(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の一方の面側に形成された第１の電極と、
前記第１の電極の前記基体とは反対側に形成された磁気抵抗効果層と、
前記磁気抵抗効果層の前記第１の電極とは反対側に形成された第２の電極と、
を備え、
前記磁気抵抗効果層は、非磁性導電層と、前記非磁性導電層の一方の面側に形成されたフリー層と、前記非磁性導電層の他方の面側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記非磁性導電層とは反対の側に形成されたピン層とを含む、スピンバルブ膜で構成され、
前記ピン層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる膜面方向の有効領域と実質的に重なる領域に、所定の厚さで形成されるとともに、前記実質的に重なる領域からトラック幅方向及びハイト方向の両方に広がった領域であって前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さで又は前記所定厚さより薄い厚さで、前記実質的に重なる領域から連続して形成され、
前記非磁性導電層は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されたことを特徴とする磁気抵抗効果型素子。
【請求項２】
基体の一方の面側に形成された第１の電極と、
前記第１の電極の前記基体とは反対側に形成された磁気抵抗効果層と、
前記磁気抵抗効果層の前記第１の電極とは反対側に形成された第２の電極と、
を備え、
前記磁気抵抗効果層は、非磁性導電層と、前記非磁性導電層の一方の面側に形成されたフリー層と、前記非磁性導電層の他方の面側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記非磁性導電層とは反対の側に形成されたピン層とを含む、スピンバルブ膜で構成され、
前記ピン層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる膜面方向の有効領域と実質的に重なる領域に、所定の厚さで形成されるとともに、前記実質的に重なる領域からトラック幅方向及びハイト方向の両方に広がった領域であって前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さで又は前記所定厚さより薄い厚さで、前記実質的に重なる領域から連続して形成され、
前記フリー層は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されたことを特徴とする磁気抵抗効果型素子。
【請求項３】
基体の一方の面側に形成された第１の電極と、
前記第１の電極の前記基体とは反対側に形成された磁気抵抗効果層と、
前記磁気抵抗効果層の前記第１の電極とは反対側に形成された第２の電極と、
を備え、
前記磁気抵抗効果層は、非磁性導電層と、前記非磁性導電層の一方の面側に形成されたフリー層と、前記非磁性導電層の他方の面側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記非磁性導電層とは反対の側に形成されたピン層とを含む、スピンバルブ膜で構成され、
前記ピン層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる膜面方向の有効領域と実質的に重なる領域に、所定の厚さで形成されるとともに、前記実質的に重なる領域からトラック幅方向及びハイト方向の両方に広がった領域であって前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さで又は前記所定厚さより薄い厚さで、前記実質的に重なる領域から連続して形成され、
前記ピンド層は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されたことを特徴とする磁気抵抗効果型素子。
【請求項４】
前記ピン層が、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、及び、その他のＭｎ系合金からなる群より選ばれた１種以上を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
基体の一方の面側に形成された第１の電極と、
前記第１の電極の前記基体とは反対側に形成された磁気抵抗効果層と、
前記磁気抵抗効果層の前記第１の電極とは反対側に形成された第２の電極と、
を備え、
前記磁気抵抗効果層は、フリー層と、該フリー層の前記第１の電極側に形成された第１の非磁性導電層と、該第１の非磁性導電層の前記第１の電極側に形成された第１のピンド層と、該第１のピンド層の前記第１の電極側に形成された第１のピン層と、該フリー層の前記第２の電極側に形成された第２の非磁性導電層と、該第２の非磁性導電層の前記第２の電極側に形成された第２のピンド層と、該第２のピンド層の前記第２の電極側に形成された第２のピン層と、を含む、デュアルタイプのスピンバルブ膜で構成され、
前記第１及び第２のピン層のうちの少なくとも一方のピン層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる膜面方向の有効領域と実質的に重なる領域に、所定の厚さで形成されるとともに、前記実質的に重なる領域からトラック幅方向及びハイト方向の両方に広がった領域であって前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さで又は前記所定厚さより薄い厚さで、前記実質的に重なる領域から連続して形成され、
前記第１及び第２の非磁性導電層の少なくとも一方は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されたことを特徴とする磁気抵抗効果型素子。
【請求項６】
基体の一方の面側に形成された第１の電極と、
前記第１の電極の前記基体とは反対側に形成された磁気抵抗効果層と、
前記磁気抵抗効果層の前記第１の電極とは反対側に形成された第２の電極と、
を備え、
前記磁気抵抗効果層は、フリー層と、該フリー層の前記第１の電極側に形成された第１の非磁性導電層と、該第１の非磁性導電層の前記第１の電極側に形成された第１のピンド層と、該第１のピンド層の前記第１の電極側に形成された第１のピン層と、該フリー層の前記第２の電極側に形成された第２の非磁性導電層と、該第２の非磁性導電層の前記第２の電極側に形成された第２のピンド層と、該第２のピンド層の前記第２の電極側に形成された第２のピン層と、を含む、デュアルタイプのスピンバルブ膜で構成され、
前記第１及び第２のピン層のうちの少なくとも一方のピン層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる膜面方向の有効領域と実質的に重なる領域に、所定の厚さで形成されるとともに、前記実質的に重なる領域からトラック幅方向及びハイト方向の両方に広がった領域であって前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さで又は前記所定厚さより薄い厚さで、前記実質的に重なる領域から連続して形成され、
前記フリー層は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されたことを特徴とする磁気抵抗効果型素子。
【請求項７】
基体の一方の面側に形成された第１の電極と、
前記第１の電極の前記基体とは反対側に形成された磁気抵抗効果層と、
前記磁気抵抗効果層の前記第１の電極とは反対側に形成された第２の電極と、
を備え、
前記磁気抵抗効果層は、フリー層と、該フリー層の前記第１の電極側に形成された第１の非磁性導電層と、該第１の非磁性導電層の前記第１の電極側に形成された第１のピンド層と、該第１のピンド層の前記第１の電極側に形成された第１のピン層と、該フリー層の前記第２の電極側に形成された第２の非磁性導電層と、該第２の非磁性導電層の前記第２の電極側に形成された第２のピンド層と、該第２のピンド層の前記第２の電極側に形成された第２のピン層と、を含む、デュアルタイプのスピンバルブ膜で構成され、
前記第１及び第２のピン層のうちの少なくとも一方のピン層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる膜面方向の有効領域と実質的に重なる領域に、所定の厚さで形成されるとともに、前記実質的に重なる領域からトラック幅方向及びハイト方向の両方に広がった領域であって前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さで又は前記所定厚さより薄い厚さで、前記実質的に重なる領域から連続して形成され、
前記第１及び第２のピンド層の少なくとも一方は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されたことを特徴とする磁気抵抗効果型素子。
【請求項８】
前記第１及び第２のピン層の各々が、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、及び、その他のＭｎ系合金からなる群より選ばれた１種以上を含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
