(57)【要約】【課題】スクリーン層適用ＣＰＰ−ＧＭＲのヘッド抵抗を調整し歩留まりを向上する。【解決手段】ヘッド抵抗が所望の抵抗範囲より高いヘッドに抵抗調整用の電流を流すことにより、磁気抵抗変化率は大きく劣化せずに、ヘッド抵抗を所望の範囲に調整する。【選択図】図１１
2009146530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を兼ねる上下のシールドの間に、固定層と、自由層と、前記固定層と自由層に挟まれた中間層と、絶縁膜の中に電気抵抗の低いピンホールを有したスクリーン層を備える磁気抵抗効果素子を形成する第１の工程と、
前記磁気抵抗効果素子の膜面に垂直方向に電流を印加することにより、素子抵抗を低減させる第２の工程と
を有することを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッドの製造方法において、前記第２の工程は、素子高さを決める加工研磨工程の後に行われることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッドの製造方法において、前記第２の工程での電流印加は間欠的であり、ステップ状に電流値を増加させることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッドの製造方法において、前記第２の工程で印加する電流は、許容範囲内の素子抵抗を示す磁気ヘッドの素子抵抗が劣化し始める電流値以下であることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッドの製造方法において、前記第２の工程で印加する電流は、媒体からの記録情報を読み取る際に印加されるバイアス電圧値の２倍を、所望のヘッド抵抗で除した値以下であることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッドの製造方法において、前記第２の工程は、ウエハ工程が完了した後に行われることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッドの製造方法において、前記スクリーン層は、Ｃｏ，ＣｏＦｅもしくはＣｏ合金のいずれかの金属と、その酸化物からなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
【請求項８】
電極を兼ねる上下のシールドの間に、固定層と、自由層と、前記固定層と自由層に挟まれた中間層と、絶縁膜の中に電気抵抗の低いピンホールを有したスクリーン層を備える磁気抵抗効果素子を形成する第１の工程と、
前記磁気抵抗効果素子の膜面に垂直方向に電流を印加することにより、素子抵抗を低減させる第２の工程とを経て製造された磁気抵抗効果ヘッドを備えることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項８記載の磁気ヘッドにおいて、記録ヘッドを有することを特徴とする磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流狭窄効果を利用した磁気抵抗効果ヘッド及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録の高密度化に伴い、ＨＤＤ装置の再生ヘッドとして、出力の高いトンネル磁気抵抗効果素子が用いられている（例えば特許文献１）。トンネル磁気抵抗効果素子は、２枚の磁性層の間に絶縁層が形成された構造を有し、膜面に垂直方向に電流を流す。この２枚の磁性層の磁化の平行／反平行状態によって、磁気抵抗効果素子の電気抵抗が変化する現象を利用しており、出力が非常に高いのが特徴である。トンネル磁気抵抗効果素子には、素子サイズの狭小化に伴うヘッド抵抗の増加や、高周波記録に対する読み出し特性の劣化などの課題がある。特許文献２には、電圧もしくは電流によるストレスを印加してトンネル磁気抵抗効果ヘッド抵抗を下げる方法が開示されている。
【０００３】
