【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気媒体に記録した情報信号を読み取るための磁気センサに関し、特に磁気抵抗効果ヘッド及びそのヘッドを備えた磁気抵抗検出システム並びにそのヘッドを備えた磁気記憶システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術では、磁気抵抗（ＭＲ）センサまたはヘッドと呼ばれる磁気読み取り変換器が開示されており、これは、大きな線形密度で磁性表面からデータを読み取れることがわかっている。 ＭＲセンサは、読み取り素子によって感知される磁束の強さと方向の関数としての抵抗変化を介して磁界信号を検出する。 こうした従来技術のＭＲセンサは、読み取り素子の抵抗の１成分が磁化方向と素子中を流れる感知電流の方向の間の角度の余弦の２乗に比例して変化する、異方性磁気抵抗（Ａ
ＭＲ）効果に基づいて動作する。 ＡＭＲ効果のより詳しい説明は、Ｄ.Ａ.トムプソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）等の論文"Memory, Storage, and Related Applications" IE
EE Trans.on Mag. MAG-11, p.1039 (1975)に出ている。
ＡＭＲ効果を用いた磁気ヘッドではバルクハウゼンノイズを押えるために縦バイアスを印加することが多いが、
この縦バイアス印加材料として、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、
ニッケル酸化物などの反強磁性材料を用いる場合がある。

【０００３】さらに最近には、積層磁気センサの抵抗変化が、非磁性層を介する磁性層間での伝導電子のスピン依存性伝送、及びそれに付随する層界面でのスピン依存性散乱に帰される、より顕著な磁気抵抗効果が記載されている。 この磁気抵抗効果は、「巨大磁気抵抗効果」や「スピン・バルブ効果」など様々な名称で呼ばれている。 このような磁気抵抗センサは適当な材料で出来ており、ＡＭＲ効果を利用するセンサで観察されるよりも、
感度が改善され、抵抗変化が大きい。 この種のＭＲセンサでは、非磁性層で分離された１対の強磁性体層の間の平面内抵抗が、２つの層の磁化方向間の角度の余弦に比例して変化する。

【０００４】特開平２−６１５７２号には，磁性層内の磁化の反平行整列によって生じる高いＭＲ変化をもたらす積層磁性構造が記載されている。 積層構造で使用可能な材料として，上記明細書には強磁性の遷移金属及び合金が挙げられている。 また、中間層により分離している少なくとも２層の強磁性層の一方に固定させる層を付加した構造および固定させる層としてＦｅＭｎが適当であることが開示されている。

【０００５】特開平４-１０３０１４号には、強磁性に他の中間層を挿入して多層膜とした強磁性トンネル接合素子において、少なくとも一層の強磁性層に反強磁性体からのバイアス磁界が印加されていることを特徴とする強磁性トンネル効果膜についての記載がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】強磁性トンネル接合膜
(MTJ膜)を用いたシールド型磁気抵抗効果素子は、フリー層／バリア層／固定層を基本構成としているが、バリア層が絶縁層であり、フリー層及び固定層が金属層であるために、フリー層／バリア層／固定層部がちょうどコンデンサーのように働き電荷がフリー層及び固定層にたまりやすいという不都合があった。 このため、製造工程においてフリー層と固定層との間に電荷がたまりすぎると、バリア層の両端面に大きな電圧が印加されてしまい、放電によりバリア層が破壊されてしまうことが多かった。 MTJ素子が抵抗変化を起こすのは、絶縁層両端での強磁性体の分極によるものであるため、このような絶縁破壊が生じ、電流のバイパス経路が形成されると、素子にほとんど抵抗変化が生じなくなる。

【０００７】MTJを用いた記録再生ヘッドの作成手順の概略を以下に示す。 下シールド形成→下ギャップ形成→下電極形成→MTJ膜形成→縦バイアス形成→上電極形成→上ギャップ形成→
共通ポール形成→ヨーク形成→コイル形成→絶縁体形成→上ポール形成→端子形成→ABS面ラッピング。 この際、下シールド、下ギャップ、下電極形成、MTJ
膜、縦バイアス形成、上電極、上ギャップ、共通ポール、ヨーク、コイル、絶縁体、上ポール形成工程の多くの場合に、フォトレジスト(ＰＲ)形成工程が用いられる。 この際に、ＰＲのプリベーク、ポジネガ反転ベーク、ポストベーク等のベーキングが行われるが、この作業は高温乾燥雰囲気中で行われるので、静電気が発生しやすかった。 MTJ膜形成以降での静電気の発生は即バリア層の静電破壊につながった。 また、上記工程のいくつかにおいてはＰＲ形成後のミリングが行われるが、ミリング時のイオン発生によりMTJのフリー層及び固定層がチャージアップし、バリア層の静電破壊が生じることがあった。 このように、作成中に発生する電荷により、MT
J膜のバリア層が破壊され、そのために上記作成手順をすべて終了したときには、ヘッドの歩留まりが大きく低下しているという問題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】フリー層／バリア層／固定層を基本構成とする強磁性トンネル接合膜を用いた磁気抵抗効果ヘッドにおいて、強磁性トンネル接合膜端部の抵抗値が膜中央部よりも小さくする。 さらには、強磁性トンネル接合膜のABS面側端部もしくはABS面と反対側の端部のフリー層と固定層との間に抵抗値が膜中央部よりも小さくする。 さらには、強磁性トンネル接合膜端部のフリー層と固定層との間に膜中央部よりも抵抗の小さい電流経路を付加する。 さらには、強磁性トンネル接合膜のABS面側端部もしくはABS面と反対側の端部のフリー層と固定層との間に膜中央部よりも抵抗の小さい電流経路を付加する。 さらには、強磁性トンネル接合膜端部のフリー層と固定層との間の放電臨界電圧が膜中央部よりも低くする。 さらには、強磁性トンネル接合膜のABS面側端部もしくはABS面と反対側の端部のフリー層と固定層との間の放電臨界電圧が膜中央部よりも低くする。 さらには、強磁性トンネル接合膜の端部のバリア層厚さが中央部のバリア層厚さよりも薄くする。 さらには、強磁性トンネル接合膜の端部においてフリー層と固定層との間隔が、膜中央部におけるフリー層と固定層との間隔と比較して小さくする。 さらには、強磁性トンネル接合膜端部のフリー層と固定層との間に膜中央部よりも放電臨界電圧の低い電流経路を付加する。 さらには、強磁性トンネル接合膜のABS面側端部もしくはABS面と反対側の端部のフリー層と固定層との間に膜中央部よりも放電臨界電圧の低い電流経路を付加する。 さらには、強磁性トンネル接合膜の端部のフリー層もしくは固定層もしくは両方にに付着物を設けることにより、フリー層と固定層に付着した付着物、フリー層に付着した付着物と固定層、
もしくはフリー層に付着した付着物と固定層に付着した付着物との間隔が、膜中央部におけるフリー層と固定層との間隔と比較して小さくする。

