JP2004056037A - Ｃｐｐ構造磁気抵抗効果素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】一層の微細化を伴わずに十分に自由側磁性層の単磁区化を実現することができるＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子を提供する。
【解決手段】自由側磁性層５５の表面には、上側電極の狭小電極層４５ｂと、狭小電極層４５ｂに隣接する磁区制御膜４６とが形成される。磁区制御膜４６には絶縁性が与えられる。磁区制御膜４６および自由側磁性層５５の交換結合に基づき自由側磁性層５５の磁化方向は１方向に揃えられる。自由側磁性層５５と上側電極との間では狭小電極層４５ｂのみで電気的接続は確立される。自由側磁性層５５や固定側磁性層５３を流通する電流の流通路は狭められる。ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の読み取り感度は高められる。同時に実効コア幅は狭められる。
【選択図】 図４
【解決手段】自由側磁性層５５の表面には、上側電極の狭小電極層４５ｂと、狭小電極層４５ｂに隣接する磁区制御膜４６とが形成される。磁区制御膜４６には絶縁性が与えられる。磁区制御膜４６および自由側磁性層５５の交換結合に基づき自由側磁性層５５の磁化方向は１方向に揃えられる。自由側磁性層５５と上側電極との間では狭小電極層４５ｂのみで電気的接続は確立される。自由側磁性層５５や固定側磁性層５３を流通する電流の流通路は狭められる。ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の読み取り感度は高められる。同時に実効コア幅は狭められる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意の基準面に積層される磁気抵抗効果膜に、基準面に直交する垂直方向に沿ってセンス電流を流通させるＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ−ｔｏ−ｔｈｅ−Ｐｌａｎｅ）構造磁気抵抗効果素子に関し、特に、導電性の自由側磁性層（ｆｒｅｅ ｌａｙｅｒ）と、導電性の固定側磁性層（ｐｉｎｎｅｄ ｌａｙｅｒ）と、自由側磁性層および固定側磁性層の間に挟まれる導電性の非磁性中間層とを備えるＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆるスピンバルブ膜を備えるＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子は広く知られる。こういったＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子では、外部磁界の作用に応じてスピンバルブ膜中の自由側強磁性層で磁化方向は回転する。このとき、自由側強磁性層では予め磁化方向は一方向に揃えられることが望まれる。こういった磁化方向の設定にあたって１対の磁区制御膜は用いられる。磁区制御膜は基準面に沿って磁気抵抗効果膜を挟み込む。磁区制御膜同士の間に形成されるバイアス磁界に自由側強磁性層は曝される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
自由側強磁性層では、磁区制御膜から離れるに従ってバイアス磁界の強度は弱まる。磁界の強度が弱まれば、磁化方向の統一すなわち単磁区化は阻害される。さらにスピンバルブ膜が微細化されていかない限り、十分な強度のバイアス磁界を確保することは難しい。しかも、前述のような磁区制御膜では製造過程で形状精度の確保が難しい。バイアス磁界の強度は磁区制御膜の形状精度に影響されやすい。安定したバイアス磁界はなかなか得られない。
【０００４】
一般に、スピンバルブ膜は導電性の材料から構成される。スピンバルブ膜ではほぼ全域にわたってセンス電流は流通する。その結果、さらにスピンバルブ膜が微細化されない限り、センス電流の流通路は狭められることはできない。センス電流の流通路が狭められれば、ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の感度は高められる。同時に、センス電流の流通路の狭小化に基づきＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の実効コア幅は狭められる。磁気情報の読み出しにあたってＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の解像度は高められる。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、一層の微細化を伴わずに十分に自由側磁性層の単磁区化を実現することができるＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、導電性の自由側磁性層と、導電性の固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層の間に挟まれる導電性の非磁性中間層と、導電性材料から構成される主電極層と、導電性材料で構成され、自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる狭小電極層と、絶縁性磁性材料で構成され、狭小電極層に隣接しつつ自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる磁区制御膜とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子が提供される。
【０００７】
また、第２発明によれば、導電性の自由側磁性層と、導電性の固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層の間に挟まれる導電性の非磁性中間層と、導電性材料から構成される主電極層と、導電性材料で構成され、自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる狭小電極層と、磁性材料で構成され、狭小電極層に隣接しつつ自由側磁性層に接触する磁区制御膜と、絶縁性材料で構成され、磁区制御膜および主電極層の間に挟まれる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子が提供される。
【０００８】
こういったＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子では、磁区制御膜および自由側磁性層の交換結合に基づき自由側磁性層の磁化方向は１方向に揃えられる。こうした交換結合によれば、１対の磁区制御ハード膜の間で静磁界すなわちバイアス磁界が形成される場合に比べて確実に自由側磁性層の単磁区化は実現されることができる。しかも、自由側磁性層は必ずしも微細化される必要はない。
【０００９】
加えて、自由側磁性層と主電極層との間では狭小電極層のみで電気的接続は確立される。こういった狭小電極層の働きで、自由側磁性層や固定側磁性層を流通する電流の流通路は狭められることができる。単位断面積当たりの電流量は増加する。したがって、ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の読み取り感度は高められることができる。同時に、電流の流通路の狭小化に基づきＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の実効コア幅は狭められる。磁気情報の読み出しにあたってＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の解像度は高められることができる。
【００１０】
