(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
この基体の上に形成された磁気シールド層と、
この磁気シールド層の上に形成された誘電層と、
この誘電層の上に形成されたシード層と、
このシード層の上に、固定作用層と、被固定層と、非磁性スペーサ層と、フリー層とを順に積層してなり、前記シード層に近づくに従ってトラック幅方向の幅が漸次拡がる一対の端面を有するスピンバルブ型磁気抵抗効果膜と、
前記一対の端面に隣接し、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有すると共にニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）またはニッケル鉄クロム合金（ＮｉＦｅＣｒ）のいずれか１種からなり、表面が平滑である非磁性下地層と、
この非磁性下地層の上に形成された縦バイアスシード層と、この縦バイアスシード層の上に形成された縦バイアス層と、
この縦バイアス層の上に形成された導電リード層と
を含み、
前記固定作用層は、前記シード層と前記非磁性下地層とを隔てるように設けられている
ことを特徴とするスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項２】
前記非磁性下地層は、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）からなり、原子比で５５％以上６５％以下のニッケル（Ｎｉ）を含むことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項３】
前記固定作用層は、マンガン白金合金（ＭｎＰｔ）、マンガンパラジウム白金合金（ＭｎＰｄＰｔ）、イリジウムマンガン合金（ＩｒＭｎ）およびニッケルマンガン合金（ＮｉＭｎ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項４】
前記固定作用層は、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項５】
前記縦バイアス層は、コバルトクロム白金合金（ＣｏＣｒＰｔ）、コバルト白金合金（ＣｏＰｔ）およびコバルトクロムタンタル合金（ＣｏＣｒＴａ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項６】
前記縦バイアス層は、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項７】
前記縦バイアスシード層は、タンタル（Ｔａ）と、クロム（Ｃｒ）、クロムチタン合金（ＣｒＴｉ）およびタングステンチタン合金（ＷＴｉ）からなる群のうちの１種とを積層してなる積層体であることを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項８】
前記縦バイアスシード層は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項９】
前記誘電層は、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項１０】
基板上に磁気シールド層を形成する第１の工程と、
この磁気シールド層の上に誘電層を形成する第２の工程と、
この誘電層上にシード層を形成する第３の工程と、
このシード層の上に、固定作用層と被固定層と非磁性スペーサ層とフリー層とを順に形成することにより、多層膜を形成する第４の工程と、
前記フリー層の上に、非エッチング領域を覆うようにエッチングマスクを形成する第５の工程と、
前記エッチングマスクを利用し、前記多層膜の未保護領域における前記フリー層、非磁性層および被固定層の全てと、固定作用層の厚み方向の一部とを除去することにより、前記シード層の全てを覆いつつ、前記フリー層から前記固定作用層に近づくに従ってトラック幅方向の幅が拡がる一対の端面を有するスピンバルブ型磁気抵抗効果膜を形成する第６の工程と、
ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）またはニッケル鉄クロム合金（ＮｉＦｅＣｒ）のいずれか１種を用いて、前記一対の端面に隣接し、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みとなるように、かつ、平滑な表面を有するように非磁性下地層を形成する第７の工程と、
この非磁性下地層の上に縦バイアスシード層を形成する第８の工程と、
この縦バイアスシード層の上に縦バイアス層を形成する第９の工程と、
この縦バイアス層の上に導電リード層を形成する第１０の工程と
を含む
ことを特徴とするスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記第７の工程において、
原子比で５５％以上６５％以下のニッケル（Ｎｉ）を含むニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）を用いて、前記非磁性下地層を形成する
ことを特徴とする請求項１０に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記第４の工程において、
マンガン白金合金（ＭｎＰｔ）、マンガンパラジウム白金（ＭｎＰｄＰｔ）、イリジウムマンガン合金（ＩｒＭｎ）およびニッケルマンガン合金（ＮｉＭｎ）からなる群のうちの少なくとも１種を用いて、前記固定作用層を形成する
ことを特徴とする請求項１０に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記第４の工程において、
