再现磁头及磁记录装置的制作方法

专利名称：再现磁头及磁记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有》兹阻效应器件的再现磁头及装有该再现》兹头的磁记录装置。
背景技术：
在磁记录再现装置中，记录密度的提高率以每年超过40%的速度提高，若 按照现在的提高率推测，到2011年左右记录密度将达到T比特/英吋2。对于太 比特级的磁记录装置所搭载的记录再现磁头，需要实现超过现在的高输出功率 和高分辨率。
关于现有的磁记录再现装置，作为其关键技术，提出的技术方案有使再现 电流垂直于叠层面流过的CPP-GMR》兹头(Current Perpendicular to Plane Giant Magneto Resistance )及TMU兹头(Tunneling Magneto Resistace )。这些自》定阔 式再现磁头作为来自媒体的漏磁场的检测方法使用磁性体(自由层)，关于与 在单向固定了磁化的磁性体(固定层)之间的相对的磁化方向，显示出电阻变 化。
非专利文献l: Nature, vol. 416(2002),卯.713-716. 非专利文献2: Phys. Rev.B， vol. 67, (2003), pp.85319-85319(16). 非专利文献3: Phys. Rev丄ett.55,1790-1793(1985). 非专利文献4: Phys. Rev.B， vol. 67, (2003), pp.52409(l)-52409(4). 非专利文献5: Appl. Phys. Lett, vol. 85， (2004)， pp.3795-3796. 专利文献l:日本特许第3806372号公报
对于现有的CPP-GMR磁头及TMR磁头，为了提高分辨率需要将构成膜做 得较薄。特别是当位长度较短时，为了得到高的分辨率必须将间隙宽度Gw做 得狭窄。例如，对于lT比特/英吋s的媒体的再现磁头的间隙宽度Gw为25nm左 右，需要将器件的构成膜的总厚度做成25nm以下。因此，对于现有的CPP-GMR 磁头及TMR磁头，在室温下磁性体的磁化也变得不稳定。磁性体的热稳定性
以KuV/KBT来进行评价，若该值为100以下则出现热波动，因而难于确保磁化。 这里，Ku为单轴磁各向异性能，V为磁性体的体积，KB为波尔兹曼常数，T为 温度。若磁性体的体积减小，则引起磁化的不稳定，可以想象磁噪音将增大。 因此，再现磁头的S/N比变差，超高记录密度硬盘的再现变得困难。

发明内容
本发明的目的在于提供一种可与具有太比特级的面记录密度的硬盘相对 应的高分辨率且噪音低的记录再现磁头。
本发明作为与记录媒体相对的自由层，使用了非磁性导电体来代替使用现 有的磁性体。作为自由层使用非磁性体，可以利用自旋累积效应来检测漏磁场。 所谓自旋累积效应是指在电流从铁磁性体流过了非磁性金属时，在自旋扩散长 度的范围内，自旋极化了的电子在非磁性金属中被累积的现象。这里，所谓自 旋扩散长度是物质固有的值，表示自旋的信息消失(自旋反转)的距离。该效 应产生的原因是，由于铁磁性体一般在费米能级具有不同的自旋密度(反时针 自旋电子和顺时针自旋电子数不同)，因而，若使电流从铁磁性体流过非磁性 金属，则注入了自旋极化了的电子，使反时针自旋电子和顺时针自旋电子的化 学势不同。非磁性体由于累积的自旋极化了的电子(自旋电子)，在自旋扩散 长度的范围内，表现出铁磁性的性质，受到外部^f兹场的方向和强度的影响(参 见非专利文献l、 2)。
磁性体中的由磁场引起的自旋抑制效应作为汉勒(hanle )效应虽已被公 知(参见非专利文献3),但对于已累积的自旋电子也期待同样的效应。例如， 在垂直地对自旋极化的方向施加外部磁场的场合，非磁性体中的自旋电子因磁 场增强了岁差运动。因此，自旋极化的方向要转变为垂直方向，其结果，减少 了本来的极化方向的自旋电子的密度。
