(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
この基体上に形成された誘電層と、
この誘電層の上に、固定作用層と、被固定層と、非磁性層と、フリー層とを順に積層してなり、前記フリー層が所定のコンダクタンスを有する巨大磁気抵抗効果膜と、
この巨大磁気抵抗効果膜の上に、トラック幅方向において対向するように形成され、前記フリー層のコンダクタンスよりも大きく、かつ３倍以下の大きさのコンダクタンスを有すると共に２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する一対のチャンネル層と、
このチャンネル層の上に形成された一対の第１リード安定化層と、
この一対の第１リード安定化層の上に形成された一対の導電リード層と、
この一対の導電リード層の上に形成された一対の第２リード安定化層とを含み、
前記一対の第１リード安定化層はタンタル（Ｔａ）からなり、
前記チャンネル層は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびロジウム（Ｒｈ）からなる群のうちのいずれか１種からなる
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】
前記チャンネル層のコンダクタンスは、０．０５Ｓ（ジーメンス）以上０．１５Ｓ以下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３】
前記第２リード安定化層は、タンタル（Ｔａ）からな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４】
前記導電リード層は、金（Ａｕ）からな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】
前記導電リード層は、１５ｎｍ以上７０ｎｍ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６】
基体と、
この基体上に形成された誘電層と、
この誘電層の上に、フリー層と、非磁性層と、被固定層と、固定作用層とを順に積層してなり、前記固定作用層が所定のコンダクタンスを有する巨大磁気抵抗効果膜と、
この巨大磁気抵抗効果膜の上に、トラック幅方向において対向するように形成され、前記固定作用層のコンダクタンスよりも大きなコンダクタンスを有すると共に２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する一対のチャンネル層と、
このチャンネル層の上に形成された一対の第１リード安定化層と、
この一対の第１リード安定層化の上に形成された一対の導電リード層と、
この一対の導電リード層の上に形成された一対の第２リード安定化層とを含み、
前記一対の第１リード安定化層はタンタル（Ｔａ）からなり、
前記チャンネル層は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびロジウム（Ｒｈ）からなる群のうちのいずれか１種からなる
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７】
前記第２リード安定化層は、タンタル（Ｔａ）からなることを特徴とする請求項６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】
前記導電リード層は、金（Ａｕ）からなることを特徴とする請求項６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】
前記導電リード層は、１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項６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】
基体上に誘電層を形成する第１の工程と、
この誘電層の上に、固定作用層と、被固定層と、非磁性層と、フリー層とを順に積層することにより巨大磁気抵抗効果膜を形成する第２の工程と、
前記巨大磁気抵抗効果膜の上に、選択的にフォトレジストマスクを形成する第３の工程と、
前記フォトレジストマスクと前記巨大磁気抵抗効果膜の露出部分とを覆い、前記フリー層のコンダクタンスよりも大きく、かつ３倍以下のコンダクタンスとなるように、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有するチャンネル層を形成する第４の工程と、
このチャンネル層の上に、第１リード安定化層を形成する第５の工程と、
この第１リード安定化層の上に、導電リード層を形成する第６の工程と、
この導電リード層の上に、第２リード安定化層を形成する第７の工程と、
前記フォトレジストマスクをリフトオフすることにより、前記チャンネル層、第１および第２リード安定化層ならびに導電リード層を、トラック幅方向において対向するようにパターン形成する第８の工程と
を含み、
前記第４の工程において、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびロジウム（Ｒｈ）からなる群のうちのいずれか１種を用いて、前記チャンネル層を形成し、
前記第５の工程では、タンタル（Ｔａ）を用いて前記第１リード安定化層を形成する
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の製造方法。
【請求項１１】
前記第４の工程において、スパッタリング法を用いて前記チャンネル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７の工程では、タンタル（Ｔａ）を用いて前記第２リード安定化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６の工程において、金（Ａｕ）を用いて、前記導電リ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１４】
