(57)【要約】【課題】バイアス磁界層が記録媒体対向面から見て積層体の裏側に設けられている膜構成のＣＰＰ型の磁界検出素子において、シールド間ギャップの低減と実効トラック幅の狭小化を図る。【解決手段】磁界検出素子は、外部磁界に応じて磁化方向が変化する上部及び下部磁性層と、上部及び下部磁性層の間に挟まれた非磁性中間層と、を有する積層体２と、積層体２の積層方向Ｐに積層体２を挟むように設けられ、積層体２の積層方向Ｐにセンス電流を供給するとともに、積層体２を磁気的にシールドする上部及び下部シールド電極層３，４と、積層体２の記録媒体対向面の反対面に設けられ、上部及び下部磁性層に、記録媒体対向面と直交する方向のバイアス磁界を印加するバイアス磁性層と、積層体２のトラック幅方向Ｔの両側に設けられた一対のサイドシールド層３２と、を有している。【選択図】図２Ａ
2009032382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界に応じて磁化方向が変化する上部及び下部磁性層と、該上部及び下部磁性層の間に挟まれた非磁性中間層と、を有する積層体と、
前記積層体の積層方向に該積層体を挟むように設けられ、該積層体の積層方向にセンス電流を供給するとともに、該積層体を磁気的にシールドする上部及び下部シールド電極層と、
前記積層体の記録媒体対向面の反対面に設けられ、前記上部及び下部磁性層に、該記録媒体対向面と直交する方向のバイアス磁界を印加するバイアス磁性層と、
前記積層体のトラック幅方向の両側に設けられた一対のサイドシールド層と、
を有する、磁界検出素子。
【請求項２】
前記一対のサイドシールド層の各々は軟磁性層を有している、請求項１に記載の磁界検出素子。
【請求項３】
前記一対のサイドシールド層の各々は、非磁性中間層を介して互いに反強磁性層結合した一対の軟磁性層を有している、請求項１に記載の磁界検出素子。
【請求項４】
前記一対のサイドシールド層の各々は、軟磁性層と、該軟磁性層と交換結合する反強磁性膜とを有している、請求項１に記載の磁界検出素子。
【請求項５】
前記バイアス磁性層は、前記積層体に向かってトラック幅方向の幅を減じながら延びている、請求項１から４のいずれか１項に記載の磁界検出素子。
【請求項６】
前記上部磁性層の磁化方向と前記下部磁性層の磁化方向とは、外部磁界が印加されていない状態で概ね直交している、請求項１から５のいずれか１項に記載の磁界検出素子。
【請求項７】
前記非磁性中間層は銅からなり、略１．３ｎｍの膜厚を有している、請求項１から６のいずれか１項に記載の磁界検出素子。
【請求項８】
前記積層体と前記バイアス磁性層との間、及び前記積層体と前記一対のサイドシールド層との間に絶縁層が設けられている、請求項１から７のいずれか１項に記載の磁界検出素子。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の磁界検出素子を備えたスライダ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の磁界検出素子となるべき積層体が形成されたウエハ。
【請求項１１】
請求項９に記載のスライダと、前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、を有するヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１２】
請求項９に記載のスライダと、該スライダを支持するとともに、該スライダを記録媒体に対して位置決めする装置と、を有するハードディスク装置。
【請求項１３】
外部磁界に応じて磁化方向が変化する下部磁性層と、非磁性中間層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する上部磁性層とを積層方向下方から積層方向上方に向かってこの順で含む積層体を、下部シールド電極層の上に形成するステップと、
前記積層体のトラック幅方向の両側を除去し、除去した部分の一部を、軟磁性層を含むサイドシールド層で埋め戻すステップと、
前記サイドシールド層の一部と前記積層体の一部とを除去し、前記積層体に向かってトラック幅方向の幅を減じながら延びる凹部を形成するステップと、
前記凹部の一部をバイアス磁界層で埋め戻すステップと、
前記サイドシールド層及び前記バイアス磁界層の上方に、上部シールド電極層を形成するステップと、
を有する、磁界検出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁界検出素子、スライダ、ウエハ、ヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、及びその製造方法に関し、特に複数のフリー層を有する磁界検出素子の素子構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜磁気ヘッドの再生素子としてＧＭＲ(Giant Magneto resistance)素子が知られている。従来は、センス電流を素子の膜面と水平方向に流すＣＩＰ(Current In Plane)−ＧＭＲ素子が主に用いられてきたが、最近では、更なる高密度記録化に対応するため、センス電流を素子の膜面と直交する方向に流す素子が開発されている。このタイプの素子として、ＴＭＲ(Tunnel Magneto-resistance)効果を利用したＴＭＲ素子、及びＧＭＲ効果を利用したＣＰＰ(Current Perpendicular to the Plane)素子が知られている。特にＣＰＰ素子は、ＴＭＲ素子と比べて低抵抗であること、ＣＩＰ素子と比べて狭トラック幅でも高出力が得られることから、高いポテンシャルを有している。