磁区制御膜はヘッドスライダの空気軸受け面との間に狭小電極層を挟み込んでもよい。その他、磁区制御膜には、ヘッドスライダの空気軸受け面に隣接して狭小電極層を挟み込む１対の第１領域と、空気軸受け面との間に狭小電極層および第１領域を挟み込む第２領域とが規定されてもよい。いずれの場合でも、狭小電極層はヘッドスライダの空気軸受け面に沿って配置されることができる。電流は空気軸受け面に向かって誘導される。したがって、ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の読み取り感度は確実に高められることができる。しかも、磁区制御膜は大きな接触面積で自由側磁性層に接触することができる。
【００１１】
以上のようなＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子は、例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった磁気ディスク駆動装置に組み込まれるヘッドスライダに搭載されてもよく、磁気テープ駆動装置といったその他の磁気記録媒体駆動装置に組み込まれるヘッドスライダに搭載されてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１３】
図１は磁気記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は、例えば平たい直方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体１２を備える。収容空間には、記録媒体としての１枚以上の磁気ディスク１３が収容される。磁気ディスク１３はスピンドルモータ１４の回転軸に装着される。スピンドルモータ１４は、例えば７２００ｒｐｍや１００００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１３を回転させることができる。筐体本体１２には、筐体本体１２との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバー（図示されず）が結合される。
【００１４】
収容空間には、垂直方向に延びる支軸１５回りで揺動するキャリッジ１６がさらに収容される。このキャリッジ１６は、支軸１５から水平方向に延びる剛体の揺動アーム１７と、この揺動アーム１７の先端に取り付けられて揺動アーム１７から前方に延びる弾性サスペンション１８とを備える。周知の通り、弾性サスペンション１８の先端では、いわゆるジンバルばね（図示されず）の働きで浮上ヘッドスライダ１９は片持ち支持される。浮上ヘッドスライダ１９には、磁気ディスク１３の表面に向かって弾性サスペンション１８から押し付け力が作用する。磁気ディスク１３の回転に基づき磁気ディスク１３の表面で生成される気流の働きで浮上ヘッドスライダ１９には浮力が作用する。弾性サスペンション１８の押し付け力と浮力とのバランスで磁気ディスク１３の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ１９は浮上し続けることができる。
【００１５】
こうした浮上ヘッドスライダ１９の浮上中に、キャリッジ１６が支軸１５回りで揺動すると、浮上ヘッドスライダ１９は半径方向に磁気ディスク１３の表面を横切ることができる。こうした移動に基づき浮上ヘッドスライダ１９は磁気ディスク１３上の所望の記録トラックに位置決めされる。このとき、キャリッジ１６の揺動は例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）といった動力源２１の働きを通じて実現されればよい。周知の通り、複数枚の磁気ディスク１３が筐体本体１２内に組み込まれる場合には、隣接する磁気ディスク１３同士の間に２つの弾性サスペンション１８が配置される。
【００１６】
図２は浮上ヘッドスライダ１９の一具体例を示す。この浮上ヘッドスライダ１９は、平たい直方体に形成されるＡｌ２ Ｏ３ −ＴｉＣ（アルチック）製のスライダ本体２２と、このスライダ本体２２の空気流出端に接合されて、読み出し書き込みヘッド２３を内蔵するＡｌ２ Ｏ３ （アルミナ）製のヘッド素子内蔵膜２４とを備える。スライダ本体２２およびヘッド素子内蔵膜２４には、磁気ディスク１３に対向する媒体対向面すなわち浮上面２５が規定される。磁気ディスク１３の回転に基づき生成される気流２６は浮上面２５に受け止められる。
【００１７】
浮上面２５には、空気流入端から空気流出端に向かって延びる２筋のレール２７が形成される。各レール２７の頂上面にはいわゆるＡＢＳ（空気軸受け面）２８が規定される。ＡＢＳ２８では気流２６の働きに応じて前述の浮力が生成される。ヘッド素子内蔵膜２４に埋め込まれた読み出し書き込みヘッド２３は、後述されるように、ＡＢＳ２８で前端を露出させる。ただし、ＡＢＳ２８の表面には、読み出し書き込みヘッド２３の前端に覆い被さるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）保護膜が形成されてもよい。なお、浮上ヘッドスライダ１９の形態はこういった形態に限られるものではない。
【００１８】
図３は浮上面２５の様子を詳細に示す。読み出し書き込みヘッド２３は、薄膜磁気ヘッドすなわち誘導書き込みヘッド素子３１とＣＰＰ構造電磁変換素子すなわちＣＰＰ構造磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子３２とを備える。誘導書き込みヘッド素子３１は、周知の通り、例えば導電コイルパターン（図示されず）で生起される磁界を利用して磁気ディスク１３に２値情報を書き込むことができる。ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２は、周知の通り、磁気ディスク１３から作用する磁界に応じて変化する抵抗に基づき２値情報を検出することができる。誘導書き込みヘッド素子３１およびＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２は、前述のヘッド素子内蔵膜２４の上側半層すなわちオーバーコート膜を構成するＡｌ２ Ｏ３（アルミナ）膜３３と、下側半層すなわちアンダーコート膜を構成するＡｌ２Ｏ３ （アルミナ）膜３４との間に挟み込まれる。
【００１９】
誘導書き込みヘッド素子３１は、ＡＢＳ２８で前端を露出させる上部磁極層３５と、同様にＡＢＳ２８で前端を露出させる下部磁極層３６とを備える。上部および下部磁極層３５、３６は例えばＦｅＮやＮｉＦｅから形成されればよい。上部および下部磁極層３５、３６は協働して誘導書き込みヘッド素子３１の磁性コアを構成する。
【００２０】
上部および下部磁極層３５、３６の間には例えばＡｌ２ Ｏ３ （アルミナ）製の非磁性ギャップ層３７が挟み込まれる。周知の通り、導電コイルパターンで磁界が生起されると、非磁性ギャップ層３７の働きで、上部磁極層３５と下部磁極層３６とを行き交う磁束は浮上面２５から漏れ出る。こうして漏れ出る磁束が記録磁界（ギャップ磁界）を形成する。
【００２１】
ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２は、アルミナ膜３４すなわち下地絶縁層の表面に沿って広がる下側電極３８を備える。この下側電極３８には、引き出し導電層３８ａと、引き出し導電層３８ａの表面から立ち上がる導電端子片３８ｂとが形成される。下側電極３８は導電性を備えるだけでなく同時に軟磁性を備えてもよい。下側電極３８が例えばＮｉＦｅといった導電性の軟磁性体で構成されると、この下側電極３８は同時にＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の下部シールド層として機能することができる。
【００２２】
下側電極３８は、アルミナ膜３４の表面で広がる絶縁層４１に埋め込まれる。この絶縁層４１は、導電端子片３８ｂの壁面に接しつつ引き出し導電層３８ａの表面に沿って広がる。ここで、導電端子片３８ｂおよび絶縁層４１は所定の基礎層を構成する。導電端子片３８ｂの頂上面および絶縁層４１の表面は、基礎層上で切れ目なく連続する１平坦化面４２すなわち基準面を規定する。
【００２３】