３０ｎｍ以下の厚みとなるように前記固定作用層を形成する
ことを特徴とする請求項１０に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記第９の工程において、
コバルトクロム白金合金（ＣｏＣｒＰｔ）、コバルト白金合金（ＣｏＰｔ）およびコバルトクロムタンタル合金（ＣｏＣｒＴａ）からなる群のうちの少なくとも１種を用いて、前記縦バイアス層を形成する
ことを特徴とする請求項１０に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記第９の工程において、
１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚みとなるように前記縦バイアス層を形成する
ことを特徴とする請求項１０に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記第８の工程において、
タンタル（Ｔａ）と、クロム（Ｃｒ）、クロムチタン合金（ＣｒＴｉ）およびタングステンチタン合金（ＷＴｉ）からなる群のうちの１種とを積層することにより、前記縦バイアスシード層を形成する
ことを特徴とする請求項１０に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記第８の工程において、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みとなるように前記縦バイアスシード層を形成する
ことを特徴とする請求項１０に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記第２の工程において、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の厚みとなるように前記誘電層を形成する
ことを特徴とする請求項１０に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果を利用した再生ヘッドに関し、特に、スピンバルブ構造の巨大磁気抵抗効果膜を有するスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、磁気ディスク装置に用いられる磁気再生ヘッドは、いわゆる磁気抵抗効果（Magneto-resistive effect）を利用することにより、磁気記録情報の再生を実行する。この磁気再生ヘッドは、複数の薄膜の積層体である磁気抵抗効果膜（以下、ＭＲ膜という。）を２つの磁気シールド層の間に挟むように構成されており、磁気再生ヘッドの動作は、磁界中に置かれたＭＲ膜の抵抗変化によって規定される。多くのＭＲ膜は、最も容易に磁化可能な方向（容易軸方向）に沿って磁化するという磁気異方性を示す。このようなＭＲ膜は、容易軸方向に直交する方向に磁化されると磁気抵抗効果により電気抵抗が増加する。一方、容易軸方向に沿って磁化された場合には、電気抵抗が零になる。このように、ＭＲ膜の磁化方向を変化させる磁界は、全て抵抗変化として検知することができる。
【０００３】
このような磁気抵抗効果は、スピンバルブ（Spin Valve）構造を磁気再生ヘッドに適用することによって著しく向上し、その場合、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ；Giant Magnetoresistive）効果と呼ばれる。このＧＭＲ効果は、ＭＲ膜に含まれる電子のスピン方向がＭＲ膜全体の磁化方向に対して平行になると、結晶格子による散乱を受けにくくなり、電子のスピン方向がＭＲ膜全体の磁化方向に対して反平行になると、結晶格子による散乱を大きく受けることになるという現象に由来するものである。
【０００４】
ＧＭＲ効果を利用したスピンバルブ構造の主要部分は、２つの磁性層が非磁性層によって隔てられた構成となっている。この非磁性層は、交換相互作用を無視できる程度、すなわち、原子レベルにおいて互いの磁気特性に影響を及ぼしあわない程度に２つの磁性層を引き離すことができ、かつ、２つの磁性層間の距離が伝導電子の平均自由行程以下の距離となるような厚みを有している。互いに正反対の磁化方向を有する２つの磁性層の内部を、その磁化方向にそって電流が流れる場合、２つの磁性層における半数の伝導電子は散乱の増加に寄与し、残りの半数の伝導電子は（一次近似的に）寄与しないことになる。このとき、散乱現象に寄与しない半数の伝導電子のみが高い確率で非磁性層を通過し、２つの磁性層との間を移動するのに十分な距離の平均自由行程を有することとなる。しかしながら、これらの電子は一旦非磁性層を通過すると直ちに散乱現象に寄与してしまい、（通過する前の）元の磁性層に戻ることはない。その結果、スピンバルブ構造全体の抵抗が極めて増大することとなる。
【０００５】
ＧＭＲ効果を利用するためには、上記した２つの磁性層のうち、いずれか一方の磁性層の磁化方向を永久的に固定し、被固定層（ピンド層）としてしまう必要がある。磁化方向を固定するには、例えば、以下のような方法を用いる。まず、磁界中において成膜し、アニール処理を施すことにより一方の磁性層（最終的に被固定層となる）を形成する。次いで、この一方の磁性層の上に反強磁性材料を用いて反強磁性層（ピンニング層あるいは固定作用層ともいう）を形成する。この反強磁性層によって、一方の磁性層の磁化方向が永久的に固定（ピンニング）され、被固定層となる。この一方の磁性層とは対照的に、他方の磁性層の磁化方向は固定されず、例えば、磁気ディスク等の記録媒体表面のビットに起因して生じる信号磁界により容易に変化可能になっている。この他方の磁性層は、フリー層と呼ばれる。スピンバルブ構造のうち、被固定層がフリー層よりもスピンバルブ構造の基体から遠い側に位置するものは「トップスピンバルブ構造」と呼ばれる。一方、被固定層がフリー層よりも基体に近い側に位置するものは「ボトムスピンバルブ構造」と呼ばれる。