【０００３】
ＣＰＰ素子は、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁性層（フリー層）と、外部磁界に対して磁化方向が固定された磁性層（ピンド層）と、ピンド層とフリー層との間に挟まれた非磁性中間層と、を備えた積層体を有している。この積層体はスピンバルブ膜とも呼ばれる。スピンバルブ膜のトラック幅方向両側には、フリー層にバイアス磁界を印加するバイアス磁界層が設けられている。フリー層はバイアス磁界層からのバイアス磁界によって単磁区化される。このため、外部磁界の変化に対する抵抗変化の線形性が高められると同時に、バルクハウゼンノイズが効果的に抑制される。フリー層の磁化方向とピンド層の磁化方向のなす相対角度は外部磁界に応じて変化し、これによってスピンバルブ膜の膜面直交方向に流れるセンス電流の電気抵抗が変化する。この性質を利用して外部磁化が検出される。スピンバルブ膜の積層方向両側はシールド層によって磁気的にシールドされている。スピンバルブ膜の積層方向は、薄膜磁気ヘッドがハードディスク装置に組込まれたときに、記録媒体の円周方向と一致する。このため、シールド層は記録媒体の同一トラック上の隣接するビットからの磁界をシールドする役割を有している。
【０００４】
近年、一層の高記録密度が望まれているが、記録密度を向上させるためには線記録密度の向上が不可欠であり、線記録密度を向上させるためには上下シールド層間の間隔（シールド間ギャップ）の低減が不可欠である。そのためにはスピンバルブ膜の膜厚の減少が必要となる。しかし、従来のＣＰＰ素子には、膜構成に由来する大きな制約があった。すなわち、ピンド層は磁化方向が外部磁界の影響を受けずに強固に固定されている必要があるため、通常いわゆるシンセティックピンド層が用いられている。シンセティックピンド層は、アウターピンド層と、インナーピンド層と、アウターピンド層とインナーピンド層との間に挟まれた、ＲｕまたはＲｈからなる非磁性中間層と、を有している。また、アウターピンド層の磁化方向を固定するため、アウターピンド層に接して反強磁性層が設けられている。反強磁性層は典型的にはIrMnからなる。シンセティックピンド層では、反強磁性層がアウターピンド層と交換結合することによって、アウターピンド層の磁化方向が固定される。インナーピンド層が非磁性中間層を介してアウターピンド層と反強磁性的に結合することによって、インナーピンド層の磁化方向が固定される。インナーピンド層とアウターピンド層の磁化方向は反平行となるので、ピンド層の磁化が全体として抑制される。シンセティックピンド層はこのような長所を有しているが、シンセティックピンド層を有するＣＰＰ素子を構成するためには多数の層を設ける必要があり、スピンバルブ膜の膜厚低減に対する大きな制約となっていた。
【０００５】
ところで、近年、このような従来のスピンバルブ膜の膜構成とは全く異なる新しい膜構成が提案されている。非特許文献１には、ＣＩＰ素子を対象として、外部磁界に応じて磁化方向が変化する２つのフリー層と、これらのフリー層の間に挟まれた非磁性中間層と、を有する積層体が開示されている。バイアス磁性層は記録媒体対向面から見て積層体の反対側に設けられ、バイアス磁界は記録媒体対向面の直交方向に印加される。バイアス磁性層からの磁界によって、２つのフリー層の磁化方向は一定の相対角度をなす。この状態で外部磁界を与えると、２つのフリー層の磁化方向が変化し、この結果２つのフリー層の磁化方向がなす相対角度が変化し、センス電流の電気抵抗が変化する。この性質を利用して外部磁化を検出することが可能となる。また、特許文献１にはＣＰＰ素子にこのような膜構成を適用した例が開示されている。このように２つのフリー層を用いた膜構成では、従来のシンセテッィクピンド層や反強磁性層が不要となるため、膜構成が簡略され、シールド間ギャップの低減が容易になるポテンシャルがある。
【特許文献１】米国特許第７，０３５，０６２号明細書
【非特許文献１】「３層構成のハードディスク装置用ＣＩＰ−ＧＭＲヘッド構造」(Current-in-Plane GMR Trilayer Head Design for Hard-Disk Drives)，IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS，２００７年２月，第４３巻，第２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、高記録密度の実現のためには線記録密度の向上だけでなく、トラック幅の狭小化が必要である。２つのフリー層を用いる積層体を用いることでシールド間ギャップの低減は容易となるが、トラック幅方向の構成は従来のＣＰＰ素子と同様であり、実効トラック幅は従来技術と同等である。このため、２つのフリー層を用いる膜構成を採用しても高記録密度化には限界があった。
【０００７】
