した一連の工程は、本発明における「積層体をパターニングする工程」に対応する。図１３ないし図１６に示した一連の工程により、ホイスラー合金層となる膜３３２Ｐ，５２Ｐの形状は、いずれも、互いに反対側を向く２つの四角形の面を有する形状になる。
【００９５】
次に、ホイスラー合金層となる膜３３２Ｐ，５２Ｐに含まれる結晶粒が成長して、膜３３２Ｐ，５２Ｐにおいて、それぞれ、一方の面、例えば上面における４つの辺に接する１つの結晶粒が形成されるように、積層膜５Ｐを熱処理する。この工程は、本発明における「積層膜を熱処理する工程」に対応する。また、成膜直後の膜３３２Ｐ，５２Ｐの主な結晶構造はＡ２構造になっている。積層膜５Ｐを熱処理することによって、膜３３２Ｐ，５２Ｐの主成分の結晶構造は、Ｌ２１構造またはＢ２構造に変化する。この熱処理は、所定の温度で積層膜５Ｐを加熱することによって行われる。所定の温度は、２５０℃以上であることが好ましい。２５０℃以上という温度は、膜３３２Ｐ，５２Ｐにおいて、結晶粒の成長と、主成分の結晶構造のＬ２１構造またはＢ２構造への変化が共に生じる温度である。一例として、熱処理は、２９０℃の温度で３時間、積層膜５Ｐを加熱することによって行われる。以上の工程を経て、膜３３２Ｐ，５２Ｐはホイスラー合金層３３２，５２となり、積層膜５ＰはＭＲ素子５となる。
【００９６】
その後、図１および図２に示したように、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に、第２のシールド層８を形成する。
【００９７】
次に、図１７ないし図２０を参照して、本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法と本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子集合体について説明する。本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法は、図１７に示したように、１枚のウェハ７１に対して複数の薄膜磁気ヘッドの構成要素を形成することによって、それぞれ後に薄膜磁気ヘッドとなるヘッド予定部７２が複数列に配列された第１の磁気ヘッド集合体７０を作製する工程を備えている。ウェハ７１は、後に図３および図４に示した基板１になるものである。ヘッド予定部７２は、媒体対向面２０を除いて、図３および図４に示した薄膜磁気ヘッドの構成要素を備えている。従って、ヘッド予定部７２は、ＭＲ素子５となる部分を含んでいる。そのため、ヘッド予定部７２は、本発明における素子予定部に対応する。また、磁気ヘッド集合体７０を作製する工程は、図１２ないし図１６を参照して説明したＭＲ素子５の製造過程を含んでいる。また、磁気ヘッド集合体７０は、後に互いに分離される複数のヘッド予定部７２（素子予定部）を備えていることから、本発明における磁気抵抗効果素子集合体に対応し、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子集合体の一つである。
【００９８】
磁気ヘッド集合体７０中の全てのヘッド予定部７２において、固定層２３はホイスラー合金層３３２を含み、フリー層２５はホイスラー合金層５２を含んでいる。また、全てのヘッド予定部７２において、ホイスラー合金層３３２，５２は、その一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含んでいる。
【００９９】
本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法は、次に、第１の磁気ヘッド集合体７０を切断して、図１８に示したように、ヘッド予定部７２が一列に配列された第２の磁気ヘッド集合体７３を作製する工程を備えている。第２の磁気ヘッド集合体７３は、バーとも呼ばれる。図１７において破線で囲った領域は、１つの磁気ヘッド集合体７３に対応する領域を表している。磁気ヘッド集合体７３は、第１の磁気ヘッド集合体７０を切断することによって形成された２つの面（図１８における上面と下面）を有している。このうちの一方の面（図１８における下面）７３ａは、後に研磨されることによって媒体対向面２０となる面である。第２の磁気ヘッド集合体７３も、後に互いに分離される複数のヘッド予定部７２（素子予定部）を備えていることから、本発明における磁気抵抗効果素子集合体に対応し、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子集合体の一つである。
【０１００】
本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法では、次に、磁気ヘッド集合体７３の面７３ａを研磨して、磁気ヘッド集合体７３に含まれる全てヘッド予定部７２に対して、それぞれ媒体対向面２０を形成する。図１９は、１つのヘッド予定部７２の研磨前の状態を表している。図１９において破線で示す位置が、面７３ａを研磨することによって形成される媒体対向面２０の位置である。
【０１０１】
図２０は、媒体対向面２０が形成された後の再生ヘッドを示している。図２０において、（ａ）は再生ヘッドの断面を示し、（ｂ）は再生ヘッドの上面を示している。また、図２０において、（ａ）は、（ｂ）の２０Ａ−２０Ａ線における断面を表している。本実施の形態では、図１２ないし図１６に示した一連の工程により、媒体対向面２０を形成するための研磨工程の前の時点で、ＭＲ素子５の形状は、ほぼ最終的な形状になっている。研磨工程の前の時点におけるＭＲ素子５では、例えば、ＭＲ素子５の上面の面積がＭＲ素子５の下面の面積よりも小さくなるように、ＭＲ素子５の２つの側面と、研磨後に媒体対向面２０となる端面（以下、前端面という。）と、後端面は、いずれも、基板１の上面に垂直な方向に対して傾いている。研磨工程では、ＭＲ素子５の前端面が基板１の上面に対して垂直になる程度に前端面が研磨される。
【０１０２】