【０００９】以上の構造は、ヘッド出力に影響しない部分に過電流のバイパス経路を形成させ、ヘッドにおいてバリア層を介してフリー層と固定層との間に過電圧がかかった場合に、過電流がそのバイパス経路を流れることにより、バリア層のうちフリー層の感磁部に接している部分が過電流の通過により破壊されるのを防ぐ。 ヘッド出力に影響しない部分の抵抗を他の領域より小さくするか、その領域の絶縁耐圧を他の領域より小さくしておけば、そこが過電流のバイパス経路となる。 強磁性トンネル接合膜の端部特にABS面のごく近傍や、ABS面と反対側の端部などはもともとヘッドの出力への寄与が小さいので、バリア層が多少破壊されても問題はない。 強磁性トンネル膜の端部外側に導電性の付着層を設けて、そこを過電流のバイパス経路にしても効果は同じである。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用可能な代表的なヘッドの再生部をABS面に平行に切断した場合の断面図である。 この構成では、図では省略してあるが、まず基体上に下シールドが形成される。 下シールドは適当な形状にパターン化されている。 下シールド上には下ギャップ層が形成され、さらにその上に下電極層が形成される。 下電極層は適当な形状にパターン化されている。 その上にフリー層およびバリア層が積層される。 バリア層上の左右の縦バイアス層の間の部分に、固定層／固定する層／第１上電極が積層されこれらは図のようにパターン化される。 第１上電極は省略することも可能である。
パターン化された固定層／固定する層／第１上電極の左右には絶縁層が配置される。 さらにその上に第２上電極および上ギャップ層が積層される。 第２上電極は適当な形状にパターン化されている。 図中には示してないがその上には上シールドが形成され、さらにその上部には記録ヘッド部が形成される。 フリー層／バリア層／固定層／固定する層の部分が強磁性トンネル接合膜である。
この構造では、仮に図中の上電極から下電極へ電流を流したとすると、電流は第２上電極から第１上電極、固定させる層、固定層、バリア層、フリー層を通過し、下電極層へと流れる。 この際、縦バイアス層は電流の流れ方に関与することはない。 また、縦バイアス層はフリー層上に直接積層されているので、その縦バイアスはフリー層に十分印加されることになる。 したがって、この構造を用いることにより、強磁性トンネル接合部をセンス電流がきちんと流れることと、フリー層に縦バイアスをきちんと印加することとを両立することができる。

【００１１】下ギャップ及び上ギャップは省略し、下シールド上に少なくともその一部が接するように直接下電極を形成したり、上電極上に少なくともその一部が接するように、上シールドを形成することも可能である。 フリー層に接する下層部に下地層を、反強磁性層上に接するように上部層を設けることもできる。

【００１２】図２は本発明が適用可能なもう１つの代表的なヘッドの再生部をABS面に平行に切ったときの断面図である。 この構成では、基体上に下シールドが形成され、適当な形状にパターン化される。 その上に下電極が形成され、適当な形状にパターン化される。 その上に、
反強磁性層、固定層およびバリア層が順次積層される。
その上に図のようにパターン化されたフリー層を積層する。 図中では示されていないが、反強磁性層、固定層及びバリア層は適当な形状にパターン化される。 フリー層の左右には絶縁層および縦バイアス層がその端部がフリー層に接するように配置されている。 さらにその上部には上電極層が形成され、適当な形状にパターン化される。

【００１３】その上部に上ギャップ及びパターン化された上シールド層が積層される。 固定する層／固定層／バリア層／フリー層の部分が強磁性トンネル接合膜である。 この構造では、仮に図中の上電極から下電極へ電流を流したとすると、電流は上電極からフリー層、バリア層、固定層、固定させる層を順次通過し、下電極層へと流れる。 この際、縦バイアス層は絶縁層およびバリア層により固定層以下の層と電気的に絶縁されているので、
電流の流れ方に関与することはない。 また、縦バイアス層はフリー層に接しているので、その縦バイアスはフリー層に十分印加されることになる。 したがって、この構造を用いることにより、強磁性トンネル接合部をセンス電流がきちんと流れることと、フリー層に縦バイアスをきちんと印加することを両立することができる。

【００１４】下ギャップおよび上ギャップは省略し、下シールド上に少なくともその一部が接するように直接下電極を形成したり、上電極上に少なくともその一部が接するように、上シールドを形成することも可能である。
フリー層に接する下層部に下地層を、反強磁性層上に接するように上部層を設けることもできる。 また、ここでは強磁性トンネル接合膜のうちフリー層のみをパターン化した場合について示したが、少なくともフリー層がパターン化されていればよく、それ以下の部分はどこまでパターン化するかは適宜選択することができる。 縦バイアスに酸化物材料を用いた場合は、それ自体が絶縁材料なので図中でその下部に位置している絶縁層を省略することもできる。

【００１５】次に、図１及び図２に示した２つの構成を
ABS面に垂直に切断した場合の断面図を示す。 この際の切断面は図１及び図２中に示してある。 この場合の断面図は図１、図２ともにほぼ同じ構成になる。 基体上には下シールドが形成され、適当な形状にパターン化される。 その上に下ギャップ及びパターン化された下電極が形成される。 その上のABS面側にはMTJ素子及び上電極１
が形成され、残りの部分には絶縁層が形成される。 上電極１は省略することもできる。 その上の、MTJ素子、上電極１からややABS面側と反対側には絶縁厚付け層が形成される。 上電極と下電極との間で十分な絶縁性が確保できる場合は厚付け層は省略することができる。 その上部のABS面側には上電極１と接するように上電極２が配置される。 図では上電極２の一部が厚付け層に乗り上げているが必ずしもその必要はない。 その上にはさらに上ギャップおよび上シールドが形成される。 上シールドは適当な形状にパターン化される。 また、ここでは強磁性トンネル接合膜のうちの全部をパターン化した場合について示したが、どこまでパターン化するかは適宜選択することができる。 パターン化を途中で止めた場合は絶縁層下部に強磁性トンネル接合膜の残りの部分が存在することになる。

【００１６】図３の図中に記述した拡大部分の例(従来例１)を図４に示す。 本図は図１に対応した図であり図２の場合は別の構造になる。 下電極層上に下地層、フリー層、バリア層、固定層、固定させる層、第１上電極層が順次積層されている。 ここではABS面と反対側において、下地層、フリー層、バリア層、固定層、固定させる層、第１上電極層のすべてがパターン化された場合について示したが、固定層、固定させる層、第１上電極層がパターン化されていれば良く、それ以下の層がどこまでパターン化されているかは適宜選択することができる。
下地層及び第１上電極層は省略することができる。 固定させる層の上部には上部層を設けることもできる。