因此，本发明就是利用自旋累积效应，做成在非磁性体中具有受来自记录 媒体的漏磁场影响的部分和不受其影响的部分的构造，通过检测这两部分的电 位差而作为外部磁场传感器发挥作用。对于受漏磁场影响的部分，如上所述自 旋电子的密度将变动，但不受漏磁场影响的部分则显示恒定的自旋电子密度。 因此，与漏磁场联动，自旋电子呈现的化学势发生变动。该化学业势的变动可 作为电位差检测，从而作为外部磁场传感器发挥作用。
本发明的再现-磁头具有具有受外部石兹场影响的第 一部位和不受外部;兹场
影响的第二部位的非磁性体，在非磁性体的第 一部位和第二部位的连接区域之 上叠层的磁性体，从磁性体对非磁性体施加电流并使自旋电子累积在非磁性体 的第 一部位和第二部位的单元以及检测第 一部位和第二部位之间的电压的电 压检测单元。
作为一种方式，非磁性体配置成第一部位位于媒体相对面的附近，第二部
位位于远离媒体相对面的位置，还具有配置在非磁性体的与叠层有磁性体一 侧的相反一侧，并在相当于磁性体背面一侧的区域与非石兹性体接合的第一屏 蔽，配置在非磁性体的与叠层有磁性体一侧的相同一侧，并与非磁性体的第一 部位接合的第二屏蔽，配置在非磁性体的与叠层有磁性体一侧的相同一侧，并 与非磁性体的第二部位接合的第三屏蔽；将电流从磁性体通向与非磁性体接合 的第一屏蔽，电压检测单元检测第二屏蔽和第三屏蔽之间的电压。
作为另一种方式，非磁性体配置成第一部位位于媒体相对面的附近，第二 部位沿着媒体相对面，还具有配置成填满非磁性体的第一部位的侧边且填满 第二部位的媒体一侧的空间，并与非磁性体接合的第一屏蔽，以与第一屏蔽之 间夹着非磁性体的第一部位的方式配置在第一部位的侧边的第二屏蔽；将电流 从磁性体通到非磁性体，电压检测单元检测非磁性体的第二部位和第一屏蔽之 间的电压。
本发明的效果是，作为自由层由于使用了非磁性体，可以减轻伴随着体积 减少的磁噪音的增大。另外，由于自由层的传感检测部分不流过电流，因而还 可以减轻电压测定时的电噪音。再有，基于自旋累积效应的输出电压与非磁性 体的断面积成反比例(非专利文献4)。由此与现有的CPP-GMR及TMR效果不 同，通过減小与媒体相对的自由层(非磁性体)的断面积，则输出电压增大。
因此，才艮据本发明，可以实现与太比特^磁记录装置对应的高灵敏度、高分 辨率、低噪音的再现^兹头。


图1是表示使用了第一方式磁场调制型自旋累积器件的再现磁头的构成 例子的示意图。
图2是表示使用了第二方式磁场调制型自旋累积器件的再现磁头的构成
例子的示意图。
图3是从媒体相对面见到的图2所示的再现磁头的示意图。
图4是使用了第二方式磁场调制型自旋累积器件的再现磁头的制造工序图。
图5是表示使用了第三方式磁场调制型自旋累积器件的再现磁头的构成 例子的示意图。
图6是从媒体相对面见到的图5所示的再现》兹头的示意图。
图7是从侧面见到的图5所示的再现^磁头的示意图。
图8是使用了第三方式磁场调制型自旋累积器件的再现磁头的制造工序图。
图9是将第二再现磁头和记录磁头组合后的磁头的简图。 图10是图9所示的磁头的断面示意图。
图11是将第三再现^磁头和平面型记录》兹头组合后的》兹头的简图。 图12是图11所示的,兹头的断面示意图。 图13是磁录装置IO的简图。
符号说明101、204、 506 非/磁性细线
102、206、 503 磁性导电体
103、207、 502反铁^兹性体
205、504绝缘阻挡层
201、507 第一屏蔽
210、508 第二屏蔽
211第三屏蔽
202第一触点
208第二触点
209第三触点
509触点
具体实施例方式