本発明は、複数のフリー層を備えた積層体を有し、バイアス磁界層が記録媒体対向面から見て積層体の裏側に設けられている膜構成のＣＰＰ型の磁界検出素子を対象とする。本発明の目的は、シールド間ギャップの低減を図るとともに実効トラック幅の狭小化を図り、よって高記録密度化を実現することのできる、上記膜構成の磁界検出素子を提供することである。本発明の他の目的は、このような磁界検出素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施態様によれば、磁界検出素子は、外部磁界に応じて磁化方向が変化する上部及び下部磁性層と、上部及び下部磁性層の間に挟まれた非磁性中間層と、を有する積層体と、積層体の積層方向に積層体を挟むように設けられ、積層体の積層方向にセンス電流を供給するとともに、積層体を磁気的にシールドする上部及び下部シールド電極層と、積層体の記録媒体対向面の反対面に設けられ、上部及び下部磁性層に、記録媒体対向面と直交する方向のバイアス磁界を印加するバイアス磁性層と、積層体のトラック幅方向の両側に設けられた一対のサイドシールド層と、を有している。
【０００９】
この構造によれば、積層体に反強磁性層やシンセティックピンド層を設けることが不要となり、積層体の膜厚を低減することが容易となる。このため、シールド間ギャップの低減を図ることができる。また、積層体の側方には一対のサイドシールド層が形成されている。積層体のトラック幅方向は、薄膜磁気ヘッドがハードディスク装置に組込まれたときに、記録媒体の半径方向と一致するため、記録媒体の隣接トラックからの磁界はサイドシールド層によってシールドされる。このため、実効トラック幅を縮小し、隣接トラックとの間隔を縮小することができる。このようにして、同一トラック上の隣接ビット間のピッチと、トラック間ピッチの双方を低減することができ、高記録密度化への対応が容易な磁界検出素子を提供することが可能となる。
【００１０】
本発明の他の実施態様によれば、磁界検出素子の製造方法は、外部磁界に応じて磁化方向が変化する下部磁性層と、非磁性中間層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する上部磁性層とを積層方向下方から積層方向上方に向かってこの順で含む積層体を、下部シールド電極層の上に形成するステップと、積層体のトラック幅方向の両側を除去し、除去した部分の一部を、軟磁性層を含むサイドシールド層で埋め戻すステップと、サイドシールド層の一部と積層体の一部とを除去し、積層体に向かってトラック幅方向の幅を減じながら延びる凹部を形成するステップと、凹部の一部をバイアス磁界層で埋め戻すステップと、サイドシールド層及びバイアス磁界層の上方に、上部シールド電極層を形成するステップと、を有している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シールド間ギャップの低減を図るとともに実効トラック幅の狭小化を図り、よって高記録密度化を実現することのできる、磁界検出素子を提供することができる。また、本発明によれば、このような磁界検出素子の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。本実施形態の磁界検出素子は、特にハードディスク装置の薄膜磁気ヘッドの読み込み部として好適に用いられる。図１は、本実施形態の磁界検出素子の概念的斜視図である。図２Ａは、図１の２Ａ−２Ａ方向、すなわち媒体対向面から見た磁界検出素子の側面図、図２Ｂは、図１の２Ｂ−２Ｂ線に沿った磁界検出素子の断面図、図２Ｃは、図２Ａの２Ｃ−２Ｃ線に沿った磁界検出素子の断面図である。媒体対向面とは、磁界検出素子１の、記録媒体２１との対向面である。
【００１３】
磁界検出素子１は、積層体２と、積層体２の積層方向に積層体２を挟むように設けられた上部シールド電極層３及び下部シールド電極層４と、積層体２の記録媒体対向面Ｓの反対面に設けられたバイアス磁性層１３と、積層体２のトラック幅方向Ｔの両側に設けられたサイドシールド層３２と、を有している。
【００１４】
積層体２は、上部シールド電極層３と下部シールド電極層４との間に挟まれ、先端部が記録媒体対向面Ｓに露出して配置されている。積層体２は、上部シールド電極層３と下部シールド電極層４との間にかかる電圧によって、センス電流２２が膜面直交方向Ｐに流れるようにされている。積層体２と対向する位置における記録媒体２１の磁界は、記録媒体２１の移動方向２３への移動につれて変化する。この磁界の変化は磁気抵抗効果に基づく電気抵抗変化として検出される。磁界検出素子１は、この原理を利用して、記録媒体２１の各磁区に書き込まれた磁気情報を読み出す。
【００１５】
表１には、積層体２の膜構成の一例を示す。表は、下部シールド電極層４側のバッファ層５から、上部シールド電極層３側のキャップ層９に向けて積層順に下から上に記載している。表中、組成の欄の数値は各元素の原子分率を示している。積層体２は、厚さ１μｍ程度の80Ni20Fe層からなる下部シールド電極層４の上に、バッファ層５、下部磁性層６、導電性の非磁性中間層７、上部磁性層８、キャップ層９がこの順に積層されて構成されている。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
バッファ層５は下部磁性層６の下地層として設けられている。下部磁性層６及び上部磁性層８は共に、NiFe層がCoFe層に挟まれた膜構成を有し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁性層である。非磁性中間層７はＣｕからなる。非磁性中間層７のＣｕ層の膜厚は１．３ｎｍである。Ｃｕの結合エネルギーはこの膜厚で極大となり、下部磁性層６と上部磁性層８とが反強磁性結合によって磁気的に強く結合される。下部磁性層６及び上部磁性層８にCoFe層を設けることによって、Ｃｕ層とNiFe層とが直接接した膜構成と比べて、Ｃｕ層界面のスピン分極率が大きくなり、磁気抵抗効果が増加する。下部磁性層６及び上部磁性層８のいずれか一方または双方に、表１の代わりにCo70Fe30層からなる単層構成を用いることもできる。キャップ層９は、積層された各層の劣化防止のために設けられている。キャップ層９の上には、厚さ１μｍ程度の80Ni20Fe層からなる上部シールド電極層３が形成されている。