平坦化面４２上には磁気抵抗効果（ＭＲ）膜すなわちスピンバルブ膜４３が積層される。このスピンバルブ膜４３は、ＡＢＳ２８で露出する前端から平坦化面４２に沿って後方に広がる。このスピンバルブ膜４３は少なくとも導電端子片３８ｂの頂上面に横たわる。導電端子片３８ｂは、少なくともＡＢＳ２８で露出する前端でスピンバルブ膜４３の底面すなわち下側境界面に接触する。こうしてスピンバルブ膜４３と下側電極３８との間には電気的接続が確立される。スピンバルブ膜４３の構造の詳細は後述される。
【００２４】
平坦化面４２上には被覆絶縁膜４４が覆い被さる。被覆絶縁膜４４上には上側電極４５が配置される。この上側電極４５は、導電性材料で構成され、被覆絶縁膜４４の表面に沿って広がる引き出し導電層すなわち主電極層４５ａと、同様に導電性材料で構成され、スピンバルブ膜４３の頂上面すなわち上側境界面および主電極層４５ａの間に挟まれる狭小電極層４５ｂとを備える。狭小電極層４５ｂは少なくともＡＢＳ２８に沿ってスピンバルブ膜４３に接触する。こうしてスピンバルブ膜４３と上側電極４５との間には電気的接続が確立される。
【００２５】
こういった上側電極４５は例えばＮｉＦｅといった導電性の軟磁性体で構成されればよい。上側電極４５で導電性だけでなく同時に軟磁性が確立されれば、上側電極４５は同時にＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の上部シールド層として機能することができる。前述の下部シールド層すなわち下側電極３８と上側電極４５との間隔は磁気ディスク１３上で記録トラックの線方向に磁気記録の分解能を決定する。
【００２６】
このＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２では、狭小電極層４５ｂに隣接しつつスピンバルブ膜４３と上側電極４５の主電極層４５ａとの間に磁区制御膜４６が挟まれる。磁区制御膜４６は硬磁性膜（いわゆるハード膜）から構成されてもよく反強磁性膜から構成されてもよい。いずれの場合にも、磁区制御膜４６には絶縁性が与えられる。絶縁性の反強磁性材料には例えばＮｉＯやＦｅ２ Ｏ３ が挙げられることができる。磁区制御膜４６の詳細は後述される。
【００２７】
図４に示されるように、スピンバルブ膜４３では、下地層５１、磁化方向拘束層（ｐｉｎｎｉｎｇ ｌａｙｅｒ）すなわち反強磁性層５２、固定側磁性層（ｐｉｎｎｅｄ ｌａｙｅｒ）５３、非磁性中間層５４および自由側磁性層（ｆｒｅｅ ｌａｙｅｒ）５５が順番に重ね合わせられる。反強磁性層５２の働きに応じて固定側磁性層５３の磁化は１方向に固定される。ここで、下地層５１は例えばＴａといった導電性材料から構成されればよい。反強磁性層５２は例えばＩｒＭｎやＰｄＰｔＭｎといった反強磁性合金材料から形成されればよい。固定側磁性層５３は例えばＣｏＦｅといった導電性の強磁性材料から形成されればよい。非磁性中間層５４は例えばＣｕといった導電性の非磁性材料から構成されればよい。自由側磁性層５５は導電性の磁性材料から構成されればよい。自由側磁性層５５には軟磁性層と強磁性層との積層体が用いられてもよい。
【００２８】
磁区制御膜４６には、ＡＢＳ２８に隣接して上側電極４５の狭小電極層４５ｂを挟み込む１対の第１領域４６ａと、ＡＢＳ２８との間に狭小電極層４５ｂおよび第１領域４６ａを挟み込む第２領域４６ｂとが区画される。磁区制御膜４６は第１および第２領域４６ａ、４６ｂの全域で自由側磁性層５５の表面に受け止められる。こうして磁区制御膜４６および自由側磁性層５５の間には磁気的な交換結合が確立される。この交換結合の働きで自由側磁性層５５内の磁化方向Ｍｇは１方向に揃えられる。いわゆる単磁区化は実現される。
【００２９】
磁気情報の読み出しにあたってＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２が磁気ディスク１３の表面に向き合わせられると、スピンバルブ膜４３では、周知の通り、磁気ディスク１３から作用する磁界の向きに応じて自由側磁性層５５の磁化方向は回転する。こうして自由側磁性層５５の磁化方向が回転すると、スピンバルブ膜４３の電気抵抗は大きく変化する。したがって、上側電極４５および下側電極３８からスピンバルブ膜４３にセンス電流が供給されると、上側電極４５および下側電極３８から取り出される電気信号のレベルは電気抵抗の変化に応じて変化する。このレベルの変化に応じて２値情報は読み取られることができる。
【００３０】
このとき、スピンバルブ膜４３では上側電極４５の狭小電極層４５ｂおよび下側電極３８の導電端子片３８ｂの働きでセンス電流の流通路は狭められる。単位断面積当たりの電流量は増加する。したがって、ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の読み取り感度は高められる。同時に、センス電流の流通路の狭小化に基づきＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の実効コア幅は狭められる。磁気情報の読み出しにあたってＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の解像度は高められる。
【００３１】
以上のようなＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２では、磁区制御膜４６および自由側磁性層５５の交換結合に基づき自由側磁性層５５の磁化方向Ｍｇは１方向に揃えられる。こうした交換結合によれば、１対の磁区制御ハード膜の間で静磁界すなわちバイアス磁界が形成される場合に比べて確実に自由側磁性層５５の単磁区化は実現されることができる。しかも、スピンバルブ膜４３は必ずしも微細化される必要はない。
【００３２】
次にＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の製造方法を簡単に説明する。周知の通りに、ウェハー上では、例えばＴａ層、任意の反強磁性層、導電性強磁性層、導電性非磁性層、導電性強磁性層、絶縁性反強磁性層が順番に積層される。こうした積層には例えばスパッタリングが用いられればよい。Ｔａ層、任意の反強磁性層、導電性強磁性層、導電性非磁性層、導電性強磁性層、絶縁性反強磁性層は例えば真空環境下で連続的に成膜される。Ｔａ層、任意の反強磁性層、導電性強磁性層、導電性非磁性層、導電性強磁性層、絶縁性反強磁性層はウェハーの全面に形成されればよい。
【００３３】
絶縁性反強磁性層の表面には所定の形状でレジスト膜が形成される。レジスト膜は各スピンバルブ膜４３の形状を象る。例えばイオンミリングが実施されると、レジスト膜下でウェハー上には規定の形状のスピンバルブ膜４３および絶縁性反強磁性層が残存する。その後、図５に示されるように、スピンバルブ膜４３および絶縁性反強磁性層６１の周囲には被覆絶縁膜４４が形成される。
【００３４】
絶縁性反強磁性層６１および被覆絶縁膜４４の表面にはレジスト膜６２が形成される。このレジスト膜６２には狭小電極層４５ｂの形状を象った空隙６３が規定される。この空隙６３では絶縁性反強磁性層６１の表面の一部が露出する。例えばイオンミリングが実施されると、空隙６３内で絶縁性反強磁性層６１は削り取られる。こうして絶縁性反強磁性層６１には、図６に示されるように、貫通孔６４が形成される。その後、ウェハー上では上側電極４５が形成される。上側電極４５は部分的に貫通孔６４に進入する。こうして上側電極４５の狭小電極層４５ｂは形成される。
【００３５】
なお、前述の磁区制御膜４６には絶縁性磁性材料に代えて導電性磁性材料が用いられてもよい。この場合には、図７から明らかなように、磁区制御膜４６の表面に絶縁層６５が積層形成される。この絶縁層６５は非磁性層であってもよく硬磁性層や反強磁性層といった磁性層であってもよい。絶縁層６５には、磁区制御膜４６と同様に、ＡＢＳ２８に隣接して上側電極４５の狭小電極層４５ｂを挟み込む１対の第１領域６５ａと、ＡＢＳ２８との間に狭小電極層４５ｂおよび第１領域６５ａを挟み込む第２領域６５ｂとが区画される。したがって、センス電流は、狭小電極層４５ｂおよび導電端子片３８ｂの働きで確立される幅狭な流通路に沿って流通する。