下面，对采用本发明的优选磁头进行详细的说明。
图1是表示使用了本发明的自旋累积器件的再现磁头的构成例子的示意 图。该再现磁头具有非磁性体(非磁性细线)101，在叠层在非磁性细线101
上的磁性导电体102上叠层的反铁磁性体103。磁性导电体102只与非磁性细 线101的中央部分连接。此外，磁性导电体102在磁性上固定在一个方向，通 过将叠层弗利构造及反铁^磁性体进行叠层而作为固定层发挥作用。这里，为了 简单虽然表示叠层了反铁磁性体103的构造，但对磁性体102在磁性上固定的 方法，并不特别规定叠层弗利构造等。磁性导电体102利用反铁磁性体103 成为磁化在磁性上被固定了的自旋注入源，电流I从磁性导电体102流向非磁 性细线101。这时，在非,兹性细线101中注入自旋极化电子(自旋电子IS,、IS2)， 在自旋扩散长度X的范围内被累积。自旋电子Is,在非磁性细线101中向图的 左方扩散并累积，自旋电子IS2在非磁性细线101中向图的右方扩散并累积。 做成使自旋电子ISl在N,面受外部磁场的影响，而自旋电子Is2在N2面不受外 部磁场的影响。设电压测定路径的长度为L,将电压端子配置在比自旋扩散长 度的2倍短的范围(L<2X)，若用电压表104测定Is,和Is2的电位差，则可得 到源于外部磁场的变动引起的输出。此外，从磁性导电体102流向非磁性细线 101的电流I不流到N,面或N2面。
作为非磁性细线101可使用由Cu、 Au、 Ag、 Pt、 Al、 Pd、 Ru、 Ir、 Rh构 成的非磁性导电金属或者使用以GaAs、 Si、 TiN、 TiO、 Re03为主要成分的传 导性的化合物。电极间距离L设定为比各自的物质固有的自旋扩散长度X的2 倍更短，例如，在非磁性细线101使用了 Cu的场合取L〈700nm,在非磁性细 线101使用了 Al的场合取L〈1200nm。
作为磁性导电体102可使用Co、 Ni、 Fe、 Mn或由含有以这些元素的至少 一种为主要成分的合金或化合物构成的材料。再有，这些磁性层还可以含有以 下材料:具有做成以半金属Fes04为代表的AB204 (其中，A为Fe、 Co、 Zn 中的至少一种，B为Fe、 Co、 Ni、 Mn、 Zn中的至少一种)的构造的氧化物， 在002、 CrAs、 CrSb或ZnO中添加了作为过渡金属的Fe、 Co、 Ni、 Cr、 Mn 中至少一种成分的化合物，在GaN中添加了 Mn的化合物，或者在以Co2MnGe、 Co2MnSb、 Co2Cro.6Fe0.4Al等为代表的QDxE^F类的惠斯勒合金(其中，C由 Co、 Cu或Ni中的至少一种构成，D和E分别为Mn、 Fe、 Cr中的一种，F为含有Al、 Sb、 Ge、 Si、 Ga、 Sn中至少一种成分的材料)。作为反4先磁性导电 体103可使用Mnlr、 MnPt、 MnRu等。
此外，若在非磁性细线101之上形成绝缘阻挡层，做成非磁性细线101和 磁性导电体102通过绝缘阻挡层连接的构造，则由于实际上提高了自旋极化率 而增大了输出信号。作为绝缘阻挡层，可使用由含有MgO、 A1203、 A1N、 Si02、 H502、 Zr203、 Ti02、 SrTi03中至少一种的材料构成的单膜或叠层膜。