【００１８】
上部シールド電極層３及び下部シールド電極層４は、積層体２の積層方向Ｐにセンス電流を供給する電極であるとともに、前述のように、記録媒体２１の同一トラック上の隣接するビットからの磁界をシールドするシールド層でもある。すなわち、積層体２の積層方向Ｐは、薄膜磁気ヘッドがハードディスク装置に組込まれたときに、記録媒体２１の円周方向と一致するので、記録媒体２１の同一トラック上の隣接するビットからの磁界は上部シールド層３及び下部シールド層４によってシールドされる。
【００１９】
表２には、媒体対向面から見て積層体２の反対側の部分の膜構成の一例を示す。表は、絶縁層１１から、キャップ層１４に向けて積層順に下から上に記載している。表中、組成の欄の数値は各元素の原子分率を示している。積層体２の記録媒体対向面Ｓの反対面に面してバイアス磁性層１３が設けられている。バイアス磁性層１３は、記録媒体対向面Ｓと直交する方向のバイアス磁界を、積層体２、特に上部磁性層８及び下部磁性層６に及ぼす。バイアス磁性層１３は、バイアス磁性層として良好な磁気特性（高い保磁力、角型比）を持たせるため、下地層１２の上に形成されている。下地層１２と積層体２との間にはAl2O3層からなる絶縁層１１が形成されている。絶縁層１１は図２Ｂに示すように、積層体２の側方にも形成され、センス電流２２がバイアス磁性層１３に流れることを防止する。バイアス磁性層１３の上にはＣｒ層、Al2O3層及びＴｉ層からなるキャップ層１４が設けられている。Ｃｒ層は、下地層１２と同様、バイアス磁性層１３に良好な磁気特性を持たせるために設けられている。Al2O3層はセンス電流２２がバイアス磁性層１３に流れることを防止するために設けられている。Ｔｉ層は上部シールド電極層３の密着性を改善するために設けられている。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
積層体２のトラック幅方向Ｔの両側には、Al2O3からなる絶縁膜１５を介して、一対のサイドシールド層３２が設けられている。サイドシールド層３２は後述するように80Ni20Feからなる軟磁性層を含んでいる。サイドシールド層３２の上方にもAl2O3からなる絶縁膜１６が設けられている。絶縁膜１５の膜厚は５ｎｍ、絶縁膜１６の膜厚は５ｎｍである。絶縁膜１５，１６はセンス電流２２がサイドシールド層３２に流れることを防止する。サイドシールド層３２は上部シールド層３、下部シールド層４と同様、外部磁界からの磁界をシールドする役割を有している。すなわち、積層体２のトラック幅方向Ｔは、薄膜磁気ヘッドがハードディスク装置に組込まれたときに、記録媒体２１の半径方向と一致するため、記録媒体２１の隣接トラックからの磁界はサイドシールド層３２によってシールドされる。
【００２２】
サイドシールド層３２のシールド効果を維持するためには、サイドシールド層３２の磁区が外部磁界によって不安定化されないことが重要である。特に、本実施形態ではバイアス磁性層１３がサイドシールド層３２に近接しているため、バイアス磁性層１３からの影響を抑制することが重要である。図２Ｃを参照すると、バイアス磁性層１３は、積層体２に向かってトラック幅方向Ｔの幅を減じながら延びている。具体的には、バイアス磁性層１３は、積層体２に隣接する面が短辺となった台形形状を有し、短辺の幅は積層体２のトラック幅方向Ｔの幅とほぼ一致している。このため、バイアス磁性層１３内の磁束は台形形状の内部で徐々に収束していき、積層体２に効率よく印加される。バイアス磁性層１３の台形形状のテーパ角α（図２Ｃ参照）は一例では２０度程度である。このようにして、バイアス磁界を積層体２、特に下部及び上部磁性層６，８に効率的に印加させるだけでなく、サイドシールド層３２へのバイアス磁界の影響を抑制することが可能となる。
【００２３】
サイドシールド層３２の磁区の不安定化は、サイドシールド層３２自体の膜構成によっても抑制されている。サイドシールド層３２の膜構成を表３−１に示す。表は、下地層から、キャップ層に向けて積層順に下から上に記載している。表中、組成の欄の数値は各元素の原子分率を示している。２つのシールド層はＲｕからなる非磁性中間層を介して反強磁性結合をしており、シールド層の磁区が外部磁界に対して安定化されている。
【００２４】
【表３−１】
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【００２５】
サイドシールド層３２の他の膜構成を表３−２に示す。表は、下地層から、キャップ層に向けて積層順に下から上に記載している。表中、組成の欄の数値は各元素の原子分率を示している。シールド層はIrMnからなる反強磁性層と交換結合をしており、シールド層の磁区が外部磁界に対して安定化されている。
【００２６】
【表３−２】
2009032382.tif 000006
【００２７】
サイドシールド層３２の磁区の不安定化がバイアス磁性層１３の形状だけで十分に抑制可能な場合は、サイドシールド層３２の膜構成を単純化することができる。単純化されたサイドシールド層３２の膜構成を表３−３に示す。表は、下地層から、キャップ層に向けて積層順に下から上に記載している。表中、組成の欄の数値は各元素の原子分率を示している。サイドシールド層３２の主要部は80NiFe20の軟磁性層で形成されている。本実施形態のサイドシールド層３２を用いることで、工程の簡略化、製造コストの低減を図ることができる。