【００３６】
また、前述の磁区制御膜４６は、例えば図８に示されるように、自由側磁性層５５上でＡＢＳ２８に沿って狭小電極層４５ｂを挟み込む１対の第１領域４６ａだけで構成されてもよい。さらに、磁区制御膜４６は、例えば図９に示されるように、自由側磁性層５５上でＡＢＳ２８との間に狭小電極層４５ｂを挟み込む第２領域４６ｂだけで構成されてもよい。いずれの場合でも、磁区制御膜４６と自由側磁性層５５との間で確立される交換結合に基づき自由側磁性層５５の磁化方向Ｍｇは１方向に揃えられる。自由側磁性層５５の単磁区化は確実に実現されることができる。しかも、スピンバルブ膜４３では、前述と同様に、センス電流の流通路は狭められることができる。ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の読み取り感度は高められる。同時に、センス電流の流通路の狭小化に基づきＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の実効コア幅は狭められる。
【００３７】
その他、ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２に組み込まれるスピンバルブ膜４３では、前述のような逆積層構造に代えて順積層構造が採用されてもよい。この場合には、例えば図１０に示されるように、下側電極３８の引き出し導電層３８ａ上に磁区制御膜４６、自由側磁性層５５、非磁性中間層５４、固定側磁性層５３および反強磁性層５２が順番に積層される。下側電極３８と自由側磁性層５５との間には狭小電極層６６が挟み込まれる。こうして下側電極３８とスピンバルブ膜４３とは狭小電極層６６のみで電気的に接続される。磁区制御膜４６および自由側磁性層５５の交換結合に基づき自由側磁性層５５の磁化方向Ｍｇは１方向に揃えられる。しかも、狭小電極層６６の働きでセンス電流の流通路は狭められることができる。
【００３８】
（付記１） 導電性の自由側磁性層と、導電性の固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層の間に挟まれる導電性の非磁性中間層と、導電性材料から構成される主電極層と、導電性材料で構成され、自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる狭小電極層と、絶縁性磁性材料で構成され、狭小電極層に隣接しつつ自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる磁区制御膜とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００３９】
（付記２） 付記１に記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜はヘッドスライダの空気軸受け面との間に前記狭小電極層を挟み込むことを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００４０】
（付記３） 付記１に記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜には、ヘッドスライダの空気軸受け面に隣接して前記狭小電極層を挟み込む１対の第１領域と、空気軸受け面との間に狭小電極層および第１領域を挟み込む第２領域とが規定されることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００４１】
（付記４） 付記１〜３のいずれかに記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜は反強磁性膜であることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００４２】
（付記５） 導電性の自由側磁性層と、導電性の固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層の間に挟まれる導電性の非磁性中間層と、導電性材料から構成される主電極層と、導電性材料で構成され、自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる狭小電極層と、磁性材料で構成され、狭小電極層に隣接しつつ自由側磁性層に接触する磁区制御膜と、絶縁性材料で構成され、磁区制御膜および主電極層の間に挟まれる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００４３】
（付記６） 付記５に記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜はヘッドスライダの空気軸受け面との間に前記狭小電極層を挟み込むことを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００４４】
（付記７） 付記５に記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜には、ヘッドスライダの空気軸受け面に隣接して前記狭小電極層を挟み込む１対の第１領域と、空気軸受け面との間に狭小電極層および第１領域を挟み込む第２領域とが規定されることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一層の微細化を伴わずに十分に自由側磁性層の単磁区化は実現されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の内部構造を概略的に示す平面図である。
【図２】一具体例に係る浮上ヘッドスライダの構造を概略的に示す拡大斜視図である。
【図３】浮上面で観察される読み出し書き込みヘッドの様子を概略的に示す正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＣＰＰ構造磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子の構造を概略的に示す拡大斜視図である。
【図５】磁区制御膜の形成過程を概略滴に示すウェハーの垂直部分断面図である。
【図６】磁区制御膜の形成過程を概略滴に示すウェハーの垂直部分断面図である。
【図７】図４に対応し、一変形例に係る磁区制御膜の構造を概略的に示すＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子の拡大斜視図である。
【図８】図４に対応し、他の変形例に係る磁区制御膜の構造を概略的に示すＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子の拡大斜視図である。
【図９】図４に対応し、さらに他の変形例に係る磁区制御膜の構造を概略的に示すＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子の拡大斜視図である。
【図１０】図４に対応し、一変形例に係るスピンバルブ膜の構造を概略的に示すＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子の拡大斜視図である。
【符号の説明】
１９ ヘッドスライダ、２８ 空気軸受け面（ＡＢＳ）、３２ ＣＰＰ構造磁気抵抗効果（ＭＲ）素子、４５ａ 主電極層、４５ｂ 狭小電極層、４６ 磁区制御膜、４６ａ 第１領域、４６ｂ 第２領域、５３ 固定側磁性層、５４ 非磁性中間層、５５ 自由側磁性層、６５ 絶縁層。