图2是表示使用了具有受外部磁场影响的部分和不受其影响的部分的第 二方式^f兹场调制型自旋累积器件的再现》兹头的构成例子的示意图。标号201、 210、 211表示由高导磁率材料(软铁、铁氧体、坡莫合金等)构成的第一、 第二、第三屏蔽。作为非磁性细线204、绝缘阻挡层205、固定层206、反铁 磁性层207使用作为上述的非磁性细线101、绝缘阻挡层、磁性导电体102、 反铁;兹性导电体103用的材料已说明的材料。固定层206通过绝缘阻挡层205 仅与非磁性细线204的中央部分连接。非磁性细线204的与绝缘阻挡层205 相反一侧的区域通过第一触点部分202与第一屏蔽201电连接。另外，第二屏 蔽210及第三屏蔽211通过第二触点部分208和第三触点部分209与非磁性细 线204的两端电连接。在反铁磁性层207和第一屏蔽201之间连接有电流源 212。此外，通过固定层206流向非磁性细线204的来自电流源212的电流， 如箭头所示，通过第一触点部分202返回电流源212,而不流到第二触点部分 208或第三触点部分209。
将第一屏蔽201和非磁性细线204电连接的第一触点部分202选择了自旋 扩散长度比第二触点部分208及第三触点部分209更长的材料。例如，第一触 点部分202使用Al (X=600-1000nm),而第二触点部分208和第三触点部分 209使用Au (X=100-200nm)。这是因为，在注入自旋电子时，抑制了向第一 屏蔽201的自旋下沉效应(参见非专利文献5)，使自旋电子有效地累积在非 磁性细线中。
非磁性细线204,固定层206及反铁磁性体207,除了触点部分外都通过 各屏蔽201、 210、 211和层间绝缘体(A1203)进行电绝缘。利用电流源212 将电流I从反铁磁性体207加到第一屏蔽201的场合，在非磁性细线204上累 积了自旋电子Is,和Is2。其中，自旋电子Is!向着媒体相对面的方向分布，而
自旋电子Is2表示朝向不面对々某体相对面的方向分布。在连续地流过恒定电流 I的场合，自旋电子A的分布虽依赖于来自记录媒体的漏磁场而变化，但自旋 电子IS2却因磁屏蔽不依赖于漏磁场而呈恒定的分布。由自旋累积效应得到的 输出电压由于依赖于自旋电子的密度，因而，虽然在不面对媒体相对面的方向 的输出电压不依赖于磁场而显示恒定值，但在面对媒体相对面的方向的输出电
压却依赖于磁场而变动。即，在非磁性细线204的不面对媒体相对面的部位和
面对媒体相对面的部位之间存在依赖于磁场的电位差，通过测定该电位差可检
测漏》兹场。此外，电位差可通过第二屏蔽210及第三屏蔽211用电压表213才企 观'J。这样，可提供将非磁性细线204的一端做成信号传感部分(自由层)的再 现磁头。
图3是从媒体相对面见到的图2所示的再现磁头的示意图。是非磁性细线 204的端面露出在第一屏蔽201和第二屏蔽210之间的构造，非磁性细线204 和第二屏蔽210利用第二触点部分208实现电连接。另外，除去触点部分外， 非磁性细线204和各屏蔽201、 210利用层间绝缘膜302进行电绝缘。与记录 4某体相对的信号传感部分，即非磁性细线204的端面的形状在图示的例子中虽' 为矩形，但该端面形状可与记录媒体的磁道形状相应的变更。 图4是说明图2所示的再现磁头的制造工序的剖视示意图。 如图4(a)所示，在第一工序中，制作第一屏蔽201及第一触点部分202, 在衬底上形成第一屏蔽201,再在其上叠层层间绝缘膜302。其后，再通过用 电子束刻蚀或I线分节器进行曝光等来形成触点部分的图案，从而形成第一触 点部分202。
如图4(b)所示，在第二工序中，制作非磁性细线204。叠层一端作为自 由层发挥作用的非磁性细线204用的非磁性膜404,并微细加工成细线的图案。 其后，用层间绝缘膜覆盖非磁性细线的周围，非磁性细线的最表面通过除去 (liftoff)而使其露出。
如图4 (c)所示，在第三工序制作固定层。在第二工序已制成的非磁性 细线204上分别叠层绝缘阻挡层用的绝缘膜405、固定层用的磁性膜406、反 铁磁层用'的膜407。
如图4 (d)所示，在第四工序对固定层的图案进行^:细加工。通过该工
序形成绝缘阻挡层205、固定层206、反铁》兹性层207。