前記第６の工程において、１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下の厚みとなるように前記導電リ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１５】
基体上に誘電層を形成する第１の工程と、
この誘電層の上に、フリー層と、非磁性層と、被固定層と、固定作用層とを順に積層することにより巨大磁気抵抗効果膜を形成する第２の工程と、
前記巨大磁気抵抗効果膜の上に、選択的にフォトレジストマスクを形成する第３の工程と、
前記フォトレジストマスクと前記巨大磁気抵抗効果膜の露出部分とを覆い、前記固定作用層のコンダクタンスよりも大きなコンダクタンスとなるように、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有するチャンネル層を形成する第４の工程と、
このチャンネル層の上に、第１リード安定化層を形成する第５の工程と、この第１リード安定化層の上に、導電リード層を形成する第６の工程と、この導電リード層の上に、第２リード安定化層を形成する第７の工程と、前記フォトレジストマスクをリフトオフすることにより、前記チャンネル層、第１および第２リード安定化層ならびに導電リード層を、トラック幅方向において対向するようにパターン形成する第８の工程とを含み、
前記第４の工程において、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびロジウム（Ｒｈ）からなる群のうちのいずれか１種を用いて、前記チャンネル層を形成し、
前記第５の工程では、タンタル（Ｔａ）を用いて前記第１リード安定化層を形成する
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の製造方法。
【請求項１６】
前記第４の工程において、スパッタリング法を用いて前記チャンネル層を形成することを特徴とする請求項１５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７の工程では、タンタル（Ｔａ）を用いて前記第２リード安定化層を形成することを特徴とする請求項１５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６の工程において、金（Ａｕ）を用いて、前記導電リード層を形成することを特徴とする請求項１５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１９】
前記第６の工程において、１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下の厚みとなるように前記導電リード層を形成することを特徴とする請求項１５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】
図４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１０１（以下、ＳＶＭＲヘッド１０１という。）の断面構成を表している。ＳＶＭＲヘッド１０１は、基体１１０の上に誘電層１１１と、トップスピンバルブ型ＭＲ膜１１８（以下、単にトップ型ＭＲ膜１１８という。）とが順に形成され、このトップ型ＭＲ膜１１８をトラック幅方向に挟んで対向するように、誘電層１１１の上に導電リード層１１６が形成された構成を備えている。トップ型ＭＲ膜１１８は、誘電層１１１の側から順にフリー層１１５と、非磁性層１１４と、被固定層（ピンド層）１１３と、固定作用層（ピンニング層）１１２とが積層された構成をなしている。
【０００７】
図５は、ボトム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、基体２１０の上に誘電層２１１と、ボトムスピンバルブ型ＭＲ膜２１８（以下、単にボトム型ＭＲ膜２１８という。）とが順に形成され、このボトム型ＭＲ膜２１８をトラック幅方向に挟んで対向するように、誘電層２１１の上に導電リード層２１６が形成された構成を備えている。ボトム型ＭＲ膜２１８は、誘電層２１１の側から順に固定作用層（ピンニング層）２１２と、被固定層（ピンド層）２１３と、非磁性層２１４と、フリー層２１５とが積層された構成をなしている。
【０００８】
図４に示したＳＶＭＲヘッド１０１は、トップ型ＭＲ膜１１８の両端面１１９にそれぞれ接するように一対の導電リード層１１６が配置された隣接型接合となっている。同様に、図５に示したＳＶＭＲヘッド２０１は、ボトム型ＭＲ膜２１８の両端面２１９に接するように一対の導電リード層２１６が配置された隣接型接合となっている。なお、図４，５は、非常に簡略化された図であって、実際の構成における物理的構造を詳細に示すものではない。例えば、シード層、接着層または縦バイアス層などの構成要素が図４，５には示されていない。
【０００９】
近年、磁気記録媒体におけるトラック幅の縮小化が進み、狭いトラック幅に対応した磁気再生ヘッドが開発されている。とりわけ、リードオーバーレイ型のＳＶＭＲヘッドには、図４および図５に示したような隣接接合型ＳＶＭＲヘッドよりも優れた利点がいくつかあることが見出された。その利点としては、例えば信号出力の大きさや、信号出力を含めた磁気特性の安定性の面においてより優れていることが挙げられる。詳しくは、次の文献に開示されている。
【００１０】
［１］  S.H.Liao,Cheng Horng,Ben Hu,Y.Zheng,Min Li and Kochan Ju,8 111 Joint MMM-Intermag Conf.PaperBB04,San Antonio,2001.
［２］  K.Nakamoto et al,J.Magn.Soc.Jpn.,21,261(1997).