【００１７】図３の図中に記述した拡大部分のもう一つの例(従来例２)を図５に示す。 本図は図１に対応した図である。 下電極層上に下地層、フリー層、バリア層、固定層、固定させる層、第１上電極層が順次積層されている。 ここではABS面と反対側において、固定層、固定させる層、第１上電極層がパターン化された場合について示したが、固定層、固定させる層、第１上電極層がパターン化されていれば良く、それ以下の層がどこまでパターン化されているかは適宜選択することができる。 下地層及び第１上電極層は省略することができる。 固定させる層の上部には上部層を設けることもできる。

【００１８】以下、図６の構造をベースに本発明の適用例を示す。 図７は本発明の適用例を示すところの、素子のABS面に垂直方向の断面構造概念図である。 バリア層のうちABS面に近い部分の膜厚が薄くなっている。 これによりフリー層と固定層との間に印加される電圧がある一定値を越えると、バリア層の先端部分でフリー層と固定層との間の放電が生じる。 ここの部分はもともとラッピング工程によりダメージを受けていることの多い部分であり、微少放電によりさらにダメージを受けても特性劣化にはつながりにくい部分である。 バリア層はABS面近傍で必ずしも一様に膜厚が薄くなっている必要はなく、部分的に薄くてもかまわない。 薄い部分のフリー層と固定層との間の電気伝導度が、バリア層全体を通してのフリー層と固定層との電気伝導度と比較して十分小さければ、フリー層と固定層とは直接接触していてもかまわない。

【００１９】図８は本発明の適用例を示すところの、素子のABS面に垂直方向の断面構造概念図である。 ABS面に近い部分のバリア層が欠損しており、その部分でフリー層と固定層との間隔が狭くなっている。 これによりフリー層と固定層との間に印加される電圧がある一定値を越えると、間隔が狭くなっている先端部分でフリー層と固定層との間の放電が生じる。 ここの部分はもともとバリア層が無かった部分であるので、微少放電によりバリア層がダメージを受けることはなく、したがって特性劣化にはつながりにくい。 フリー層と固定層との間隔はAB
S面近傍で必ずしも一様に膜厚が薄くなっている必要はなく、部分的に薄くてもかまわない。 バリア層が欠損している部分のフリー層と固定層との間の電気伝導度が、
バリア層全体を通してのフリー層と固定層との電気伝導度と比較して十分小さければ、フリー層と固定層とは直接接触していてもかまわない。

【００２０】図９は本発明の適用例を示すところの、素子のABS面に垂直方向の断面構造概念図である。 この例では、ABS面の外側に固定層とは電気的に接触していて、フリー層には電気的に絶縁であり、フリー層と固定層との間隔よりはフリー層との間隔が狭くなるように、
導電体が接続もしくは付着している例である。 これにより、フリー層と固定層との電位差がある一定値を越えると、フリー層と導電体先端部との間で放電が生じる。 この部分はバリア層が無い部分なので出力には関係なく、
特性劣化にはつながりにくい。 フリー層と導電体先端部との間隔はABS面近傍で必ずしも一様になっている必要はなく、部分的に狭くてもかまわない。 導体先端部とフリー層との間の電気伝導度が、バリア層全体を通してのフリー層と固定層との電気伝導度と比較して十分小さければ、導体先端部とフリー層とは直接接触していてもかまわない。

【００２１】図１０は本発明の適用例を示すところの、
素子のABS面に垂直方向の断面構造概念図である。 この例では、ABS面の外側にフリー層とは電気的に接触していて、固定層には電気的に絶縁であり、フリー層と固定層との間隔よりは固定層との間隔が狭くなるように、導電体が接続もしくは付着している例である。 これにより、フリー層と固定層との電位差がある一定値を越えると、固定層と導電体先端部との間で放電が生じる。 この部分はバリア層が無い部分なので出力には関係なく、特性劣化にはつながりにくい。 固定層と導電体先端部との間隔はABS面近傍で必ずしも一様になっている必要はなく、部分的に狭くてもかまわない。 導体先端部と固定層との間の電気伝導度が、バリア層全体を通してのフリー層と固定層との電気伝導度と比較して十分小さければ、
導体先端部と固定層とは直接接触していてもかまわない。

【００２２】図１１は本発明の適用例を示すところの、
素子のABS面に垂直方向の断面構造概念図である。 この例では、ABS面の外側にフリー層とは電気的に接触していて、固定層には電気的に絶縁である第１の導電体と、
固定層とは電気的に接触していて、フリー層には電気的に絶縁である第２の導電体とが接続もしくは付着していで、両者の間隔がフリー層と固定層との間隔よりも小さい例である。 これにより、フリー層と固定層との電位差がある一定値を越えると、２つの導電体先端部の間で放電が生じる。 この部分はバリア層が無い部分なので出力には関係なく、特性劣化にはつながりにくい。 ２つの導電体先端部の間隔はABS面近傍で必ずしも一様になっている必要はなく、部分的に狭くてもかまわない。 ２つの導体先端部の間の電気伝導度が、バリア層全体を通してのフリー層と固定層との電気伝導度と比較して十分小さければ、２つの導体先端部は直接接触していてもかまわない。 している。

【００２３】図１２は本発明の適用例を示すところの、
素子のABS面に垂直方向の断面構造概念図である。 バリア層のうちABS面と反対側の端面に近い部分の膜厚が薄くなっている。 これによりフリー層と固定層との間に印加される電圧がある一定値を越えると、バリア層の先端部分でフリー層と固定層との間の放電が生じる。 ここの部分はもともと媒体からの漏れ磁界の入り込む量が少ない部分であり、微少放電によりさらにダメージを受けても特性劣化にはつながりにくい部分である。 バリア層は
ABS面と反対側端面近傍で必ずしも一様に膜厚が薄くなっている必要はなく、部分的に薄くてもかまわない。 薄い部分のフリー層と固定層との間の電気伝導度が、バリア層全体を通してのフリー層と固定層との電気伝導度と比較して十分小さければ、フリー層と固定層とは直接接触していてもかまわない。

【００２４】図１３は本発明の適用例を示すところの、
素子のABS面に垂直方向の断面構造概念図である。 ABS
面と反対側の端面に近い部分のバリア層が欠損しており、その部分でフリー層と固定層との間隔が狭くなっている。 これによりフリー層と固定層との間に印加される電圧がある一定値を越えると、間隔が狭くなっている先端部分でフリー層と固定層との間の放電が生じる。 ここの部分はもともとバリア層が無かった部分であるので、
微少放電によりバリア層がダメージを受けることはなく、したがって特性劣化にはつながりにくい。 フリー層と固定層との間隔はABS面と反対側端面近傍で必ずしも一様に膜厚が薄くなっている必要はなく、部分的に薄くてもかまわない。 バリア層が欠損している部分のフリー層と固定層との間の電気伝導度が、バリア層全体を通してのフリー層と固定層との電気伝導度と比較して十分小さければ、フリー層と固定層とは直接接触していてもかまわない。