【０００６】
ところで、スピンバルブ構造を備えた磁気再生ヘッドの重要な特徴として、スピンバルブ構造の両側に、硬質強磁性材料からなる１対の縦バイアス層が配設されていることが挙げられる。この縦バイアス層は、スピンバルブ構造に縦バイアスを印加することにより、特に、フリー層の端部近傍において複数の磁区が生じてしまうのを防ぐためのものである。さらに、この縦バイアス層の上に、スピンバルブ構造の両端縁部に接するように一対のリード層を形成し、隣接型接合を形成することにより、縦バイアスの印加時に、磁気再生ヘッドの安定性が向上する。
【０００７】
図６は、トップスピンバルブ構造を備えた、従来の磁気再生ヘッド２０１（以下、ＳＶＭＲヘッド２０１という。）の断面構成を表している。ＳＶＭＲヘッド２０１は、基板２１４と、磁気シールド層２２４と、（一般的には、酸化アルミニウムよりなる）誘電層２２３と、トップスピンバルブ型ＭＲセンサ２３０（以下、単にＭＲセンサ２３０という。）とがこの順に積層された構成を有している。ＭＲセンサ２３０は、誘電層２２３に近い部分ほどトラック幅方向の幅が拡がるよう、徐々に傾きが変化する一対の端面２１５を有している。この端面２１５に隣接して、一対の縦バイアス層２１２と一対の導電リード層２１３とが順に積層されている。上記のようなＭＲセンサ２３０と、縦バイアス層２１２と、導電リード層２１３とからなる構成を、隣接型接合という。このようなＳＶＭＲヘッド２０１を形成する場合には、まず、基板２１４の上に全面に亘って磁気シールド層２２４と、最終的にＭＲセンサ２３０となる多層磁性膜とを順に積層したのち、この多層磁性膜を所定の形状のＭＲセンサ１１１となるように選択的にエッチングする。次いで、ＭＲセンサ２３０の両側部分（多層磁性膜がエッチングされた部分）を埋めるように縦バイアス層２１２と、導電リード層２１３とを順に形成する。ＭＲセンサ２３０では、その最下層（最も基板２１４の近く）にフリー層が配設されているので、縦バイアス２１２がこのフリー層と確実かつ広範囲に亘って接触することができるように、ＭＲセンサ２３０のほぼ全体の厚みＴ１に亘ってエッチングを行う必要がある。
【０００８】
図７は、図６に示したＳＶＭＲヘッド２０１の断面構成を、より詳細に示したものである。ＭＲセンサ２３０は、フリー層２２１と、非磁性スペーサ層２２２と、被固定層２２５と、反強磁性層（ピンニング層）２２６とがこの順に積層された構造を有している。縦バイアス層２１２がその効果を最も発揮するためには、フリー層２２１とできるだけ広範囲に接触することが必要である。しかしながら、フリー層２２１ができるだけ多く露出するようにエッチングをすると、誘電層２２３の一部を少し除去してしまう場合がある。こうした場合、誘電層２２３が削られた部分の周辺の領域２２８では電気的な絶縁が不十分となり、磁気シールド層２２４と縦バイアス層２１２との短絡を直ちに、あるいは徐々に引き起こす原因となる。また、ＳＶＭＲヘッド２０１の小型化に伴い、できるだけ誘電層２２３の厚みを薄くする必要があるので、この短絡現象はより深刻になるという問題があった。
【０００９】
なお、本発明に関連する先行技術として、以下のようなものがある。
【００１０】
例えば、Mauri による米国特許第５８５６８９７号では、リード層の下に形成される層の安定化について開示している。また、Pinarbasi による米国特許第６２０８４９１号では、キャップ構造をもつＳＶについて開示している。また、この他に、米国特許第６１８５０７８号（Lin 等）、米国特許第６２０１６６９号（Kakihara）、および米国特許第６２０８４９２号（Pinarbasi ）が関連する特許として挙げられる。
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、スピンバルブ型磁気抵抗効果膜と基体側の磁気シールド層との間の短絡の発生を抑制可能であり、良好な磁気特性を発揮するスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドは、基体と、この基体の上に形成された磁気シールド層と、この磁気シールド層の上に形成された誘電層と、この誘電層の上に形成されたシード層と、このシード層の上に、固定作用層と、被固定層と、非磁性スペーサ層と、フリー層とを順に積層してなり、シード層に近づくに従ってトラック幅方向の幅が漸次拡がる一対の端面を有するスピンバルブ型磁気抵抗効果膜と、この一対の端面に隣接し、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有すると共にニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）またはニッケル鉄クロム合金（ＮｉＦｅＣｒ）のいずれか１種からなり、表面が平滑である非磁性下地層と、この非磁性下地層の上に形成された縦バイアスシード層と、この縦バイアスシード層の上に形成された縦バイアス層と、この縦バイアス層の上に形成された導電リード層とを含むようにしたものである。ここで、固定作用層は、シード層と非磁性下地層とを隔てるように設けられている。なお、トラック幅方向とは、スピンバルブ型磁気抵抗効果膜の積層面内における、磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面（ＡＢＳともいう。）に沿った方向であり、磁気記録媒体におけるトラック幅に対応する方向である。