【００１１】
ところで、一般的に、リードオーバーレイ型ＳＶＭＲヘッドには、ＭＲ膜と一対の導電リード層との間に少なくとも１つの高抵抗層が存在する。具体的には、トップスピンバルブ型あるいはボトムスピンバルブ型ＳＶＭＲヘッドにおける導電リード層の上下に、特に導電リードの下に、抵抗率の高いリード安定化層が配設されているのである。この例を図６に示す。図６は、リードオーバーレイ構造を備えた、従来の磁気再生ヘッド３０１（以下、ＳＶＭＲヘッド３０１という。）の断面構成を表している。このＳＶＭＲヘッド３０１は、基体３１０の上に誘電層３１１と、ＭＲ膜３１８とが順に形成され、このＭＲ膜３１８の上に、トラック幅に対向する間隔を隔てて対向するように一対の第１リード安定化層３３１、導電リード層３１６および第２リード安定化層３３２がＭＲ膜３１８の側から順に形成された構成をなしている。なお、図６では、簡略化のため、一対の第１リード安定化層３３２、導電リード層３１６および第２リード安定化層３３１のうちの片側一方のみを示している。導電リード層３１６は、金（Ａｕ）からなることが好ましい。これは、エレクトロマイグレーションを受けにくいという傾向があるからである。金以外の材料としては、銅（Ｃｕ）あるいはルテニウム（Ｒｕ）などを用いることが可能である。第１および第２リード安定化層３３１，３３２は、タンタル（Ｔａ）からなることが好ましい。第１リード安定化層３３１は、ＭＲ膜３１８と導電リード層３１６との十分な接着を得るため不可欠な層である。
【００１２】
ＭＲ膜３１８がボトムスピンバルブ型構造の場合には、誘電層３１１の側から順に固定作用層と、被固定層と、非磁性層と、フリー層とが積層された構成となり、フリー層が第１リード安定化層３３１を挟んで、導電リード層３１６に対向するように配設される。ＭＲ膜３１８がトップスピンバルブ型構造の場合には、誘電層３１１の側から順にフリー層と、非磁性層と、被固定層と、固定作用層とが積層された構成となり、抵抗率の高い固定作用層が第１リード安定化層３３１を挟んで、導電リード層３１６に対向するように配設される。
【００１３】
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。
【００１４】
例えば、Pinarbasi による米国特許第６２０８４９２号では、反強磁性層の上にリード層が設けられたトップスピンバルブ構造について開示している。また、Kakiharaによる米国特許第６２０１６６９号では、巨大磁気抵抗効果膜の上にリード層が設けられたスピンバルブ構造について開示している。また、この他に、Yuan等による米国特許第５７０５９７３号、Barr等による米国特許第６１３４０８９号、およびGrill による米国特許第５９２０４４６号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】
【００１５】
しかしながら、このような高い抵抗を有する介在層が存在することによって、実際の再生時における読み取り幅（以下、「実効読み取り幅」という。）が、一対の導電リード層３１６における相互間の距離、すなわち、構造によって規定される読み取り幅（以下、「光学読み取り幅」という。）よりも広がってしまう。このため、このようなリードオーバーレイ構造を狭いトラック幅に対応した磁気再生ヘッドへ適用するには限界があった。
【００１６】
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、リードオーバーレイ構造を備え、実際の再生時における読み取り幅（実効読み取り幅）が構造によって規定される読み取り幅（光学読み取り幅）とほぼ同等である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を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点に係るスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドは、基体と、この基体上に形成された誘電層と、この誘電層の上に、固定作用層と、被固定層と、非磁性層と、フリー層とを順に積層してなり、フリー層が所定のコンダクタンスを有する巨大磁気抵抗効果膜と、この巨大磁気抵抗効果膜の上に、トラック幅方向において対向するように形成され、前記フリー層のコンダクタンスよりも大きく、かつ３倍以下の大きさのコンダクタンスを有すると共に２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する一対のチャンネル層と、このチャンネル層の上に形成された一対の第１リード安定化層と、この一対の第１リード安定化層の上に形成された一対の導電リード層と、この一対の導電リード層の上に形成された一対の第２リード安定化層とを含むようにしたものである。ここで、一対の第１リード安定化層はタンタルからなり、チャンネル層は金、銅、ルテニウムおよびロジウムからなる群のうちのいずれか１種からなるようにしている。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。
【００１８】
本発明の第１の観点に係るスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドでは、フリー層と第１リード安定化層との間に、フリー層のコンダクタンスよりも大きく３倍以下の大きさのコンダクタンスを有する一対のチャンネル層を設けるようにした。このため、導電リード層と巨大磁気抵抗効果膜との間に流れる電流のほとんど全てが、一対のチャンネル層の、トラック幅方向における対向面とフリー層とが交わる領域を通過するようになる。
【００１９】