一方、トンネル磁気抵抗効果素子の代替素子として、ＣＰＰ（Current-Perpendicular to the Plane）−ＧＭＲが提案されている（例えば、非特許文献１）。ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は２枚の磁性層の間にＣｕなどの金属層が形成された構造を有し、電流を膜面に対して垂直方向に流し、外部磁界によって、２枚の磁性層の磁化が平行／反平行に変化することにより電気抵抗が変化する現象を用いている。しかし、この構造ではＣＰＰ−ＧＭＲの出力は低く、再生ヘッドへの適用が難しい。
【０００４】
これに対し、高出力が得られるＣＰＰ−ＧＭＲ構造として、電気抵抗の低いピンホールを有する絶縁膜を素子中に形成したＣＰＰ−ＧＭＲが開示されている（非特許文献２）。以降、ピンホールを有する絶縁層をスクリーン層と呼ぶことにする。このスクリーン層内のピンホールで膜厚方向に流れる電流を絞り込むことにより、高い出力が得られており、スクリーン層を適用したＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、十分に再生ヘッドに適用できる。
【０００５】
特許文献３にはスクリーン層として、相分離する材料を適用し、２つの相の電気抵抗の差により電流を絞り込む方法が開示されている。特許文献４には、絶縁膜をＣＰＰ−ＧＭＲの上部又はＣＰＰ−ＧＭＲ内に形成し、高い電圧を印加して絶縁破壊を発生させてピンホールを形成する方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３１９０００６６１号公報
【特許文献２】特開２００７−８１０９１号公報
【特許文献３】特開２００４−１５３２４８号公報
【特許文献４】米国特許第７，０９３，３４７号明細書
【非特許文献１】日本応用磁気学会誌、vol.25、pp.807-810 (2001)
【非特許文献２】日本応用磁気学会誌、vol.26、pp.979-985 (2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スクリーン層を適用したＣＰＰ−ＧＭＲは出力が高い反面、スクリーン層内のピンホールを制御することが難しい。高記録密度に対応した再生ヘッドに適用する場合、今後ますます素子サイズが小さくなると、スクリーン層内に存在するピンホールの大きさや個数によりヘッド抵抗が大きくばらつく。
【０００８】
上記特許文献４では、絶縁層を形成後、絶縁破壊によりピンホールを形成している。特に磁気ヘッドの場合、スライダーに加工して、浮上面の保護膜を形成後、電圧を印加すると保護膜が導電性であるために浮上面付近に電流が流れ、浮上面付近の絶縁層が破壊されて、浮上面付近にピンホールが形成されるとしている。スクリーン層を適用したＣＰＰ−ＧＭＲの特性として、高い磁気抵抗変化率を得るためには、ピンホールの電気抵抗率をできるだけ小さくする必要があるが、絶縁膜を破壊してピンホールを形成する場合、低い電気抵抗率を有するピンホールを形成することが難しい。また、絶縁破壊時には、一瞬高い電流が流れることによるマイグレーションが発生するため、磁気抵抗変化率の低下を招く。この結果、ヘッド出力が低くなり、信頼性の高いヘッドは望めない。
【０００９】
前述の特許文献２には、トンネル磁気抵抗効果素子に電流又は電圧などによるストレスを印加してヘッド抵抗を低減させる方法が記述されている。この場合、スクリーン層とは異なり、ピンホールのない絶縁膜である。特許文献２には、ストレスを印加して抵抗が低減できるメカニズムに関しては一切述べられていないが、おそらく絶縁膜の欠陥がなくなる、あるいはピンホール消失などにより良好な絶縁膜が形成され、トンネル電流が流れやすくなったためと推測できる。従って、スクリーン層を適用したＣＰＰ−ＧＭＲのヘッド抵抗調整には、別のメカニズムを考える必要がある。
【００１０】
