JP2000348307A

JP2000348307A - 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法

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Publication number: JP2000348307A
Application number: JP11156751A
Authority: JP
Inventors: Koichi Terunuma; 幸一照沼
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】放熱効率を高めることができる磁気抵抗効果
素子および薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法を提
供する。【解決手段】磁気抵抗効果素子５０は、磁化方向が自
由に変化する磁性層であるフリー層５４と、非磁性金属
からなる磁気分離層５３と、磁化方向が一方向に固定さ
れた磁性層であるピンド層５２と、このピンド層５２の
磁化方向を固定する反強磁性体層５１を積層した積層体
５を含んでいる。積層体５の媒体対向面Ｓと反対側の端
面には、媒体対向面Ｓに対して傾斜したテーパ面５Ａが
形成されており、反強磁性体層５１の媒体対向面Ｓから
反対面までの距離がフリー層５４の媒体対向面Ｓからの
反対面までの距離よりも大きくなるよう構成されてい
る。これにより、反強磁性体層５１からの十分な放熱量
を確保することができ、磁気抵抗効果素子５０の加熱を
抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素
子、それを用いた薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハードディスク装置の面記録密度
の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められ
ている。薄膜磁気ヘッドとしては、書き込み用の誘導型
磁気変換素子を有する記録ヘッドと読み出し用の磁気抵
抗効果素子（以下、ＭＲ（Magneto Resistive ）素子と
も記す。）を有する再生ヘッドとを積層した構造の複合
型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。

【０００３】ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果
（ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive ）効果）を
示す磁性膜を用いたＡＭＲ素子と、巨大磁気抵抗効果
（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive ）効果）を示する
磁性膜（ＧＭＲ膜）を用いたＧＭＲ素子などがある。

【０００４】ＡＭＲ素子を用いた再生ヘッドはＡＭＲヘ
ッドあるいは単にＭＲヘッドと呼ばれ、ＧＭＲ素子を用
いた再生ヘッドはＧＭＲヘッドと呼ばれる。ＡＭＲヘッ
ドは、面記録密度が１ギガビット／（インチ）²を超え
る再生ヘッドとして利用され、ＧＭＲヘッドは、面記録
密度が３ギガビット／（インチ）²を超える再生ヘッド
として利用されている。

【０００５】ところで、ＧＭＲ膜としては、「多層型
（アンチフェロ型）」、「誘導フェリ型」、「グラニュ
ラ型」、「スピンバルブ型」等が提案されている。これ
らの中で、比較的構成が単純で、弱い磁場でも大きな抵
抗変化を示し、量産に好ましいと考えられるＧＭＲ膜
は、スピンバルブ型である。

【０００６】図２３は、スピンバルブ型ＧＭＲ膜（以
下、スピンバルブ膜と略す）を用いた複合ヘッド２００
の概略構造を表す側断面図である。複合ヘッド２００
は、ハードディスクなどの磁気記録媒体に対向して配置
される。複合ヘッド２００は、例えばＡｌ₂Ｏ₃・Ｔｉ
Ｃ（アルティック）で形成された基板２０１を有してお
り、この基板２０１の上に、例えばＡｌ₂Ｏ₃（アルミ
ナ）で形成された絶縁層２０２を介して、磁性材料で形
成された下部シールド層２０３が積層されている。下部
シールド層２０３上には、例えばＡｌ₂Ｏ₃やＡｌＮ
（窒化アルミニウム）で形成された下部シールドギャッ
プ層２０４と上部シールドギャップ層２０６が積層され
ている。これら下部シールドギャップ層２０４と上部シ
ールドギャップ層２０６の間には、積層体２０５が埋設
されている。なお、この場合、積層体２０５は、上記の
スピンバルブ型ＧＭＲ膜である。

【０００７】上部シールドギャップ層２０６の上には、
磁性材料からなる上部シールド層２０７（兼下部磁極）
が形成されている。上部シールド層２０７には、例えば
Ａｌ₂Ｏ₃からなる記録ギャップ層２０８を挟んで、上
部磁極層２１０が対向配置されている。下部シールド層
２０７と上部磁極層２１０との間には絶縁層２０９に埋
設された状態で、薄膜コイル２１１が形成されている。