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意の基準面に積層される磁気抵抗効果膜に、基準面に直交する垂直方向に沿ってセンス電流を流通させるＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ−ｔｏ−ｔｈｅ−Ｐｌａｎｅ）構造磁気抵抗効果素子に関し、特に、導電性の自由側磁性層（ｆｒｅｅ ｌａｙｅｒ）と、導電性の固定側磁性層（ｐｉｎｎｅｄ ｌａｙｅｒ）と、自由側磁性層および固定側磁性層の間に挟まれる導電性の非磁性中間層とを備えるＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆるスピンバルブ膜を備えるＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子は広く知られる。こういったＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子では、外部磁界の作用に応じてスピンバルブ膜中の自由側強磁性層で磁化方向は回転する。このとき、自由側強磁性層では予め磁化方向は一方向に揃えられることが望まれる。こういった磁化方向の設定にあたって１対の磁区制御膜は用いられる。磁区制御膜は基準面に沿って磁気抵抗効果膜を挟み込む。磁区制御膜同士の間に形成されるバイアス磁界に自由側強磁性層は曝される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
自由側強磁性層では、磁区制御膜から離れるに従ってバイアス磁界の強度は弱まる。磁界の強度が弱まれば、磁化方向の統一すなわち単磁区化は阻害される。さらにスピンバルブ膜が微細化されていかない限り、十分な強度のバイアス磁界を確保することは難しい。しかも、前述のような磁区制御膜では製造過程で形状精度の確保が難しい。バイアス磁界の強度は磁区制御膜の形状精度に影響されやすい。安定したバイアス磁界はなかなか得られない。
【０００４】
一般に、スピンバルブ膜は導電性の材料から構成される。スピンバルブ膜ではほぼ全域にわたってセンス電流は流通する。その結果、さらにスピンバルブ膜が微細化されない限り、センス電流の流通路は狭められることはできない。センス電流の流通路が狭められれば、ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の感度は高められる。同時に、センス電流の流通路の狭小化に基づきＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の実効コア幅は狭められる。磁気情報の読み出しにあたってＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の解像度は高められる。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、一層の微細化を伴わずに十分に自由側磁性層の単磁区化を実現することができるＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、導電性の自由側磁性層と、導電性の固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層の間に挟まれる導電性の非磁性中間層と、導電性材料から構成される主電極層と、導電性材料で構成され、自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる狭小電極層と、絶縁性磁性材料で構成され、狭小電極層に隣接しつつ自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる磁区制御膜とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子が提供される。
【０００７】
また、第２発明によれば、導電性の自由側磁性層と、導電性の固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層の間に挟まれる導電性の非磁性中間層と、導電性材料から構成される主電極層と、導電性材料で構成され、自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる狭小電極層と、磁性材料で構成され、狭小電極層に隣接しつつ自由側磁性層に接触する磁区制御膜と、絶縁性材料で構成され、磁区制御膜および主電極層の間に挟まれる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子が提供される。
【０００８】
こういったＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子では、磁区制御膜および自由側磁性層の交換結合に基づき自由側磁性層の磁化方向は１方向に揃えられる。こうした交換結合によれば、１対の磁区制御ハード膜の間で静磁界すなわちバイアス磁界が形成される場合に比べて確実に自由側磁性層の単磁区化は実現されることができる。しかも、自由側磁性層は必ずしも微細化される必要はない。
【０００９】
加えて、自由側磁性層と主電極層との間では狭小電極層のみで電気的接続は確立される。こういった狭小電極層の働きで、自由側磁性層や固定側磁性層を流通する電流の流通路は狭められることができる。単位断面積当たりの電流量は増加する。したがって、ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の読み取り感度は高められることができる。同時に、電流の流通路の狭小化に基づきＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の実効コア幅は狭められる。磁気情報の読み出しにあたってＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の解像度は高められることができる。
【００１０】
磁区制御膜はヘッドスライダの空気軸受け面との間に狭小電極層を挟み込んでもよい。その他、磁区制御膜には、ヘッドスライダの空気軸受け面に隣接して狭小電極層を挟み込む１対の第１領域と、空気軸受け面との間に狭小電極層および第１領域を挟み込む第２領域とが規定されてもよい。いずれの場合でも、狭小電極層はヘッドスライダの空気軸受け面に沿って配置されることができる。電流は空気軸受け面に向かって誘導される。したがって、ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子の読み取り感度は確実に高められることができる。しかも、磁区制御膜は大きな接触面積で自由側磁性層に接触することができる。
【００１１】
以上のようなＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子は、例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった磁気ディスク駆動装置に組み込まれるヘッドスライダに搭載されてもよく、磁気テープ駆動装置といったその他の磁気記録媒体駆動装置に組み込まれるヘッドスライダに搭載されてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１３】
図１は磁気記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は、例えば平たい直方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体１２を備える。収容空間には、記録媒体としての１枚以上の磁気ディスク１３が収容される。磁気ディスク１３はスピンドルモータ１４の回転軸に装着される。スピンドルモータ１４は、例えば７２００ｒｐｍや１００００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１３を回転させることができる。筐体本体１２には、筐体本体１２との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバー（図示されず）が結合される。
【００１４】