【００２５】図１４は本発明の適用例を示すところの、
素子のABS面に垂直方向の断面構造概念図である。 この例では、ABS面と反対側端面の外側に固定層とは電気的に接触していて、フリー層には電気的に絶縁であり、フリー層と固定層との間隔よりはフリー層との間隔が狭くなるように、導電体が接続もしくは付着している例である。 これにより、フリー層と固定層との電位差がある一定値を越えると、フリー層と導電体先端部との間で放電が生じる。 この部分はバリア層が無い部分なので出力には関係なく、特性劣化にはつながりにくい。 フリー層と導電体先端部との間隔はABS面と反対側端面近傍で必ずしも一様になっている必要はなく、部分的に狭くてもかまわない。 導体先端部とフリー層との間の電気伝導度が、バリア層全体を通してのフリー層と固定層との電気伝導度と比較して十分小さければ、導体先端部とフリー層とは直接接触していてもかまわない。

【００２６】図１５は本発明の適用例を示すところの、
素子のABS面に垂直方向の断面構造概念図である。 この例では、ABS面と反対側端面の外側にフリー層とは電気的に接触していて、固定層には電気的に絶縁であり、フリー層と固定層との間隔よりは固定層との間隔が狭くなるように、導電体が接続もしくは付着している例である。 これにより、フリー層と固定層との電位差がある一定値を越えると、固定層と導電体先端部との間で放電が生じる。 この部分はバリア層が無い部分なので出力には関係なく、特性劣化にはつながりにくい。 固定層と導電体先端部との間隔はABS面と反対側端面近傍で必ずしも一様になっている必要はなく、部分的に狭くてもかまわない。 導体先端部と固定層との間の電気伝導度が、バリア層全体を通してのフリー層と固定層との電気伝導度と比較して十分小さければ、導体先端部と固定層とは直接接触していてもかまわない。

【００２７】図１６は本発明の適用例を示すところの、
素子のABS面に垂直方向の断面構造概念図である。 この例では、ABS面と反対側端面の外側にフリー層とは電気的に接触していて、固定層には電気的に絶縁である第１
の導電体と、固定層とは電気的に接触していて、フリー層には電気的に絶縁である第２の導電体とが接続もしくは付着していで、両者の間隔がフリー層と固定層との間隔よりも小さい例である。 これにより、フリー層と固定層との電位差がある一定値を越えると、２つの導電体先端部の間で放電が生じる。 この部分はバリア層が無い部分なので出力には関係なく、特性劣化にはつながりにくい。 ２つの導電体先端部の間隔はABS面と反対側端面近傍で必ずしも一様になっている必要はなく、部分的に狭くてもかまわない。 ２つの導体先端部の間の電気伝導度が、バリア層全体を通してのフリー層と固定層との電気伝導度と比較して十分小さければ、２つの導体先端部は直接接触していてもかまわない。

【００２８】図２の構造の場合は、図４から図１６に相当する図は、層構成が下から下電極層／下地層／固定させる層／固定層／バリア層／フリー層／第１上電極層になるが、バリア層を介しての固定層とフリー層との関係は上下が逆転するだけで図４から図１６の場合と同様であるので、本発明は全く同様に適用することができる。

【００２９】以下にそれぞれの構造の詳細、および作成手順の代表的な例について記述する。 また、記録再生ヘッドへの適用例についても記述する。 最初に構造を構成する要素の詳細について述べる。 各層を構成する要素としては以下の材料が有力な候補となる。

【００３０】基体としては、アルチック、SiC、アルミナ、アルチック／アルミナ、SiC／アルミナが有力な候補となる。

【００３１】下シールド層としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＺ
ｒ、またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、
ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴ
ａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、
ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡｌＳ
ｉ、窒化鉄系材料、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト、ＭｇＺｎフェライトからなる単体、多層膜、および混合物が有力な候補となる。

【００３２】下電極としては、Au、Ag、Cu、Mo、W、Y、
Ti、Zr、Hf、V、Nb、Pt、Taからなる単体、多層膜、および混合物が有力な候補となる。

【００３３】界面制御層としては、Ａｌ酸化物，Si酸化物，窒化アルミニウム，窒化シリコン，ダイヤモンドライクカーボン、Au、Ag、Cu、Mo、W、Y、Ti、Zr、Hf、
V、Pt、Nb、Taからなる単体、多層膜、および混合物が有力な候補となる。

【００３４】上電極層としては、Au、Ag、Cu、Mo、W、
Y、Pt、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taからなる単体、多層膜、
および混合物が有力な候補となる。

【００３５】上シールド層としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＺ
ｒ、またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、
ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴ
ａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、
ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡｌＳ
ｉ、窒化鉄系材料、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト、ＭｇＺｎフェライトからなる単体、多層膜、および混合物が有力な候補となる。

【００３６】絶縁層としては、Ａｌ酸化物、Si酸化物、
窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモンドライクカーボンからなる単体、多層膜、および混合物が有力な候補となる。

【００３７】下ギャップ層としては、Ａｌ酸化物、Si酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモンドライクカーボンからなる単体、多層膜、および混合物が有力な候補となる。

【００３８】上ギャップ層としては、Ａｌ酸化物、Si酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモンドライクカーボンからなる単体、多層膜、および混合物が有力な候補となる。

【００３９】上部層としては、Au、Ag、Cu、Mo、W、Y、
Ti、Pt、Zr、Hf、V、Nb、Taからなる単体、多層膜、および混合物が有力な候補となる。

【００４０】縦バイアスとしては、ＣｏＣｒＰｔ、Ｃｏ
Ｃｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、
Ｎｉ酸化物、ＮｉＣｏ酸化物、Fe酸化物、NiFe酸化物、
ＩｒＭｎ、PtMn、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、Coフェライト、Baフェライトからなる単体、多層膜、および混合物が有力な候補となる。

【００４１】磁気抵抗効果膜としては以下の構成のものを用いることができる。 基体／下地層／フリー層／第1MRエンハンス層／バリア層／第2MRエンハンス層／固定層／固定させる層／保護層。 基体／下地層／固定させる層／固定層／第1MRエンハンス層／バリア層／第2MRエンハンス層／フリー層／保護層。 基体／下地層／第１固定させる層／第１固定層／第1MR
エンハンス層／バリア層／第2MRエンハンス層／フリー層／第３MRエンハンス層／バリア層／第４MRエンハンス層／第２固定層／第２固定させる層／保護層。 基体／下地層／固定層／第1MRエンハンス層／バリア層／第2MRエンハンス層／フリー層／保護層。 基体／下地層／フリー層／第1MRエンハンス層／バリア層／第2MRエンハンス層／固定層／保護層。

【００４２】下地層としては、金属、酸化物、窒化物からなる単層膜、混合物膜、または多層膜を用いる。 具体的には、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐ
ｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖおよびこれらの材料の酸化物あるいは窒化物、からなる単層膜、混合物膜、または多層膜を用いる。 添加元素として、Ｔａ、Ｈ
ｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、
Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏ
ｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖを用いることもできる。 下地層は用いない場合もある。

【００４３】フリー層としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、
ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、
ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、Ｃ
ｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、
ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、またはアモルファス磁性材料を用いることができる。