【０００８】下部シールド層２０３、下部シールドギャ
ップ層２０４、積層体２０５および上部シールドギャッ
プ層２０６は、磁気記録媒体の情報を読み出す再生ヘッ
ド部を構成している。また、上部シールド層（兼下部磁
極）２０７、記録ギャップ層２０８、絶縁層２０９、上
部磁極層２１０および薄膜コイル２１１は、磁気記録媒
体に情報を書き込む記録ヘッド部を構成している。な
お、図中Ｓで示す面は、複合ヘッド２００が磁気記録媒
体に対向する媒体対向面（エアベアリング面：ＡＢＳ）
である。

【０００９】ここで、図２４と図２５を用いて、スピン
バルブ膜である積層体２０５の構造について説明する。
図２４は積層体２０５の媒体対向面Ｓと平行な断面図
（すなわち、図２３におけるＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ断面
図）であり、図２５は積層体２０５の媒体対向面Ｓ垂直
な断面図（すなわち、図２３の積層体２０５の拡大図）
である。スピンバルブ膜は、基本的に、例えばＰｔＭｎ
（白金・マンガン合金）からなる反強磁性層２５１、例
えばＣｏ（コバルト）からなる磁性層であるピンド層２
５２、例えばＣｕ（銅）からなる非磁性金属層２５３、
例えばＮｉＦｅ（パーマロイ）からなるフリー層２５４
の４層を順に積層した多層膜で構成されている。ピンド
層２５２と反強磁性層２５１とを積層した状態で、例え
ば摂氏２５０度で熱処理すると、ピンド層２５２と反強
磁性層２５１の界面での交換結合による交換異方性磁場
により、ピンド層２５２の磁化の方向は例えば図中Ｙで
示す方向へ固定される。フリー層２５４は、非磁性金属
層２５３によって反強磁性層２５１から隔てられている
ため、その磁化方向は固定されていず、外部磁場によっ
て変化する。

【００１０】ところで、このようなスピンバルブ膜を用
いた情報の再生、つまり磁気記録媒体からの信号磁場の
検出は以下のように行われる。まず、ピンド層２５２、
非磁性金属層２５３およびフリー層２５４に、直流定電
流である検出電流（センス電流）が、例えば図中Ｘで示
す方向に流される。磁気記録媒体からの信号磁場を受け
ると、フリー層２５４の磁化の方向が変化する。フリー
層２５４の磁化方向とピンド層２５２の（固定されてい
る）磁化方向との相対角度によって、電気抵抗が変化
し、これに伴う電圧変化として情報が検出される。

【００１１】ここで、一般に、ＭＲ素子の媒体対向面Ｓ
からその反対面までの距離は、ＭＲハイト（ＭＲ―Ｈ）
と呼ばれている。スピンバルブ膜を用いたＭＲ素子の場
合、フリー層の媒体対向面Ｓからその反対面までの距離
が、ＭＲハイトを決定する。図２５に示したように、従
来の積層体２０５では、反強磁性層２５１、ピンド層２
５２、非磁性金属層２５３およびフリー層２５４の媒体
対向面からその反対面までの距離はほぼ同じになってい
る。