本発明は、スクリーン層を適用したＣＰＰ−ＧＭＲ素子において、素子サイズが小さくなるに従って発生する抵抗のばらつきを抑えるための方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の対象となる垂直電流型磁気抵抗効果ヘッドは、固定層、自由層、固定層と自由層に挟まれた中間層、絶縁膜の中に電気抵抗の低いピンホールが埋め込まれたスクリーン層を有したＣＰＰ−ＧＭＲ素子と、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の上下に電極を兼ねたシールドとを備える。本発明では、この磁気ヘッドの製造過程において、ウエハ工程（フォトリソグラフィー技術を用いて、１枚の基板上に多数の磁気ヘッドを形成する工程：図２）完了後の磁気ヘッドあるいは素子高さを調整するための浮上面研磨後のバー上の磁気ヘッドのいずれかの工程において、ヘッド抵抗が所望の抵抗範囲より高いヘッドに対して抵抗調整用の電流を流すことにより、磁気抵抗変化率を大きく劣化させることなくヘッド抵抗を所望の範囲に調整する。ヘッド抵抗が高いのは、スクリーン層のピンホールの数が少ない、もしくは小さいためであると考えられる。所望の抵抗を有するヘッドのスクリーン層内のピンホールに流れる電流密度と比較すると、抵抗の高いヘッドのスクリーン層内のピンホールに流れる電流密度は大きいので、熱が発生することになる。この熱により、ピンホールの大きさが徐々に拡大してヘッド抵抗が減少すると考えられる。このため、ヘッド抵抗のばらつきが低減し、歩留まりが向上する。
【００１２】
本発明では、抵抗の高い磁気ヘッドに、抵抗調整用の電流をステップ状に増加させて印加し、ヘッド抵抗を観測する。ヘッド抵抗が所望の大きさに達したとき、抵抗調整用の電流を止め、出力を確認する。ヘッド抵抗の増加がピンホールの数や大きさに起因したものであれば、本発明の工程により、磁気抵抗変化率を低下させることなくヘッド抵抗を低減できる。
【００１３】
また、本発明では、抵抗調整用に印加する電流値を、所望のヘッド抵抗になっている磁気ヘッドにおいて、ヘッド抵抗の劣化が起こる電流値よりも低く設定する。こうすることにより、バー上のヘッド全て、あるいはウエハ上のヘッド全てに抵抗調整用の電流を流しても、抵抗が所望の範囲になっているヘッドの特性を劣化させることなく、抵抗の高いヘッドのみ所望の抵抗まで下げることができる。この方法を用いると、ヘッドの選別をする必要がなく簡便に抵抗調整を行うことができる。
【００１４】
スクリーン層としては、Ｃｏ、ＣｏＦｅもしくはＣｏ合金のいずれかの金属と、その酸化物からなる層を適用することが好ましい。これは、金属とその酸化物とからなるスクリーン層では熱による酸素の移動ができるので、ピンホールを比較的容易に広げることが出来るからである。また、その他の非磁性金属材料、例えばＣｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｕと、絶縁材料であるＡｌ酸化物、Ｓｉ酸化物などが混合されたスクリーン層を適用してもほぼ同様な効果が得られる。
【００１５】
このＣＰＰ−ＧＭＲを適用した磁気抵抗効果ヘッドは、誘導型薄膜磁気記録ヘッドあるいは垂直記録ヘッドを組み合わせて磁気記録再生装置に搭載される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、酸化層の中に電気抵抗の低いピンホールが存在するスクリーン層を適用したＣＰＰ−ＧＭＲを用いた磁気ヘッドにおいて、所望の抵抗値よりも高い抵抗を示す磁気ヘッドの抵抗を、磁気抵抗変化率を低減することなく、ヘッド抵抗を低下させることができ、歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の一実施例を挙げ、図表を参照しながらさらに具体的に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明による磁気抵抗効果ヘッドを浮上面から見た概略図である。図１に示すように、スクリーン層を用いたＣＰＰ−ＧＭＲヘッドは、電極を兼ねた下部シールド１１上に、下地層１２１、反強磁性層１２２、第１の強磁性固定層１２３、反平行結合層１２４、第２の強磁性固定層１２５、酸化防止層１２６、スクリーン層１２７、中間層１２８、強磁性自由層１２９、キャップ層１３０を形成する。ここで、スクリーン層１２７は、酸化部分１３１と金属部分１３２からなり、金属部分１３２のうち、酸化層で覆われていない突出した部分がピンホールとなる。下地層１２１からキャップ層１３０までがＣＰＰ−ＧＭＲであり、ＣＰＰ−ＧＭＲ膜をフォトリソグラフィーでパターニングした後、電極を兼ねた下部シールド１１と電極を兼ねた上部シールド１６との導通を防ぐための絶縁膜１４、及び強磁性自由層１２９の磁区制御をするためのハードバイアス層１５を形成し、最後に電極を兼ねた上部シールド１６が形成される。