本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法は、次に、磁気ヘッド集合体７３に含まれる全てヘッド予定部７２の媒体対向面２０に対して、スライダを記録媒体から浮上させるためのレールを形成する。次に、磁気ヘッド集合体７３を切断して、個々のヘッド予定部７２を分離する。個々のヘッド予定部７２は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドとなる。
【０１０３】
ここで、図２１を参照して、本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法におけるホイスラー合金層となる膜３３２Ｐ，５２Ｐおよびホイスラー合金層３３２，５２の変化について説明する。図２１において、（ａ）は、図１２に示した工程によって成膜された直後の膜３３２Ｐ，５２Ｐの上面における結晶粒の状態を模式的に表している。（ｂ）は、図１３ないし図１６に示した一連の工程によってパターニングされた後の膜３３２Ｐ，５２Ｐの上面における結晶粒の状態を模式的に表している。（ｃ）は、積層膜５Ｐを熱処理した後のホイスラー合金層３３２，５２の上面における結晶粒の状態を模式的に表している。（ｂ），（ｃ）に示したように、積層膜５Ｐを熱処理することによって、膜３３２Ｐ，５２Ｐに含まれる結晶粒が成長して、膜３３２Ｐ，５２Ｐの一方の面、例えば上面における４つの辺に接する１つの結晶粒が形成される。これにより、膜３３２Ｐ，５２Ｐはホイスラー合金層３３２，５２となる。（ｄ）は、図２０に示した研磨工程の後のホイスラー合金層３３２，５２の上面における結晶粒の状態を模式的に表している。研磨工程の前の状態に比べて、研磨工程の後では、媒体対向面に垂直な方向についてのホイスラー合金層３３２，５２の長さが若干小さくなる。（ｄ）において、破線で表した部分が、研磨工程において除去された部分である。
【０１０４】
図２１（ｂ）に示したように、パターニング後の膜３３２Ｐ，５２Ｐの上面の形状は長方形である。パターニング後の膜３３２Ｐ，５２Ｐの上面における長辺の長さは、積層膜５Ｐを熱処理する工程において、膜３３２Ｐ，５２Ｐに含まれる１つの結晶粒が成長して、膜３３２Ｐ，５２Ｐの上面における４つの辺に接することの可能な大きさに設定する必要がある。そのため、パターニング後の膜３３２Ｐ，５２Ｐの上面における長辺の長さは、パターニングされていない膜３３２Ｐ，５２Ｐを熱処理したときに膜３３２Ｐ，５２Ｐに含まれる結晶粒が成長して達する最大の径以下とするのが好ましい。具体的には、パターニング後の膜３３２Ｐ，５２Ｐの上面における長辺の長さは、２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１０５】
図２１（ｄ）に示したように、ホイスラー合金層３３２，５２の上面の形状は長方形である。なお、ホイスラー合金層３３２，５２の下面の形状も長方形である。ここで、ホイスラー合金層３３２，５２の上面において、平行な２つの辺は媒体対向面２０に垂直な方向に延びている。この辺の長さを記号Ｈで表す。また、ホイスラー合金層３３２，５２の上面において、残りの２つの辺は媒体対向面２０に平行な方向に延びている。この辺の長さを記号Ｗで表す。本実施の形態では、ＨはＷよりも大きい。従って、ホイスラー合金層３３２，５２の上面において、媒体対向面２０に垂直な方向に延びる２つの辺が長辺であり、媒体対向面２０に平行な方向に延びる２つの辺が短辺である。
【０１０６】
後で示す実験の結果から、ホイスラー合金層３３２，５２の上面における長辺の長さＨは、２００ｎｍ以下であることが好ましい。また、ホイスラー合金層３３２，５２の上面の面積は、１００００ｎｍ２以下であることが好ましい。
【０１０７】
なお、図２０（ａ）から分かるように、本実施の形態では、ホイスラー合金層５２の上面の形状は、ホイスラー合金層３３２の上面の形状よりも若干小さくなる。従って、ホイスラー合金層３３２において、長辺の長さＨが２００ｎｍ以下、あるいは上面の面積が１００００ｎｍ２以下という条件が満たされれば、必ずホイスラー合金層５２においても同様の条件が満たされる。
【０１０８】
磁気ディスク装置の記録密度向上の観点からは、ＭＲ素子５の下面および上面における各辺の長さは小さいほど好ましい。従って、ホイスラー合金層３３２，５２の上面における各辺の長さも小さいほど好ましい。ただし、前述のように、ホイスラー合金層３３２，５２がホイスラー合金としての機能を有するためには、ホイスラー合金層３３２，５２の厚さおよび各面における各辺の長さは、いずれも、ホイスラー合金の格子間隔ａ以上、例えば０．５ｎｍ以上である必要がある。従って、ホイスラー合金層３３２，５２の上面の面積は、ホイスラー合金の格子間隔ａの二乗以上、例えば０．２５ｎｍ２以上である必要がある。
【０１０９】
次に、実験の結果を参照しながら、本実施の形態に係るＭＲ素子５およびその製造方法、ならびに磁気抵抗効果素子集合体および薄膜磁気ヘッドの効果について説明する。実験では、実施例１〜６のＭＲ素子５と比較例のＭＲ素子のそれぞれの試料を５０個ずつ作製した。下記の表１は、実施例１〜６のＭＲ素子５および比較例のＭＲ素子の膜構成を表している。
【０１１０】
【表１】
2007287863.tif 000003
【０１１１】
実施例１〜６のＭＲ素子５は、本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法によって作製したものである。実施例１〜６のＭＲ素子５を作製する際における積層膜５Ｐの熱処理は、２９０℃の温度で３時間、積層膜５Ｐを加熱することによって行った。
【０１１２】