【００４４】バリア層としては、酸化物、窒化物、酸化物と窒化物の混合物もしくは金属／酸化物２層膜、金属／窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物との混合物）
２層膜、を用いる。 Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、
Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Pt、Ni、Co、Re、Vの酸化物および窒化物の単体、多層膜、混合物、またはこれらとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、
Ｔｉ、Ｔａ、Pt、Ni、Co、Re、Vの酸化物および窒化物の単体、多層膜、混合物との積層膜が有力な候補となる。

【００４５】第1および第2ＭＲエンハンス層としてはＣ
ｏ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ等、またＣｏＦｅＢ、Ｃｏ
ＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、Ｃ
ｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、Ｃｏ
ＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ
ＭｏＮｉ合金またはアモルファス磁性材料を用いる。 Ｍ
Ｒエンハンス層を用いない場合は、用いた場合に比べて若干ＭＲ比が低下するが、用いない分だけ作製に要する工程数は低減する。

【００４６】固定層としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、Ｎ
ｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、Ｃ
ｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、Ｃｏ
Ｔａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、Ｃ
ｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金またはアモルファス磁性材料を用いることができる。 または、これらと、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、
Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａ
ｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Pt、Ni、Co、Re、Vをベースとするグループからなる単体、合金、または積層膜とを、組み合わせた積層膜を用いることも可能である。
Co/Ru/Co、CoFe/Ru/CoFe、CoFeNi/Ru/CoFeNi、Co/Cr/C
o、CoFe/Cr/CoFe、CoFeNi/Cr/CoFeNiは有力な候補である。

【００４７】固定させる層としては、ＦｅＭｎ、ＮｉＭ
ｎ、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、Ｐ
ｔＭｎ、ＰｔＣｒＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＡｌ、ＴｂＣ
ｏ、Ｎｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｎｉ酸化物とＣｏ酸化物の混合物、Ｎｉ酸化物とＦｅ酸化物の混合物、Ｎｉ酸化物／Ｃｏ酸化物２層膜、Ｎｉ酸化物／Ｆｅ酸化物２層膜、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＰｔＣｏ
などを用いることができる。 ＰｔＭｎもしくはPtMnにＴ
ｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、
Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔ
ａを添加した材料は有力な候補である。

【００４８】保護層としては、酸化物、窒化物、酸化物と窒化物の混合物もしくは金属／酸化物２層膜、金属／
窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物との混合物）２
層膜、を用いる。 Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、
Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａ
ｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Pt、Ni、Co、Re、Vの酸化物および窒化物の単体、多層膜、混合物、またはこれらとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、
Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、
Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔ
ｉ、Ｔａ、Pt、Ni、Co、Re、Vの酸化物および窒化物の単体、多層膜、混合物との席層膜が有力な候補となる。
保護層は用いない場合もある。

【００４９】次に、図１及び図２に断面構造を示したヘッドの代表的な作成手順を示す。 まず最初にそれぞれの構成のヘッドの一般的な作成手順を示し、次に本発明を適用した部分の作成方法を示す。

【００５０】図１７は図１に示した構造のヘッドの作成手順の例である。 基体上に下シールド、下電極を順次形成する。 その上にステンシルPRを形成し、縦バイアスを成膜した後にリフトオフする。 更に、強磁性トンネル接合(MTJ)膜、上電極を成膜した後に、PRを形成し、バリア層までミリングしたする。 絶縁層を成膜し、リフトオフした後に、下電極が露出するまで絶縁層部を穴あけし、上シールドを形成する。

【００５１】図１８は図２に示した構造のヘッドの作成手順の例である。 基体上に下シールド、下電極、強磁性トンネル接合膜を順次形成する。 その上にステンシルPR
を形成し、バリア層までミリングした後に、絶縁層および縦バイアス層を順次成膜し、リフトオフする。 更に、
PRを形成し、絶縁層までミリングした後に、PRを除去する。 下電極が露出するまで絶縁層部を穴あけし、上シールドを形成する。

【００５２】次に、本発明の作成手順を、実際の試作に近い素子形状でより詳細に記述する(図１９及び図２
０)。 ここでは図１に相当する構造の場合を例に記述することにする。 工程１において、下シールドを成膜し、
PR形成及びミリングまたはリフトオフにより図のような形状にパターン化する(図中太線で囲まれている範囲がこの工程でパターン化された範囲である。以下においても同じ。)。 その後、下ギャップおよび下電極を成膜する。 工程２において、ＰＲ形成及びミリングにより下電極を図のようにパターン化し、ハード膜をミリングする。 工程３において、リフトオフPRを形成し、下電極厚付け層を成膜し、リフトオフする。 工程４において、縦バイアス層パターン化のためのPRを形成し、図のような形状にミリングし、PRを除去した後にMTJ膜及び上電極層１を成膜する。 工程５において、MTJ膜パターン化のためのPRを形成し、MTJ膜をバリア層までミリングした後にPRを除去する。 工程６において、PRを形成し、バリア層、フリー層、下地層、絶縁層をミリングし、PRを除去する。 工程７において、上電極２リフトオフ用PRを形成し、上電極２を成膜した後に、リフトオフする。 工程８において、上電極厚付け層リフトオフ用PRを形成し、
厚付け層を成膜した後にリフトオフする。 工程９において、絶縁厚付け層リフトオフ用用PRを形成し、厚付け層を成膜した後にリフトオフする。 工程１０において、上ギャップ層を成膜し、電極穴開け用PRを形成し、電極が露出するまでミリングした後に、PRを除去する。 工程１
１において、記録ヘッド部作成を作成する。 記録ヘッド部はどのような構成のものであってもかまわないので、
図中では表示を省略してある。 次に、基体を適当な大きさに切断加工した後に、図に示したようにABS面が露出するまで基体ごと研磨をする。

【００５３】図には描かれていないが、この後装置として組みあがった状態でヘッド動作時に最適な飛行姿勢をとるようにABS面を適当な形状に加工し、サスペンションに組み込み、配線をした後に出荷する。 ここでは図１
の構造の場合のみについて記述したが、図２の構造の場合もほぼ同様の工程で作成する事ができる。

【００５４】次に、図６から図１６に示した本発明の適用例の実現の方法について説明する。 図６及び図７の構造は、MTJ膜成膜において、バリア層まで成膜した段階で成膜をいったんやめ、取り出した後にバリア層のABS
端部を除いてPRでカバーし、先端部をミリングした後に、PRを除去する。 次にバリア層の上部にくる層を順次成膜する。

【００５５】図７の構造を実現するもう一つの方法には再生ヘッド部及び記録ヘッド部が一通り作成され、ABS
面を決める研磨の段階で、研磨条件の最適化を図るという方法がある。 具体的には、MTJ膜面に平行に研磨すると、硬度は高いがもろいバリア層の部分はちょうど刃が欠けるようにして砕け、これによりフリー層及び固定層のみが残っている状態が実現する。 これは図７に示した構造と同じ構造である。 ただ、図７の構造を実現するためには、研磨方向以外にも研磨条件を図る必要がある。
たとえば、ラッピングに用いる、研磨剤の種類、加重、
ヘッドと研磨剤との相対スピード、温度が重要なパラメータとなる。