本発明の第２の観点に係るスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドは、基体と、この基体上に形成された誘電層と、この誘電層の上に、フリー層と、非磁性層と、被固定層と、固定作用層とを順に積層してなり、固定作用層が所定のコンダクタンスを有する巨大磁気抵抗効果膜と、この巨大磁気抵抗効果膜の上に、トラック幅方向において対向するように形成され、固定作用層のコンダクタンスよりも大きなコンダクタンスを有すると共に２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する一対のチャンネル層と、このチャンネル層の上に形成された一対の第１リード安定化層と、この一対の第１リード安定層化の上に形成された一対の導電リード層と、この一対の導電リード層の上に形成された一対の第２リード安定化層とを含むようにしたものである。ここで、一対の第１リード安定化層はタンタルからなり、チャンネル層は金、銅、ルテニウムおよびロジウムからなる群のうちのいずれか１種からなるようにしている。
【００２０】
本発明の第２の観点に係るスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドでは、固定作用層と第１リード安定化層との間に、固定作用層のコンダクタンスよりも大きなコンダクタンスを有する一対のチャンネル層を設けるようにした。このため、導電リード層と巨大磁気抵抗効果膜との間に流れる電流のほとんど全てが、一対のチャンネル層の、トラック幅方向における対向面と固定作用層とが交わる領域を通過するようになる。
【００２１】
本発明の第１の観点に係るスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法は、基体上に誘電層を形成する第１の工程と、この誘電層の上に、固定作用層と、被固定層と、非磁性層と、フリー層とを順に積層することにより巨大磁気抵抗効果膜を形成する第２の工程と、この巨大磁気抵抗効果膜の上に、選択的にフォトレジストマスクを形成する第３の工程と、このフォトレジストマスクと巨大磁気抵抗効果膜の露出部分とを覆い、フリー層のコンダクタンスよりも大きく、かつ３倍以下のコンダクタンスとなるように、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有するチャンネル層を形成する第４の工程と、このチャンネル層の上に、第１リード安定化層を形成する第５の工程と、この第１リード安定化層の上に、導電リード層を形成する第６の工程と、この導電リード層の上に、第２リード安定化層を形成する第７の工程と、フォトレジストマスクをリフトオフすることにより、チャンネル層、第１および第２リード安定化層ならびに導電リード層を、トラック幅方向において対向するようにパターン形成する第８の工程とを含むようにしたものである。ここで、第４の工程では、金、銅、ルテニウムおよびロジウムからなる群のうちのいずれか１種を用いてチャンネル層を形成し、第５の工程では、タンタルを用いて第１リード安定化層を形成するようにしている。
【００２２】
本発明の第１の観点に係る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、巨大磁気抵抗効果膜の上に、フリー層のコンダクタンスよりも大きく３倍以下のコンダクタンスとなるようにチャンネル層を形成する工程と、このチャンネル層を、トラック幅方向において対向するようにパターン形成する工程とを含むようにしたので、導電リード層と巨大磁気抵抗効果膜との間に流れる電流のほとんど全てが一対のチャンネル層の、トラック幅方向における対向面とフリー層とが交わる領域を通過するようになる。
【００２３】
本発明の第２の観点に係るスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法は、基体上に誘電層を形成する第１の工程と、この誘電層の上に、フリー層と、非磁性層と、被固定層と、固定作用層とを順に積層することにより巨大磁気抵抗効果膜を形成する第２の工程と、この巨大磁気抵抗効果膜の上に、選択的にフォトレジストマスクを形成する第３の工程と、このフォトレジストマスクと巨大磁気抵抗効果膜の露出部分とを覆い、固定作用層のコンダクタンスよりも大きなコンダクタンスとなるように、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有するチャンネル層を形成する第４の工程と、このチャンネル層の上に、第１リード安定化層を形成する第５の工程と、この第１リード安定化層の上に、導電リード層を形成する第６の工程と、この導電リード層の上に、第２リード安定化層を形成する第７の工程と、フォトレジストマスクをリフトオフすることにより、チャンネル層、第１および第２リード安定化層ならびに導電リード層を、トラック幅方向において対向するようにパターン形成する第８の工程とを含むようにしたものである。ここで、第４の工程では、金、銅、ルテニウムおよびロジウムからなる群のうちのいずれか１種を用いてチャンネル層を形成し、第５の工程では、タンタルを用いて第１リード安定化層を形成するようにしている。
【００２４】
本発明の第２の観点に係る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、固定作用層のコンダクタンスよりも大きく３倍以下のコンダクタンスとなるようにチャンネル層を形成する工程と、このチャンネル層を、トラック幅方向において対向するようにパターン形成する工程とを含むようにしたので、導電リード層と巨大磁気抵抗効果膜との間に流れる電流のほとんど全てが一対のチャンネル層の、トラック幅方向における対向面と固定作用層とが交わる領域を通過するようになる。
【００２７】