基体と、該基体により支持された磁気抵抗効果素子とを備え、前記磁気抵抗効果素子が請求項１乃至８のいずれかに記載された磁気抵抗効果素子であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１０】
磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘッドを支持するサスペンションと、を備え、前記磁気ヘッドが請求項９記載の磁気ヘッドであることを特徴とするヘッドサスペンションアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果素子並びにこれを用いた磁気ヘッド及びヘッドサスペンションアセンブリに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の大容量小型化に伴い、高感度、高出力のヘッドが要求されている。その要求に対して、現行製品であるＧＭＲヘッド（Giant Mgneto-Resistive Head）の懸命な特性改善が進んでおり、一方でＧＭＲヘッドの２倍以上の抵抗変化率が期待できるトンネル磁気抵抗効果型ヘッド（ＴＭＲヘッド）の開発も精力的に行われている。
【０００３】
ＧＭＲヘッドとＴＭＲヘッドは、一般的に、センス電流を流す方向の違いからヘッド構造が異なる。一般のＧＭＲヘッドのような膜面に対して平行にセンス電流を流すヘッド構造をＣＩＰ（Current In Plane）構造、ＴＭＲヘッドのように膜面に対して垂直にセンス電流を流すヘッド構造をＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ぶ。ＣＰＰ構造は、磁気シールドそのものを電極として用いることができるため、ＣＩＰ構造の狭リードギャップ化において深刻な問題となっている、磁気シールド−素子間ショート（絶縁不良）が本質的に生じない。そのため、高記録密度化においてＣＰＰ構造は大変有利である。
【０００４】
ＣＰＰ構造ヘッドの先駆けであるＴＭＲヘッドは、高ＭＲ比ということで注目されているが、低抵抗化という大きな問題に直面している。
【０００５】
一方、ＣＰＰ構造でありながら磁気抵抗効果素子はＣＩＰ構造で使用されているスピンバルブ（ＳＶ）膜を用いるというＣＰＰ−ＧＭＲヘッドは、磁気抵抗効果素子に絶縁膜を含まないスピンバルブ膜を用いるため、低抵抗化が可能である。長坂らによる「スピンバルブ膜を用いたＣＰＰ素子のＧＭＲ特性」と題する論文（日本応用磁気学会誌, Vol.25, No.4-2, pp.807-810, 2001）には、スピンバルブ膜を用いたＣＰＰ構造を持つ磁気抵抗効果素子が開示されている。
【０００６】
このようなスピンバルブ膜を用いたＣＰＰ構造を持つ従来の磁気抵抗効果素子では、スピンバルブ膜を構成する、上部電極と下部電極との間に形成されたキャップ層、ピン層、ピンド層、非磁性層及びフリー層は、実質的に互いに重なる領域のみに形成され、各層の膜面方向の大きさはほぼ同一であり、上部電極及び下部電極の面積に比べてはるかに小さいものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スピンバルブ膜を用いたＣＰＰ構造を持つ従来の磁気抵抗効果素子では、ＴＭＲ素子に比べて低抵抗化を図ることができるという点で非常に優れているものの、上部電極と下部電極との間の素子全体として得られる実際上のＭＲ比は、例えば数％程度と、かなり低かった。
【０００８】
なお、前記論文では、ＭＲ比がもっと高くなる旨が述べられているが、前記論文で言及しているＭＲ比は、上部電極及び下部電極間の素子全体として得られる実際上のＭＲ比ではなく、磁気抵抗変化を示す部分（すなわち、ピンド層、非磁性層及びフリー層のみの積層体）のみのＭＲ比である。すなわち、上部電極及び下部電極間にはピン層やキャップ層等が存在しているが、前記論文では、これらの固定的な抵抗成分の影響を考慮しないＭＲ比について言及している。このため、前記論文で言及されているＭＲ比は、見かけ上高くなっているのである。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、スピンバルブ膜を用いたＣＰＰ構造を持つ磁気抵抗効果素子でありながら、従来に比べて実際上のＭＲ比を高めることができる磁気抵抗効果素子を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、このような磁気抵抗効果素子を用いることにより、狭トラックにおいても高出力信号を得ることができ高記録記録密度化を図ることができる、磁気ヘッドを提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、本発明は、磁気ディスク装置等の高記録密度化を図ることができるヘッドサスペンションアセンブリを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による磁気抵抗効果素子は、基体の一方の面側に形成された第１の電極と、前記第１の電極の前記基体とは反対側に形成された磁気抵抗効果層と、前記磁気抵抗効果層の前記第１の電極とは反対側に形成された第２の電極と、を備えたものである。そして、前記磁気抵抗効果層は、非磁性層と、前記非磁性層の一方の面側に形成されたフリー層と、前記非磁性層の他方の面側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記非磁性層とは反対の側に形成されたピン層とを含む。また、前記ピン層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる膜面方向の有効領域と実質的に重なる領域に、所定の厚さで形成されるとともに、前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さで又は前記所定厚さより薄い厚さで、前記実質的に重なる領域から連続して形成される。前記第１及び第２の電極は、磁気シールド層を兼ねていてもよい。
【００１３】
この第１の態様では、磁気抵抗効果層に対して第１及び第２の電極が前述したように配置されているため、ＣＰＰ構造が実現される。したがって、ＣＩＰ構造の狭リードギャップ化において深刻な問題となっている、磁気シールド−素子間ショート（絶縁不良）が本質的に生じない。
【００１４】
また、前記第１の態様では、磁気抵抗効果層は、前述したように配置された非磁性層、フリー層、ピンド層及びピン層を含んでいるので、いわゆるスピンバルブ膜を構成している。したがって、ＴＭＲ素子に比べて低抵抗化を図ることができる。
【００１５】
そして、前記第１の態様では、ピン層は、前記有効領域と実質的に重なる領域に所定の厚さで形成されるだけでなく、前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さで又は前記所定厚さより薄い厚さで、前記実質的に重なる領域から連続して形成されている。このように、ピン層が形成される領域は前記有効領域から広がっているため、その広がった分だけセンス電流が流れるパスが拡大し、第１及び第２電極の間に流れるセンス電流に対するピン層の抵抗値が小さくなる。ピン層は、通常は反強磁性体で構成されることから、その比抵抗が比較的大きい（例えば、１００μΩｃｍ以上）ので、ピン層が広がっていることによるピン層の抵抗値の減少の度合いが大きい。このように、前記第１の態様によれば、センス電流に対するピン層の抵抗値が低減され、ひいては第１及び第２の電極間の素子全体の固定的な抵抗値が低減される。したがって、前記第１の態様によれば、第１及び第２の電極間の素子全体として得られる実際上のＭＲ比（＝ΔＲ／Ｒ）の分母Ｒが小さくなり、実際上のＭＲ比が高まる。
【００１６】
ところで、実際の素子の出力は、ΔＲとセンス電流Ｉｓとの積Ｉｓ×ΔＲの値が重要となる。したがって、実際上のＭＲ比（＝ΔＲ／Ｒ）の分母Ｒを小さくすることでそのＭＲ比を向上させるだけでは、素子の出力を向上させることはできない。しかし、前記第１の態様による構造を採用してＲを小さくした上で、前記有効領域の面積を狭く構成すれば、Ｒ及びΔＲは前記有効領域の面積にほぼ反比例することから、向上したＭＲ比を維持したままΔＲも高めることができる。このように、前記第１の態様によれば、例えば、単に有効領域の面積を狭めるだけで、素子のＭＲ比と出力を高めることができ、前記第１の態様による構造は実用上の価値が極めて高い。
【００１７】
このように、前記第１の態様による効果を素子の出力の向上に有効に関連させる事項の一つとして、前記有効領域の面積を狭めることがある。その事項の他の例として、本発明者は、後述する第３の態様による構造を案出した。この点は、第３の態様に関連して後述する。
【００１８】
本発明の第２の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１の態様において、前記ピン層の一方の面が、実質的に全面的に、前記第１の電極又は前記第２の電極の一方の面に電気的に接触したものである。この第２の態様では、前記ピン層の一方の面は、実質的に全面的に、前記第１の電極又は前記第２の電極の一方の面に、直接接触してもよいし導電膜を介して接触してもよい。
【００１９】
この第２の態様によれば、ピン層の一方の面が実質的に全面的に電極の面に電気的に接触しているので、センス電流に対するピン層の抵抗値がより低減され、実際上のＭＲ比が一層高まる。
【００２０】