【００１９】
本実施例では、下部シールド１１には厚さ１μｍのＮｉＦｅめっき膜、下地層１２１にはＴａ（２ｎｍ）／ＮｉＦｅＣｒ（３ｎｍ）／ＮｉＦｅ（１ｎｍ）を、反強磁性層１２２にはＭｎ−２０ａｔ％Ｉｒ（６ｎｍ）、第１の強磁性固定層１２３にはＣｏ−２５ａｔ％Ｆｅ（３．７ｎｍ）を、反平行結合層１２４にはＲｕ（０．８ｎｍ）を、第２の強磁性固定層１２５にはＣｏ−１０ａｔ％Ｆｅ（３ｎｍ）を、酸化防止層１２６にはＣｕ（０．５ｎｍ）を用いた。スクリーン層１２７には、Ｃｏ（２ｎｍ）を７００Ｐａの酸化ガス圧力中にて１分間自然酸化することにより形成された、Ｃｏ酸化部分１３１とＣｏ金属部分１３２からなる層を用いた。さらに、中間層１２８にはＣｕ（２ｎｍ）を、強磁性自由層１２９にはＣｏＦｅ（１ｎｍ）／ＮｉＦｅ（２．５ｎｍ）からなる２層自由層を用いた。キャップ層１３０としては、Ｃｕ（２ｎｍ）／Ｒｕ（７ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）を形成した。このキャップ層は、上部シールド１６を形成する前に、接触抵抗を低減するため、クリーニングを行う。このため、実際のヘッドのキャップ層では、Ｔａ及びＲｕの一部は削られている。絶縁膜１４としては、厚さ８ｎｍのＡｌ2Ｏ3膜を形成した。実際のＣＰＰ−ＧＭＲ近傍の膜厚は、約４ｎｍ程度まで薄くなっている。ハードバイアス層１５には、ＣｏＣｒＰｔを形成し、ＣｏＣｒＰｔの膜厚で強磁性自由層に印加される磁区制御磁界の大きさを変化させている。
【００２０】
図２に、本発明の一実施形態として、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子を有した磁気ヘッドの工程の一部を示す。図２（ａ）のように、ウエハ２１上に多数の磁気ヘッド２２がマトリクス状に作製されている。磁気ヘッド２２は、スクリーン層を備えるＣＰＰ−ＧＭＲ素子を用いた再生用の磁気ヘッドと、記録用の垂直磁気記録ヘッドが重ねて搭載されている。図２（ｂ）は、一つの磁気ヘッドをウエハ上面から見た概略拡大図である。先に説明したように、磁気ヘッド２２には再生ヘッドと記録ヘッドの２つのヘッドが搭載されているため、それぞれに対して２つの電極端子、合計で４個の電極端子が配置されている。それ以外に配置されている他の目的の電極端子はここでは省略した。ここでは右側の２つの端子２３が再生ヘッド用の電極端子である。図２（ｃ）は、この２つの電極端子２３にプローブ２４をコンタクトさせて、素子の抵抗、出力を観測している状態を示している。
【００２１】
再生ヘッドに適用したＣＰＰ−ＧＭＲ素子の面積抵抗（ＲＡ）のサイズ依存性を図３に、磁気抵抗変化率（MR ratio）のサイズ依存性を図４に示す。ここで、面積抵抗とは、素子面積と抵抗との積である。同じ素子面積のヘッドで比較すると、面積抵抗が高いほど、ヘッド抵抗が高いことになる。図３に示すように、素子の面積抵抗のばらつきは、素子サイズが小さくなるに従い、大きくなった。これに対し、磁気抵抗変化率は、図４に示すように、サイズに依存せずほぼ一定の値を示した。素子の面積抵抗のばらつきの最も大きな要因は、スクリーン層内のピンホールの大きさや個数によるものと考えられる。そこで、最もサイズの小さな素子に対して以下の実験を行った。
【００２２】