本発明の第１の観点に係るスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドでは、チャンネル層のコンダクタンスが、０．０５Ｓ（ジーメンス）以上０．１５Ｓ以下であることが望ましい。
【００２８】
本発明の第１および第２の観点に係る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、スパッタリング法を用いてチャンネル層を形成することが望ましい。
【００２９】
本発明の第１および第２の観点に係る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（Ｔａ）を用いて第２リード安定化層を構成することが望ましい。
【００３０】
本発明の第１および第２の観点に係る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、導電リード層が、金（Ａｕ）を用い、１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下の厚みとなるように構成することが望ましい。
【００３１】
【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。
【００３２】
［第１の実施の形態］
最初に、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るボトム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。
【００３３】
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。なお、図１では、ＳＶＭＲヘッド１の中心位置４１より右側半分のみを示しており、実際には左側にも中心位置４１を挟んで線対称な断面構成を有している。
【００３４】
このＳＶＭＲヘッド１は、いわゆるリードオーバーレイ構造をなし、基体１０と、この基体１０の上に形成された誘電層１１と、この誘電層１１上に形成されたボトムスピンバルブ型ＭＲ膜１８（以下、単にボトム型ＭＲ膜１８という。）と、このボトム型ＭＲ膜１８の上に、トラック幅方向において対向するように形成された一対のリードオーバーレイ積層体３５を含んでいる。ここで、ボトム型ＭＲ膜１８が、本発明の「巨大磁気抵抗効果膜」に対応する一具体例である。
【００３５】
一対のリードオーバーレイ積層体３５は、トラック幅方向において、ＳＶＭＲヘッド１の中心位置４１からの距離が距離Ｄ１となるように対向配置されている。一対のリードオーバーレイ積層体３５の互いに対向する面を端面５０とする。したがって、一対のリードオーバーレイ積層体３５の相互間隔Ｄ１の２倍の長さ２×Ｄ１が、ＳＶＭＲヘッド１における構造によって規定される読み取り幅、すなわち、「光学読み取り幅」となる。なお、図１では、説明を簡略化するために、縦バイアス層やシード層、キャップ層あるいは、接着剤層など、本実施の形態の特徴に直接関係のない構成要素を図示せず、省略した。
【００３６】
基体１０は、例えば、アルティック（Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ）等の絶縁材料からなる。基体１０の上には、不要な磁界がボトム型ＭＲ膜１８に影響しないように遮蔽する磁気シールド層（図示せず）を設けることが好ましい。誘電層１１は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）やシリコン酸化物等の絶縁材料からなり、図示しない磁気シールド層とボトム型ＭＲ膜１８とを電気的に絶縁するように機能する。
【００３７】
ボトム型ＭＲ膜１８は、基体１０の側から順に、固定作用層（ピンニング層）１２と、被固定層（ピンド層）１３と、非磁性層１４と、フリー層１５とが順に積層されたものである。固定作用層１２は、例えば、マンガン白金合金（ＭｎＰｔ）等の反強磁性材料からなり、被固定層１３の磁化方向を固定する機能を有する。被固定層１３はコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）等からなり、磁化方向が一方向に固定されている。非磁性層１４は、例えば銅（Ｃｕ）からなる。フリー層は、ＣｏＦｅ等からなり、信号磁界等の外部磁界に応じて磁化方向が変化するものである。
【００３８】
リードオーバーレイ積層体３５は、ボトム型ＭＲ膜１８の側から、一対のチャンネル層４４と、一対の第１リード安定化層３１と、一対の導電リード層１６と、一対の第２リード安定化層３２とが順に積層されたものである。
【００３９】
このチャンネル層４４は、本実施の形態における重要な特徴部分であり、高いコンダクタンス、具体的にはフリー層１５のコンダクタンスよりも大きく３倍以下の大きさのコンダクタンスを有するものである。チャンネル層４４は、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびロジウム（Ｒｈ）からなる群のうちのいずれか１種からなり、２ｎｍ〜１０ｎｍの厚みを有することが望ましい。さらに、一般的なボトム型ＳＶＭＲヘッドにおけるフリー層のコンダクタンスは約０．０５Ｓであるので、チャンネル層４４のコンダクタンスは、０．０５Ｓ〜０．１５Ｓの範囲であることが望ましい。
【００４０】
第１および第２リード安定化層３１，３２は、共に構造上の安定化を図る層であって、例えば、タンタル（Ｔａ）などの高抵抗材料により構成されている。特に、第１リード安定化層３１は、ボトム型ＭＲ膜１８と導電リード層１６との接着力を高め、機械的強度を向上させる機能を有するものである。
【００４１】