【００１２】また、ＭＲ素子の再生トラック幅Ｔｗは、
高記録密度化に伴って小さくなりつつある。また、これ
に伴い、ＭＲ素子のＭＲハイトも小さくなる傾向にあ
る。例えば、磁気記録媒体のトラック幅が１μｍの場
合、ＭＲ素子の再生トラック幅は１μｍでＭＲハイトは
０．６μｍである。一方、磁気記録媒体のトラック幅が
０．５μｍの場合、ＭＲ素子の再生トラック幅は０．５
μｍでＭＲハイトは０．３μｍとなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、ＭＲ素子
では小型化が進んでいるが、この小型化に伴い、ＭＲ素
子で発生する熱による次のような問題が発生している。
つまり、ＭＲ素子で発生する熱は上下のシールドギャッ
プ層を介して上下のシールド層（図２３におけるシール
ド層２０３，２０７）に放熱される。しかしながら、Ｍ
Ｒ素子の再生トラック幅とＭＲハイトが小さくなると、
ＭＲ素子の放熱面積（つまり再生トラック幅とＭＲハイ
トの積）が大幅に縮小する。このような放熱面積の縮小
に伴うＭＲ素子の発熱は、エレクトロマイグレーション
（導体中を金属原子が移動して局所的なボイドができる
現象）や層間拡散を引き起こす一因となる。その結果、
ＭＲ素子の寿命が短くなるという問題がある。

【００１４】なお、特開平６−２２３３３１号公報およ
び特開平１０−２２２８１６号公報には、ＭＲ素子の周
囲の層（シールド層、絶縁層、基板など）を熱伝導率の
高い材料で構成することにより、ＭＲ素子で発生した熱
を効率的に放熱する技術が開示されている。しかしなが
ら、上述したＭＲ素子の小型化に伴ってＭＲ素子の放熱
面積が小さくなると、ＭＲ素子の周囲の層の熱伝導率を
高くしたとしても放熱能力の向上はあまり期待できな
い。

【００１５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、放熱能力を高めることができる磁気
抵抗効果素子および薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造
方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗効果素
子は、磁気分離層と、この磁気分離層の一方の面に形成
され外部磁場により磁化方向が自由に変化する軟磁性層
と、磁気分離層の他方の面に形成された強磁性層と、強
磁性層の前記磁気分離層と接する面とは反対側の面に形
成された反強磁性層を含み、軟磁性層、磁気分離層、強
磁性層および反強磁性層は一端面が外部磁場に対向する
面を形成するよう構成されており、反強磁性層の前記一
端面から反対面までの距離が、少なくとも、軟磁性層の
前記一端面からその反対面までの距離より大きくなるよ
う構成されている。

【００１７】本発明の磁気抵抗効果素子では、外部磁場
（例えば記録媒体などからの信号磁場）によるフリー層
の磁化方向の変化に伴って電気抵抗が変化し、この抵抗
変化に伴う電圧変化（読み出し出力）に基づいて磁気情
報が検出される。磁気抵抗効果素子に流れる検出電流
（センス電流）により生ずるジュール熱は、前記一端面
から反対面までの距離がより大きい反強磁性層を通って
放熱される。

【００１８】また、本発明の磁気抵抗効果素子では、反
強磁性層の前記一端面からその反対面までの距離と、軟
磁性層の前記一端面からその反対面までの距離との差
が、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ま
しい。この距離の差が、０．０５μｍ未満の場合には、
放熱効果の向上は殆ど見られず、１．０μｍより大きい
場合には、読み出し出力のプラスとマイナスの非対称性
が大きくなる。

【００１９】また、本発明の磁気抵抗効果素子では、軟
磁性層、磁気分離層、強磁性層および反強磁性層の前記
一端面の反対面が、前記一端面に対して傾斜するように
してもよい。このような傾斜を形成すれば、反強磁性層
の前記一端面から反対面までの距離が少なくとも軟磁性
層の前記一端面からその反対面までの距離より大きいと
いう上述の構成を、比較的簡単に得ることができる。

【００２０】また、本発明の磁気抵抗効果素子では、軟
磁性層の前記一端面の反対の面が、前記一端面に対して
平行な面であり、磁気分離層、強磁性層および反強磁性
層の前記一端面の反対面が、前記一端面に対して傾斜す
るようにしても良い。軟磁性層の各端面が垂直である方
が、ＭＲハイトをより正確に決めることができる。