ウエハ上の素子の、基準の測定電流を２ｍＡとする。基準電流値で素子の面積抵抗を測定後、高い電流値を３秒間印加したのち、再び基準電流値で面積抵抗を測定する。ここで、間欠的に印加する電流値を徐々に増加させた。このプロセスを示したのが図５である。このようにして測定した幾つかの素子における面積抵抗ＲＡと印加電流の変化を図６で示す。ここでは、面積が約０．１μｍ2である素子を評価した。図６中の面積抵抗の高い素子は、ピンホール面積が小さいもしくはピンホール数が少ない素子と考えられる。従って、他の面積抵抗の低い素子と比較して、同じ電流値を印加した場合、ピンホールに流れる電流密度が実効的に高くなり、熱が発生しやすいと考えられる。電流値を図５に示すように徐々に上げると、ピンホールが拡大し始めるので、ピンホール部分の電気抵抗は徐々に低くなる。従って、図６に見るように、面積抵抗の高い素子ほど低い電流値で抵抗が下がり始め、電流値を上げていくことにより全ての素子の面積抵抗が同じ値を示すようになった。
【００２３】
図７に、図６に示した素子における面積抵抗の分散を平均で割った値ＲＡσ/ave、及び磁気抵抗変化率の分散を平均で割った値ＭＲσ/aveの印加電流依存性を示す。これらの値は、面積抵抗と磁気抵抗変化率のばらつきを示す指数である。本実施例の場合、図７のように、４０ｍＡ以上の電流を印加すると、ＲＡσ/aveの値は下がり始める。すなわち、ばらつきが小さくなっていく。これに対し、ＲＡσ/aveの値が下がり始めてもＭＲσ/aveの値は変化しないが、６０ｍＡを越える電流を印加すると、磁気抵抗変化率がばらつき始める。これは、磁気抵抗変化率が劣化し始めたことを示している。すなわち、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子に電流を多く印加しても、ＣＰＰ−ＧＭＲの磁気抵抗を発生する部分へのダメージは少なく、単純にスクリーン層のピンホールが拡大していると解釈できる。本実施例では、６０ｍＡ程度の電流を印加することにより、面積抵抗の高くなった素子の磁気抵抗変化率を低減させること無く、素子抵抗を減少させることができる。
【００２４】
抵抗調整用に印加する電流は、所望の素子抵抗を有している素子の抵抗が劣化し始める電流値が上限となる。例えば、図６の例では、ウエハの所望の面積抵抗ＲＡは０．２３Ωμｍ2なので、そのＲＡ付近の素子抵抗が劣化し始める６０ｍＡが上限である。この電流値よりも低い電流を印加しても、所望の面積抵抗値を有する素子を劣化させることはない。一方で、面積抵抗の高い素子抵抗は、磁気抵抗効果率を低減させることなく、所望の面積抵抗値に調整することができる。
【００２５】
図８は、図６の横軸を電流ではなく、電圧値で示したものである。電圧値で示した場合、全てのヘッドは、ほぼ同じ電圧値で面積抵抗の低下が始まる。すなわち、抵抗にばらつきのある磁気ヘッドに一定の電流値を印加する場合には、抵抗が高い磁気ヘッドに印加されている電圧は、所望のヘッド抵抗を有する磁気ヘッドに印加されている電圧よりも高くなっていることを示す。従って、抵抗調整用の印加電流の最大値は、所望のそのヘッド抵抗を有する磁気ヘッドにおいて、素子抵抗が劣化し始める電圧値をヘッド抵抗で除した値とも言いかえることできる。本実施例において評価した素子のウエハ上の面積は約０．１μｍ2であったが、素子面積を半分にした場合には、素子抵抗が２倍になるので、抵抗調整のために印加できる最大の電流は半分である３０ｍＡとなる。素子面積を１／４にした場合には、素子抵抗が４倍になるので、抵抗調整のために印加で切る最大の電流は１／４である１５ｍＡとなる。
【００２６】
また、磁気ヘッドをオペレーションするときのバイアス電圧は、信頼性の観点から素子が劣化してしまう電圧の５割から７割にすることが多い。従って、抵抗調整用の印加電流の最大値は、オペレーションする際のバイアス電圧値を０．５から０．７で除した値を、さらに素子抵抗で除した値となる。従って、抵抗調整用の印加電流は、典型的には、バイアス電圧値の２倍をヘッド抵抗で除した値ということもできる。
【００２７】
本実施例では、図５に示したように抵抗調整用の電流を印加する時間を３秒としたが、１秒以上とすることがこのましい。前述のように熱によるピンホールの拡大によって抵抗を調整しているので、長時間電流を印加しても構わないが、ヘッド工程短縮の観点から、印加電流時間はできるだけ短い方がこのましい。しかし、電流の印加時間を１秒以下とすると、印加電流によるピンホール部の熱による温度上昇が少ないため、抵抗調整用の印加電流値をさらに上げていく必要がある。この場合、電流密度が高くなり、マイグレーションによる磁気抵抗変化率の低下を招くので、印加時間は１秒以上とすることが良い。また、本実施例では、ステップ状に電流値を変化させたが、素子抵抗調整用の電流値を１回だけ印加しても構わない。これにより、ヘッド工程の短縮ができる。