導電リード層１６は、ボトム型ＭＲ膜１８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。この場合、エレクトロマイグレーションを受けにくいという理由から、金が特に好ましい。さらに、導電リード層１６は、１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下の厚みであることが望ましい。
【００４２】
上記した構成の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ボトム型ＭＲ膜１８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取るようになっている。すなわち、図示しない縦バイアス層により縦バイアスが供給され、リードオーバーレイ積層体３５およびシード層（図示せず）等を通じてボトムバルブ型ＭＲ膜１８にセンス電流が流れると、ボトム型ＭＲ膜１８において巨大時期抵抗（ＧＭＲ）効果が生じる。このＧＭＲ効果を利用して、磁気記録媒体等、外部からの信号磁場に応じて変化する電気抵抗をボトム型ＭＲ膜１８が検出し、磁気記録媒体等の記録情報を読み取ることができる。
【００４３】
次に、図１を参照して、本実施の形態に係るＳＶＭＲヘッド１の製造方法について説明する。
【００４４】
本実施の形態のＳＶＭＲヘッド１の製造方法では、まず、第１の工程において基体１０の上に磁気シールド層（図示せず）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１０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を形成する。さらに、この磁気シールド層の上に誘電層１１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１１を形成する。
【００４５】
次に、第２の工程において、例えば、スパッタリング等により、この誘電層１１の上に固定作用層１２と、被固定層１３と、非磁性層１４と、フリー層１５とを順に積層することによりボトム型ＭＲ膜１８を形成する。
【００４６】
なお、図示しないが、こののち、フォトリソグラフィ法等を用いて、ボトム型ＭＲ膜１８を所定の平面形状となるようにパターニングし、ボトム型ＭＲ膜１８を挟んで対向するように縦バイアス層を形成する。
【００４７】
続く第３の工程において、ボトム型ＭＲ膜１８の上に、選択的にフォトレジストマスク（図示せず）を形成する。この場合、フォトレジストマスクによって保護した領域におけるトラック幅方向の幅が、光学読み取り幅となる。さらに、フォトレジストマスクの未保護領域、すなわち、リードオーバーレイ積層体３５を形成することとなる領域のフリー層１５の表面を、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）等によりエッチング処理することで、不純物を除去する。
【００４８】
続く第４の工程において、スパッタリング法により、フォトレジストマスクとボトム型ＭＲ膜１８の露出部分とを覆うようにチャンネル層４４を形成する。この場合、フリー層１５のコンダクタンスよりも大きく３倍以下のコンダクタンスを有するようにチャンネル層４４を形成することが重要である。なお、この場合、第３の工程ののち、真空状態を破壊することなく続けてチャンネル層４４を形成することが望ましいが、２工程に分け、再度真空引きをしたのち、改めてチャンネル層４４を形成するようにしても構わない。
【００４９】
第５の工程において、このチャンネル層４４の上に、第１リード安定化層３１を形成し、第６の工程においてこの第１リード安定化層３１の上に、導電リード層１６を形成する。さらに、第７の工程において、導電リード層１６の上に、第２リード安定化層３２を形成したのち、第８の工程において、フォトレジストマスクをリフトオフすることにより、チャンネル層４４、第１および第２リード安定化層３１，３２ならびに導電リード層１６を、トラック幅方向において対向するように形成し、ＳＶＭＲヘッド１の製造を完了する。
【００５０】
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チャンネル層４４の作用について以下に説明する。
【００５１】
図６に示したＳＶＭＲヘッド３０１のように、第１リード安定化層３０１のような高抵抗層が導電リード層３１６とフリー層との間に存在するリードオーバーレイ構造のＳＶＭＲヘッドでは、フリー層からの信号電流が、一対の導電リード層３１６における互いに対向する端面３５０付近にすべて集中して流れるわけではない。導電リード層３１６の相互間の距離によって決まる光学読み取り幅の両端部分ではセンス電流の分流が生じ、光学読み取り幅よりも実効読み取り幅のほうが大きく広がってしまう。
【００５２】
これに対し、本実施の形態のＳＶＭＲヘッド１は、ボトム型ＭＲ膜１８と導電リード層１６との間に、高い導電性（すなわち、フリー層１５よりも大きく、かつ３倍以下のコンダクタンス）を有するチャンネル層４４を備えるようにしたので、フリー層１５からの電流が実質上すべて、チャンネル層４４を含むリードオーバーレイ積層体の端面５０とボトム型ＭＲ膜１８とが交差する領域を介して導電リード層１６へ確実に流れ込むようになり、従来例に見られた分流現象をほとんど完全に除去することができる。つまり、チャンネル層４４を有することにより、このようなチャンネル層がないＳＶＭＲヘッドと比べて、はるかに広がりの少ないセンス電流分布を得ることができる。このような理由により、ＳＶＭＲヘッド１における実効読み取り幅を広げることなく、光学読み取り幅により近づけることができる。
【００５３】