収容空間には、垂直方向に延びる支軸１５回りで揺動するキャリッジ１６がさらに収容される。このキャリッジ１６は、支軸１５から水平方向に延びる剛体の揺動アーム１７と、この揺動アーム１７の先端に取り付けられて揺動アーム１７から前方に延びる弾性サスペンション１８とを備える。周知の通り、弾性サスペンション１８の先端では、いわゆるジンバルばね（図示されず）の働きで浮上ヘッドスライダ１９は片持ち支持される。浮上ヘッドスライダ１９には、磁気ディスク１３の表面に向かって弾性サスペンション１８から押し付け力が作用する。磁気ディスク１３の回転に基づき磁気ディスク１３の表面で生成される気流の働きで浮上ヘッドスライダ１９には浮力が作用する。弾性サスペンション１８の押し付け力と浮力とのバランスで磁気ディスク１３の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ１９は浮上し続けることができる。
【００１５】
こうした浮上ヘッドスライダ１９の浮上中に、キャリッジ１６が支軸１５回りで揺動すると、浮上ヘッドスライダ１９は半径方向に磁気ディスク１３の表面を横切ることができる。こうした移動に基づき浮上ヘッドスライダ１９は磁気ディスク１３上の所望の記録トラックに位置決めされる。このとき、キャリッジ１６の揺動は例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）といった動力源２１の働きを通じて実現されればよい。周知の通り、複数枚の磁気ディスク１３が筐体本体１２内に組み込まれる場合には、隣接する磁気ディスク１３同士の間に２つの弾性サスペンション１８が配置される。
【００１６】
図２は浮上ヘッドスライダ１９の一具体例を示す。この浮上ヘッドスライダ１９は、平たい直方体に形成されるＡｌ２ Ｏ３ −ＴｉＣ（アルチック）製のスライダ本体２２と、このスライダ本体２２の空気流出端に接合されて、読み出し書き込みヘッド２３を内蔵するＡｌ２ Ｏ３ （アルミナ）製のヘッド素子内蔵膜２４とを備える。スライダ本体２２およびヘッド素子内蔵膜２４には、磁気ディスク１３に対向する媒体対向面すなわち浮上面２５が規定される。磁気ディスク１３の回転に基づき生成される気流２６は浮上面２５に受け止められる。
【００１７】
浮上面２５には、空気流入端から空気流出端に向かって延びる２筋のレール２７が形成される。各レール２７の頂上面にはいわゆるＡＢＳ（空気軸受け面）２８が規定される。ＡＢＳ２８では気流２６の働きに応じて前述の浮力が生成される。ヘッド素子内蔵膜２４に埋め込まれた読み出し書き込みヘッド２３は、後述されるように、ＡＢＳ２８で前端を露出させる。ただし、ＡＢＳ２８の表面には、読み出し書き込みヘッド２３の前端に覆い被さるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）保護膜が形成されてもよい。なお、浮上ヘッドスライダ１９の形態はこういった形態に限られるものではない。
【００１８】
図３は浮上面２５の様子を詳細に示す。読み出し書き込みヘッド２３は、薄膜磁気ヘッドすなわち誘導書き込みヘッド素子３１とＣＰＰ構造電磁変換素子すなわちＣＰＰ構造磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子３２とを備える。誘導書き込みヘッド素子３１は、周知の通り、例えば導電コイルパターン（図示されず）で生起される磁界を利用して磁気ディスク１３に２値情報を書き込むことができる。ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２は、周知の通り、磁気ディスク１３から作用する磁界に応じて変化する抵抗に基づき２値情報を検出することができる。誘導書き込みヘッド素子３１およびＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２は、前述のヘッド素子内蔵膜２４の上側半層すなわちオーバーコート膜を構成するＡｌ２ Ｏ３（アルミナ）膜３３と、下側半層すなわちアンダーコート膜を構成するＡｌ２Ｏ３ （アルミナ）膜３４との間に挟み込まれる。
【００１９】
誘導書き込みヘッド素子３１は、ＡＢＳ２８で前端を露出させる上部磁極層３５と、同様にＡＢＳ２８で前端を露出させる下部磁極層３６とを備える。上部および下部磁極層３５、３６は例えばＦｅＮやＮｉＦｅから形成されればよい。上部および下部磁極層３５、３６は協働して誘導書き込みヘッド素子３１の磁性コアを構成する。
【００２０】
上部および下部磁極層３５、３６の間には例えばＡｌ２ Ｏ３ （アルミナ）製の非磁性ギャップ層３７が挟み込まれる。周知の通り、導電コイルパターンで磁界が生起されると、非磁性ギャップ層３７の働きで、上部磁極層３５と下部磁極層３６とを行き交う磁束は浮上面２５から漏れ出る。こうして漏れ出る磁束が記録磁界（ギャップ磁界）を形成する。
【００２１】
ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２は、アルミナ膜３４すなわち下地絶縁層の表面に沿って広がる下側電極３８を備える。この下側電極３８には、引き出し導電層３８ａと、引き出し導電層３８ａの表面から立ち上がる導電端子片３８ｂとが形成される。下側電極３８は導電性を備えるだけでなく同時に軟磁性を備えてもよい。下側電極３８が例えばＮｉＦｅといった導電性の軟磁性体で構成されると、この下側電極３８は同時にＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の下部シールド層として機能することができる。
【００２２】
下側電極３８は、アルミナ膜３４の表面で広がる絶縁層４１に埋め込まれる。この絶縁層４１は、導電端子片３８ｂの壁面に接しつつ引き出し導電層３８ａの表面に沿って広がる。ここで、導電端子片３８ｂおよび絶縁層４１は所定の基礎層を構成する。導電端子片３８ｂの頂上面および絶縁層４１の表面は、基礎層上で切れ目なく連続する１平坦化面４２すなわち基準面を規定する。
【００２３】
平坦化面４２上には磁気抵抗効果（ＭＲ）膜すなわちスピンバルブ膜４３が積層される。このスピンバルブ膜４３は、ＡＢＳ２８で露出する前端から平坦化面４２に沿って後方に広がる。このスピンバルブ膜４３は少なくとも導電端子片３８ｂの頂上面に横たわる。導電端子片３８ｂは、少なくともＡＢＳ２８で露出する前端でスピンバルブ膜４３の底面すなわち下側境界面に接触する。こうしてスピンバルブ膜４３と下側電極３８との間には電気的接続が確立される。スピンバルブ膜４３の構造の詳細は後述される。
【００２４】
平坦化面４２上には被覆絶縁膜４４が覆い被さる。被覆絶縁膜４４上には上側電極４５が配置される。この上側電極４５は、導電性材料で構成され、被覆絶縁膜４４の表面に沿って広がる引き出し導電層すなわち主電極層４５ａと、同様に導電性材料で構成され、スピンバルブ膜４３の頂上面すなわち上側境界面および主電極層４５ａの間に挟まれる狭小電極層４５ｂとを備える。狭小電極層４５ｂは少なくともＡＢＳ２８に沿ってスピンバルブ膜４３に接触する。こうしてスピンバルブ膜４３と上側電極４５との間には電気的接続が確立される。
【００２５】
こういった上側電極４５は例えばＮｉＦｅといった導電性の軟磁性体で構成されればよい。上側電極４５で導電性だけでなく同時に軟磁性が確立されれば、上側電極４５は同時にＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の上部シールド層として機能することができる。前述の下部シールド層すなわち下側電極３８と上側電極４５との間隔は磁気ディスク１３上で記録トラックの線方向に磁気記録の分解能を決定する。
【００２６】
このＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２では、狭小電極層４５ｂに隣接しつつスピンバルブ膜４３と上側電極４５の主電極層４５ａとの間に磁区制御膜４６が挟まれる。磁区制御膜４６は硬磁性膜（いわゆるハード膜）から構成されてもよく反強磁性膜から構成されてもよい。いずれの場合にも、磁区制御膜４６には絶縁性が与えられる。絶縁性の反強磁性材料には例えばＮｉＯやＦｅ２ Ｏ３ が挙げられることができる。磁区制御膜４６の詳細は後述される。
【００２７】