【００２１】本発明の磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効
果素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、磁気抵抗効果
素子は、磁気分離層と、この磁気分離層の一方の面に形
成され外部磁場により磁化方向が自由に変化する軟磁性
層と、磁気分離層の他方の面に形成された強磁性層と、
強磁性層の磁気分離層と接する面とは反対側の面に形成
された反強磁性層を含んでおり、軟磁性層、磁気分離
層、強磁性層および反強磁性層は一端面が記録媒体に対
向する面を形成し、反強磁性層の前記一端面から反対面
までの距離が、少なくとも、軟磁性層の前記一端面から
その反対面までの距離より大きくなるよう構成されてい
る。

【００２２】また、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、磁気
抵抗効果素子を挟んで対向するように配置され、磁気抵
抗効果素子を磁気的に遮蔽する２つの磁気シールド層を
備えるようにしても良い。磁気抵抗効果膜で発生したジ
ュール熱は、上記の反強磁性層を通って一方の磁気シー
ルド膜に伝達される。

【００２３】また、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、互い
に磁気的に連結され、かつ、記録媒体に対向する側の一
部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を含
み、それぞれ少なくとも１つの層からなる２つの磁性層
と、２つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを有す
るようにしても良い。コイルに電流を流すことにより磁
極部分に（ギャップ層を横断する方向の）磁場が生じ、
この磁場により磁気記録媒体に情報が書き込まれる。

【００２４】本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法は、
基体上に、反強磁性層、強磁性層、磁気分離層および軟
磁性層を含む積層体を形成する工程と、反強磁性層の一
端面から反対面までの距離が少なくとも軟磁性層の（反
強磁性層の前記一端面と同じ側の）一端面からその反対
面までの距離より大きくなるよう、積層体をパターニン
グする工程とを含む。この製造方法によれば、基体側か
ら、反強磁性層、強磁性層、磁気分離層、軟磁性層が、
この順に形成された積層体が得られる。

【００２５】本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法で
は、前記一端面から反対面までの距離が(少なくとも軟
磁性層よりも)大きい反強磁性層が形成される。積層体
中を流れる電流によって生じるジュール熱は、この反強
磁性層を通って放熱される。

【００２６】本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法で
は、パターニング工程において、イオンミリング法を用
いるようにしても良い。また、イオンミリング法におけ
るイオンの入射角度またはレジストマスクの厚さの少な
くとも一方を調節することにより、前記積層体の傾斜面
の傾斜角度を制御しても良い。

【００２７】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁
気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘッドを製造する方法
であって、磁気抵抗効果素子を形成する工程が、基体上
に、反強磁性層、強磁性層、磁気分離層および軟磁性層
を含む積層体を形成する工程と、反強磁性層の前記一端
面から反対面までの距離が少なくとも軟磁性層の（反強
磁性層の前記一端面と同じ側の）一端面からその反対面
までの距離より大きくなるよう、積層体をパターニング
する工程を含むものである。

【００２８】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、
第１の磁気シールド層を形成する工程と、第１の磁気シ
ールド層の上に第１のシールドギャップ層を形成する工
程と、第１のシールドギャップ層の上に磁気抵抗効果素
子を形成する工程と、磁気抵抗効果素子の上に第２のシ
ールドギャップ層を形成する工程と、第２のシールドギ
ャップ層の上に第２の磁気シールド層を形成する工程と
を含んでもよい。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００３０】〔第１の実施の形態〕図１ないし図１６を
参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効
果素子としてのＭＲ素子と、それを用いた薄膜磁気ヘッ
ドとしての複合ヘッドについて説明する。

【００３１】ＭＲ素子と複合ヘッドの構成図１は、第１の実施の形態の複合ヘッド１００の基本構
成を表す断面図である。複合ヘッド１００は、ハードデ
ィスクなどの磁気記録媒体に情報を記録する記録ヘッド
部１０１と、磁気記録媒体の情報を再生する再生ヘッド
部１０２を一体に構成したものである。複合ヘッド１０
０の一方の端面（図１における左端面）は、磁気記録媒
体に対向している媒体対向面（またはエアベアリング
面；ＡＢＳ）Ｓであり、本発明における「外部磁場に対
向する面」または「記録媒体に対向する面」の一具体例
に対応している。図１では、磁気記録媒体の移動方向は
矢印Ｚで表され、磁気記録媒体のトラック幅の方向（す
なわち、複合ヘッドの再生トラック幅の方向）は矢印Ｘ
で表されている。また、磁気記録媒体と複合ヘッド１０
０が対向する方向は、矢印Ｙで表されている。