以上、説明したように、本実施の形態のＳＶＭＲヘッド１によれば、ボトムスピンバルブ型ＭＲ膜１８と導電リード層１６との間に、フリー層１５よりも高いコンダクタンスを有するチャンネル層４４を備えるようにしたので、広がりの少ないセンス電流分布をフリー層１５から導電リード層１６にかけて形成することができる。これにより、光学読み取り幅とほぼ等しい実効読み取り幅を容易に得ることができる。
【００５４】
［第２の実施の形態］
次に、図２を参照して本発明の第２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について説明する。図２は、トップスピンバルブ型磁気抵抗効果膜２０を有するトップスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド２（以下、ＳＶＭＲヘッド２という。）の断面構成を示す断面図である。図２では、図１に示した構成要素と実質的に同一の部分には同一の符号を付している。
【００５５】
図２に示したように、このＳＶＭＲヘッド２は、リードオーバーレイ構造をなし、基体１０と、この基体１０の上に形成された誘電層１１と、この誘電層１１上に形成されたトップスピンバルブ型ＭＲ膜２０（以下、単にトップ型ＭＲ膜２０という。）と、このトップ型ＭＲ膜２０の上に、トラック幅方向において対向するように形成された一対のリードオーバーレイ積層体３５とを含んでいる。このトップ型ＭＲ膜２０が、本発明の「巨大磁気抵抗効果膜」に対応する一具体例であり、上記第１の実施の形態において説明したボトム型ＭＲ膜１８を有するＳＶＭＲヘッド１との相違点である。
【００５６】
ボトム型ＭＲ膜１８は、基体１０の側から順に、固定作用層１２と、被固定層１３と、非磁性層１４と、フリー層１５とが順に積層されたものであるのに対し、本実施の形態のトップ型ＭＲ膜２０は、基体１０の側から順にフリー層１５と、非磁性層１４と、被固定層１３と、固定作用層１２とが順に積層されたものである。すなわち、ＳＶＭＲヘッド１ではフリー層１５がリードオーバーレイ積層体３５に最も近い位置に配置されているのに対し、ＳＶＭＲヘッド２では固定作用層１２がリードオーバーレイ積層体３５に最も近い位置に配置されているのである。
【００５７】
チャンネル層４４は、本実施の形態における重要な特徴部分であり、高いコンダクタンス、具体的には固定作用層１２よりも大きいコンダクタンスを有するものである。
【００５８】
ＳＶＭＲヘッド２の製造方法は、ボトム型ＭＲ膜１８を形成する場合とは逆の順序でトップ型ＭＲ膜２０を形成する工程と、チャンネル層４４を形成する工程以外は、上記第１の実施の形態において説明したＳＶＭＲヘッド１と同様である。すなわち、誘電層１１の上に、フリー層１５と、非磁性層１４と、被固定層１３と、固定作用層１２とを順に積層することによりトップ型ＭＲ膜２０を形成する第２の工程と、スパッタリング法により、固定作用層１２のコンダクタンスよりも大きなコンダクタンスを有するようにチャンネル層４４を形成する第４の工程とが、ＳＶＭＲヘッド２の製造方法における特徴部分である。
【００５９】
このように、本実施の形態に係るＳＶＭＲヘッド２は、トップ型ＭＲ膜２０と導電リード層１６との間に、高い導電性（すなわち、固定作用層１２よりも大きなコンダクタンス）を有するチャンネル層４４を備えるようにしたので、フリー層１５からの電流が、実質上すべて、チャンネル層４４を含むリードオーバーレイ積層体３５の端面５０とトップ型ＭＲ膜２０とが交差する領域を介して導電リード層１６へ確実に流れ込むようになり、分流現象をほとんど完全に除去することができる。すなわちＳＶＭＲヘッド１と同様に、チャンネル層４４を有することにより、このようなチャンネル層がないＳＶＭＲヘッドと比べて、はるかに広がりの少ないセンス電流分布を得ることができる。このような理由により、ＳＶＭＲヘッド２における実効読み取り幅を広げることなく、光学読み取り幅により近づけることができる。
【００６０】
以上、説明したように、本実施の形態のＳＶＭＲヘッド２によれば、トップスピンバルブ型ＭＲ膜２０と導電リード層１６との間に、固定作用層１２よりも大きなコンダクタンスを有するチャンネル層４４を備えるようにしたので、光学読み取り幅とほぼ等しい実効読み取り幅を容易に得ることができる。
【００６１】
【実施例】
本実施の形態のＳＶＭＲヘッドの優れた諸特性を明らかにするため、本発明の第１の実施の形態における具体的な実施例について説明する。
【００６２】
この実施例におけるＳＶＭＲヘッド１では、中心位置から端面５０までの距離Ｄ１（図１参照）、すなわち、光学読み取り幅の半分の長さを、０．０８５μｍとした。さらに、チャンネル層４４は、金よりなり、５ｎｍの厚みを有するようにした。このＳＶＭＲヘッド１に対し、外部磁界を印加して電流分布を調べ、有限要素法を用いて計算し規格化した。その結果を図３に示す。
【００６３】
図３は、上記のＳＶＭＲヘッド１における電流密度の分布を示したものである。図３において、横軸が、中心位置４１からの距離μｍ（図１参照）を示し、縦軸が、フリー層１５と導電リード層１６との間を流れるセンス電流密度の比率を示す。なお、領域５４は、距離Ｄ１に該当する部分、すなわちリードオーバーレイ積層体３５が形成されていない領域を示し、領域５５はリードオーバーレイ積層体３５が形成されている領域を示す。また、図６に示した従来のＳＶＭＲヘッド３０１についても同様に電流分布を調べ、さらに、導電リード層がフリー層と直に接触する（すなわち、チャンネル層４４や第１リード安定化層３１に該当する層が介在しない）構造（以下、直接接触構造という。）における電流分布も調べ、これらの結果も併せて図３に示す。
【００６４】
図３において、曲線５１はフリー層と導電リード層とが直接接触構造の電流密度分布を示し、曲線５２は従来例のＳＶＭＲヘッド３０１の電流密度分布を示し、さらに曲線５３は、本実施例のＳＶＭＲヘッド１の電流密度分布を示す。