【００１３】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドでは、スピンバルブ型磁気抵抗効果膜と縦バイアスシード層との間に、スピンバルブ型磁気抵抗効果膜の一対の端面に隣接し、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する非磁性下地層を形成するようにしたので、スピンバルブ型磁気抵抗効果膜と縦バイアスシード層とが互いに接触することなく隔てられ、縦バイアスシード層の結晶格子歪みの発生を抑制することができる。
【００１４】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法は、基板上に磁気シールド層を形成する第１の工程と、この磁気シールド層の上に誘電層を形成する第２の工程と、この誘電層上にシード層を形成する第３の工程と、このシード層の上に、固定作用層と被固定層と非磁性スペーサ層とフリー層とを順に形成することにより、多層膜を形成する第４の工程と、フリー層の上に、非エッチング領域を覆うようにエッチングマスクを形成する第５の工程と、エッチングマスクを利用し、多層膜の未保護領域におけるフリー層、非磁性層および被固定層の全てと、固定作用層の厚み方向の一部とを除去することにより、シード層の全てを覆いつつ、フリー層から固定作用層に近づくに従ってトラック幅方向の幅が拡がる一対の端面を有するスピンバルブ型磁気抵抗効果膜を形成する第６の工程と、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）またはニッケル鉄クロム合金（ＮｉＦｅＣｒ）のいずれか１種を用いて、一対の端面に隣接し、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みとなるように、かつ、平滑な表面を有するように非磁性下地層を形成する第７の工程と、この非磁性下地層の上に縦バイアスシード層を形成する第８の工程と、この縦バイアスシード層の上に縦バイアス層を形成する第９の工程と、この縦バイアス層の上に導電リード層を形成する第１０の工程とを含むようにしたものである。
【００１５】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法では、スピンバルブ型磁気抵抗効果膜と縦バイアスシード層との間に、スピンバルブ型磁気抵抗効果膜の一対の端面に隣接し、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みとなるように非磁性下地層を形成するようにした。こうすることにより、スピンバルブ型磁気抵抗効果膜と縦バイアスシード層とが互いに接触することなく隔てられ、縦バイアスシード層の結晶格子歪みの発生を抑制可能なスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドを容易に製造することができる。
【００１７】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドまたはその製造方法では、特に、原子比で５５％以上６５％以下のニッケル（Ｎｉ）を含むニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）を用いて、非磁性下地層を構成することが望ましい。
【００１８】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドまたはその製造方法では、マンガン白金合金、マンガンパラジウム白金、イリジウムマンガン合金およびニッケルマンガン合金からなる群のうちの少なくとも１種を用い、３０ｎｍ以下の厚みとなるように固定作用層を構成することが望ましい。
【００１９】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドまたはその製造方法では、コバルトクロム白金合金、コバルト白金合金およびコバルトクロムタンタル合金からなる群のうちの少なくとも１種を用い、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚みとなるように縦バイアス層を構成することが望ましい。
【００２０】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドまたはその製造方法では、タンタルと、クロム、クロムチタン合金およびタングステンチタン合金からなる群のうちの１種とを積層し、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みとなるように縦バイアスシード層を構成することが望ましい。
【００２１】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドまたはその製造方法では、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の厚みとなるように誘電層を構成することが望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について適宜、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