【００３２】複合ヘッド１００は、例えばＡｌ₂Ｏ₃・
ＴｉＣ（アルティック）よりなる基体１を有している。
この基体１の上には、例えばＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）よ
りなる膜厚２〜１０μｍの絶縁層２と、ＮｉＦｅ（パー
マロイ）などの磁性材料よりなる膜厚１〜３μｍの下部
シールド層３が積層されている。下部シールド層３の上
には、Ａｌ₂Ｏ₃またはＡｌＮ（チッ化アルミニウム）
よりなる膜厚１０〜１００ｎｍの下部シールドギャップ
層４と上部シールドギャップ層６が形成されている。

【００３３】下部シールドギャップ層４と上部シールド
ギャップ層６の間には、スピンバルブ膜である積層体５
を含むＭＲ素子５０（図２）が埋設されている。上部シ
ールドギャップ層６上には、Ｎｉ−Ｆｅ（パーマロイ）
などの磁性材料からなり、再生ヘッド部１０２と記録ヘ
ッド部１０１の双方に用いられる膜厚１〜４μｍの上部
シールド層兼下部磁極（以下、上部シールド層と記
す。）９が形成されている。

【００３４】上部シールド層９上には、例えばＡｌ₂Ｏ
₃などの絶縁膜よりなる膜厚０．１〜０．５μｍの記録
ギャップ層１０が形成されている。この記録ギャップ層
１０の上に、膜厚１．０〜５．０μｍのフォトレジスト
層１１を介して、記録ヘッド用の第１層目の薄膜コイル
１２（膜厚２〜３μｍ）と、これを覆うフォトレジスト
層１３が形成されている。フォトレジスト層１３の上に
は、第２層目の薄膜コイル１４（膜厚２〜３μｍ）とこ
れを覆うフォトレジスト層１５が形成されている。な
お、本実施の形態では薄膜コイルが２層の例を示した
が、薄膜コイルの総数は１層あるいは３層以上であって
もよい。

【００３５】フォトレジスト層１１，１３，１５を覆う
ように、記録ヘッド部用の磁性材料である、例えば高飽
和磁束密度材のＮｉＦｅ（パーマロイ）またはＦｅＮよ
りなる膜厚約３μｍの上部磁極１６が形成されている。
なお、図１では図示しないが、上部磁極１６は、例えば
Ａｌ₂Ｏ₃よりなる膜厚２０〜３０μｍのオーバーコー
ト層（図９におけるオーバーコート層１７）によって覆
われている。

【００３６】下部シールド層３、下部シールドギャップ
層４、ＭＲ素子５０、上部シールドギャップ層６および
上部シールド層９は、磁気記録媒体の情報（つまり磁気
記録媒体からの信号磁場）を検出する再生ヘッド部１０
２を構成している。再生ヘッド部１０２は、磁気記録媒
体からの信号磁場によってＭＲ素子５０に発生する電気
抵抗の変化を検出するようになっている。

【００３７】また、上部磁気シールド部（兼下部磁極）
９、記録ギャップ層１０、コイル１２，１４および上部
磁極１６は、磁気記録媒体に情報を書き込む記録ヘッド
部１０１を構成している。記録ヘッド部１０１は、コイ
ル１２，１４に流れる電流によって上下の磁極１６，９
に磁束を生じ、磁極１６、９間の記録ギャップ層１０近
傍に生ずる磁束によって磁気記録媒体の磁性層を磁化す
るようになっている。