本発明の第３の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１又は第２の態様において、前記第１の電極と前記第２の電極との間に介在する少なくとも１つの層の少なくとも一方側の面と当該面に対向する隣接層の対向面との間に、少なくとも前記有効領域と実質的に重なる領域に渡って、前記少なくとも１つの層と前記隣接層との間が完全には電気的に絶縁されない程度に薄い絶縁層を、形成したものである。
【００２１】
前記薄い絶縁層のような薄い層は、ピンホール等が略々一様に形成された層をモデルとして説明し得る。したがって、前記薄い絶縁層は、その上下の間に流れる電流のパスの面積を実効的に低減させ、前述した有効領域の面積を実際には狭めることなく、前述した有効領域の面積を狭めたのと同様の効果が得られる。すなわち、前記薄い絶縁層は、向上したＭＲ比を維持したまま前記ΔＲを増大させる作用を担う。このため、前記第３の態様によれば、前記第１の態様による効果を素子の出力の向上に有効に関連させることができる。したがって、前記第３の態様によれば、素子の出力が増大し、好ましい。その効果は、前記有効領域の面積を狭めたのと同様である。しかしながら、有効領域の面積を狭めるにしても製造上の限界があるため、前記第３の態様の構造はそのような製造上の限界にもかかわらずに採用することができ、その利点は大きい。
【００２２】
本発明の第４の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第３の態様において、前記少なくとも１つの層は、前記非磁性層、前記フリー層及び前記ピンド層のうちのいずれかの層のいずれか１つの構成層を含むものである。
【００２３】
この第４の態様により言及された位置に前記薄い絶縁層を配置すると、前記薄い絶縁層がセンス電流のパスを調整する機能がより有効に発揮され、好ましい。
【００２４】
本発明の第５の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第３又は第４の態様において、前記薄い絶縁層が酸化物又は窒化物を含むものである。前記薄い絶縁層としてこのような材料を用いると、絶縁材料として有効である上に、他の膜の特性を損なうようなおそれもなく、好ましい。
【００２５】
本発明の第６の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記非磁性層は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されたものである。
【００２６】
本発明の第７の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１乃至第６のいずれかの態様において、前記フリー層は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されたものである。
【００２７】
本発明の第８の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１乃至第７のいずれかの態様において、前記ピンド層は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されたものである。
【００２８】
前記第６乃至第８の態様は、前記有効領域を規定し得る層を例示したものであるが、前記有効領域を規定する要素はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
本発明の第９の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１乃至第８のいずれかの態様において、前記ピン層が、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、及び、その他のＭｎ系合金からなる群より選ばれた１種以上を含むものである。
【００３０】
この第９の態様で挙げた材料は、ピンド層をピンニングする特性に優れているが、その比抵抗は比較的高い。したがって、前記第９の態様によれば、ピン層を広げることによりセンス電流に対するピン層の抵抗値が低減する効果が高くなり、第１及び第２の電極間の素子全体として得られる実際上のＭＲ比が高まる効果が著しい。
【００３１】
本発明の第１０の態様による磁気抵抗効果素子は、基体の一方の面側に形成された第１の電極と、前記第１の電極の前記基体とは反対側に形成された磁気抵抗効果層と、前記磁気抵抗効果層の前記第１の電極とは反対側に形成された第２の電極と、備えたものである。そして、前記磁気抵抗効果層は、フリー層と、該フリー層の前記第１の電極側に形成された第１の非磁性層と、該第１の非磁性層の前記第１の電極側に形成された第１のピンド層と、該第１のピンド層の前記第１の電極側に形成された第１のピン層と、該フリー層の前記第２の電極側に形成された第２の非磁性層と、該第２の非磁性層の前記第２の電極側に形成された第２のピンド層と、該第２のピンド層の前記第２の電極側に形成された第２のピン層と、を含む。また、前記第１及び第２のピン層のうちの少なくとも一方のピン層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる膜面方向の有効領域と実質的に重なる領域に、所定の厚さで形成されるとともに、前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さで又は前記所定厚さより薄い厚さで、前記実質的に重なる領域から連続して形成される。前記第１及び第２の電極は、磁気シールド層を兼ねていてもよい。
【００３２】
この第１０の態様では、磁気抵抗効果層に対して第１及び第２の電極が前述したように配置されているため、ＣＰＰ構造が実現される。したがって、ＣＩＰ構造の狭リードギャップ化において深刻な問題となっている、磁気シールド−素子間ショート（絶縁不良）が本質的に生じない。
【００３３】
また、前記第１０の態様では、磁気抵抗効果層は、前述したように配置されたフリー層、第１及び第２の非磁性層、第１及び第２のピンド層、並びに第１及び第２のピン層を含んでいるので、デュアルタイプのスピンバルブ膜を構成している。したがって、ＴＭＲ素子に比べて低抵抗化を図ることができる。
【００３４】
そして、前記第１０の態様では、少なくとも一方のピン層は、前記有効領域と実質的に重なる領域に所定の厚さで形成されるだけでなく、前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さで又は前記所定厚さより薄い厚さで、前記実質的に重なる領域から連続して形成されている。このように、少なくとも一方のピン層が形成される領域は前記有効領域から広がっているため、その広がった分だけセンス電流が流れるパスが拡大し、第１及び第２の電極間に流れるセンス電流に対する少なくとも一方のピン層の抵抗値が小さくなる。このように、前記第１０の態様によれば、センス電流に対する少なくとも一方のピン層の抵抗値が低減され、ひいては第１及び第２の電極間の素子全体の固定的な抵抗値が低減される。したがって、前記第１の態様によれば、第１及び第２の電極間の素子全体として得られる実際上のＭＲ比（＝ΔＲ／Ｒ）の分母Ｒが小さくなり、実際上のＭＲ比が高まる。また、前記第６の態様では、デュアルタイプのスピンバルブ膜が用いられているので、シングルタイプのスピンバルブ膜を用いる場合に比べて、実際上のＭＲ比が高まる。
【００３５】
このＭＲ比の向上を素子の出力の向上に有効に関連させる事項の一つとして、前記有効領域の面積を狭めることがある。その事項の他の例として、本発明者は、後述する第１２の態様による構造を案出した。この点は、前記第１の態様の場合と同様である。
【００３６】
本発明の第１１の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１０の態様において、前記少なくとも一方のピン層の一方の面が、実質的に全面的に、前記第１の電極又は前記第２の電極の一方の面に電気的に接触したものである。この第７の態様では、前記少なくとも一方のピン層の一方の面は、実質的に全面的に、前記第１の電極又は前記第２の電極の一方の面に、直接接触してもよいし導電膜を介して接触してもよい。
【００３７】
この第１１の態様によれば、少なくとも一方のピン層の一方の面が実質的に全面的に電極の面に電気的に接触しているので、センス電流に対する少なくとも一方のピン層の抵抗値がより低減され、実際上のＭＲ比が一層高まる。
【００３８】
本発明の第１２の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１０又は第１１の態様において、前記第１の電極と前記第２の電極との間に介在する少なくとも１つの層の少なくとも一方側の面と当該面に対向する隣接層の対向面との間に、少なくとも前記有効領域と実質的に重なる領域に渡って、前記少なくとも１つの層と前記隣接層との間が完全には電気的に絶縁されない程度に薄い絶縁層を、形成したものである。
【００３９】
この第１２の態様によれば、前記第３の態様と同様の利点が得られる。
【００４０】
本発明の第１３の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１２の態様において、前記少なくとも１つの層は、前記第１及び第２の非磁性層、前記フリー層及び前記第１及び第２のピンド層のうちのいずれかの層のいずれか１つの構成層を含むものである。
【００４１】