【００５６】図８から図１０の構造は、たとえばミリング時の再付着を積極的に活用することにより実現することができる。 MTJ膜のパターニング工程において、バリア層より下部に位置する層までミリングすると、ミリングの際に放出された原子が端部に成膜される。 これを再付着層というがこの層の形状を図８から図10に示された構造にすることができる。 多くの場合は、図８から図１
０の構造が混在していることが多いが効果は同じである。 再付着層の最適化は、パターンニングに用いるミリング装置の種類、ミリング角度、ミリングレート、ガス圧力、およびバリア層より下のどの層までミリングするかで行う。

【００５７】図１２及び図１３の構造は、MTJ膜成膜において、バリア層まで成膜した段階で成膜をいったんやめ、取り出した後にバリア層のABS面他反対側端部を除いてPRでカバーし、端部をミリングした後に、PRを除去する。 次に、バリア層の上部にくる層を順次成膜する。

【００５８】図１４から図１６の構造は、たとえばミリング時の再付着を積極的に活用することにより実現することができる。 MTJ膜のパターニング工程において、バリア層より下部に位置する層までミリングすると、ミリングの際に放出された原子が端部に成膜される。 これを再付着層というがこの層の形状を図１４から図１６に示された構造にすることができる。 多くの場合は、図１４
から図１６の構造が混在していることが多いが効果は同じである。 再付着層の最適化は、パターンニングに用いるミリング装置の種類、ミリング角度、ミリングレート、ガス圧力、およびバリア層より下のどの層までミリングするかで行う。

【００５９】次に、本発明の記録再生ヘッド及び記録再生システムへの適用例を示す。 図２１は本発明を適用した記録再生ヘッドの概念図である。 ヘッドは，基体４２
上に再生ヘッド４５と、磁極４３、コイル４１、上磁極４４からなる記録ヘッドとから形成されている。 この際上部シールド膜と下部磁性膜とを共通にしても、別に設けてもかまわない。 このヘッドにより，記録媒体上に信号を書き込み，また，記録媒体から信号を読み取るのである。 再生ヘッドの感知部分と，記録ヘッドの磁気ギャップはこのように同一スライダ上に重ねた位置に形成することで，同一トラックに同時に位置決めができる。 このヘッドをスライダに加工し，磁気記録再生装置に搭載した。

【００６０】図２２は本発明の磁気抵抗効果素子を用いた磁気記録再生装置の概念図である。 ヘッドスライダーを兼ねる基板５２上に、再生ヘッド５１および記録ヘッド５０を形成し，これを記録媒体５３上に位置ぎめして再生を行う。 記録媒体５３は回転し，ヘッドスライダーは記録媒体５３の上を，０．２μｍ以下の高さ，あるいは接触状態で対抗して相対運動する。 この機構により，
再生ヘッド５１は記録媒体５３に記録された磁気的信号を。 その漏れ磁界５４から読み取ることのできる位置に設定されるのである。

【００６１】

【実施例】(実施例1)図３の構造のヘッドを作成した。
この際MTJ膜としては、／Ta(3nm)/Pt46Mn54(15nm)/Co90
Fe10(2nm)/Ru(0.8nm)/Co90Fe10(2nm)/Al酸化物(0.7nm)/
Co90Fe10(0.5nm) /Ni82Fe18(4nm)/Ta(3nm)を用いた。 膜形成後には２５０℃、５時間の熱処理を成膜時の磁界とは直交する方向に５００Ｏｅの磁界を印加しつつ行った。 ヘッド試作の際のMTJ部のパターニングでは、MTJ膜は最下層のTaまですべてパターニングした。 パターンニングはMTJ膜を通常のミリング装置により0。3Paの純Ar
ガス雰囲気中でミリングすることにより行った。 ミリングは膜面に対し垂直な方向から行った。 この結果、最終的に完成したヘッドにおいてMTJ膜端面に再付着物が形成された。 分析の結果再付着物はバリア層より下部に位置する/Co90Fe10(0.5nm) /Ni82Fe18(4nm)/Ta(3nm)がミリングの際飛散再付着したものであることがわかった。
しかし、再付着物は量が多すぎてバリア層を介してフリー層と固定層が完全に短絡してしまっていた。 そこで、
バリア層の量を最適化する目的で再付着層に対するミリング(調整ミリング)を行った。 MTJ素子には４つの端面があるが 、そのうちABS面側の端面は後のラッピング工程で除去するので調整ミリングは行わなかった。 MTJ素子端面の内でABS面に垂直な２つの端面(あるいは側端面)は、膜面に垂直な方向から各端面に45度傾けた方向から10分の調整ミリングを、各端面に対して個別に行った。 これにより各端面に形成された再付着物はほぼ完全に除去された。 本発明の適用の上で重要なのは、MTJ素子端面の内でABS面と反対側の端面に形成された再付着層の制御である。 このための調整ミリングは、膜面に対し垂直な方向からABS面と反対方向に45度傾けて行い、
ミリング時間を変えて行った。 これらの調整ミリングは通常のミリング装置により0。3Paの純Arガス雰囲気中でミリングすることにより行った。

【００６２】ヘッドを構成する各要素としては以下のものを用いた。 基体としては、厚さ2mmアルチック上にアルミナを10μm積層したものを用いた。 再生ヘッド部において、下シールド層にはCo89Zr4Ta4Cr3(1μm)（組成はat％、以下同じ)を、下ギャップ層にはアルミナ(20n
m)を、下ギャップ厚付け層にはアルミナ(40nm)を。 下電極層にはTa(1。5nm)/Pt(80nm)/Ta(3nm)を、下電極厚付け層にはTa(1。5nm)/Au(40nm)/Ta(3nm)を、絶縁層にはアルミナ(40nm)を、縦バイアス層にはCr(10nm)/Ｃｏ7
4。5Ｃｒ10。5Ｐｔ15(36nm)を、第１上電極層にはTa(20
nm)を、第２上電極層にはTa(1。5nm)/Au(40nm)/Ta(3nm)
を、上電極厚付け層にはTa(1.5nm)/Au(40nm)/Ta(3nm)
を、上ギャップ層にはアルミナ(40nm)を、上ギャップ厚付け層にはアルミナ(40nm)を、上シールド層には記録ヘッド下ポールと共通(共通ポール)を用い、界面制御層および上部層は用いない。