如图4(e)所示，在第五工序制作与第二及第三屏蔽电连接的各触点部 分。用层间绝缘膜302覆盖在第四工序中已制成的固定层的周围，形成触点孔。 其后，制作第二触点部分208及第三触点部分209。
如图4(f)所示，在第六工序制作第二屏蔽210及第三屏蔽211，连接电 流源212及电压表213。
图5是表示使用了具有受外部磁场影响的部分及不受其影响的部分的第 三方式磁场调制型自旋累积器件的再现磁头的构成例子的示意图。该再现磁头 在具有沿三个方向延伸的T字形构造的非磁性细线506上叠层有绝缘阻挡层 504、固定层503、反铁磁性层502及电极501。非磁性细线506、绝缘阻挡层 504、固定层503、反铁磁性层502的材料分别使用作为上述的非磁性细线101、 绝缘阻挡层、磁性导电体102、反铁磁性体103用的材料所说明的材料。这里， 在T字形结合的三条细线中，设^ 某体相对面方向的细线部位为N,,电压端子 一侧的细线部位为N2,电流端子方向的细线部位为N3。细线部位N,从T字 形结合的三条细线的结合部朝向媒体相对面延伸。细线部位N2和细线部位N3 从三条细线的结合部沿水平方向相互相反地延伸。
第 一屏蔽507及第二屏蔽508的配置使得从媒体泄漏的外部磁场仅到达细 线部位N,而不到达细线部位N2、 N3,并充填细线部位N！的侧边(再现侧和 尾随侧)及细线部位N2、 N3的媒体一侧空间。第一屏蔽507通过触点部分509 与细线部位电连接。电流源510与电极501和细线部位N3电连接。从反铁 磁性体502向细线部位N3的方向施加电流。这时，自旋电子被注入非磁性细 线506中，在细线部位N!的方向累积了自旋电子Is，在细线部位N2的方向 累积了自旋电子IS2。 505是层间绝缘膜。此外，通过固定层503而向非磁性细 线506流入的来自电流源510的电流I如箭头所示，通过细线部位N3返回电 流源510，而不流入细线部位N！或细线部位N2。
在细线部位Nt方向累积的自旋电子ISl的分布虽受到由来自媒体的漏磁场 进行的调制，但在细线部位N2的方向累积的自旋电子Is2的分布由于第一屏蔽 507及第二屏蔽508而不受磁场的影响。因此，在细线部位N,和细线部位N2 之间因磁场的变动而产生电位差。通过用电压表512检测该电位差来检测漏磁
场的变动。通过采用这种构造，也容易进行与作为下一代的记录头所期待的平
面型记录磁头(参见日本专利第3806372号公报)的组合。
图6是从J泉体相对面见到图5所示的再现^t头的图，图7是从细线部位 N2的侧面，即从图5的右方见到的图。如图6所示，非磁性细线506的媒体 相对面方向的细线部位N,为^^皮第一屏蔽507和第二屏蔽508夹着的构造。若 设电压端子一侧的细线部位N2的细线长度为L2，则L2比非磁性细线506的自 旋扩散长度更短。另外，如图7所示，若设细线部位N!的长度为L,,则该L, 也比非磁性细线506的自旋扩散长度更短。例如，在作为非磁性细线506使用 Cu的场合，L" L2的长度都为300nm以下。在该长度的范围，非;磁性细线506 的细线部位&和细线部位N2因自旋累积效应而表现出磁性体的性能，其结果， 再现磁头作为检测来自々某体的漏磁场而发挥作用。
图8是说明图5所示的再现磁头的制造工序的剖视示意图。
如图8 (a)所示，在第一工序制作固定层。在衬底上按顺序叠层上部电 极501、反铁^磁性层502、固定层503、绝缘阻挡层504。其后，形成固定层的 图案，用层间绝缘膜505覆盖其周围。
如图8 (b)所示，在第二工序中制作非磁性自由层。在绝缘阻挡层504 之上叠层一端作为自由层发挥作用的非磁性细线506用的非磁性膜806。
如图8 (c)所示，在第三工序将非磁性膜806微细加工成T字形的非磁 性细线506的图案。