【００６５】
図３に示したように、本実施例の曲線５３は、従来例の曲線５２よりも急峻な変化を有する曲線を示した。つまり、チャンネル層４４を備えた本実施例のＳＶＭＲヘッド１においては、領域５４のフリー層からのセンス電流が分流することなく、より端面５０近傍へ集まっていることが確認された。なお、曲線５１の直接接触構造は、電流密度分布の面では最も良い結果が得られたが、本実施例の第１リード安定化層３１に相当する安定化層を有しないので、磁気抵抗効果膜と導電リード層との接着力が不十分であり、機械的強度の面で劣り、好ましくない。
【００６６】
さらに、光学読み取り幅の大きさにおける界面抵抗の影響を定量化するため、スピンバルブ型ＭＲ膜を流れる電流密度を規格化し、その規格化した電流密度が１から１／ｅ（＝０．３６）まで変化するトラック幅方向の距離として距離λμｍを定義し、本実施例のＳＶＭＲヘッド１、従来例のＳＶＭＲヘッド３０１および直接接触構造のＳＶＭＲヘッドについて距離λを求めた。
【００６７】
その結果、本実施例の距離λは、λ＝０．０１μｍであり、この値は直接接触構造の距離λ（λ＝０．００７μｍ）に非常に近い値を示した。一方、従来例の距離λは、λ＝０．０３６μｍであり、直接接触構造の距離λとは大きく異なった値を示した。
【００６８】
これらの結果からも、本実施例のチャンネル層４４を備えたＳＶＭＲヘッド１では、実効読み取り幅が、向かい合う一対のリードオーバーレイ積層体３５によって定義される光学読み取り幅の値にほぼ等しいことが確認された。
【００６９】
以上のように、本実施例によれば、チャンネル層４４を備えるようにしたので、センス電流が分流することなく、ほとんど全てが、端面５０近傍へ集まっていることが確認できた。さらに、光学読み取り幅とほぼ等しい実効読み取り幅が得られたことが確認できた。
【００７０】
以上、いくつかの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く、チャンネル層をスピンバルブ型磁気抵抗効果膜と導電リード層との間に備えることにより、スピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの実効読み取り幅が光学読み取り幅とほぼ等しくなるという効果が得られる限り、自由に変形可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１ないし請求項５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１４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、フリー層と第１リード安定化層との間に、フリー層のコンダクタンスよりも大きく３倍以下の大きさのコンダクタンスを有する一対のチャンネル層を設けるようにしたので、導電リード層と巨大磁気抵抗効果膜との間に流れる電流のほとんど全てが、一対のチャンネル層の、トラック幅方向における対向面とフリー層とが交わる領域を通過するようになる。この結果、光学読み取り幅とほぼ等しい実効読み取り幅を容易に得ることができる。
【００７２】
請求項６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１５ないし請求項１９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、固定作用層のコンダクタンスよりも大きなコンダクタンスを有するチャンネル層を設けるようにしたので、導電リード層と巨大磁気抵抗効果膜との間に流れる電流のほとんど全てが、一対のチャンネル層の、トラック幅方向における対向面と固定作用層とが交わる領域を通過するようになる。この結果、光学読み取り幅とほぼ等しい実効読み取り幅を容易に得ることができる。
【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】本発明の第２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の断面構成を表す断面図である。
【図３】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電流密度特性を示す特性図である。
【図４】従来のトップ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５】従来のボトム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６】従来のリードオーバーレイ構造を備えた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。
【符号の説明】
１…ボトムスピンバルブ型ＭＲヘッド、２…トップスピンバルブ型ＭＲヘッド、１０…基体、１１…誘電層、１２…固定作用層（ピンニング層）、１３…被固定層（ピンド層）、１４…非磁性層、１５…フリー層、１６…導電リード層、１８…ボトムスピンバルブ型ＭＲ膜、２０…トップスピンバルブ型ＭＲ膜、３１…第１リード安定化層、３２…第２リード安定化層、３５…リードオーバーレイ積層体、４１…中心位置、４４…チャンネル層、５０…端面。
【図１】
0004118631.tif 000002
【図２】
0004118631.tif 000003
【図３】
0004118631.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004118631.tif 000006
【図６】
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