【００６３】記録ヘッド部において、共通ポール下地にはNi82Fe18(90nm)を、共通ポールにはNi82Fe18(2.5μm)
/ Co65Ni12Fe23(0.5μm)を、記録ギャップにはアルミナ
(0.3μm)を、ギャップ厚付けにはアルミナ(0.7μm)を、
コイル下地にはCr(30nm)/Cu(150nm)を、コイルにはCu
(4。5μm)を、上ポール下地にはTi(10nm)/ Co65Ni12Fe2
3(0.1μm)を、上ポールにはCo65Ni12Fe23(0。5μm)/ Ni
82Fe18(3。5μm)を、端子下地にはCr(30nm)/Cu(150nm)
を、端子にはCu(50μm)を、オーバーコートにはアルミナ(52μm)を、金端子下地にはTi(10nm)/ Ni82Fe18(0.1
μm)を、金端子にはAu(3μm)を用いた。

【００６４】ヘッドの作成手順は以下の通りとした。 １）再生ヘッド部作製は以下の手順で行った。 基板洗浄→下シールド成膜及びアニール→アライメントマーク形成(ＰＲ形成→パターンニング→レジスト除去)
→下シールドパターンニング(ＰＲ形成→テーパー加工→レジスト除去)→下ギャップ形成(ＰＲ形成→成膜→リフトオフ)→下ギッャプ厚付け(ＰＲ形成→成膜→リフトオフ)→下電極形成(ＰＲ形成→成膜→リフトオフ)→下電極厚付け形成(ＰＲ形成→成膜→リフトオフ)→縦バイアス膜形成(ＰＲ形成→成膜→リフトオフ)→MTJ素子及び第１上電極形成(MTJ膜成膜→第１上電極成膜→ＰＲ形成→MTJの下地層までミリング、同時にMTJ素子側面に再付着物形成)→MTJ素子側端面の再付着物に対する調整ミリング→MTJ素子のABS面と反対側端面の再付着物に対する調整ミリング→絶縁層形成(成膜→リフトオフ)→絶縁層およびバリア層穴あけ(ＰＲ形成→ミリング→ＰＲ除去)→第２上電極形成(ＰＲ形成→成膜→リフトオフ)→
ポールハイトモニター形成(ＰＲ形成→成膜→リフトオフ)→上電極厚付け(ＰＲ形成→成膜→リフトオフ)→上ギャップ形成(ＰＲ形成→成膜→リフトオフ)→上ギャップ厚付け形成(ＰＲ形成→成膜→リフトオフ)。 この際、再付着物に対する調整ミリングは、行わなかったもの、２分行ったもの、5分行ったもの、及び10分行ったものの４種類を作成した。 再付着物の量は調整ミリングを行わなかった場合が一番多く、ミリング時間の増加にともない減少し、10分行ったものでは再付着物はほとんど残っていなかった。 ２）記録ヘッド部作製は以下の手順で行った。 共通ポール形成(第２下地成膜→フレームＰＲ形成→共通ポールめっき→カバーＰＲ形成→ケミカルエッチング→下地除去)→ポールハイト穴埋めレジスト→ギャップ成膜→ギャップ厚付け形成(ＰＲ形成→成膜→リフトオフ)→PW(上ポールと共通ポールを磁気的に接続するためのポール)形成(ＰＲ形成→ミリング→ＰＲ除去)→コイル形成SC１レジスト(コイルの絶縁性を確保するためのレジストその１)形成→コイル形成(下地成膜→ＰＲ形成→コイルメッキ→ケミカルエッチング→下地除去)→SC
２レジスト(コイルの絶縁性を確保するためのレジストその２)形成→ギャップ調整ミリング→上ポール形成(下地成膜→フレームレジスト形成→上ポールメッキ→メッキアニール→下地除去→カバーＰＲ形成→ケミカルエッチング→下地除去)→端子形成(下地成膜→ＰＲ形成→端子メッキ→ケミカルエッチング→下地除去)→オーバーコート成膜→端子ラップ→金端子メッキ(下地成膜→Ｐ
Ｒ形成→金端子メッキ→下地除去)。 ３）後工程は以下の手順で行った。 row切断→AＢＳ面加工ラップ→ABS面へのDLC成膜→スライダ加工→サスペンションへの取り付け。

【００６５】このヘッドを用いてＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生した。 この際、書き込みトラック幅は３μｍ、書き込みギャップは０.２μｍ、読み込みトラック幅は２μｍとした。 書き込みヘッド部のコイル部作成時のフォトレジスト硬化工程は２５０℃、２時間とした。 この工程により本来は素子高さ方向を向いていなければならない固定層および固定させる層の磁化方向が回転し、磁気抵抗効果素子として正しく動作しなくなったので、再生ヘッド部および記録ヘッド部作成終了後に、２００℃、５００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処理を行った。 この着磁熱処理によるフリー層の磁化容易軸の着磁方向への回転は、磁化曲線からほとんど観測されなかった。 まったく同じ作成手順において、再付着物に対する調整ミリングは、行わなかったもの、２分行ったもの、5分行ったもの、及び10分行ったものの４種類を各10個ずつ作成した。

【００６６】媒体の保磁力は5。0ｋＯｅ、MrTは0.35mem
u/cm ²とした。 試作したヘッドを用いて、再生出力を測定した。 10個のヘッドの再生出力測定結果を以下に示す。 調整ミリングなしの場合は、出力が３mV以上と高かったのは１０個中３個だけであった。 これは、MTJ素子のABS面と反対側端面において、再付着物の量が多すぎるため、再付着物によりフリー層と固定層が完全に短絡する確率が高いためである。 これに対し、調整ミリング時間が２分及び５分の場合は、10個中8個までが3mVの出力を示した。 これは、調整ミリングにより再付着物の量が最適化され、図１４、図１５、図１６のような付着物形状が実現した結果、フリー層と固定層とが短絡していることもなく、しかもプロセスの途中においてフリー層と固定層との間に過剰な電圧が印加された場合に、再付着物形成部を通して速やかに電荷の移動がなされヘッドを保護する機能が働いたためである。 ところが、10分間調整ミリングをした場合は、3mV以上の出力が得られたのは10個中3個と歩留まりが悪かった。 これは、10分間の調整ミリングによりほぼ完全に再付着物を除去した場合には、フリー層と固定層とが完全に短絡する確率はほとんどなくなるものの、フリー層と固定層との間に過剰な電圧が印加されたときに再付着物部による保護機能が働かないので、プロセスの途中でフリー層と固定層との間で放電が生じ、バリア層が破壊されてしまう確率が増大するためである。

【００６７】調整ミリングなしの場合、サンプルNo.１,
2、3、4、5、6、7、8、9、10のそれぞれに対して、再生出力(mV) は0.2、0.4、0.5、3.2、3.2、3.1、0.8、0.
3、0.4、0.3であった。

【００６８】調整ミリング時間２分の場合、サンプルN
o.１,2、3、4、5、6、7、8、9、10のそれぞれに対して、再生出力(mV)は3.2、3.0、0.8、3.2、3.2、3.1、3.
2、3.2、0、3.1であった。

【００６９】調整ミリング時間５分の場合、サンプルN
o.１,2、3、4、5、6、7、8、9、10のそれぞれに対して、再生出力(mV)は3.1、0、3.1、3.2、3.0、3.1、3.
2、1.2、3.1、0であった。

