[发明专利]CPP型磁阻效应元件和磁盘装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于将磁记录介质等的磁场强度作为信号进行读取的磁阻效应元件、具备该磁阻效应元件的薄膜磁头、以及包含该薄膜磁头的磁头悬架组件和磁盘装置。

背景技术

近年来，伴随着磁盘装置的面记录密度的提高，也要求薄膜磁头的性能的提高。作为薄膜磁头，广泛使用的是复合型薄膜磁头，其是在基板上层叠了具有只读的磁阻效应元件(以下有时简写为MR(Magneto-resistive：磁阻)元件)的再生头和具有只写的感应式磁转换元件的记录头的结构。

作为MR元件可以举出利用了各向异性磁阻(AnisotropicMagnetoresistive)效应的AMR元件、利用了巨磁阻(GiantMagnetoresistive)效应的GMR元件、利用了穿隧磁阻(Tunnel-typeMagnetoresistive)效应的TMR元件等。

作为再生头的特性，特别要求高灵敏度和大输出。作为满足这种要求的再生头，利用了自旋阀型GMR元件的GMR头再生已经得到批量生产。另外，近年来，对应于面记录密度的进一步提高，使用了TMR元件的再生头也正在批量生产。

自旋阀型GMR元件通常具有：非磁性层；在该非磁性层的一个面上形成的自由层(free layer)；在非磁性层的另一个面上形成的磁化固定层；以及在位于与非磁性层相反一侧的磁化固定层上形成的钉扎层(通常是反铁磁层)。自由层是对应于来自外部的信号磁场其磁化方向变化而起作用的层，磁化固定层是通过来自钉扎层(反铁磁层)的磁场其磁化方向被固定的层。

然而，现有的GMR头中，使磁信号检测用的电流(所谓的检测电流(sense current))在相对于构成GMR元件的各层的面是平行的方向上流动的结构，即所谓的CIP(Current In Plane：电流在平面内)结构成为主流(CIP-GMR元件)。相对于此，作为下一代元件，使检测电流在相对于构成GMR元件的各层的面是垂直的方向(层叠方向)上流动的结构、即CPP(Current Perpendicular to Plane：电流垂直于平面)结构的GMR元件(CPP-GMR元件)的开发正在进行。

要是以仅根据电流流动方向的分类来说的话，上述TMR元件也进入CPP结构的范畴。但是，TMR元件的层叠膜结构和检测原理与CPP-GMR元件不同。即，TMR元件通常具有：自由层；磁化固定层；配置在上述自由层和磁化固定层之间的隧道势垒层(tunnel barrierlayer)；以及配置在磁化固定层与隧道势垒层相接的面的相反一侧的面上的反铁磁层。隧道势垒层是在通过隧道效应保持自旋的状态下电子能够穿过的非磁性绝缘层。除此之外的层，例如自由层、磁化固定层和反铁磁层，可以说与自旋阀型GMR元件中使用的层基本相同。

然而，在将TMR元件用于再生头的情况下，要求TMR元件的低电阻化。其理由如下，即，在磁盘装置中，要求记录密度的提高和数据传送速率的提高，伴随与此，对再生头要求高频响应性能好。然而，当TMR元件的电阻值很大时，在TMR元件和与其连接的电路中产生的杂散电容变大，导致再生头的高频响应性能下降。因此，对TMR元件必然要求元件的低电阻化。

一般来说，为了TMR元件的低电阻化，减小隧道势垒层的厚度是有效的。但是，当过于减小隧道势垒层的厚度时，由于在隧道势垒层中产生很多针孔，导致TMR元件的寿命缩短，由于在自由层和磁化固定层之间产生磁耦合，导致产生噪声增大、MR比下降等TMR元件特性变差等的问题。这里，将在再生头中发生的噪声称为磁头噪声(headnoise)。在使用了TMR元件的再生头中的磁头噪声包含散粒噪声，该散粒噪声是在使用了GMR元件的再生头中不发生的噪声成分。因此，在使用了TMR元件的再生头中存在磁头噪声大的问题。

另一方面，在CPP-GMR元件中存在着无法获得充分大的MR比的问题。作为其原因，可以考虑是由于在非磁性导电层和磁性层的界面、或者在非磁性导电层中，自旋极化电子被散射。