最初に、図１を参照して、本発明の実施の形態に係るスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド１（以下、ＳＶＭＲヘッド１という。）の構成について説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態に係るＳＶＭＲヘッド１の断面構成を表すものである。図１では、ＳＶＭＲヘッド１の、エアベアリング面（磁気記録媒体に対向する面）に沿った要部断面構成を表している。
【００２５】
このＳＶＭＲヘッド１は、基体１４と、この基体１４の上に形成された磁気シールド層２４と、この磁気シールド層２４上に形成された誘電層２３と、この誘電層２３上に形成されたシード層２５と、このシード層２５の上に形成され、シード層２５に近づくに従ってトラック幅方向の幅が漸次拡がる一対の端面１５を有するセンサ部３０と、一対の端面１５に隣接し、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する非磁性下地層６６と、この非磁性下地層６６の上に形成された縦バイアスシード層４２と、この縦バイアスシード層４２の上に形成された縦バイアス層４１と、この縦バイアス層４１の上に形成された導電リード層１３とを含んでいる。ここで、センサ部３０が、本発明の「スピンバルブ型磁気抵抗効果膜」に対応する一具体例である。このＳＶＭＲヘッド１は、磁気記録媒体等の外部からの信号磁界に応じてセンサ部３０の電気抵抗が変化することを利用して、磁気記録媒体等の記録情報を読み出すようになっている。
【００２６】
基体は、例えば、アルティック（Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ）等の絶縁材料からなる。磁気シールド層２４は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）等の強磁性材料からなり、センサ部３０に不要な磁界の影響が及ぶのを阻止する機能を有する。誘電層２３は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等の絶縁材料からなり、磁気シールド層２４とセンサ部３０とを電気的に絶縁するように機能する。この誘電層２３の厚みは、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、特に、２５ｎｍであることが好ましい。シード層２５は、例えば、ニッケルクロム合金からなり磁気抵抗効果をより高めるように機能する。
【００２７】
センサ部３０は、シード層２５側から順に、反強磁性層３６、被固定層３５、非磁性スペーサ層３２およびフリー層３１が順に積層されたものである。ここで、反強磁性層３６は、本発明の「固定作用層」の一具体例に対応する。センサ部３０の詳細な構成については、ＳＶＭＲヘッド１の製造方法と併せて後述する。
【００２８】
非磁性下地層６６は、本実施の形態における重要な特徴部分であり、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みのニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）やニッケル鉄クロム合金（ＮｉＦｅＣｒ）等の非磁性材料からなり、特に４ｎｍ以上７ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍの厚みであることが望ましい。非磁性下地層６６は、縦バイアス層４１および縦バイアスシード層４２が発生する磁界に影響を与えない程度の十分に薄い厚みを有し、表面が滑らかであり、縦バイアスシード層４２が良好に形成可能となるように機能するものである。さらに、非磁性下地層６６は、ニッケルクロム合金からなる場合には、原子比で５５％以上６５％以下のニッケル（Ｎｉ）を含むことが望ましい。
【００２９】
縦バイアスシード層４２は、下部縦バイアスシード層４２Ａと上部縦バイアスシード層４２Ｂとの２層構造からなるものである。下部縦バイアスシード層４２Ａは、例えばタンタル（Ｔａ）からなり、上部縦バイアスシード層４２Ｂは、例えばクロム、クロムチタン合金（ＣｒＴｉ）、あるいはタングステンチタン合金（ＷＴｉ）により構成される。下部および上部縦バイアスシード層４２Ａ，４２Ｂの合計の厚みは、１．０ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが望ましい。
【００３０】
縦バイアス層４１は、フリー層３１の磁化の向きを揃え、単磁区化し、いわゆるバルクハウゼンノイズの発生を抑える機能を有するものである。この縦バイアス層４１は、例えば、高保磁力を有する硬質磁性材料、具体的にはコバルトクロム白金合金（ＣｏＣｒＰｔ）、コバルト白金合金（ＣｏＰｔ）およびコバルトクロムタンタル合金（ＣｏＣｒＴａ）からなる群のうちの少なくとも１種を含む磁性材料からなり、特にＣｏＣｒＰｔであることが望ましい。縦バイアス層４１の厚みは、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、特に３５ｎｍであることが望ましい。
【００３１】
導電リード層１３は、センサ部３０にセンス電流を導くためのリード端子であり、例えば銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）あるいはルテニウム（Ｒｕ）等の低抵抗の非磁性金属材料からなる。
【００３２】
上記した構成の本実施の形態のＳＶＭＲヘッド１では、縦バイアス層４１および縦バイアスシード層４２によってセンサ部３０に縦方向バイアスが印加された状態において、導電リード層１３にセンス電流が付与されるとセンサ部３０にＧＭＲ効果が生じる。このＧＭＲ効果を利用し、図示しない磁気記録媒体等に記録された信号磁界をセンサ部３０によって検出することにより、磁気記録情報の再生を行う。