この第１３の態様により言及された位置に前記薄い絶縁層を配置すると、前記薄い絶縁層がセンス電流のパスを調整する機能がより有効に発揮され、好ましい。
【００４２】
本発明の第１４の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１２又は第１３の態様において、前記薄い絶縁層が酸化物又は窒化物を含むものである。前記薄い絶縁層としてこのような材料を用いると、絶縁材料として有効である上に、他の膜の特性を損なうようなおそれもなく、好ましい。
【００４３】
本発明の第１５の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１０乃至第１４のいずれかの態様において、前記第１及び第２の非磁性層の少なくとも一方は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されたものである。
【００４４】
本発明の第１６の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１０乃至第１５のいずれかの態様において、前記フリー層は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されたものである。
【００４５】
本発明の第１７の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１０乃至第１６のいずれかの態様において、前記第１及び第２のピンド層の少なくとも一方は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されたものである。
【００４６】
前記第１５乃至第１７の態様は、前記有効領域を規定し得る層を例示したものであるが、前記有効領域を規定する要素はこれらに限定されるものではない。
【００４７】
本発明の第１８の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１０乃至第１７のいずれかの態様において、前記第１及び第２のピン層の各々が、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、及び、その他のＭｎ系合金からなる群より選ばれた１種以上を含むものである。
【００４８】
この第１８の態様によれば、前記第９の態様と同様に、第１及び第２の電極間の素子全体として得られる実際上のＭＲ比が高まる効果が著しい。
【００４９】
本発明の第１９の態様による磁気ヘッドは、基体と、該基体により支持された磁気抵抗効果素子とを備え、前記磁気抵抗効果素子が前記第１乃至第１８のいずれかの態様による磁気抵抗効果素子であるものである。
【００５０】
この第１９の態様によれば、前記第１乃至第１８のいずれかの態様による磁気抵抗効果素子が用いられているので、狭トラックにおいても高出力信号を得ることができ高記録記録密度化を図ることができる。
【００５１】
なお、前記第１乃至第１８の態様による磁気抵抗効果素子の用途は、磁気ヘッドに限定されるものではなく、他の種々の用途において磁気センサとして用いることができる。
【００５２】
本発明の第２０の態様によるヘッドサスペンションアセンブリは、磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘッドを支持するサスペンションと、を備え、前記磁気ヘッドが前記第１９の態様による磁気ヘッドであるものである。
【００５３】
この第２０の態様によれば、前記第１９の態様による磁気ヘッドが用いられているので、磁気ディスク装置等の高記録密度化を図ることができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による磁気抵抗効果素子及びこれを用いた磁気ヘッドについて、図面を参照して説明する。
【００５５】
［第１の実施の形態］
【００５６】
図１は、本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。図２は、図１に示す磁気ヘッドのＧＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３の部分を模式的に示す拡大断面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ’矢視概略図である。図４は、図３中のＧＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。理解を容易にするため、図１乃至図４に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。Ｘ軸方向が磁気記録媒体の移動方向と一致している。
【００５７】
第１の実施の形態による磁気ヘッドは、図１に示すように、基体としてのスライダ１と、再生用磁気ヘッド素子として用いられる磁気抵抗効果素子としてのＧＭＲ素子２と、記録用磁気ヘッド素子としての誘導型磁気変換素子３と、ＤＬＣ膜等からなる保護膜４とを備え、複合型磁気ヘッドとして構成されている。もっとも、本発明による磁気ヘッドは、例えば、ＧＭＲ素子２のみを備えていてもよい。また、第１の実施の形態では、素子２，３はそれぞれ１個ずつ設けられているが、その数は何ら限定されるものではない。
【００５８】
スライダ１は磁気記録媒体対向面側にレール部１１，１２を有し、レール部１１、１２の表面がＡＢＳ（エアベアリング面）を構成している。図１に示す例では、レール部１１、１２の数は２本であるが、これに限らない。例えば、１〜３本のレール部を有してもよいし、ＡＢＳはレール部を持たない平面であってもよい。また、浮上特性改善等のために、ＡＢＳに種々の幾何学的形状が付されることもある。本発明による磁気ヘッドは、いずれのタイプのスライダを有していてもよい。
【００５９】
第１の実施の形態では、保護膜４はレール部１１，１２の表面にのみ設けられ、保護膜４の表面がＡＢＳを構成している。もっとも、保護膜４は、スライダ１の磁気記録媒体対向面の全面に設けてもよい。また、保護膜４を設けることが好ましいが、必ずしも保護膜４を設ける必要はない。
【００６０】
ＧＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３は、図１に示すように、レール部１１、１２の空気流出端部ＴＲの側に設けられている。記録媒体移動方向は、図中のＸ軸方向と一致しており、磁気記録媒体が高速移動した時に動く空気の流出方向と一致する。空気は流入端部ＬＥから入り、流出端部ＴＲから流出する。スライダ１の空気流出端部ＴＲの端面には、ＧＭＲ素子２に接続されたボンディングパッド５ａ，５ｂ及び誘導型磁気変換素子３に接続されたボンディングパッド５ｃ，５ｄが設けられている。
【００６１】
ＧＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３は、図２及び図３に示すように、スライダ１を構成するセラミック基体１５の上に設けられた下地層１６の上に、積層されている。セラミック基体１５は、通常、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）又はＳｉＣ等で構成される。Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣを用いる場合、これは導電性があるので、下地層１６として、例えばＡｌ２Ｏ３からなる絶縁膜が用いられる。下地層１６は、場合によっては設けなくてもよい。
【００６２】
ＧＭＲ素子２は、図４に示すように、下地層１６上に形成された下部電極２１と、下部電極２１の上側（基体１５と反対側）に形成された上部電極２８と、電極２１，２８間に下部電極２１側から順に積層された、下部金属層２２、ピン層２３、ピンド層２４、非磁性層２５、フリー層２６、及び、上部金属層（キャップ層）２７とを、備えている。
【００６３】
第１の実施の形態では、下部電極２１及び上部電極２８は、下部磁気シールド及び上部磁気シールドとしてそれぞれ兼用されている。電極２１，２８は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料で形成されている。図面には示していないが、これらの電極２１，２８は、前述したボンディングパッド５ａ，５ｂにそれぞれ電気的に接続されている。なお、下部電極２１及び上部電極２８とは別に、下部磁気シールド及び上部磁気シールドを設けてもよいことは、言うまでもない。
【００６４】
下部金属層２２は、導電体となっており、例えば、基体１６側から順に積層されたＴａ層及びＮｉＦｅ層の積層体などで構成される。ピンド層２４及びフリー層２６は、それぞれ強磁性層で構成され、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ又はＦｅＣｏＮｉなどの材料で形成される。ピン層２３は、反強磁性層で構成され、例えば、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ又はＣｒＭｎＰｔなどのＭｎ系合金で形成することが好ましい。ピンド層２４は、ピン層２３との間の交換結合バイアス磁界によってその磁化方向が所定方向に固定されている。一方、フリー層２６は、基本的に磁気情報である外部磁場に応答して自由に磁化の向きが変わるようになっている。非磁性層２５は、例えば、Ｃｕ、Ａｕ又はＡｇなどの材料で形成される。
【００６５】
