[发明专利]磁阻效应元件,磁头,磁记录/再现装置和磁存储器

说明书

相关发明的交叉引用

[0001]本申请基于2006年7月7日提交的2006-188709号日本专利申请并要求对于该申请的优先权利益；该专利申请的全部内容通过引用而结合在本文中。

技术领域

[0002]本发明分别涉及构造成使电流在垂直于其薄膜表面的方向流动的磁阻效应元件，包括所述磁阻效应元件的磁头，磁记录/再现装置和磁存储器。

背景技术

[0003]具有表现GMR(Giant Magneto-resistive(巨磁阻))效应的GMR元件的GMR磁头在从诸如硬盘的磁记录/再现装置的磁记录媒介再现所需要的信息中被广泛使用。

[0004]GRM元件可以以自旋阀型磁阻效应元件为例，其中，具有其磁化在一个方向基本固定的磁性薄膜的固定磁化层，中间层和具有对外磁场(例如来自磁记录媒介的信号磁场，磁化通常被设定为平行或反平行于固定磁化层的磁化)敏感(可旋转)的磁性薄膜的自由磁化层被按顺序堆叠。固定磁化层的磁化由反铁磁性薄膜或类似物固定。

[0005]为了避免Barkhausen噪声，垂直偏置机构(例如最好由Cobalt-Platinum合金或Cobalt-Chromium-Platinum合金制作的磁畴控制薄膜)被应用于GRM元件，这样，垂直偏置磁场被施加于GRM元件的自由磁化层。在这种情形下，所施加的垂直偏置磁场也几乎平行于磁阻效应薄膜的主要表面，因而垂直于固定磁化层的磁化。因此，在没有信号磁场的条件下，固定磁化层的磁化方向几乎垂直于自由磁化层的磁化方向。

[0006]GMR效应产生于固定磁化层和自由磁化层的磁化之间的相对角变化。

[0007]CIP(CurrentIn Plane(平面电流))-GRM元件被构造成使所希望的磁阻效应可以分别由与元件的层叠结构平行地流动的传感电流探测到。

[0008]最近，采用TME元件的TMR(Tunnel Magneto-resistive(隧道磁阻))磁头得到研究和开发，其中，中间层由诸如氧化铝的绝缘体制作，传感电流的流动方向分别垂直于TMR元件的层叠结构以检测其磁阻效应，以便增大其记录密度。这样的TMR磁头可以增强磁阻效应。但是，因为中间层由绝缘体制造，因此它也会增强前置放大器噪声和电流流经绝缘体的装置固有的散粒噪声。

[0009]CPP(电流垂直于平面)-GMR元件也得到研究和开发，其中，传感电流的流动方向垂直于元件的层叠结构的主要表面以检测其磁阻效应。CPP-GRM元件可以实现比CIP-GRM元件更高的记录密度，因为与CIP-GRM元件相比，即使磁轨的宽度变窄，CPP-GRM元件仍可以产生更高的再现信号。

[0010]就CIP-GRM元件而言，因为传感电流沿元件的层叠结构的主要表面流动，代表磁阻效应的一部分因为记录磁轨宽度的变窄而变窄，所以阻抗变化量ΔR减小。相反，就CPP-GRM元件而言，因为传感电流的方向垂直于元件的层叠结构的堆叠方向，因此即使磁轨的宽度变窄阻抗变化量ΔR也不完全减小。还有，就CPP-GRM元件而言，因为绝缘物没有像在TMR元件中那样被用作电导体，因此元件的阻抗与TMR元件相比也能够降低。

[0011]另一方面，随着最近对高密度记录的要求，GMR元件在磁轨宽度的方向和高度的方向的尺寸都在缩减。在这样尺寸缩减的CPP-GMR元件中，可能发生一种被称为电流诱发的磁化反转(自旋转移)的现象。

[0012]在电流诱发的磁化反转中，当传感电流从自由磁化层流向固定磁化层时，使自由磁化层的磁化方向几乎平行于固定磁化层的磁化方向。另一方面，自由磁化层的磁化方向基本上发生变化，这样当传感电流从固定磁化层流向自由磁化层时，使固定磁化层的磁化方向几乎反平行于自由磁化层的磁化方向。结果，在电流诱发的磁化反转中，自由磁化的磁响应，也就是CPP-GMR元件的阻抗变化量ΔR可能下降或缩减。

[0013]电流诱发的磁化反转在磁轨的高度和宽度为100nm或更小的元件中可能频繁地发生，其中，磁性层中的磁畴可能是单畴，这样边缘磁畴的缺点就可以减小。在最近的磁记录装置和磁再现装置中，磁轨的宽度和高度被要求设定到100nm或以下。因此，就高密度记录来说，要求制造电流诱发的磁化反转减小的CPP-GMR元件。