図４に示されるように、スピンバルブ膜４３では、下地層５１、磁化方向拘束層（ｐｉｎｎｉｎｇ ｌａｙｅｒ）すなわち反強磁性層５２、固定側磁性層（ｐｉｎｎｅｄ ｌａｙｅｒ）５３、非磁性中間層５４および自由側磁性層（ｆｒｅｅ ｌａｙｅｒ）５５が順番に重ね合わせられる。反強磁性層５２の働きに応じて固定側磁性層５３の磁化は１方向に固定される。ここで、下地層５１は例えばＴａといった導電性材料から構成されればよい。反強磁性層５２は例えばＩｒＭｎやＰｄＰｔＭｎといった反強磁性合金材料から形成されればよい。固定側磁性層５３は例えばＣｏＦｅといった導電性の強磁性材料から形成されればよい。非磁性中間層５４は例えばＣｕといった導電性の非磁性材料から構成されればよい。自由側磁性層５５は導電性の磁性材料から構成されればよい。自由側磁性層５５には軟磁性層と強磁性層との積層体が用いられてもよい。
【００２８】
磁区制御膜４６には、ＡＢＳ２８に隣接して上側電極４５の狭小電極層４５ｂを挟み込む１対の第１領域４６ａと、ＡＢＳ２８との間に狭小電極層４５ｂおよび第１領域４６ａを挟み込む第２領域４６ｂとが区画される。磁区制御膜４６は第１および第２領域４６ａ、４６ｂの全域で自由側磁性層５５の表面に受け止められる。こうして磁区制御膜４６および自由側磁性層５５の間には磁気的な交換結合が確立される。この交換結合の働きで自由側磁性層５５内の磁化方向Ｍｇは１方向に揃えられる。いわゆる単磁区化は実現される。
【００２９】
磁気情報の読み出しにあたってＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２が磁気ディスク１３の表面に向き合わせられると、スピンバルブ膜４３では、周知の通り、磁気ディスク１３から作用する磁界の向きに応じて自由側磁性層５５の磁化方向は回転する。こうして自由側磁性層５５の磁化方向が回転すると、スピンバルブ膜４３の電気抵抗は大きく変化する。したがって、上側電極４５および下側電極３８からスピンバルブ膜４３にセンス電流が供給されると、上側電極４５および下側電極３８から取り出される電気信号のレベルは電気抵抗の変化に応じて変化する。このレベルの変化に応じて２値情報は読み取られることができる。
【００３０】
このとき、スピンバルブ膜４３では上側電極４５の狭小電極層４５ｂおよび下側電極３８の導電端子片３８ｂの働きでセンス電流の流通路は狭められる。単位断面積当たりの電流量は増加する。したがって、ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の読み取り感度は高められる。同時に、センス電流の流通路の狭小化に基づきＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の実効コア幅は狭められる。磁気情報の読み出しにあたってＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の解像度は高められる。
【００３１】
以上のようなＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２では、磁区制御膜４６および自由側磁性層５５の交換結合に基づき自由側磁性層５５の磁化方向Ｍｇは１方向に揃えられる。こうした交換結合によれば、１対の磁区制御ハード膜の間で静磁界すなわちバイアス磁界が形成される場合に比べて確実に自由側磁性層５５の単磁区化は実現されることができる。しかも、スピンバルブ膜４３は必ずしも微細化される必要はない。
【００３２】
次にＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の製造方法を簡単に説明する。周知の通りに、ウェハー上では、例えばＴａ層、任意の反強磁性層、導電性強磁性層、導電性非磁性層、導電性強磁性層、絶縁性反強磁性層が順番に積層される。こうした積層には例えばスパッタリングが用いられればよい。Ｔａ層、任意の反強磁性層、導電性強磁性層、導電性非磁性層、導電性強磁性層、絶縁性反強磁性層は例えば真空環境下で連続的に成膜される。Ｔａ層、任意の反強磁性層、導電性強磁性層、導電性非磁性層、導電性強磁性層、絶縁性反強磁性層はウェハーの全面に形成されればよい。
【００３３】
絶縁性反強磁性層の表面には所定の形状でレジスト膜が形成される。レジスト膜は各スピンバルブ膜４３の形状を象る。例えばイオンミリングが実施されると、レジスト膜下でウェハー上には規定の形状のスピンバルブ膜４３および絶縁性反強磁性層が残存する。その後、図５に示されるように、スピンバルブ膜４３および絶縁性反強磁性層６１の周囲には被覆絶縁膜４４が形成される。
【００３４】
絶縁性反強磁性層６１および被覆絶縁膜４４の表面にはレジスト膜６２が形成される。このレジスト膜６２には狭小電極層４５ｂの形状を象った空隙６３が規定される。この空隙６３では絶縁性反強磁性層６１の表面の一部が露出する。例えばイオンミリングが実施されると、空隙６３内で絶縁性反強磁性層６１は削り取られる。こうして絶縁性反強磁性層６１には、図６に示されるように、貫通孔６４が形成される。その後、ウェハー上では上側電極４５が形成される。上側電極４５は部分的に貫通孔６４に進入する。こうして上側電極４５の狭小電極層４５ｂは形成される。
【００３５】
なお、前述の磁区制御膜４６には絶縁性磁性材料に代えて導電性磁性材料が用いられてもよい。この場合には、図７から明らかなように、磁区制御膜４６の表面に絶縁層６５が積層形成される。この絶縁層６５は非磁性層であってもよく硬磁性層や反強磁性層といった磁性層であってもよい。絶縁層６５には、磁区制御膜４６と同様に、ＡＢＳ２８に隣接して上側電極４５の狭小電極層４５ｂを挟み込む１対の第１領域６５ａと、ＡＢＳ２８との間に狭小電極層４５ｂおよび第１領域６５ａを挟み込む第２領域６５ｂとが区画される。したがって、センス電流は、狭小電極層４５ｂおよび導電端子片３８ｂの働きで確立される幅狭な流通路に沿って流通する。
【００３６】
また、前述の磁区制御膜４６は、例えば図８に示されるように、自由側磁性層５５上でＡＢＳ２８に沿って狭小電極層４５ｂを挟み込む１対の第１領域４６ａだけで構成されてもよい。さらに、磁区制御膜４６は、例えば図９に示されるように、自由側磁性層５５上でＡＢＳ２８との間に狭小電極層４５ｂを挟み込む第２領域４６ｂだけで構成されてもよい。いずれの場合でも、磁区制御膜４６と自由側磁性層５５との間で確立される交換結合に基づき自由側磁性層５５の磁化方向Ｍｇは１方向に揃えられる。自由側磁性層５５の単磁区化は確実に実現されることができる。しかも、スピンバルブ膜４３では、前述と同様に、センス電流の流通路は狭められることができる。ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の読み取り感度は高められる。同時に、センス電流の流通路の狭小化に基づきＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２の実効コア幅は狭められる。
【００３７】
その他、ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３２に組み込まれるスピンバルブ膜４３では、前述のような逆積層構造に代えて順積層構造が採用されてもよい。この場合には、例えば図１０に示されるように、下側電極３８の引き出し導電層３８ａ上に磁区制御膜４６、自由側磁性層５５、非磁性中間層５４、固定側磁性層５３および反強磁性層５２が順番に積層される。下側電極３８と自由側磁性層５５との間には狭小電極層６６が挟み込まれる。こうして下側電極３８とスピンバルブ膜４３とは狭小電極層６６のみで電気的に接続される。磁区制御膜４６および自由側磁性層５５の交換結合に基づき自由側磁性層５５の磁化方向Ｍｇは１方向に揃えられる。しかも、狭小電極層６６の働きでセンス電流の流通路は狭められることができる。
【００３８】