上部金属層２７の材料は、（ａ）低抵抗であること、（ｂ）酸化し難いこと、（ｃ）酸化しても抵抗が低いこと、という観点で、選ぶことが好ましい。このような観点から、上部金属層２７は、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｗ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ又はＡｇの単体、又は、これらのいずれか２種以上の組み合わせからなる合金、を用いた、単層膜又は多層膜で形成することが好ましい。上部金属層２７を低抵抗の材料で構成し、その厚さを薄くすれば、ＧＭＲ素子２全体として得られる実際上のＭＲ比を高めることができる。
【００６６】
第１の実施の形態では、図４に示すように、ピンド層２４、非磁性層２５、フリー層２６及び上部金属層２７の平面視の大きさは、所望のトラック幅ＴＷ及びＭＲハイトに従って規定されている。すなわち、第１の実施の形態では、ピンド層２４、非磁性層２５、フリー層２６及び上部金属層２７は、電極２１，２８間において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる膜面方向の有効領域と実質的に重なる領域のみに、形成されている。換言すれば、第１の実施の形態では、ピンド層２４、非磁性層２５、フリー層２６及び上部金属層２７が、前記有効領域を規定している。もっとも、ピンド層２４、非磁性層２５、フリー層２６及び上部金属層２７のうちのいずれか１つ以上は、前記有効領域と実質的に重なる領域以外の領域にも延在していてもよい。このような例として、後述する第３及び第４の実施の形態を挙げることができる。
【００６７】
一方、第１の実施の形態では、ピン層２３は、図２乃至図４に示すように、前記有効領域と実質的に重なる領域に所定の厚さで形成されるとともに、前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さで、前記有効領域と実質的に重なる領域から連続して形成されている。ピン層２３の下面は、全面的に、下部金属層２２を介して電極２１の上面に電気的に接触している。下部金属層２２を設けずに、ピン層２３の下面を電極２１の上面に直接電気的に接触させることも可能である。
【００６８】
図３及び図４に示すように、フリー層２６のＺ軸方向の両側には、磁区制御のためのバイアス磁界を付与するバイアス層（磁区制御層）としての硬磁性層を含む層３１，３２が形成されている。これらの層３１，３２の下側及び層２４〜２７の側には、Ａｌ２Ｏ３などからなる絶縁層３３，３４が形成されている。また、図面には示していないが、層３１，３２は、その一部を構成する最上層としてＡｌ２Ｏ３などからなる絶縁層をそれぞれ有している。これにより、層３１，３２は他の層と電気的に絶縁されている。層３１，３２が含む硬磁性層は、例えば、Ｃｒ／ＣｏＰｔ（コバルト白金合金）、Ｃｒ／ＣｏＣｒＰｔ（コバルトクロム白金合金）、ＴｉＷ／ＣｏＰｔ、ＴｉＷ／ＣｏＣｒＰｔなどの材料で形成される。
【００６９】
図２に示すように、ピン層２３と上部電極２８との間には、硬磁性層を含む層３１，３２及びＧＭＲ素子２を構成する層２４〜２７が形成されていない領域において、ギャップ層としての絶縁層３５が形成されている。絶縁層３５は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ又はＴｉＯ２などの材料で形成される。
【００７０】
誘導型磁気変換素子３は、図２及び図３に示すように、当該素子３に対する下部磁性層としても兼用される前記上部電極２８、上部磁性層３６、コイル層３７、アルミナ等からなるライトギャップ層３８、ノボラック樹脂等の有機樹脂で構成された絶縁層３９及びアルミナ等からなる保護層４０などを有している。磁性層３６の材質としては、例えば、ＮｉＦｅ又はＦｅＮなどが用いられる。下部磁性層としても兼用された上部電極２８及び上部磁性層３６の先端部は、微小厚みのアルミナなどのライトギャップ層３８を隔てて対向する下部ポール部２８ａ及び上部ポール部３６ａとなっており、下部ポール部２８ａ及び上部ポール部３６ａにおいて磁気記録媒体に対して情報の書き込みを行なう。下部磁性層としても兼用された上部電極２８及び上部磁性層３６は、そのヨーク部が下部ポール部２８ａ及び上部ポール部３６ａとは反対側にある結合部４１において、磁気回路を完成するように互いに結合されている。絶縁層３９の内部には、ヨーク部の結合部４１のまわりを渦巻状にまわるように、コイル層３７が形成されている。コイル層３７の両端は、ボンディングパッド５ｃ，５ｄに電気的に接続されている。コイル層３７の巻数及び層数は任意である。また、誘導型磁気変換素子３の構造も任意でよい。
【００７１】
次に、第１の実施の形態による磁気ヘッドの製造方法の一例について、説明する。
【００７２】
まず、ウエハ工程を行う。すなわち、基体１となるべきＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ又はＳｉＣ等のウエハ１０１を用意し、薄膜形成技術等を用いて、ウエハ１０１上のマトリクス状の多数の磁気ヘッドの形成領域にそれぞれ、前述した各層を前述した構造となるように形成する。
【００７３】
このウエハ工程の概要について、図５乃至図８を参照して説明する。図５乃至図８はウエハ工程を構成する各工程を模式的に示す図であり、図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図５（ｂ）は図５（ａ）中のＢ−Ｃ線に沿った概略断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）中のＢ−Ｃ線に沿った概略断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）中のＤ−Ｅ線に沿った概略断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）中のＤ−Ｅ線に沿った概略断面図である。なお、図６（ａ）において、ＴＷは、ＧＭＲ素子２が規定するトラック幅を示す。
【００７４】
ウエハ工程では、まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部電極２１、下部金属層２２、ピン層２３、ピンド層２４、非磁性層２５、フリー層２６、上部金属層２７を、順次積層する（図５）。このとき、下部電極２１は例えばめっき法により形成し、他の層は例えばスパッタ法で形成する。
【００７５】
次に、第１のイオンミリングにより、トラック幅ＴＷを規定するべく、ピンド層２４、非磁性層２５、フリー層２６及び上部金属層２７を部分的に除去する。このとき、第１のイオンミリングのストップ位置が重要である。すなわち、第１のイオンミリングは、その除去深さがピンド層２４とピン層２３との境界となる位置で停止させる。つまり、第１のイオンミリングは、理想的には、深さ方向に関して、ピンド層２４までを完全に除去するが、ピン層２３を全く除去しない位置で、停止させる。このようなストップ位置は、例えば、ＳＩＭＳ（Secondary Ion-microprobe Mass Spectrometer、２次イオン質量分析計）によってミリング中に出てくる物質をモニタすることにより、適切に設定することができる。そして、第１のイオンミリングの後、リフトオフ法を用いて、第１のイオンミリングにより除去した部分に、絶縁層３３，３４及び硬磁性層を含む層３１，３２を形成する（図６）。
【００７６】
次いで、第２のイオンミリングにより、ＧＭＲ素子２のハイト方向に関して、ピンド層２４、非磁性層２５、フリー層２６及び上部金属層２７を、最終形状に合わせてパターニングする（図７）。この第２のイオンミリングのストップ位置も重要である。第２のイオンミリングも、理想的には、深さ方向に関して、ピンド層２４を完全に除去するが、ピン層２３を全く除去しない位置で、停止させる。その後、絶縁層３５を形成し、リフトオフ法によりこれをパターニングする（図７）。
【００７７】
その後、図７に示す状態のウエハ１０１上に、上部電極２８をめっき法等により形成する（図８）。
【００７８】
最後に、ギャップ層３８、コイル層３７、絶縁層３９、上部磁性層３６及び保護膜４０を形成し、更にボンディングパッド５ａ〜５ｄ等を形成する。これにより、ウエハ工程が完了する。
【００７９】
次に、ウエハ工程後が完了したウエハに対して、公知の工程を経て磁気ヘッドを完成させる。簡単に説明すると、前記ウエハから、基体上に複数の磁気ヘッドの部分が一列状に配列された各バー（バー状磁気ヘッド集合体）切り出す。次いで、このバーに対して、スロートハイト、ＭＲハイト等を設定するために、そのＡＢＳ側にラッピング処理（研磨）を施す。その後、必要に応じて、スメア除去のために、ラッピング処理後のバーのＡＢＳ側の面をエッチングする。次に、ＡＢＳ側に保護膜４を形成し、更に、エッチング等によりレール１１，１２を形成する。最後に、機械加工により切断してバーを個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、第１の実施の形態による磁気ヘッドが完成する。
【００８０】
第１の実施の形態では、電極２１，２８が磁気抵抗効果層（ピン層２３、ピンド層２４、非磁性層２５，フリー層２６）に対して、前述したように配置されているため、ＣＰＰ構造が実現される。したがって、ＣＩＰ構造の狭リードギャップ化において深刻な問題となっている、磁気シールド−素子間ショート（絶縁不良）が本質的に生じない。