【００３８】なお、下部シールド層３は、本発明におけ
る「第１のシールド層」の一具体例に対応する。上部シ
ールド層９は、本発明における「第２のシールド層」の
一具体例に対応する。これら上部シールド層９および下
部シールド層３は、本発明における「２つの磁気シール
ド層」の一具体例にも対応する。シールドギャップ層
４、８は、本発明における「第１のシールドギャップ
層」および「第２のシールドギャップ層」の一具体例に
それぞれ対応する。下部磁極（上部シールド層）９およ
び上部磁極１６が本発明における「２つの磁性層」の一
具体例に対応し、下部磁極９、上部磁極１６、薄膜コイ
ル１２，１４および記録ギャップ層１０を含む部分が本
発明における「誘導型磁気変換素子」の一具体例に対応
する。

【００３９】図２は、積層体５を含むＭＲ素子５０を表
す図であり、複合ヘッド１００の媒体対向面Ｓと平行な
断面（図１におけるＩＩ−ＩＩ断面）を表している。本
実施の形態のＭＲ素子５０の積層体５は、下部シールド
ギャップ層４の上に、例えばＰｔＭｎ（白金−マンガ
ン）からなる反強磁性層５１、例えばＣｏ（コバルト）
からなる磁性層であるピンド層５２、例えばＣｕ（銅）
からなる非磁性金属層５３、例えばＮｉＦｅ（パーマロ
イ）からなるフリー層５４を順に積層したものである。

【００４０】ピンド層５２と反強磁性層５１とを積層し
た状態で例えば摂氏２５０度で熱処理すると、ピンド層
５２と反強磁性層５１の界面での交換結合により、ピン
ド層５２の磁化の方向が固定される。なお、本実施の形
態では、ピンド層５２の磁化の方向は図２におけるＹ方
向へ固定されるものとする。

【００４１】積層体５の図２におけるＸ方向両側には、
フリー層５４の磁化方向を揃えてノイズ（いわゆるバル
クハウゼンノイズ）の発生を抑えるためのバイアス印加
膜が設けられている。本実施の形態では、バイアス印加
膜は、バイアス用強磁性層５５ａ，５５ｂと、このバイ
アス用強磁性層５５ａ，５５ｂに積層されたバイアス用
反強磁性層５６ａ，５６ｂの２層で構成されている。バ
イアス用強磁性層５５ａ，５５ｂとバイアス用反強磁性
層５６ａ，５６ｂのそれぞれの界面での交換結合により
フリー層５４に対するバイアス磁場が発生するようにな
っている。なお、本実施の形態では、フリー層５４には
図２におけるＸ方向のバイアス磁場が与えられるものと
する。

【００４２】ここで、反強磁性層５１が本発明における
「反強磁性層」の一具体例に対応し、ピンド層５２が本
発明における「強磁性層」の一具体例に対応する。ま
た、非磁性金属層５３が本発明における「磁気分離層」
の一具体例に対応し、フリー層５４が本発明における
「軟磁性層」の一具体例に対応する。

【００４３】図３は、積層体５の図２におけるＩＩＩ−
ＩＩＩ断面図であり、媒体対向面Ｓに垂直な断面を表し
ている。積層体５の媒体対向面Ｓにおいて、反強磁性層
５１、ピンド層５２、非磁性金属層５３およびフリー層
５４のそれぞれの一端（図３における左端）は、媒体対
向面Ｓと一致している。一方、積層体５の媒体対向面Ｓ
と反対側の端面（図３における右端面）は、媒体対向面
Ｓに対して傾斜しているテーパ面５Ａとなっており、フ
リー層５４、非磁性金属層５３、ピンド層５２、反強磁
性層５１の順に媒体対向面Ｓから反対面までの距離が大
きくなっている。具体的には、反強磁性層５１のフリー
層５４と反対側（図３における下面）における媒体対向
面Ｓからその反対面までの距離Ｄ１と、フリー層５４の
反強磁性層５１と反対側（図３における上面）における
媒体対向面Ｓからその反対面までの距離Ｄ２との差（Ｄ
１―Ｄ２）は、０．０５μｍ〜１μｍである。なお、フ
リー層５４の媒体対向面Ｓからその反対面までの距離Ｄ
２が、ＭＲハイトに対応している。