然后，如图8 (d)所示，在第四工序用层间绝缘膜505覆盖非磁性细线 506的周围，对非磁性细线506的媒体相对面进行表面研磨，完成自由层。
如图8(e)所示，在第五工序形成触点及屏蔽用的图案，制作触点部分
509。
如图8(f)所示，在第六工序制作第一屏蔽507及第二屏蔽508,连接电 流源510及电压表512。
图9是将具有图2所示的构造的再现磁头902和单磁极记录记录磁头901 进行组合后的磁头903的简图。图IO是图9所示的磁头的剖视示意图。该磁 头由单磁极记录磁头901和使用图2说明的再现磁头902构成；单磁极记录磁 头901由主磁极1001、线圏1002及辅助磁极1003构成；再现磁头902配置
在与辅助^兹极共用的屏蔽1003和下部屏蔽1004之间。
图11是将图7所示的再现f兹头1102与平面型记录磁头1101进行组合后 的磁头1103的简图。图12是图11所示的磁头的剖视示意图。该磁头由以主 磁极1201、线圏1202及辅助磁极1203构成的平面型记录;兹头1101及使用了 图5说明的再现磁头1102构成。但是，屏蔽1204做成对平面型记录磁头1101 和再现f兹头1102共用，并j故成只在记录》兹头1101的主-兹4及部分和再现i兹头 1102信号传感部分开有孔的构造。
图13是本发明的磁记录装置的简图。该磁记录装置具备以下部件具有 所谓纵向记录连续媒体、垂直记录连接媒体、不连续媒体、图案媒体的磁记录 层的磁记录媒体1304,驱动记录々某体的驱动部1306,图9或图IO所示的磁头 1303，使磁头向磁记录媒体上的预定位置移动的驱动器1301及滑块1302以及 处理从》兹头输出的信号的装置。 实施例1
按照图4所示的工序制作了具有图2所示的第二方式^f兹场调制型自旋累积 器件的再现磁头。使用RF溅射法或DC溅射法、分子束外延法(MBE)等的 膜形成装置在作为衬底的Si02衬底或玻璃村底等通常用的衬底(包括氧化镁 衬底、GaAs衬底、AlTiC衬底、SiC衬底、八1203村底等)上形成屏蔽层。例 如，在用RF溅射法的场合，在Ar气氛中，以约O.l-O.OOlPa的压力、100瓦 -500瓦的功率生长成规定的膜。制作器件的衬底使用了直接使用上述衬底或者 在这些衬底上形成绝缘膜或适当的底层金属膜等的半制品。以下的工序1-6分 别与图4 (a)-图4 (f)相对应。
工序1:制作屏蔽、触点部分
在3英吋带热氧化膜的Si衬底上用RF磁控管溅射装置生成100nm屏蔽 层NiFe膜。其后，形成了 20nm以层间绝缘为目的的Al203膜。为了形成触点 部分，使用I线分节器对触点部分的图案进行曝光后，用离子铣削装置形成了 触点孔。作为触点部分的材料使用Cu,以抑制自旋电子向第一屏蔽层的扩散。
工序2:非磁性细线的制作
非磁性自由层采用Cu细线，并使用电子束曝光法将其微细加工成线宽为 20nm、厚度为20nm、长度为50nm的细线。此外，在真空中于240。C、 50分
钟的条件下对Cu细线进行退火。通过该退火工序可加大Cu的粒径，即使是
细宽为20nm的细线，也可以成功地制作成电阻值为2jaQcm左右的Cu细线。 工序3:制作隧道结、固定层
在Cu细线的周围制成20nm的以层间绝缘和防止氧化为目的的八1203膜， 并在铜细线上制成隧道结。这里，作为绝缘阻挡层形成2nm的MgO。其后， 作为固定层制作了 CoFeB (4nm) /Mnlr ( 10nm)膜。
工序4:制作固定层的图案
作为固定层的图案，采用I线分节器转印、离子铣削形成了 lxl^ui^的正 方形的图案。
工序5:制作层间绝缘膜及触点部分
然后，作为层间绝缘膜形成15nmAl203膜，为了有效地检测自旋电子，作 为第二及第三触点部分使用了 Au。
工序6:制作屏蔽