【００２８】
【表３−３】
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【００２９】
図３は、本実施形態の磁界検出素子の作動原理を示す概念図である。横軸は外部磁界強度、縦軸は信号出力を示す。図中上部磁性層８の磁化方向と下部磁性層６の磁化方向を各々ＦＬ１とＦＬ２と表記している。バイアス磁界層１３からのバイアス磁界及び記録媒体２１からの外部磁界がない場合、上部磁性層８の磁化方向と下部磁性層６の磁化方向は、上述した反強磁性結合によって、互いに反平行の向きとなっている（図中Ａ部）。しかし、実際にはバイアス磁界が印加されているため、上部磁性層８の磁化方向と下部磁性層６の磁化方向は、反平行状態から平行状態に向かって回転し、初期磁化状態（バイアス磁界だけが印加されている状態）で、反平行状態と平行状態の中間の状態となる（図中Ｂ部）。この状態で記録媒体２１からの外部磁界が印加されると、上部磁性層８の磁化方向と下部磁性層６の磁化方向との相対角度は、磁界の方向に応じて、増加（反平行状態に向かう）または減少（平行状態に向かう）する。反平行状態に近づくほど電極から供給される電子が散乱されやすくなり、センス電流の電気抵抗値が増加する。平行状態に近づくほど電極から供給される電子が散乱されにくくなり、センス電流の電気抵抗値が減少する。こうして、上部磁性層８の磁化方向と下部磁性層６の磁化方向の相対角度の変化を利用して外部磁界を検出することができる。
【００３０】
本実施形態では、バイアス磁性層１３の膜厚、形状等を調整することによって、上部磁性層８の磁化方向と下部磁性層６の磁化方向は、初期磁化状態で概ね直交している。（図３のＢ部）。初期磁化状態で磁化方向が直交していると、外部磁界の変化に対する出力変化が大きくなり、大きな磁気抵抗変化率を得ることができると共に、良好な対称性を得ることができる。バイアス磁界が不足している場合、初期磁化状態が反平行状態（図３のＡ部）に近づくため、低出力でかつ非対称性が大きくなる。バイアス磁界が過剰な場合も、初期磁化状態が平行状態（図３のＣ部）に近づくため、やはり低出力でかつ非対称性が大きくなる。
【００３１】
上部シールド電極層３及び下部シールド電極層４は、センス電流を供給する電極としての機能と共に、記録媒体２１の同一トラック上の隣接するビットからの磁界をシールドするシールド層としての機能を有している。すなわち、記録媒体側から磁界検出素子１を見ると、図２Ａに示すように、積層体２は上部シールド電極層３及び下部シールド電極層４によって囲まれており、上部シールド電極層３及び下部シールド電極層４が磁界検出素子１のシールド間ギャップＧを画定している。
【００３２】
シールド間ギャップＧは積層体２の膜厚で決定される。本実施形態の磁界検出素子では、反強磁性層及びアウターピンド層が不要となり、従来のＣＰＰ素子のスピンバルブ膜に比べて大幅な膜厚低減が可能となるため、シールド間ギャップＧが減少する。また、一対のサイドシールド層３２を設けることによって、実効トラック幅Ｗが縮小している。これらの効果によって、線記録密度の向上と狭トラック化とを同時に実現し、これによって大幅な面記録密度の向上を可能とする磁界検出素子を得ることができる。また、従来のＣＰＰ素子では、シンセティックピンド層のうち、磁気抵抗変化に直接寄与するのはインナーピンド層だけであり、アウターピンド層や反強磁性層は磁気抵抗変化に寄与せず、むしろ磁気抵抗変化率の向上を阻害する要因となっていた。これに対して、本実施形態ではアウターピンド層や反強磁性層が不要となり、寄生抵抗が減少するため、磁気抵抗変化率のさらなる向上を図れる余地が大きい。
【００３３】
次に、図４のフローチャート及び図５〜１１を参照して、以上説明した磁界検出素子の製造方法について説明する。図５〜１１の（ａ）は、記録媒体となるべき面に沿ったウエハの断面図、図５〜１１の（ｂ）は、記録媒体となるべき面と直交する方向に切ったウエハの断面図、図５〜１１の（ｃ）はウエハの上面図である。図５〜１１の（ｂ）の断面の位置は、各々図５〜１１の（ａ）に示している。
【００３４】
（ステップＳ１）まず、めっき法によって下部シールド電極層４を作成し、次に、図５に示すように、下部シールド電極層４の上に、スパッタリングによって積層体２を形成する（積層体形成ステップ）。前述のように、積層体２は、外部磁界に応じて磁化方向が変化する下部磁性層６と、導電性の非磁性中間層７と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する上部磁性層８とを含んでいる。下部磁性層６と、非磁性中間層７と、上部磁性層８は、積層方向下方から積層方向上方に向かってこの順で積層体２に含まれている。積層体２にはＲｕ層からなるキャップ層９が含まれているが、成膜時には、Ｒｕ層の上にさらにキャップ層９の一部として、Ｔａ層１８（膜厚２ｎｍ）が成膜される。Ｔａ層１８は後のステップで絶縁層１６等を平坦化する際に積層体２の保護膜として機能する。
【００３５】