【００２８】
また、本実施例では、スクリーン層としてＣｏを自然酸化したものを用いたが、Ｃｏ，Ｆｅ，あるいはこれらの合金、ＣｏＦｅを主成分とする合金を用いても同様な効果が得られる。これは、金属とその酸化物からなるスクリーン層は、熱による酸素の移動が比較的容易にでき、ピンホールを広げることが出来るためである。また、反応性スパッタでスクリーン層を形成しても構わない。
【００２９】
また、本実施例では、反強磁性膜としてＭｎＩｒを用いたが、ＭｎＰｔ，ＭｎＰｔＰｄ，ＭｎＲｈなどの反強磁性材料を用いても同様な効果が得られる。また、磁性層には、Ｃｏ，ＣｏＦｅあるいはＣｏ，ＣｏＦｅにＭｎ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ａｕ，Ａｇ，Ａｕを添加した膜を適用すると、高い磁気抵抗変化率が得られるので好ましい。また、ホイスラー合金と呼ばれているＣｏ2ＭｎＧｅやＣｏ2ＭｎＳｉなどを用いても高い磁気抵抗変化率が得られる。
【実施例２】
【００３０】
本発明の素子抵抗調整工程を、素子高さを形成する加工後の磁気ヘッドに適用した。図９（ａ）に示すように、ウエハ３１上に多数のＣＰＰ−ＧＭＲを有した磁気ヘッドがマトリクス状に作製されている。磁気ヘッド３２には、スクリーン層を備えるＣＰＰ−ＧＭＲを用いた再生用の磁気ヘッドと、垂直磁気記録ヘッドが重ねて形成されている。ヘッドウエハプロセスを完了したのち、磁気ヘッドが列状に並んでいる複数のバー３３に切断する。図９（ｂ）は、切り出したバー３３の一つを示している。このバーの浮上面側を研磨して、素子高さが所望の値になるようにする。素子高さが所望の値になった後、浮上面に保護膜を形成する。レール加工後、バーを切断すると、図９（ｃ）に示すヘッドスライダーチップが得られる。図９（ｂ）の磁気ヘッド３２が列状に複数並んだバー３３の状態において、素子高さの研磨工程と、浮上面の保護膜形成、レール加工後、本発明のヘッド抵抗低減プロセスを行った。図９（ｄ）に示すように、電流印加用のプローブ３５を、実施例１の場合と同様に、再生ヘッドの電極端子にコンタクトさせた。
【００３１】
図１０に、プロセスフローを示す。バー３３に形成された素子全てに対して、基準のセンス電流（ここでは０．４ｍＡとする。）で素子抵抗及び出力を測定する。このあと、０．４ｍＡステップで印加電流を増加させ、そのたびに基準のセンス電流０．４ｍＡに戻してヘッド抵抗及び出力を測定する。ここで、印加電流の上限を設定しておかないと、異常な磁気ヘッドが存在した場合、良好な素子まで壊してしまう。ここでは、上限値を２．４ｍＡとした。今回、バーの端の素子に対して電流をステップ状に印加し、素子抵抗が所望の値の範囲に入っていれば次の素子の素子抵抗を調整するステップにて行った。全ての素子の評価が完了した後、ヘッドスライダーチップへの切断が行われる。
【００３２】
実際の磁気ヘッドで抵抗調整を行った結果を、図１１に示す。図１１の横軸はヘッド抵抗、縦軸は頻度である。素子サイズは、６０ｎｍ角をターゲットとし、ＲＡは０．５Ωμｍ2である膜を用いた。これらから導き出されるヘッド抵抗は１４０Ωであり、許容抵抗値は２００Ωとした。本実施例で用いた磁気抵抗効果素子の抵抗が低下し始める電圧は約３００ｍＶであった。図１１に示すように、最大印加電流を２．４ｍＡまで増やすことにより、ヘッド抵抗が２００Ω以上であった素子が、全て２００Ω以下となった。
【００３３】
また、図１２に、ヘッド抵抗が２００Ω以上であった素子において、抵抗調整電流を徐々に増加して印加したときの、磁気抵抗変化率と磁気ヘッド抵抗の変化を示す。図のように、抵抗調整用の印加電流を増やすことにより、ほとんどの素子が磁気抵抗変化率を大きく減らすことなく、ヘッド抵抗を減らすことができた。若干磁気抵抗変化率が下がっているのは、ピンホールの拡大に伴い、電流狭窄効果がわずかに減るためである。図１２中で、磁気抵抗変化率が落ちている２本の磁気ヘッドグループ４１は、スクリーン層以外のところで余剰抵抗が付与されていると考えられ、不良として選別できる。