制作了兼作电压测定用的电极的第二屏蔽和第三屏蔽。作为屏蔽层的材料 使用NiFe (厚度100nm )，将两者的屏蔽层的图案做成500 x 500nm2。最后， 使用CPM进行了在记录i某体相对面所露出的部分的平坦化。
具有本发明的第二方式磁场调制型自旋累积器件的再现磁头，通过使用质 量优良的非磁性自由层Cu,成功地增大了自旋扩散长度。由于其效果，可提 供输出信号的增大值得期待的，并通过使用Cu作为自由层而降低了磁噪音的 再现磁头。另外，与记录磁头的组合也很容易，例如在制作了记录磁头之后， 再通过制作上述再现磁头，则可提供磁头。 实施例2
按照图8所示的工序制作了具有本发明的第三方式磁场调制型自旋积累 器件的再现磁头(参照图5)。以下的工序l-6分别与图8 (a)-图8 (f)相对 应。 —
工序1:制作固定层(磁性体) 在3英吋带热氧化膜的Si衬底上用RF磁控管溅射装置，形成了 100nm 的Pt电极。在Pt电才及上，作为反铁磁性体制成10nm的Mnlr膜，作为固定 层制成4nm的CoFeB膜，再在CoFeB膜上制成作为绝缘阻挡层的MgO膜。
然后，作为固定层的图案，采用I线分节器转印、离子铣削形成了 lxl^m2
的正方形图案。
工序2:制作自由层(非磁性细线)
作为非磁性体的自由层采用在真空中于240°C、 50分钟的条件下退火了的 Cu。用RF磁控管賊射装置制成300謡的Cu膜。 工序3:制作自由层图案。
为了将非磁性自由层做成所要求的形状，使用电子束曝光法进行了微细加 工。将媒体相对面的非磁性细线的断面积和长度分别做成A,=20 x 20nm2, L产300nm;将不与々某体相对的面的非磁性细线的断面积及长度微细加工成 A2=20x2Onm2, L2=300nm。
工序4:制作层间绝缘膜
如图8 (d)所示，制作了 300nm的作为层间绝缘膜的八1203膜。 工序5:制作触点部分
离子铣削层间绝缘膜的一部分，制作了与非自由层相接的触点孔，作为触 点填料的材料使用Au以提高自旋电子的提取效率。 工序6:制作屏蔽
制作了兼作电压测定用的电极的第 一屏蔽和没有电极功能的第二屏蔽。作 为屏蔽层的材料使用NiFe (厚度200nm),两个屏蔽层的图案做成500 x 500nm2。最后，使用CMP进行了在记录媒体相对面所露出的部分的平坦化。
采用具有本发明的第三方式磁场调制型自旋积累器件的再现磁头的构造，
与作为下一代的记录磁头所期待的平面型记录磁头的组合很容易，可以在同一 个晶片上同时制作再现磁头和记录磁头。通过使用以本方法制得的再现磁头， 可提供以超高分辨率、高S/N比为特征的再现磁头。
权利要求
1.一种再现磁头，其特征在于，具有具有受外部磁场影响的第一部位和不受外部磁场影响的第二部位的非磁性体，在上述非磁性体的上述第一部位和第二部位的连接区域之上叠层的磁性体，由上述磁性体对上述非磁性体施加电流并使自旋电子累积在上述非磁性体的上述第一部位和上述第二部位的单元，以及检测上述第一部位和第二部位之间的电压的电压检测单元。
2. 根据权利要求1所述的再现磁头，其特征在于 在上述磁性体之上叠层有反铁磁性体。
3. 根据权利要求1所述的再现磁头，其特征在于 在上述非^磁性体和上述^ 兹性体之间设有绝缘阻挡层。
4. 根据权利要求1所述的再现磁头，其特征在于作为上述非磁性体使用非磁性细线，上述电压检测单元的沿上述非磁性细 线形成的电压测定路径的长度比上述非磁性体所固有的自旋扩散长度的2倍 短。
5. 根据权利要求1所述的再现磁头，其特征在于上述非^磁性体的上述第一部位及第二部位不在从上述^f兹性体对上述非^兹 性体施加电流的3各径上。