【００３３】
次に、本実施の形態のＳＶＭＲヘッド１における重要な特徴部分である非磁性下地層６６の作用について、比較例と比較して以下に説明する。
【００３４】
図２は、ボトムスピンバルブ構造を備えた、本実施の形態に対する比較例としての磁気再生ヘッド（以下、ＳＶＭＲヘッド１０１という。）の断面構成を示したものである。このＳＶＭＲヘッド１０１は、基板１１４と、磁気シールド層１２４と、誘電層１２３と、ボトムスピンバルブ型ＭＲセンサ１３０（以下、単にＭＲセンサ１３０という。）とがこの順に積層された構成を有している。さらに、ＭＲセンサ１３０の両側端面１１５に隣接するように、一対の縦バイアス積層体１１２が配設されており、この縦バイアス積層体１１２上に一対の導電リード層１１３が配設され、隣接型接合を形成している。ＭＲセンサ１３０は、誘電層１２３の側から反強磁性層（ピンニング層）１３６と、被固定層１３５と、非磁性スペーサ層１３２と、フリー層１３１とがこの順に積層された構成となっている。
【００３５】
このようなＳＶＭＲヘッド１０１を形成する工程においては、最終的にＭＲセンサ１３０となる多層磁性膜の最上層がフリー層１３１であるので、多層磁性膜の厚み全体に亘ってエッチングを行う必要はない。このため、エッチング操作をおこなう際、反強磁性層１３６における縦バイアス層１１２と誘電層１２３とに挟まれる部分の厚みＴ２をある程度残す（例えば、元の反強磁性層１３６の厚みの半分程度とする）ことにより、誘電層１２３を誤って除去してしまうことを防止できる。したがって、縦バイアス積層体１１２と磁気シールド層１２４とを確実に隔てることができるので、図２に示した領域１３８等での短絡現象を防止することができ、従来のトップスピンバルブ型磁気再生ヘッドにおける短絡現象に関する問題を解決することができる。
【００３６】
しかしながら、ＳＶＭＲヘッド１０１には、以下のような問題がある。すなわち、図２に示したように、縦バイアス積層体１１２と反強磁性層１３６（一般的には、マンガン白金合金（ＭｎＰｔ）よりなる）とが直に接してしまうので、反強磁性層１３６が縦バイアス積層体１１２の特性に影響を与えてしまうという問題である。
【００３７】
図３は、この問題を説明するために、図２に示す断面構成をより詳細に示したものである。縦バイアス積層体１１２は、基体１１４の側から、縦バイアスシード層１４２と、縦バイアス層１４１とがこの順に積層された構成となっている。さらに、縦バイアスシード層１４２は、第１および第２の縦バイアスシード層１４２Ａ，１４２Ｂからなる２層構造であり、例えばタンタル（Ｔａ）／クロムチタン合金（ＣｒＴｉ）、タンタル／クロム（Ｃｒ）、あるいはタンタル／タングステンチタン合金（ＷＴｉ）のような組み合わせからなる。縦バイアス層１４１は、例えば、コバルトクロム白金合金（ＣｏＣｒＰｔ）、コバルト白金合金（ＣｏＰｔ）、あるいはコバルトクロムタンタル合金（ＣｏＣｒＴａ）等を含む強磁性材料からなるものである。
【００３８】
図３に示した構造において、ＭＲセンサ１３０と縦バイアス層１１２との接合部近傍の領域１４８では、結晶構造上の歪みが発生しやすい。つまり、反強磁性層１３６と第１の縦バイアスシード層１４２Ａとが広範囲に亘って接触するので、特に、第１の縦バイアスシード層１４２Ａの内部に結晶格子の歪みが発生しやすい。このような歪みが発生してしまうと、ＳＶＭＲヘッド１０１の磁気特性が低下するという問題が生じる。図４は、図２および図３に示したＳＶＭＲヘッド１０１の磁化曲線の一例を表したものであり、縦軸が磁化の強さを示し、横軸がＭＲセンサ１３０に印加した磁界を示す。図４に示したように、ヒステリシス角形比ＳＱおよび保磁力Ｈｃは共に小さく、十分な大きさではない。
【００３９】
これに対し、本実施の形態のＳＶＭＲヘッド１は、下部縦バイアスシード層４２Ａと、反強磁性層３６との間に非磁性下地層６６を有している。この非磁性下地層６６により、反強磁性層３６と下部縦バイアスシード層４２Ａとの間に滑らかな接合部が形成される。これにより、下部縦バイアスシード層４２Ａの結晶格子の歪みを抑えることができ、ＳＶＭＲヘッド１０１にみられるような縦バイアスの劣化による磁気特性の低下を防止することができる。さらに、フリー層３１と非磁性下地層６６との界面も滑らかになるので、フリー層３１内部での磁化方向がフリー層３１の面内方向にほとんど揃うことになる。このため、ＳＶＭＲヘッド１の出力特性が安定する。
【００４０】
次に、図１を参照して、主に、本発明の実施の形態に係るＳＶＭＲヘッド１の製造方法について説明する。さらに、ＳＶＭＲヘッド１の製造方法と併せて、センサ部３０の構成についても説明する。
【００４１】
本実施の形態のＳＶＭＲヘッド１の製造方法では、まず、第１の工程において基板１４の上に磁気シールド層２４を形成する。ここでは、例えば、アルティック（Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ）よりなる基体１４を用意し、その基体１４の上に、例えばスパッタリング法により磁気シールド層２４を形成する。
【００４２】
次に、第２の工程において、この磁気シールド層２４の上に誘電層２３を形成する。ここでは、例えばスパッタリング法によりアルミニウム膜を形成し、酸化処理を施すことによりアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）からなる誘電層２３を形成する。この場合、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の厚みとなるように誘電層２３を形成することが望ましい。