【００３４】
ここで、磁気ヘッド抵抗が下がり始める電圧値３００ｍＶが実施例１の値１５０ｍＶと異なる理由は、スクリーン層の膜厚が異なることや、素子サイズ、ヘッド構造が異なることによる熱引きの効果が異なるためと考えられる。これらが変化しても、実質的に高抵抗の素子を、磁気抵抗変化率を低下させることなく、素子抵抗を所望の抵抗まで下げる効果には、影響がない。
【００３５】
本実施例では、バー上に形成されたＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１個ごとに電流を印加するプロセスを適用した。これにより簡便にヘッドばらつきを低減することができ、歩留まりが向上する。工程短縮のために、所望の抵抗値から高くなったヘッドのみ本プロセスを適用してヘッド抵抗を調整しても構わない。また、全素子一度に適度な電流値を印加して、ヘッド抵抗を調整するプロセス工程を用いると、さらに工程短縮が可能である。
【００３６】
本実施例では、浮上面研磨工程が行われた後であれば、どの工程で本発明の工程を用いても同じ効果が得られる。また、ヘッドスライダーに切断後に、抵抗の高いヘッドのみを抽出してそれぞれのヘッドに所望の電流を印加して電気抵抗のばらつきを抑えることも出来る。この場合良好なヘッドを間違って破壊することがないので好ましい。
【実施例３】
【００３７】
実施例１と別のＣＰＰ−ＧＭＲ膜を検討した。本実施例ＣＰＰ−ＧＭＲを有する再生ヘッドは、スクリーン層の材料にＡｌ2Ｏ3とＣｕの混合層を適用した以外は、実施例１，２で用いた再生ヘッドの膜構成とほぼ同じである。本実施例では、実施例２と同様にヘッドウエハをバーに切り出して検討を行った。素子サイズは、６０ｎｍ角をターゲットとし、ＲＡは０．３Ωμｍ2である膜を用いた。これらから導き出されるヘッド抵抗は８３Ωであり、許容抵抗値は１６０Ωとした。
【００３８】
これらのヘッドに、図１０で示したプロセス工程を適用して、ヘッド抵抗の調整を行った。その結果を図１３に示す。図１３のように、ほとんどのヘッドが１００Ω付近までは磁気抵抗変化率の低下がほとんどなく、ヘッド抵抗が低減でき、本実施例のスクリーン層材料によっても効果が得られることが分かった。また、図１３中の２本の磁気ヘッドのグループ４１は、最初から磁気抵抗変化率が低下しており、スクリーン層以外の部分で余剰抵抗が付与されていると考えられる。ただし、実施例１と比較すると、急激に磁気抵抗変化率が低下する磁気ヘッドが多く見られた（図中グループ４２）。これは、もともと、相分離されたスクリーン材料であり、最初はピンホールとなるＣｕ部分の酸素が抜けることにより、磁気抵抗変化率を大きく低減させることなく素子抵抗を低減できるが、発熱によるＣｕとＡｌ2Ｏ3のミキシング、あるいはＡｌ2Ｏ3のマイグレーションが発生するため、ＣｏＦｅを主成分とするスクリーン層と比較すると、磁気抵抗変化率が突然低下すると思われる。このため、スクリーン層材料を変えた場合には、印加電流の上限値に注意をする必要がある。
【００３９】
本実施例ではＣｕとＡｌ2Ｏ3の混合層をスクリーンとして利用したが、他の金属材料であるＡｕ，Ａｇと、ＳｉＯ2，ＭｇＯ，Ｔａ2Ｏ5，Ｎｂ2Ｏ5，ＨｆＯなどの混合層をスクリーンとして適用しても同様な効果が得られる。
【実施例４】
【００４０】
図１４は、本発明によって素子抵抗を調整した磁気抵抗効果素子を搭載した垂直記録用記録再生分離型磁気ヘッドの概念図である。再生ヘッドは、スライダーを兼ねる基体上に形成した電極兼下部１シールド５１、スクリーン層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ膜５２、絶縁膜５３、磁区制御膜５４、導電性ギャップ膜５５及び上部シールド５６から構成される。再生ヘッドの上部側に、副磁極５７、コイル５８、主磁極５９、ヨーク部６０からなる垂直記録ヘッドが形成されている。
【００４１】
本発明は、磁気抵抗効果ヘッドに関するものであり、記録ヘッド側が垂直記録ヘッドであっても面内記録ヘッドであっても対応可能である。しかし、垂直記録ヘッドと組み合わせることで、より有効な機能を実現することができる。