6. 根据权利要求1所述的再现磁头，其特征在于 上述非磁性体配置成上述第一部位位于媒体相对面的附近，上述第二部位位于远离媒体相对面的位置，还具有配置在上述非^t性体的与叠层有上述^P兹性体一侧相反一侧，并在相当于上 述磁性体背面 一侧的区域与上述非磁性体接合的第 一屏蔽，配置在上述非磁性体的与叠层有上述磁性体一侧相同 一侧，并与上述非磁 性体的上述第 一部位接合的第二屏蔽，配置在上述非》兹性体的与叠层有上述^兹性体一侧相同一侧，并与上述非磁 性体的上述第二部位接合的第三屏蔽，将电流从上述磁性体通向与上述非磁性体接合的第 一屏蔽，上述电压检测 单元^f企测上述第二屏蔽和上述第三屏蔽之间的电压。
7. 根据权利要求6所述的再现磁头，其特征在于构成接合上述非磁性体和上述第一屏蔽的第一触点部分的材料的自旋扩 散长度比接合上述非磁性体和上述第二屏蔽的第二触点部分的材料的自旋扩 散长度以及接合上述非磁性体和上述第三屏蔽的第三触点部分的材料的自旋 扩散长度更长。
8. 根据权利要求6所述的再现磁头，其特征在于在上述非磁性体和上述磁性体之间设有绝缘阻挡层，在上述磁性体之上叠 层有反铁磁性体。
9. 根据权利要求1所述的再现磁头，其特征在于上述非磁性体配置成上述第一部位位于媒体相对面的附近，上述第二部位 沿着媒体相对面，还具有配置成填满上述非磁性体的上述第一部位的侧边且填满上述第二部位的 媒体一侧的空间，并与上述非磁性体接合的第一屏蔽，以与上述第 一屏蔽一起夹着上述非磁性体的上述第 一部位的方式配置在 上述第 一部位的侧边的第二屏蔽，将电流从上述磁性体通到上述非磁性体，上述电压检测单元检测上述非磁 性体的上述第二部位和上述第一屏蔽之间的电压。
10. 根据权利要求9所述的再现磁头，其特征在于 上述非磁性体由结合成T字形的3条局部细线构成，上述第一部位由从上述3条局部细线的结合部向媒体相对面延伸的局部细线构成，上述第二部位 由从上述结合部沿着媒体相对面延伸的局部细线构成，从上述磁性体向上述非 磁性体通电的电流从上述结合部流到与上述第二局部细线相反方向沿着媒体 相对面延伸的局部细线。
11. 根据权利要求9所述的再现磁头，其特征在于 在上述非^兹性体和上述^兹性体之间设有绝缘阻挡层，在上述,兹性体之上叠层有反铁磁性体。
12. —种磁记录装置，具有具有磁记录层的磁记录媒体，驱动上述磁记 录媒体的驱动部，在上述磁记录媒体上进行记录再现的磁头，使上述磁头向上 述磁记录媒体上的预定位置移动的驱动器；其特征在于上述磁头具有具有受从上述磁记录媒体的磁记录层泄漏的漏磁场影响的 第一部位和不受上述漏磁场影响的第二部位的非磁性体，叠层在上述非磁性体 的上述第一部位和第二部位的连接区域之上的^t性体，由上述^f兹性体对上述非 磁性体施加电流而使自旋电子累积在上述非磁性体的上述第 一部位和上述第 二部位的单元，检测上述第一部位和第二部位之间的电压的电压检测单元。
全文摘要
本发明涉及再现磁头及磁记录装置。本发明提供一种可与具有太比特级的面记录密度硬盘相对应的超高分辨率且低噪音的再现磁头。本发明的再现磁头使电流从磁化被反铁磁性体(103)固定了的固定层(102)流向具有受外部磁场影响的部位(N₁)和不受外部磁场影响的部位(N₂)的非磁性细线(101)，并使自旋极化电子(Is₁、Is₂)累积在非磁性细线(101)中。电压端子的距离(L)比非磁性细线(101)的自旋扩散长度短。随着外部磁场的变动，自旋电子(Is₁)虽受调制，但自旋电子(Is₂)不受调制。因此，在(N₁)和(N₁)之间产生依赖于外部磁场的电位差，用电压表(104)测定该电位差。
文档编号G11B5/39GK101359475SQ20081010886
公开日2009年2月4日 申请日期2008年5月29日 优先权日2007年8月2日
发明者山田将贵, 高桥宏昌 申请人:株式会社日立制作所