【００８１】
また、第１の実施の形態では、磁気抵抗効果層は、前述したように配置された非磁性層２５、フリー層２６、ピンド層２４及びピン層２３を含んでいるので、いわゆるスピンバルブ膜を構成している。したがって、ＴＭＲ素子に比べて低抵抗化を図ることができる。
【００８２】
そして、第１の実施の形態では、前述したように、ピン層２３は、図２乃至図４に示すように、前記有効領域と実質的に重なる領域に所定の厚さで形成されるとともに、前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さで、前記有効領域と実質的に重なる領域から連続して形成されている。このように、ピン層２３が形成される領域は前記有効領域から広がっているため、その広がった分だけセンス電流が流れるパスが拡大し、電極２１，２８の間に流れるセンス電流に対するピン層２３の抵抗値が小さくなる。特に、第１の実施の形態では、ピン層２３は、前記有効領域と重ならない領域の厚さも前記有効領域と重なった領域の厚さと同じ厚さであるとともに、ピン層２３の下面は、全面的に、下部金属層２２を介して電極２１の上面に電気的に接触しているので、ピン層２３が実際上電極の一部として作用することになる。したがって、センス電流に対するピン層２３の抵抗値を小さくすることができる。このように、第１の実施の形態によれば、センス電流に対するピン層２３の抵抗値が大幅に低減され、ひいては電極２１，２８間の素子全体の固定的な抵抗値が低減される。したがって、第１の実施の形態によれば、電極２１，２８間の素子全体として得られる実際上のＭＲ比（＝ΔＲ／Ｒ）の分母Ｒが小さくなり、実際上のＭＲ比が高まる。
【００８３】
ところで、実際の素子の出力は、ΔＲとセンス電流Ｉｓとの積Ｉｓ×ΔＲの値が重要となる。したがって、実際上のＭＲ比（＝ΔＲ／Ｒ）の分母Ｒを小さくすることでそのＭＲ比を向上させるだけでは、素子の出力を向上させることはできない。しかし、第１の実施の形態の構造を採用してＲを小さくした上で、前記有効領域の面積を狭く構成すれば、Ｒ及びΔＲは前記有効領域の面積にほぼ反比例することから、向上したＭＲ比を維持したままΔＲも高めることができる。このように、第１の実施の形態によれば、例えば、単に有効領域の面積を狭めるだけで、素子のＭＲ比と出力を高めることができる。
【００８４】
したがって、第１の実施の形態によれば、狭トラックにおいても高出力信号を得ることができ高記録記録密度化を図ることができる。
【００８５】
［第２の実施の形態］
【００８６】
図９は、本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッドの要部を模式的に示す概略断面図であり、図４に対応している。図９において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００８７】
図９と図４との比較からわかるように、第２の実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、前記有効領域と実質的に重ならない領域のピン層２３の厚さが、前記有効領域と実質的に重なった領域のピン層２３の厚さより薄くなっている点のみである。このような構造は、例えば、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドの製造方法において述べた、前記第１及び第２のイオンミリングのストップ位置を、深さ方向に関して、ピン層２３の一部までを除去するように設定することによって、得ることができる。
【００８８】
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と比べれば、センス電流に対するピン層２３の抵抗値が若干大きくなって、実際上のＭＲ比が若干低下するが、基本的に第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００８９】
なお、前記有効領域と実質的に重ならない領域のピン層２３の厚さが薄くなればなるほど、センス電流に対するピン層２３の抵抗値が高くなって実際上のＭＲ比が低下するので、前記有効領域と実質的に重ならない領域のピン層２３の厚さは、非磁性層と重なった領域のピン層２３の厚さの３０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることがより一層好ましい。
【００９０】
［第３の実施の形態］
【００９１】
図１０は、本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッドの要部を模式的に示す概略断面図であり、図４に対応している。図１０において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００９２】
図１０と図４との比較からわかるように、第３の実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、ピンド層２４及び非磁性層２５が、前記有効領域と実質的に重ならない領域にも、前記有効領域と実質的に重なる領域と実質的に同じ厚さで、前記有効領域と実質的に重なる領域から連続して形成されている点のみである。したがって、第３の実施の形態では、フリー層２６及び上部金属層２７が、前記有効領域を規定している。このような構造は、例えば、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドの製造方法において述べた、前記第１及び第２のイオンミリングのストップ位置を、深さ方向に関して、非磁性層２５とフリー層２６との境界となるように設定することによって、得ることができる。
【００９３】
第３の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００９４】
［第４の実施の形態］
【００９５】
図１１は、本発明の第４の実施の形態による磁気ヘッドの要部を模式的に示す概略断面図であり、図４に対応している。図１１において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００９６】
図１１と図４との比較からわかるように、第４の実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、（ａ）ピンド層２４が、前記有効領域と実質的に重ならない領域にも、前記有効領域と実質的に重なる領域と実質的に同じ厚さで、前記有効領域と実質的に重なる領域から連続して形成されている点と、（ｂ）非磁性層２５が、前記有効領域と実質的に重ならない領域にも、前記有効領域と実質的に重なる領域の厚さより薄い厚さで、前記有効領域と実質的に重なる領域から連続して形成されている点のみである。したがって、第４の実施の形態では、フリー層２６、上部金属層２７、及び非磁性層２５の厚さの厚い部分が、前記有効領域を規定している。このような構造は、例えば、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドの製造方法において述べた、前記第１及び第２のイオンミリングのストップ位置を、深さ方向に関して、非磁性層２５の一部までを除去するように設定することによって、得ることができる。
【００９７】
第４の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００９８】
［第５の実施の形態］
【００９９】
図１２は、本発明の第５の実施の形態による磁気ヘッドの要部を模式的に示す概略断面図であり、図４に対応している。図１２において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１００】
図１２と図４との比較からわかるように、第５の実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、フリー層２６と上部金属層２７との間に、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに渡って、フリー層２６と上部金属層２７との間が完全には電気的に絶縁されない程度に薄い絶縁層６０が、形成されている点のみである。薄い絶縁層６０の材料は、特に限定されるものではないが、酸化物又は窒化物で形成することが好ましい。薄い絶縁層６０の厚さは、当該絶縁層６０の上下の層の間が完全に電気的に絶縁されない程度の厚さとされ、例えば、１ｎｍ以下にすることができる。
【０１０１】
薄い絶縁層６０のような薄い層は、いわば不完全な層であり、ピンホール等が略々一様に形成された層をモデルとして説明し得る。したがって、薄い絶縁層６０は、上部金属層２７とフリー層２６との間に流れるセンス電流のパスの面積を実効的に低減させ、前記有効領域の面積を実際には狭めることなく、前記有効領域の面積を狭めたのと同様の効果が得られる。すなわち、薄い絶縁層６０は、向上したＭＲ比を維持したまま前記ΔＲを増大させる作用を担う。このため、第５の実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様に、狭トラックにおいても高出力信号を得ることができ高記録記録密度化を図ることができる。
【０１０２】