比較例のＭＲ素子は、本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法とは異なる方法によって作製した。すなわち、比較例のＭＲ素子を作製する際には、本実施の形態のようなパターニング後の積層膜５Ｐに対する熱処理を行わず、代わりに、図１２に示したように積層膜５Ｐを形成した後、図１３ないし図１６に示した一連の工程によって積層膜５Ｐをパターニングする前に、積層膜５Ｐに対して熱処理を行った。比較例のＭＲ素子を作製する際の熱処理は、２９０℃の温度で３時間、積層膜５Ｐを加熱することによって行った。
【０１１３】
なお、本実施の形態におけるホイスラー合金層３３２，５２は、一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含んでいるものである。比較例のＭＲ素子においてインナー層に含まれるホイスラー合金層とフリー層に含まれるホイスラー合金層では、図２７（ｃ），（ｄ）に示したように、結晶粒の数や大きさがばらついている。従って、比較例のＭＲ素子における上記の２つのホイスラー合金層は、厳密には本実施の形態におけるホイスラー合金層３３２，５２とは異なる。しかし、以下の説明では、便宜上、比較例のＭＲ素子における上記の２つのホイスラー合金層も、符号３３２，５２を付して表す。
【０１１４】
ここで、ホイスラー合金層３３２，５２のうちの大きい方、すなわちホイスラー合金層３３２の上面における媒体対向面２０に平行な方向に延びる辺の長さを「素子幅」と定義する。また、ホイスラー合金層３３２の上面における媒体対向面２０に垂直な方向に延びる辺の長さを「素子高さ」と定義する。また、ホイスラー合金層３３２の上面の面積を「素子面積」と定義する。
【０１１５】
実験では、実施例１〜６のＭＲ素子５と比較例のＭＲ素子のそれぞれについての５０個ずつの試料についてＭＲ比を測定した。なお、ＭＲ比の測定は、室温（２５℃）の下で、ＭＲ素子に対する印加電圧を２５ｍＶとし、測定磁界を−１０００〜１０００Ｏｅ（１Ｏｅは７９．６Ａ／ｍ）として行った。
【０１１６】
下記の表２には、実施例１〜６のＭＲ素子５と比較例のＭＲ素子のそれぞれについて、素子幅（ｎｍ）、素子高さ（ｎｍ）、素子面積（ｎｍ２）、ＭＲ比の平均値（％）およびＭＲ比の標準偏差（％）を示している。また、図２２は、実施例１のＭＲ素子５における抵抗値（Ω）とＭＲ比（％）との関係を示している。図２３は、比較例のＭＲ素子における抵抗値（Ω）とＭＲ比（％）との関係を示している。図２４は、実施例１〜６のＭＲ素子５における素子面積（ｎｍ２）とＭＲ比の平均値（％）との関係を示している。図２５は、実施例１〜６のＭＲ素子５における素子面積（ｎｍ２）とＭＲ比の標準偏差（％）との関係を示している。
【０１１７】
【表２】
2007287863.tif 000004
【０１１８】
表２と図２２、図２３を参照して、形状が等しい比較例のＭＲ素子と実施例１のＭＲ素子５について比較すると、本実施の形態の効果が明確に分かる。すなわち、比較例のＭＲ素子に比べて、実施例１のＭＲ素子５では、ＭＲ比の平均値が大幅に大きくなっていると共に、ＭＲ比の標準偏差が大幅に小さくなっている。比較例のＭＲ素子において、ＭＲ比の平均値が小さく、ＭＲ比の標準偏差が大きいのは、ホイスラー合金層３３２，５２において結晶粒の数や大きさがばらつくためと考えられる。これに対し、実施例１のＭＲ素子５において、ＭＲ比の平均値が大きく、ＭＲ比の標準偏差が小さいのは、ホイスラー合金層３３２，５２が、一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含むことによって、ホイスラー合金層３３２，５２において、粒界の表面積の総和が小さくなると共に、結晶粒の数と大きさが均一化されるためと考えられる。
【０１１９】
次に、表２と図２４、図２５を参照して、本実施の形態における素子高さと素子面積の好ましい範囲について考察する。素子高さが２００ｎｍ以下である実施例１〜３では、ＭＲ比の平均値とＭＲ比の標準偏差のいずれについても大きな変化はない。しかし、素子高さが２５０ｎｍ以上である実施例４〜６では、素子高さが大きくなるほど、ＭＲ比の平均値は小さくなり、ＭＲ比の標準偏差は大きくなる。これは、素子高さが２５０ｎｍ以上になると、ホイスラー合金層３３２，５２において、熱処理によって成長した結晶粒の最大の径が素子高さにまで達しない場合が生じるためと考えられる。そのため、実験結果から、素子高さは２００ｎｍ以下であることが好ましい。また、このことから、ホイスラー合金層３３２，５２の各々の一方の面における長辺の長さは２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１２０】
ところで、磁気ディスク装置において、３００Ｇビット／（インチ）２以上の面記録密度を実現するためには、ＭＲ素子５の幅を５０ｎｍ以下とすることが求められると予想される。そこで、実施例１〜６では、素子幅を５０ｎｍにしている。素子幅が５０ｎｍの場合、上述の好ましい条件から素子高さを２００ｎｍ以下とすると、素子面積は１００００ｎｍ２以下となる。素子幅が５０ｎｍよりも小さい場合においても、素子高さが２００ｎｍ以下の場合には、素子面積は１００００ｎｍ２以下となる。これらのことから、ホイスラー合金層３３２，５２の各々の一方の面の面積は、１００００ｎｍ２以下であることが好ましい。
【０１２１】
以上説明したように、本実施の形態に係るＭＲ素子５、磁気抵抗効果素子集合体または薄膜磁気ヘッドによれば、固定層２３がホイスラー合金層３３２を含み、フリー層２５がホイスラー合金層５２を含むことから、ホイスラー合金層３３２，５２の高いスピン分極率に起因して、ＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることが可能になる。また、本実施の形態によれば、ホイスラー合金層３３２，５２が、その一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含んでいることから、ＭＲ素子５におけるＭＲ比等の特性のばらつきを少なくすることができる。
【０１２２】