【００７０】調整ミリング時間10分の場合、サンプルN
o.１,2、3、4、5、6、7、8、9、10のそれぞれに対して、再生出力(mV) 3.2、0、0、3.2、0.2、3.0、0.1、0.
3、0、0.2であった。

【００７１】(実施例2)次に、実施例１の場合とほぼ同様の方法で１部作成プロセスを変更してヘッドを試作した。 実施例1と異なる点は、MTJ素子端面のうちABS面と反対側の端面に形成された付着物量のコントロールに酸素プラズマによる酸化を用いた点である。 側端面は実施例１の場合と同様に調整ミリングにより再付着層を除去した。 ABS面と反対側の端面に対しては調整ミリングは行わなかった。 プラズマ酸化条件は0.3PaのAr、0.1Paの
O2雰囲気中に200WのRFパワーを印加して発生したプラズマにMTJ膜端部を接触させることにより行った。 酸化時間は0、5、10、20分とした。

【００７２】ここの部分付近のプロセスフローは以下の通りとなる。 MTJ素子及び第１上電極形成(MTJ膜成膜→
第１上電極成膜→ＰＲ形成→MTJの下地層までミリング、同時にMTJ素子側面に再付着物形成)→MTJ素子側端面の再付着物に対する調整ミリング→MTJ素子のABS面と反対側端面の再付着物量コントロールのためのプラズマ酸化→絶縁層形成(成膜→リフトオフ)。

【００７３】それぞれの場合の再生信号測定結果を下表に示す。 プラズマ酸化なしの場合は、出力が3V以上と高かったヘッドは10個中3個のみであった。 これは、MTJ素子のABS面と反対側端面において、再付着物の量が多すぎるため、再付着物によりフリー層と固定層が完全に短絡する確率が高いためである。 これに対し、プラズマ酸化時間が5分及び10分の場合は、10個中8個までが3mVの出力を示した。 これは、プラズマ酸化により再付着物が適度に酸化され、酸化されなかった残りの再付着物の量が最適化されることにより、実質的に図１４、図１５、
図１６のような付着物形状(ここでは酸化されずに残った再付着物の形状を意味する)が実現した結果、フリー層と固定層とが短絡していることもなく、しかもプロセスの途中においてフリー層と固定層との間に過剰な電圧が印加された場合に、再付着物形成部を通して速やかに電荷の移動がなされヘッドを保護する機能が働いたためである。 ところが、20分間プラズマ酸化をした場合は、
3mV以上の出力が得られたのは10個中4個と歩留まりが悪かった。 これは、20分間の調整ミリングによりほぼ完全に再付着物を除去した場合には、フリー層と固定層とが完全に短絡する確率はほとんどなくなるものの、フリー層と固定層との間に過剰な電圧が印加されたときに再付着物部による保護機能が働かないので、プロセスの途中でフリー層と固定層との間で放電が生じ、バリア層が破壊されてしまう確率が増大するためである。

【００７４】プラズマ酸化なしの場合、サンプルNo.１,
2、3、4、5、6、7、8、9、10のそれぞれに対して、再生出力(mV)は1.4、0.2、1.1、1.3、3.1、3.2、0.4、0.7、
3.1、0.7であった。

【００７５】プラズマ酸化時間２分の場合、サンプルN
o.１,2、3、4、5、6、7、8、9、10のそれぞれに対して、再生出力(mV)は3.2、0.7、3.1、3.1、3.2、3.2、3.
2、0.1、3.2、3.1であった。

【００７６】プラズマ酸化時間５分の場合、サンプルN
o.１,2、3、4、5、6、7、8、9、10のそれぞれに対して、再生出力(mV)は3.2、3.1、0、3.1、3.1、3.2、3.
2、3.1、0.1、0であった。

【００７７】プラズマ酸化時間10分の場合、サンプルN
o.１,2、3、4、5、6、7、8、9、10のそれぞれに対して、再生出力(mV)は3.1、0.7、0.4、3.1、3.2、3.1、0.
7、0.6、0.8、0.2であった。

【００７８】次に本発明を適用して試作された磁気ディスク装置の説明をする。 磁気ディスク装置はベース上に３枚の磁気ディスクを備え，ベース裏面にヘッド駆動回路および信号処理回路と入出力インターフェイスとを収めている。 外部とは３２ビットのバスラインで接続される。 磁気ディスクの両面には６個のヘッドが配置されている。 ヘッドを駆動するためのロータリーアクチュエータとその駆動及び制御回路，ディスク回転用スピンドル直結モータが搭載されている。 ディスクの直径は４６ｍ
ｍであり，データ面は直径１０ｍｍから４０ｍｍまでを使用する。 埋め込みサーボ方式を用い，サーボ面を有しないため高密度化が可能である。 本装置は，小型コンピューターの外部記憶装置として直接接続が可能になっている。 入出力インターフェイスには，キャッシュメモリを搭載し，転送速度が毎秒５から２０メガバイトの範囲であるバスラインに対応する。 また，外部コントローラを置き，本装置を複数台接続することにより，大容量の磁気ディスク装置を構成することも可能である。

【００７９】

【発明の効果】本発明の適用により, 再生出力の高い磁気抵抗効果センサを歩留まり良く作成することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド概念図(ABS面に平行な方向の断面図)である。

【図２】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド概念図(ABS面に平行な方向の断面図)である。

【図３】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図４】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図５】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図６】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図７】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図８】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図９】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図１０】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図１１】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図１２】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図１３】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図１４】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図１５】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図１６】 本発明の磁気抵抗効果ヘッド磁気抵抗効果素子部周辺概念図(ABS面に垂直な方向の断面図)である。

【図１７】 本発明の磁気抵抗効果ヘッドの作成手順を示す概念図である。

【図１８】 本発明の磁気抵抗効果ヘッドの作成手順を示す概念図である。

【図１９】 本発明の磁気抵抗効果ヘッドのより詳細な作成手順を示す概念図である。

【図２０】 図１９で示した作成手順に続く作成手順を示す概念図である。

【図２１】 本発明を適用した記録再生ヘッドの概念図である。

【図２２】 本発明の磁気抵抗効果素子を用いた磁気記録再生装置の概念図である。

【符号の説明】

４１ コイル ４２ 基体 ４３ 磁極 ４４ 上磁極 ４５ 再生ヘッド ４６ ABS面 ５０ 記録ヘッド ５１ 再生ヘッド ５２ ヘッドスライダーを兼ねる基板 ５３ 記録媒体 ５４ 媒体からの漏れ磁界

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深見 栄三 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 永原 聖万 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 本庄 弘明 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 石原 邦彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 鳥羽 環 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 柘植 久尚 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 上條 敦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 2G017 AD04 AD05 AD54 AD63 AD65 5D033 AA02 BB43 5D034 BA04 BA09 BA15 BB14 DA07 5E049 AA01 AA04 AA07 BA12 BA16 BA30 CB01