（ステップＳ２）次に、積層体２を、記録媒体対向面となるべき面と直交して延びる軸を有する第１の部分を残して除去し、除去した部分をバイアス磁性層で埋め戻す（バイアス磁性層形成ステップ）。具体的には、図６に示すように、Ｔａ層１８の上にレジスト１９を成膜し、所定の形状に成形した後、レジスト１９をマスクとして、記録媒体対向面となるべき面Ｓ’と直交して延びる細長い第１の部分２０を残して積層体２を除去する。レジスト１９はアンダーカットを含まない形状とすることが好ましい。図１２は、アンダーカットを含むレジストの断面図を示している。アンダーカット１９ａを含んでいると、後工程で積層体２が急峻な形状にミリングされにくくなり、図中に破線で示すように、上辺に対する下辺の比が拡大した断面を有する第１の部分２０’となりやすい。従来はリフトオフの容易さを重視してアンダーカット付きのレジストを形成することもあったが、本実施形態でこのようなアンダーカットを含まないレジスト形状を用いている。その理由は下部磁性層６と上部磁性層８とをできるだけ同一の形状とするためである。同一の形状とすれば磁気特性も同一となり、磁界検出素子としての性能上好ましい。
【００３６】
その後、図７に示すように、レジスト１９及び下部シールド電極層４の上にAl2O3からなる絶縁膜１５、サイドシールド層３２、及びAl2O3からなる絶縁膜１６を積層する。その後、絶縁層１６の上にＴａ層３４を積層する。さらに、図８に示すように、レジスト１９を、レジスト１９の上部に堆積した絶縁膜１５、サイドシールド層３２、絶縁膜１６、及びＴａ層３４とともに、リフトオフ法によって除去する。サイドシールド層３２及び絶縁膜１６は、積層体２（第１の部分２０）と揃うように平坦化することが好ましい。平坦化を行う理由は、第一に、後工程で形成される上部シールド層３を平坦に形成するためである、第二に、リフトオフの際にレジスト１９とサイドシールド層３２及び絶縁膜１６の上面との間に生じるバリを除去するためである。上述したように、レジスト１９にアンダーカット１９ａが設けられていないため、リフトオフの際に、アンダーカット１９ａを設ける場合と比べてバリが生じやすい。平坦化は、例えば化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）を用いて行うことができる。Ｔａ層１８，３４は硬質な材料であり、研磨の際に積層体２等を保護する。
【００３７】
（ステップＳ３）次に、図９に示すように、Ｔａ層１８，３４の上にレジスト３１を形成し、所定の形状に成形した後、レジスト３１をマスクとしてサイドシールド層３２の一部と積層体２の一部とを除去し凹部３３を形成する。形成された凹部３３は、積層体２に向かってトラック幅方向Ｔの幅を減じながら延びている。実際のプロセスでは、凹部３３は厳密に台形になっている必要は無く、隅部が丸くなっていてもよい。レジスト３１はレジスト１９の場合と同様、アンダーカットを含まない形状とすることが好ましい。その理由もレジスト１９の場合と同様である。これによって、積層体２はトラック幅方向の両側と、媒体対向面Ｓの反対側の計３面が急峻な形状に形成される。後述するように凹部３３にはバイアス磁性層１３が形成されるため、バイアス磁性層１３の膜厚を確保する必要がある場合は、下部シールド電極層４の一部をミリングしてもよい。
【００３８】
（ステップＳ４）次に、図１０に示すように、凹部３３に絶縁層１１、下地層１２、バイアス磁界層１３及びキャップ層１４を積層する（下地層１２の図示は省略）。絶縁層１１及び下地層１２はイオンビームスパッタ法で形成する。絶縁層１１は電気的な絶縁性を確保するために積層体２の側壁に確実に付着させる必要があるので、４０度程度の比較的低角度で成膜する。イオンビームスパッタ法の代わりに、低温ＣＶＤ（化学蒸着法）を用いてもよい。絶縁層１１の膜厚は５ｎｍ程度でもよいが、絶縁性を確実に確保するため７ｎｍ程度が好ましい。キャップ層１４までの各層を積層した後は、リフトオフ法を用いてレジスト３１を除去する。レジスト３１を除去した後は、極軽いＣＭＰによってバリを取り除き、表面を平坦化しておく。
【００３９】
（ステップＳ５）次に、Ｔａ層１８，３４をスパッタエッチングによって除去した後、図１１に示すように、積層体２、絶縁層１６及びキャップ層１４の上に、上部シールド電極層３を形成する。具体的には膜厚５０ｎｍ程度の電極膜（図示せず）をスパッタ法によって形成し、その上に上部シールド電極層３をめっき法で形成する。
【００４０】
その後、書込素子を形成し、ウエハをバーに切断し、研磨によって媒体対向面を形成する。さらに、バーをスライダに分離し、洗浄、検査等の工程を経て、スライダが完成する。
【００４１】
次に、サイドシールド層を設けた効果について述べる。以下の検討では、表３−１〜３Ｃに示す膜構成のサイドシールド層を有する素子を各々実施例１〜３とし、サイドシールド層を有していない素子を比較例１とする。実施例１〜３及び比較例１の膜構成は上記実施形態で述べた表１，２と同一とし、素子サイズは、トラック幅、ＭＲ高さとも０．０５μｍとした。比較例１の作製プロセスは実施例１〜３と同様であるが、サイドシールド層の代わりにAl2O3からなる絶縁膜が形成され、ＣＭＰを用いて絶縁膜が平坦化されている。実施例１〜３、比較例１とも、媒体対向面から見て積層体２（またはスピンバルブ膜）の反対側の部分には、膜厚７ｎｍのAl2O3膜及び膜厚３ｎｍのＣｒ下地層を介して、膜厚３０ｎｍのCoPt膜を、バイアス磁性層として成膜した。
【００４２】