また、本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法によれば、製造されるＭＲ素子５において、固定層２３がホイスラー合金層３３２を含み、フリー層２５がホイスラー合金層５２を含むことから、ホイスラー合金層３３２，５２の高いスピン分極率に起因して、ＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることが可能になる。また、本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法によれば、ホイスラー合金層３３２，５２は、その一方の面における４つの辺に接する１つの結晶粒を含むことになることから、ＭＲ素子５におけるＭＲ比等の特性のばらつきを少なくすることができる。
【０１２３】
なお、本実施の形態では、固定層２３とフリー層２５の両方がホイスラー合金層を含んでいる。しかし、固定層２３とフリー層２５の一方のみがホイスラー合金層を含んでいてもよい。この場合にも、上述の効果が得られる。
【０１２４】
以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置について説明する。まず、図５を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。磁気ディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体である磁気ディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図３における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、磁気ディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面２０が形成されている。磁気ディスクが図５におけるｚ方向に回転すると、磁気ディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図５におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によって磁気ディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図５におけるｘ方向は、磁気ディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図５における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。
【０１２５】
次に、図６を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【０１２６】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【０１２７】
図６は、本実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【０１２８】
次に、図７および図８を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係る磁気ディスク装置について説明する。図７は磁気ディスク装置の要部を示す説明図、図８は磁気ディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、磁気ディスク装置に組み込まれる。磁気ディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚の磁気ディスク２６２を有している。各磁気ディスク２６２毎に、磁気ディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
【０１２９】
スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共に磁気ディスク２６２に対して位置決めする。
【０１３０】
本実施の形態に係る磁気ディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０を磁気ディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、磁気ディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、磁気ディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【０１３１】
本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。
【０１３２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２６は、本実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。図２６に示したように、本実施の形態に係るＭＲ素子５は、第１の実施の形態における非磁性導電層２４の代わりに、非磁性絶縁層よりなるトンネルバリア層２７が設けられた構成になっている。すなわち、本実施の形態に係るＭＲ素子５はＴＭＲ素子になっている。トンネルバリア層２７は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できる層である。トンネルバリア層２７の厚さは、例えば０．５〜２ｎｍである。トンネルバリア層２７の材料としては、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｇｄ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、ＨｆまたはＺｒの酸化物または窒化物が用いられる。トンネルバリア層２７は、本発明における非磁性層に対応する。第１の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、ＭＲ素子５には、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に、センス電流が流される。