【００４３】
続く第３の工程において、この誘電層２３の上にシード層２５を形成する。さらに、第４の工程において、例えば、スパッタリング等により、シード層２５の上に、下部反強磁性層３６Ａと上部反強磁性層３６Ｂと被固定層３５と非磁性スペーサ層３２とフリー層３１とを順に形成することにより、多層膜３０Ａを形成する。ここで、マンガン白金合金、マンガンパラジウム白金、イリジウムマンガン合金およびニッケルマンガン合金からなる群のうちの少なくとも１種を用い、５以上３０ｎｍ以下（特に１５０ｎｍ）の厚みとなるように固定作用層を形成することが望ましい。
【００４４】
さらに、第５の工程において、フリー層３１の上に、非エッチング領域、すなわち、最終的に得られるセンサ部３０の形成領域を覆うようにエッチングマスク（図示せず）を形成したのち、第６の工程において、このエッチングマスクを利用し、多層膜３０Ａの未保護領域におけるフリー層３１、非磁性スペーサ層３２および被固定層３５の全てと、反強磁性層３６の厚み方向の一部とを除去する。その際、反強磁性層３６の厚みがおよそ半分となった段階（下部反強磁性層３６Ａに達した段階）でエッチングを終了させることが重要である。これにより、フリー層３１から反強磁性層３６にかけてトラック幅方向の幅が拡がる端面１５を有するセンサ部３０を形成することができる。第５の工程では、フリー層３１の全面を覆うように、例えば、スピンコート法などによりフォトレジストを塗布したのち、選択的な露光により潜像を形成し、現像および水洗処理を行うことにより、所定のパターン形状を有するエッチングマスクを形成する。第６の工程では、ある程度指向性をもったイオンビームを用いて、多層膜３０Ａのエッチングを行う。
【００４５】
こののち、エッチングマスクを除去せずに、第７の工程において、端面１５に隣接し、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みとなるように非磁性下地層６６をスパッタリング等により形成する。この場合、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）またはニッケル鉄クロム（ＮｉＦｅＣｒ）のいずれか１種を用いて、好ましくは４ｎｍ以上７ｎｍ、より好ましくは５ｎｍの厚みとなるように非磁性下地層６６を形成することが望ましい。ニッケルクロム合金を用いる場合には、原子比で５５％以上６５％以下のニッケル（Ｎｉ）を含むニッケルクロム合金を用いて非磁性下地層を形成することが望ましい。この工程が、本実施の形態における特徴部分である。
【００４６】
続く、第８の工程において、この非磁性下地層６６の上に縦バイアスシード層４２を形成し、さらに第９の工程において、この縦バイアスシード層４２の上に縦バイアス層４１を形成する。第８の工程においては、タンタルと、クロム、クロムチタン合金およびタングステンチタン合金からなる群のうちの１種とを積層し、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みとなるように縦バイアスシード層を形成することが望ましい。第９の工程においては、コバルトクロム白金合金、コバルト白金合金およびコバルトクロムタンタル合金からなる群のうちの少なくとも１種を用い、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚みとなるように縦バイアス層を形成することが望ましい。最後に、第１０の工程において、この縦バイアス層４１の上に、例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）またはタンタル等を用いて導電リード層１３を形成し、エッチングマスクをリフトオフすることにより、全ての工程が完了し、ＳＶＭＲヘッド１が完成する。
【００４７】
以上、説明したように、本実施の形態のＳＶＭＲヘッドによれば、センサ部３０と縦バイアスシード層４２との間に、一対の端面１５に隣接し、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する非磁性下地層６６を形成するようにしたので、センサ部３０と縦バイアスシード層４２とが互いに接触することなく隔てられ、縦バイアスシード層４２における結晶格子歪みの発生を抑制することができる。よって、縦バイアスの劣化による磁気特性の低下を防止でき、安定性が高く良好な磁気再生特性を得ることができる。また、下部反強磁性層３６Ａを磁気シールド層２４と下部縦バイアスシード層４２Ａとの間に残すようにしたので、トップ型ＳＶＭＲヘッドで問題となる磁気シールド層２４と縦バイアス層４１との電気的短絡を防止することもできる。
【００４８】
【実施例】
本実施の形態のＳＶＭＲヘッドの優れた諸物理特性を明らかにするため、本実施の形態における具体的な実施例について説明する。
【００４９】
図５は、上記実施の形態で説明した図１のＳＶＭＲヘッド１における磁気特性を示す磁化曲線（ヒステリシスループ）である。図５において、横軸が、ＳＶＭＲに印加した外部磁界（×１０6 ／４π（Ａ／ｍ））を示し、縦軸が、磁化の強さ（×４π×１０-7（Ｗｂ／ｍ2 ））を示す。このヒステリシスループから得られたヒステリシス角形比、（磁場の変化に対する磁化反転の急峻性を示すパラメータである）保磁力反転場分布および保磁力について、表１にまとめて示す。なお、表１には、比較例として、図３に示したＳＶＭＲヘッド１０１のヒステリシスループ（図４）から得られた特性値を併せて示す。表１に示した３つの磁気特性は、磁気再生ヘッドにおいて、センサ部３０（１３０）の磁壁の動きが原因で読み取り信号に生じるバルクハウゼンノイズを防ぐために必要な、基本的なパラメータである。つまり、ヒステリシス角形比が高いほど同一面内の残留磁化モーメントが大きくなり、縦バイアス印加時に、センサ部３０（１３０）へ大きな電流を付与することが容易となるので、再生出力の向上につながる。保磁力反転場分布は小さい値のほうが好ましい。保磁力反転場分布が小さければ、ヒステリシスループの形状がより四角形に近くなり、縦バイアスが安定し、その結果、安定した再生出力特性を示す再生ヘッドとなるからである。また、強磁性体の保磁力Ｈｃが大きいと、外部磁場が印加されたときでも安定した再生特性が確保される。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