表４に結果を示す。素子抵抗はいずれの例でも２０Ωであり、磁気抵抗変化率はいずれの例でも４．７％であった。光学トラック幅は上部磁性層と下部磁性層のトラック幅方向幅の平均値として定義した。実効トラック幅は、マイクロトラックプロファイル（トラック幅よりも十分狭いマイクロトラックを形成し、トラック幅方向にスキャンしたときの出力のプロファイル）の半値幅として定義した。バルクハウゼンノイズ発生率は実施例１を基準として規格化した。光学的トラック幅は各実施例及び比較例１で同一であるが、実効トラック幅はサイドシールド層を設けた効果によって、各実施例とも比較例より減少している。バルクハウゼンノイズは軟磁性層単層構成のサイドシールド層（実施例３）では若干悪化する傾向にある。これは、サイドシールド層の磁区がやや不安定化し、ノイズが発生しやすくなったためであると考えられる。しかし、実効トラック幅は他の実施例よりも小さく、磁気ヘッドとしての要求仕様に応じて実施例１〜３の膜構成を適宜選択することが可能である。
【００４３】
【表４】
2009032382.tif 000008
【００４４】
次に、バイアス磁性層の形状が実効トラック幅に及ぼす影響を検討した。以下の検討では、バイアス磁界層１３がサイドシールド層３２の前面位置まで延びた膜構成を比較例２−１〜２−３とする。これらの比較例では、サイドシールド層３２はバイアス磁界をより強く受けやすい。比較例２−１〜２−３のサイドシールド層３２の膜構成は、各々実施例１〜３の膜構成と同一である。図１３は、積層体の高さ位置で切った比較例２の磁界検出素子の断面図である。サイドシールド層３２の媒体対向面Ｓと直交する方向の高さは積層体２と同一で、その後方にはバイアス磁界層１３が延びている。
【００４５】
表５に結果を示す。素子抵抗はいずれの例でも２０Ωであり、磁気抵抗変化率はいずれの例でも４．７％であった。サイドシールド層３２の膜構成に拘らず、バイアス磁性層がサイドシールド層の前面まで延びていると、強いバイアス磁界がサイドシールド層に印加され、サイドシールド層の磁化が記録媒体対向面と直交する方向を向いてしまう。このため、隣接トラックの磁束を吸収するというシールド層としての機能を果たすことができなくなり、実効トラック幅が増加する。これより、バイアス磁界層をサイドシールド層の前面には設けず、積層体の前面のみに設ける構成が有利であることが確認された。
【００４６】
【表５】
2009032382.tif 000009
【００４７】
次に、上述した磁界検出素子の製造に用いられるウエハについて説明する。図１４を参照すると、ウエハ１００の上には、少なくとも前述の磁界検出素子を構成する積層体が成膜されている。ウエハ１００は、媒体対向面ＡＢＳを研磨加工する際の作業単位である、複数のバー１０１に分割される。バー１０１は、研磨加工後さらに切断されて、薄膜磁気ヘッドを含むスライダ２１０に分離される。ウエハ１００には、ウエハ１００をバー１０１に、バー１０１をスライダ２１０に切断するための切り代（図示せず）が設けられている。
【００４８】
図１５を参照すると、スライダ２１０は、ほぼ六面体形状をなしており、そのうちの一面はハードディスクと対向する媒体対向面ＡＢＳとなっている。
【００４９】
図１６を参照すると、ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、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、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と、ロードビーム２２２の一端部に設けられたフレクシャ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。フレクシャ２２３にはスライダ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の、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。
【００５０】
スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように、ハードディスク装置内に配置されている。ハードディスクが図１６におけるｚ方向に回転すると、ハード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、ｙ方向下向きに揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。スライダ２１０の空気流出側の端部（図１５における左下の端部）の近傍には、磁界検出素子１が形成されている。
【００５１】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０をアーム２３０に取り付けたものはヘッドアームアセンブリ２２１と呼ばれる。アーム２３０は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させる。アーム２３０の一端はベースプレート２２４に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の中間部には軸受け部２３３が設けられている。アーム２３０は、軸受け部２３３に取り付けられた軸２３４によって回動自在に支持されている。アーム２３０及び、アーム２３０を駆動するボイスコイルモータは、アクチュエータを構成する。
【００５２】
次に、図１７及び図１８を参照して、上述したスライダが組込まれたヘッドスタックアセンブリとハードディスク装置について説明する。ヘッドスタックアセンブリとは、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を取り付けたものである。図１７はヘッドスタックアセンブリの側面図、図１８はハード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。各アーム２５２には、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の、アーム２５２の反対側には、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。ボイスコイルモータは、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。