（付記１） 導電性の自由側磁性層と、導電性の固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層の間に挟まれる導電性の非磁性中間層と、導電性材料から構成される主電極層と、導電性材料で構成され、自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる狭小電極層と、絶縁性磁性材料で構成され、狭小電極層に隣接しつつ自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる磁区制御膜とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００３９】
（付記２） 付記１に記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜はヘッドスライダの空気軸受け面との間に前記狭小電極層を挟み込むことを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００４０】
（付記３） 付記１に記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜には、ヘッドスライダの空気軸受け面に隣接して前記狭小電極層を挟み込む１対の第１領域と、空気軸受け面との間に狭小電極層および第１領域を挟み込む第２領域とが規定されることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００４１】
（付記４） 付記１〜３のいずれかに記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜は反強磁性膜であることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００４２】
（付記５） 導電性の自由側磁性層と、導電性の固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層の間に挟まれる導電性の非磁性中間層と、導電性材料から構成される主電極層と、導電性材料で構成され、自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる狭小電極層と、磁性材料で構成され、狭小電極層に隣接しつつ自由側磁性層に接触する磁区制御膜と、絶縁性材料で構成され、磁区制御膜および主電極層の間に挟まれる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００４３】
（付記６） 付記５に記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜はヘッドスライダの空気軸受け面との間に前記狭小電極層を挟み込むことを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００４４】
（付記７） 付記５に記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜には、ヘッドスライダの空気軸受け面に隣接して前記狭小電極層を挟み込む１対の第１領域と、空気軸受け面との間に狭小電極層および第１領域を挟み込む第２領域とが規定されることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一層の微細化を伴わずに十分に自由側磁性層の単磁区化は実現されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の内部構造を概略的に示す平面図である。
【図２】一具体例に係る浮上ヘッドスライダの構造を概略的に示す拡大斜視図である。
【図３】浮上面で観察される読み出し書き込みヘッドの様子を概略的に示す正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＣＰＰ構造磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子の構造を概略的に示す拡大斜視図である。
【図５】磁区制御膜の形成過程を概略滴に示すウェハーの垂直部分断面図である。
【図６】磁区制御膜の形成過程を概略滴に示すウェハーの垂直部分断面図である。
【図７】図４に対応し、一変形例に係る磁区制御膜の構造を概略的に示すＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子の拡大斜視図である。
【図８】図４に対応し、他の変形例に係る磁区制御膜の構造を概略的に示すＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子の拡大斜視図である。
【図９】図４に対応し、さらに他の変形例に係る磁区制御膜の構造を概略的に示すＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子の拡大斜視図である。
【図１０】図４に対応し、一変形例に係るスピンバルブ膜の構造を概略的に示すＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子の拡大斜視図である。
【符号の説明】
１９ ヘッドスライダ、２８ 空気軸受け面（ＡＢＳ）、３２ ＣＰＰ構造磁気抵抗効果（ＭＲ）素子、４５ａ 主電極層、４５ｂ 狭小電極層、４６ 磁区制御膜、４６ａ 第１領域、４６ｂ 第２領域、５３ 固定側磁性層、５４ 非磁性中間層、５５ 自由側磁性層、６５ 絶縁層。
Claims (5)
- 導電性の自由側磁性層と、導電性の固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層の間に挟まれる導電性の非磁性中間層と、導電性材料から構成される主電極層と、導電性材料で構成され、自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる狭小電極層と、絶縁性磁性材料で構成され、狭小電極層に隣接しつつ自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる磁区制御膜とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
- 請求項１に記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜はヘッドスライダの空気軸受け面との間に前記狭小電極層を挟み込むことを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
- 請求項１に記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜には、ヘッドスライダの空気軸受け面に隣接して前記狭小電極層を挟み込む１対の第１領域と、空気軸受け面との間に狭小電極層および第１領域を挟み込む第２領域とが規定されることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
- 請求項１〜３のいずれかに記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、前記磁区制御膜は反強磁性膜であることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
- 導電性の自由側磁性層と、導電性の固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層の間に挟まれる導電性の非磁性中間層と、導電性材料から構成される主電極層と、導電性材料で構成され、自由側磁性層および主電極層の間に挟まれる狭小電極層と、磁性材料で構成され、狭小電極層に隣接しつつ自由側磁性層に接触する磁区制御膜と、絶縁性材料で構成され、磁区制御膜および主電極層の間に挟まれる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
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