表1 に示したように、本実施例によれば、ヒステリシス角形比は比較例よりも大きくなり、保磁力反転場分布は比較例よりも小さくなり、さらに保磁力は比較例よりも大きくなり、上記３つの磁気特性が改善された。また、本実施例によれば、保磁力反転場分布は飽和磁気モーメントＭｓの＋２５％から−２５％に対応する範囲に拡がっており、ヒステリシスループの角形比の程度を表わす基準となっている。すなわち、保磁力反転場分布は小さく抑えられ、ヒステリシスループの形状が、より四角形に近づいていることがわかった。
【００５２】
以上のように、実施の形態および実施例によれば、下部反強磁性層３６Ａと縦バイアスシード層４２との間に非磁性下地層６６を備えるようにしたので、縦バイアスシード層４２の結晶格子歪みを抑えることができ、磁歪の発生を抑えることができる。その結果、縦バイアスを低下させることなくセンサ部３０と基体側の磁気シールド層２４との間の電気的短絡を抑制することができる。さらに、フリー層の平面の磁化を効果的に確保できるようになり、磁気再生ヘッドにおける安定性の高い、良好な磁気特性を得ることができる。
【００５３】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態および実施例に限定されず、種々変形が可能である。すなわち、上記実施の形態および実施例において説明したスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの構成や製造方法に関する詳細は必ずしもこれに限られるものではない。反強磁性層と縦バイアスシード層との間に非磁性下地層を備えるように構成することにより、縦バイアスシード層の結晶格子歪みの発生を阻止し、スピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの出力安定性を改善することが可能な限り、自由に変形可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドまたは請求項１０ないし請求項１８のいずれか１項に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法によれば、スピンバルブ型磁気抵抗効果膜と縦バイアスシード層との間に、スピンバルブ型磁気抵抗効果膜の一対の端面に隣接し、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みとなるように非磁性下地層を形成するようにした。こうすることにより、固定作用層と縦バイアスシード層とが互いに接触することなく隔てられ、縦バイアスシード層の結晶格子歪みの発生を防止できる。この結果、安定性が高く良好な磁気再生特性を得ることができる。また、磁気シールド層と縦バイアス層との電気的短絡を防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの断面構成を表す断面図である。
【図２】比較例としてのスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの断面構成を表す断面図である。
【図３】図３のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの詳細な構成を説明するための断面図である。
【図４】図３のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドにおける磁気特性（ヒステリシスループ）を示す特性図である。
【図５】図１のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドにおける磁気特性（ヒステリシスループ）を示す特性図である。
【図６】従来のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの断面構成を表す断面図である。
【図７】図６のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの詳細な構成を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…ＳＶＭＲヘッド、１３…導電リード層、１４…基体、１５…端面、２３…誘電層、２４…磁気シールド層、２５…シード層、３０…センサ部、３０Ａ…多層膜、３１…フリー層、３２…非磁性スペーサ層、３５…被固定層、３６…反強磁性層（固定作用層）、３６Ａ…下部反強磁性層、３７Ｂ…上部反強磁性層、４１…縦バイアス層、４２…縦バイアスシード層、４２Ａ…下部縦バイアスシード層、４２Ｂ…上部縦バイアスシード層、６６…非磁性下地層。
【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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