【０１３３】
第１の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、ホイスラー合金層３３２，５２のスピン分極率が大きくなることから、ＴＭＲ素子であるＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることができる。
【０１３４】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１３５】
なお、本発明は、上記各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、本発明において、固定層２３はシンセティック固定層に限らない。
【０１３６】
また、各実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッドを積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。
【０１３７】
また、読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、再生ヘッドだけを備えた構成としてもよい。
【０１３８】
また、本発明の磁気抵抗効果素子は、薄膜磁気ヘッドにおける再生ヘッドに限らず、磁気センサ等の他の用途にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面および基板の上面に垂直な断面を示す断面図である。
【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媒体対向面および基板の上面に垂直な断面を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部を説明するための説明図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の平面図である。
【図９】Ｌ２１構造を示す説明図である。
【図１０】Ｂ２構造を示す説明図である。
【図１１】Ａ２構造を示す説明図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係るＭＲ素子の製造方法における一工程を示す説明図である。
【図１３】図１２に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図１４】図１３に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図１５】図１４に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図１６】図１５に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法における一工程を示す説明図である。
【図１８】図１７に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図１９】図１８に示した工程に続く工程を示す説明図である。
【図２０】媒体対向面が形成された後の再生ヘッドを示す説明図である。
【図２１】本発明の第１の実施の形態におけるホイスラー合金層となる膜およびホイスラー合金層の変化について説明するための説明図である。
【図２２】実施例のＭＲ素子における抵抗値とＭＲ比との関係を示す特性図である。
【図２３】比較例のＭＲ素子における抵抗値とＭＲ比との関係を示す特性図である。
【図２４】実施例のＭＲ素子における素子面積とＭＲ比の平均値との関係を示す特性図である。
【図２５】実施例のＭＲ素子における素子面積とＭＲ比の標準偏差との関係を示す特性図である。
【図２６】本発明の第２の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図２７】従来のＭＲ素子の製造方法における問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１…基板、２…絶縁層、３…第１のシールド層、４…絶縁膜、５…ＭＲ素子、６…バイアス磁界印加層、７…絶縁層、８…第２のシールド層、９…記録ギャップ層、１０…薄膜コイルの第１層部分、１２…上部磁極層、１５…薄膜コイルの第２層部分、１７…オーバーコート層、２０…媒体対向面、２１…下地層、２２…反強磁性層、２３…固定層、２４…非磁性導電層、２５…フリー層、２６…保護層、３１…アウター層、３２…非磁性中間層、３３…インナー層、５２，３３２…ホイスラー合金層。
【図１】
2007287863.tif 000005
【図２】
2007287863.tif 000006
【図３】
2007287863.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007287863.tif 000011
【図８】
2007287863.tif 000012
【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】
2007287863.tif 000017
【図１４】
2007287863.tif 000018
【図１５】
2007287863.tif 000019
【図１６】
2007287863.tif 000020
【図１７】
2007287863.tif 000021
【図１８】
2007287863.tif 000022
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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