このように、第５の実施の形態によっても前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。しかしながら、前記有効領域の面積を狭めるにしても製造上の限界がある。これに対し、第５の実施の形態によれば、前記有効領域の面積を狭めなくても、向上したＭＲ比を維持したまま前記ΔＲを増大させることができるので、そのような製造上の限界にもかかわらずに、所望の程度まで、向上したＭＲ比を維持したまま前記ΔＲを増大させることができる。
【０１０３】
なお、第５の実施の形態による磁気ヘッドは、例えば、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドの製造方法において、図５に示すような工程において各層１６，２１〜２７を順次積層する代わりに、各層１６，２１〜２６，６０，２７を順次積層し、前記第１及び第２のイオンミリングにおいて、層２４〜２７と共に層６０もミリングすることにより、製造することができる。なお、層６０の形成は、例えば、スパッタ法などにより行うことができる。
【０１０４】
ところで、第５の実施の形態では、薄い絶縁層６０は、フリー層２６と上部金属層２７との間に形成されている。しかしながら、本発明では、これに限定されるものではなく、薄い絶縁層６０は、電極２１，２８間に介在する少なくとも１つの層の少なくとも一方側の面と当該面に対向する隣接層の対向面との間に、形成してもよい。例えば、薄い絶縁層６０は、層２１，２２間、層２２，２３間、層２３，２４間、層２４，２５間、層２５，２６間、層２６，２７間、及び、層２７，２８間のうちの、いずれか１箇所以上に形成してもよい。また、例えば、層２２〜２７のいずれかが複数層（複数の構成層）を積層したものである場合には、薄い絶縁層６０は、当該複数の構成層のうちの２つの層間に形成してもよい。もっとも、薄い絶縁層６０は、ピンド層２４，非磁性層２５及びフリー層２６のうちのいずれかの層のいずれか１つの構成層の上面又は下面に形成することが、好ましい。このような位置に薄い絶縁層６０を配置すると、薄い絶縁層６０がセンス電流のパスを調整する機能がより発揮されるからである。
【０１０５】
また、前記第５の実施の形態では、薄い絶縁層６０は、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに渡って形成されている。しかしながら、本発明では、薄い絶縁層６０は、前記有効領域と実質的に重なる領域以外の領域にも延在していてもよい。例えば、図１２において薄い絶縁層６０を層２３，２４間に形成する場合、この薄い絶縁層６０は、層３３，３４と層２３との間に延在させてもよい。
【０１０６】
なお、前述した第２乃至第４の実施の形態においても、図１２中の薄い絶縁層６０に相当する薄い絶縁層を設けてもよいことは、言うまでもない。
【０１０７】
［第６の実施の形態］
【０１０８】
図１３は、本発明の第６の実施の形態による磁気ヘッドの要部を模式的に示す概略断面図であり、図４に対応している。図１３において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１０９】
第６の実施の形態が第１の実施の形態と異なる所は、主に、以下に説明する点のみである。すなわち、第６の実施の形態では、図４中の上部金属層２７が取り除かれ、その代わりに、フリー層２６と上部電極２８との間に、フリー層２６側から順に、非磁性層１２５、ピンド層１２４、ピン層１２３及び上部金属層１２７が形成されている。非磁性層１２５及びピンド層１２４は、ピンド層２４、非磁性層２５及びフリー層２６と同様に、前記有効領域と実質的に重なる領域のみに形成されている。一方、ピン層１２３及び上部金属層１２７は、ピン層２３及び下部金属層２２と同様に、前記有効領域と実質的に重なる領域に所定の厚さで形成されるとともに、前記有効領域と実質的に重ならない領域に、前記所定厚さと実質的に同じ厚さ（前記所定厚さより薄い厚さでもよい。）で、前記有効領域と実質的に重なる領域から連続して形成されている。また、ピン層１２３の上面は、全面的に、上部金属層１２７を介して電極２８の下面に電気的に接触している。なお、層１２３〜１２５はそれぞれ層２３〜２５と同じ材料で形成し得ることは、言うまでもない。また、上部金属層１２７は、例えば、図４中の上部金属層２７と同じ材料で形成することができる。
【０１１０】
第６の実施の形態では、層２３〜２６，１２３〜１２５によりデュアルタイプのスピンバルブ膜が構成されているが、ピン層２３，１２３が広がっているので、前記第１の実施の形態と同様に、センス電流に対するピン層２３，１２３の抵抗値が低減され、電極２１，２８間の素子全体として得られる実際上のＭＲ比が高まる。なお、本発明では、ピン層２３，１２３のいずれか一方を、非磁性層２５と実質的に重なる領域のみに形成しておいてもよい。
【０１１１】
なお、本発明では、前記第１の実施の形態を変形して前記第２乃至第５の実施の形態をそれぞれ得たとの同様に、第６の実施の形態を変形することができる。
【０１１２】
［第７の実施の形態］
【０１１３】
図１４は、本発明の第７の実施の形態によるヘッドサスペンションアセンブリを示す磁気記録媒体対向面側から見た概略平面図である。
【０１１４】
第７の実施の形態によるヘッドサスペンションアセンブリは、磁気ヘッド７１と、磁気ヘッド７１が先端部付近に搭載され磁気ヘッド７１を支持するサスペンション７２と、を備えている。磁気ヘッド７１として、前述した第１乃至第６の実施の形態並びにそれらの変形例に係るいずれかの磁気ヘッドが、用いられている。図１４では、磁気ヘッド７１の構成要素としてスライダ１（図１も参照）のみを示している。
【０１１５】
サスペンション７２は、磁気ヘッド７１のスライダ１が装着されるフレクシャ７３と、フレクシャ７３を支持し磁気ヘッド７１のスライダ１に押圧力（荷重）を付与するロードビーム７４と、ベースプレート７５と、を有している。
【０１１６】
フレクシャ７３は、図面には示していないが、先端側から基端側にかけて、帯状に延びた薄いステンレス鋼板等からなる基板と、該基板上に形成されたポリイミド層等からなる絶縁層と、該絶縁層上に形成された信号入出力用の４本の導体パターン８１ａ〜８１ｄと、これらの上に形成されたポリイミド層等からなる保護層と、から構成されている。導体パターン８１ａ〜８１ｄは、フレクシャ７３の長さ方向にほぼその全長に渡って形成されている。
【０１１７】
フレクシャ７３の先端部には、平面視で略々コ字状の抜き溝８２が形成されることによりジンバル部８３が構成され、ジンバル部８３に磁気ヘッド７１のスライダ１が接着剤等により接合されている。フレクシャ７３には、スライダ１に設けられたボンディングパッド５ａ〜５ｄ（図１参照）と近接する箇所において、導体パターン８１ａ〜８１ｄの一端部がそれぞれ電気的に接続された４つのボンディングパッドが、それぞれ形成されている。これらのボンディングパッドは、金ボール等によりスライダ１のボンディングパッド５ａ〜５ｄにそれぞれ電気的に接続されている。また、フレクシャ７３の基端側には、導体パターン８１ａ〜８１ｄの他端部がそれぞれ電気的に接続された外部回路接続用のボンディングパッド８４ａ〜８４ｄが、形成されている。
【０１１８】
ロードビーム７４は、比較的厚いステンレス鋼板等によって形成されている。ロードビーム７４は、先端側の平面視で略三角形状の剛性部７４ａと、基端側のベースプレート接合部と、剛性部７４ａと前記接合部との間に位置し磁気ヘッド７１のスライダ１に付与する押圧力を発生させる弾性部７４ｂと、前記接合部から側方に延在しフレクシャ７４の基端側部分を支持する支持部７４ｃと、を有している。図１４において、７４ｄは剛性部７４ａの剛性を高めるための折り曲げ起立部、７４ｅは弾性部７４ｂが発生する押圧力を調整する穴である。ロードビーム７４の剛性部７４ａには、フレクシャ７３が、レーザ溶接等による複数のスポット溶接点９１で固着されている。また、ロードビーム７４の前記接合部には、ベースプレート７５が、複数のスポット溶接点９２で固着されている。フレクシャ７３の基端側部分は、ベースプレート７５から側方にはみ出したロードビーム７４の支持部７４ｃにより、支持されている。
【０１１９】
第７の実施の形態では、磁気ヘッド７１として、前述した第１乃至第６の実施の形態並びにそれらの変形例に係るいずれかの磁気ヘッドが、搭載されているので、第７の実施の形態によるヘッドサスペンションアセンブリを磁気ディスク装置等に用いれば、当該磁気ディスク装置等の高記録密度化を図ることができる。
【０１２０】
【実施例】
前記第１の実施の形態による磁気ヘッドで採用されているＧＭＲ素子２と同様の構成を持つＧＭＲ素子を、実施例１のサンプルとして作製した。
【０１２１】
実施例１のサンプルの構造は図１５に示す通りであり、その主要な各層の構成は、下記の表１に示す通りとした。なお、ウエハ１０１としてアルチックを用い、下地層としてＡｌ２Ｏ３層を用いた。図１５は実施例１のサンプルを模式的に示す図であり、図１５（ａ）はその概略平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）中のＦ−Ｇ線に沿った概略断面図である。図１５（ａ）中のＨ−Ｊ線に沿った断面も、図１５（ｂ）と同一となる。図１５において、図１乃至図８中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１２２】
【表１】
0003971140.tif 000002
【０１２３】
実施例１のサンプルの構造が、図１乃至図８に示すＧＭＲ素子の構造と異なる所は、主に、硬磁性層を含む層３１，３２及び絶縁層３３〜３５に代えて、層２４〜２７を取り囲むように絶縁層２００を形成した点である。