【実施例５】
【００４２】
図１４に示した垂直記録用記録再生分離型磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置を作製した。図１５に、磁気ディスク装置の概略図を示す。図１５（ａ）は磁気ディスク装置の概略平面図、図１５（ｂ）はそのＡＡ’断面図である。磁気記録媒体６１には、ＣｏＣｒＰｔとＳｉＯ2からなる垂直記録用グラニュラ媒体を用いた。磁気ヘッド６３には図１４に示したヘッドを用いた。磁気的に情報を記録する記録媒体６１をスピンドルモーター６２にて回転させ、アクチュエーター６４によってヘッド６３を記録媒体６１のトラック上に誘導する。即ち磁気ディスク装置においてはヘッド６３上に形成した再生ヘッド及び記録ヘッドがこの機構に依って記録媒体６１上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信号を順次書き込み、及び読み取るのである。記録信号は、信号処理系６５を通じて記録ヘッドにて媒体上に記録し、再生ヘッドの出力を、信号処理系６５を経て信号として得る。
【００４３】
上述したような構成について、本発明の磁気ヘッド及びこれを搭載した磁気記録再生装置を試験した結果、充分な出力と、良好なバイアス特性を示し、また動作の信頼性も良好であった。これは、本発明によって素子抵抗を調整したスクリーン層適用ＣＰＰ−ＧＭＲヘッドを用いたためである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】媒体対向面から見たＣＰＰ−ＧＭＲヘッドの構成例を示す図。
【図２】ウエハ工程で本発明の工程を説明する概略図。
【図３】面積抵抗の素子サイズ依存性を示す図。
【図４】磁気抵抗変化率の素子サイズ依存性を示す図。
【図５】電流印加ステップの例を示す図。
【図６】再生ヘッドの面積抵抗の抵抗調整用印加電流依存性を示す図。
【図７】再生ヘッドの面積抵抗及び磁気抵抗変化率のばらつきと抵抗調整用印加電流との関係を示す図。
【図８】再生ヘッドの面積抵抗と印加電圧との関係を示す図。
【図９】バーの状態で本発明の工程を説明する概略図。
【図１０】ヘッド抵抗調整フローの図。
【図１１】加工直後と抵抗調整工程後の磁気ヘッド抵抗の分布を示す図。
【図１２】抵抗調整用印加電流を増加させたときの、ヘッド抵抗と磁気抵抗変化率との関係の変化を示す図。
【図１３】抵抗調整用印加電流を増加させたときの、ヘッド抵抗と磁気抵抗変化率との関係の変化を示す図。
【図１４】垂直記録用記録再生分離型磁気ヘッドの概念図。
【図１５】磁気ディスク装置の概念図。
【符号の説明】
【００４５】
１１，５１  電極兼下部シールド
１２１  下地層
１２２  反強磁性層
１２３  第１の強磁性固定層
１２４  反平行結合層
１２５  第２の強磁性固定層
１２６  酸化防止層
１２７  スクリーン層
１２８  中間層
１２９  強磁性自由層
１３０，２５  キャップ層
１３１  金属部
１３２  酸化部
２１，３１  磁気ヘッドウエハ
２２，３２  磁気ヘッド
２３，３４  再生ヘッド用端子
２４，３５  電流、電圧印加用プローブ
３３  バー
１４，５３  絶縁層
１５，５４  磁区制御層
１６，５６  電極兼上部シールド層
５２  ＣＰＰ−ＧＭＲ
５７  副磁極
５８  コイル
５９  主磁極
６０  ヨーク
６１  磁気記録媒体
６２  スピンドルモーター
６３  磁気ヘッド
６４  アクチュエーター
６５  記録再生信号処理系
【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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【図８】
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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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