【００５３】
図１８を参照すると、ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組込まれている。ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置されている。スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０及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、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０はアクチュエータによって、ハードディスク２６２のトラック横断方向に動かされ、ハードディスク２６２に対して位置決めされる。スライダ２１０に含まれる磁界検出素子１は、記録ヘッドによってハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによってハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁界検出素子の概念的斜視図である。
【図２Ａ】図１の２Ａ−２Ａ方向から見た磁界検出素子の断面図である。
【図２Ｂ】図１の２Ｂ−２Ｂ線に沿った磁界検出素子の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの２Ｃ−２Ｃ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示す磁界検出素子の作動原理を示す概念図である。
【図４】図１に示す磁界検出素子の製造方法を説明するフロー図である。
【図５】図１に示す磁界検出素子の製造方法を説明するステップ図である。
【図６】図１に示す磁界検出素子の製造方法を説明するステップ図である。
【図７】図１に示す磁界検出素子の製造方法を説明するステップ図である。
【図８】図１に示す磁界検出素子の製造方法を説明するステップ図である。
【図９】図１に示す磁界検出素子の製造方法を説明するステップ図である。
【図１０】図１に示す磁界検出素子の製造方法を説明するステップ図である。
【図１１】図１に示す磁界検出素子の製造方法を説明するステップ図である。
【図１２】アンダーカットを有するレジストの断面図である。
【図１３】比較例２のバイアス磁性層の形状を示す断面図である。
【図１４】本発明の磁界検出素子の製造に係るウエハの平面図である。
【図１５】本発明のスライダの斜視図である。
【図１６】本発明のスライダが組込まれたヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリの斜視図である。
【図１７】本発明のスライダが組込まれたヘッドアームアセンブリの側方図である。
【図１８】本発明のスライダが組込まれたハードディスク装置の平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  磁界検出素子
２  積層体
３  上部シールド電極層
４  下部シールド電極層
５  バッファ層
６  下部磁性層
７  非磁性中間層
８  上部磁性層
９  キャップ層
１１  絶縁層
１２  下地層
１３  バイアス磁性層
１４  キャップ層
１５，１６  絶縁膜
３２  サイドシールド層
Ｐ  積層方向（膜面直交方向）
Ｔ  トラック幅方向
【図１】
2009032382.tif 000010
【図２Ａ】
2009032382.tif 000011
【図２Ｂ】
2009032382.tif 000012
【図２Ｃ】
2009032382.tif 000013
【図３】
2009032382.tif 000014
【図４】
2009032382.tif 000015
【図５】
2009032382.tif 000016
【図６】
2009032382.tif 000017
【図７】
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【図８】
2009032382.tif 000019
【図９】
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【図１０】
2009032382.tif 000021
【図１１】
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【図１２】
2009032382.tif 000023
【図１３】
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【図１４】
2009032382.tif 000025
【図１５】
2009032382.tif 000026
【図１６】
2009032382.tif 000027
【図１７】
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【図１８】
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