【０１２４】
実施例１のサンプルは、以下に説明する方法で作製した。この作製方法について、図１８及び図１９を参照して説明する。図１８（ａ）、図１９（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図１８（ｂ）は図１８（ａ）中のＦ−Ｇ線に沿った概略断面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）中のＦ−Ｇ線に沿った概略断面図である。
【０１２５】
まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部電極２１、下部金属層２２、ピン層２３、ピンド層２４、非磁性層２５、フリー層２６、上部金属層２７を、順次積層した（図１８）。このとき、下部電極２１はめっき法により形成し、他の層はスパッタ法で形成した。
【０１２６】
次に、イオンミリングにより、平面視で１００ｎｍ×１００ｎｍの領域以外の領域のピンド層２４、非磁性層２５、フリー層２６及び上部金属層２７を除去した。このイオンミリングは、ＳＩＭＳでモニタしながら、その除去深さがピンド層２４とピン層２３との境界となる位置で停止させて、深さ方向に関して、ピンド層２４までを完全に除去するが、ピン層２３を実質的に全く除去しなかった。つまり、層２４〜２７と実質的に重ならない領域（以下、「広がり領域」という。）のピン層２３の厚さは、層２４〜２７と実質的に重なる領域（以下、「重なり領域」という。）の厚さと同じく、１５ｎｍとした（後述する表２参照）。
【０１２７】
次いで、絶縁層２００を成膜し、リフトオフ法により絶縁層２００の上部金属膜２７上の部分を除去した（図１９）。最後に、上部電極２８をめっき法により形成し、図１５に示す実施例１のサンプルを得た。
【０１２８】
また、実施例１のサンプルに対して以下に説明する点のみを変え他は全く同一とした、実施例２のサンプル及び比較例のサンプルを、実施例１の作製方法を以下に説明する点のみを変えた作製方法で作製した。図１６は、実施例２のサンプルを模式的に示す概略断面図である。図１７は、比較例のサンプルを模式的に示す概略断面図である。図１６及び図１７は、図１５（ｂ）に対応している。
【０１２９】
実施例１のサンプルでは、下記の表２に示すように、前述したようにピン層２３の広がり領域の厚さも重なり領域の厚さと同じく１５ｎｍとした。これに対し、実施例２のサンプルでは、前記ミリングをピン層２３の上面から３ｎｍ深く除去されるまで行い、広がり領域のピン層２３の厚さを１２ｎｍとした。比較例のサンプルでは、前記ミリングをピン層２３と下部金属層２２との境界まで行い、従来技術と同様に、ピン層２３の広がり領域をなくし、重なり領域のみにピン層２３を残した。なお、表１中のピン層２３の厚さは、重なり領域での厚さである。
【０１３０】
【表２】
0003971140.tif 000003
【０１３１】
これらの各サンプルについて、±２ｋＯｅの磁場をそれぞれ印加し、電極２１，２８間に所定の電流を流して、電極２１，２８間の抵抗値を測定し、それらの測定結果から、素子全体として得られる実際上のＭＲ比を算出した。各サンプルについて得られたＭＲ比を、表２に示す。ピン層２３の広がり領域がない場合に比べて、ピン層２３の広がり領域がある場合には実際上のＭＲ比が高まり、しかも、ピン層２３の広がり領域の厚さが重なり領域の厚さより薄い場合に比べて、ピン層２３の広がり領域の厚さが重なり領域の厚さと同じ場合の方が、ＭＲ比がより一層高まる、ことがわかる。
【０１３２】
また、前記第５の実施の形態による磁気ヘッドと同様の構成を持つ磁気ヘッドを、前記第５の実施の形態による磁気ヘッドの前述した製造方法（前記第１の実施の形態による磁気ヘッドの製造方法に対して、薄い絶縁層６０に関連する変更を加えたもの）と同様の製造方法で、実施例３のサンプルとして作製した。その主要な各層の構成は、下記の表３に示す通りとした。また、このサンプルでは、ＧＭＲ素子２のトラック幅ＴＷを１３０ｎｍとした。実施例３のサンプルのヘッド出力を測定したところ、２．３ｍＶであり、高いヘッド出力が得られた。
【０１３３】
【表３】
0003971140.tif 000004
【０１３４】
以上、本発明の各実施の形態及びその変形例並びに実施例について説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【０１３５】
例えば、ＧＭＲ膜構造でピン層（反強磁性層）が、非磁性層により下部（基板側）にある場合と上部（基板反対側）にある場合がある。いずれの場合であっても、本発明は適用し得る。
【０１３６】
また、前述した各実施の形態等では、本発明による磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）を磁気ヘッドに用いた例を挙げたが、本発明による磁気抵抗効果素子は他の種々の用途にも適用することができる。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スピンバルブ膜を用いたＣＰＰ構造を持つ磁気抵抗効果素子でありながら、従来に比べて実際上のＭＲ比を高めることができる磁気抵抗効果素子を提供することができる。
【０１３８】
また、本発明によれば、このような磁気抵抗効果素子を用いることにより、狭トラックにおいても高出力信号を得ることができ高記録記録密度化を図ることができる、磁気ヘッドを提供することができる。
【０１３９】
さらに、本発明によれば、磁気ディスク装置等の高記録密度化を図ることができるヘッドサスペンションアセンブリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す磁気ヘッドのＧＭＲ素子及び誘導型磁気変換素子の部分を模式的に示す拡大断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ’矢視概略図である。
【図４】図３中のＧＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。
【図５】図１に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する一工程を模式的に示す図である。
【図６】図１に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する他の工程を模式的に示す図である。
【図７】図１に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図８】図１に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッドの要部を模式的に示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッドの要部を模式的に示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態による磁気ヘッドの要部を模式的に示す概略断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態による磁気ヘッドの要部を模式的に示す概略断面図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態による磁気ヘッドの要部を模式的に示す概略断面図であ
【図１４】本発明の第７の実施の形態によるヘッドサスペンションアセンブリを示す概略平面図である。
【図１５】実施例１のサンプルを模式的に示す図である。
【図１６】実施例２のサンプルを模式的に示す概略断面図である。
【図１７】比較例のサンプルを模式的に示す概略断面図である。
【図１８】実施例１のサンプルの製造方法の一工程を模式的に示す図である。
【図１９】実施例１のサンプルの製造方法の他の工程を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１  スライダ
２  ＧＭＲ素子
３  誘導型磁気変換素子
２１，２８  電極
２２  下部金属層
２３，１２３  ピン層
２４，１２４  ピンド層
２５，１２５  非磁性層
２６  フリー層
２７，１２７  上部金属層
６０  薄い絶縁層
【図１】
0003971140.tif 000005
【図２】
0003971140.tif 000006
【図３】
0003971140.tif 000007
【図４】
0003971140.tif 000008
【図５】
0003971140.tif 000009
【図６】
0003971140.tif 000010
【図７】
0003971140.tif 000011
【図８】
0003971140.tif 000012
【図９】
0003971140.tif 000013
【図１０】
0003971140.tif 000014
【図１１】
0003971140.tif 000015
【図１２】
0003971140.tif 000016
【図１３】
0003971140.tif 000017
【図１４】
0003971140.tif 000018
【図１５】
0003971140.tif 000019
【図１６】
0003971140.tif 000020
【図１７】
0003971140.tif 000021
【図１８】
0003971140.tif 000022
【図１９】
0003971140.tif 000023