【００４４】複合ヘッドの製造方法次に、図４ないし図１５を参照して、複合ヘッド１００
の製造方法について説明する。なお、図４ないし図９お
よび図１２（Ｂ）は媒体対向面Ｓに垂直な断面を表して
いる。また、図１０、図１１、図１２（Ａ）、図１３お
よび図１４は複合ヘッド部分の媒体対向面に平行な断面
を拡大して表している。また、図１５は、複合ヘッド１
００の平面構成を示している。

【００４５】本実施の形態に係る製造方法では、まず、
図４に示したように、例えばＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ（アル
ティック）よりなる基体１上に、例えばＡｌ₂Ｏ₃（ア
ルミナ）よりなる絶縁層２を、約２〜１０μｍの膜厚で
堆積する。

【００４６】次に、絶縁層２上に、磁性材料よりなる再
生ヘッド用の下部シールド層３を、例えばめっき法によ
って１〜３μｍの膜厚に形成する。次に、下部シールド
層３の上に、例えばＡｌ₂Ｏ₃またはＡｌＮを１０〜１
００ｎｍの膜厚にスパッタ堆積し、絶縁層としての下部
シールドギャップ層４を形成する。

【００４７】次に、下部シールドギャップ層４上に、積
層体５を形成するための積層膜５′を数十ｎｍの膜厚に
形成する。具体的には、図１０に拡大して示したよう
に、下部シールドギャップ層４上に、反強磁性層５１、
ピンド層５２、非磁性金属層５３、フリー層５４および
保護層５８をこの順にスパッタ法で積層形成し、積層膜
５′とする。

【００４８】ここで、反強磁性層５１は、例えばＰｔＭ
ｎ（白金−マンガン）、ＮｉＭｎ（ニッケル−マンガ
ン）等の材料を用いて２０ｎｍ程度の膜厚に形成する。
ピンド層５２は、例えばＣｏ（コバルト）等の材料を用
いて２ｎｍ程度の膜厚に形成する。非磁性金属層５３
は、例えばＣｕ（銅）等の材料を用いて２．５ｎｍの膜
厚に形成する。フリー層５４は、例えばＮｉＦｅ（パー
マロイ）等の材料を用いて８ｎｍの膜厚に形成する。な
お、図１０において、反強磁性層５１、ピンド層５２、
非磁性金属層５３、フリー層５４および保護層５８の各
膜厚は、他の層の膜厚に比べて誇張して描かれている。

【００４９】保護層５８は、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｚｒ、
Ｈｆ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｕＲｈＭｎ、
ＰｔＭｎ、ＰｔＭｎＲｈおよびＴｉＷから選ばれた１つ
の材料による単層膜、またはＴａ／ＰｔＭｎ、Ｔａ／Ｃ
ｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ／
ＲｈおよびＴｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの２層膜を用
いる（なお、元素間の「／」なる表示は両元素が積層さ
れていることを表している）。

【００５０】次に、図５および図１１に示したように、
積層膜５′の上の積層体５を形成すべき位置に選択的に
フォトレジストパターン６ａを形成する。このとき、フ
ォトレジストパターン６ａは、後述するリフトオフを容
易に行うことができるように、例えば断面形状をＴ型と
する。

【００５１】次に、フォトレジストパターン６ａをマス
クとして積層膜５′をエッチングして、反強磁性層５
１、ピンド層５２、非磁性金属層５３およびフリー層５
４からなる積層体５のパターンを形成する。

【００５２】より詳細には、図１２（Ａ）および（Ｂ）
に示したように、フォトレジストパターン６ａをマスク
として、積層膜５′を、例えばＡｒ（アルゴン）等を用
いたイオンミリング法により斜め方向からエッチングし
て、媒体対向面Ｓと反対の側の端面にテーパ面５Ａを形
成する。ここでは、イオンの入射角度αまたはフォトレ
ジストパターンｔの厚さの少なくとも一方を調節するこ
とで、テーパ角度θを制御する。なお、イオンの入射角
度αは１０〜６０度の範囲で調節し、フォトレジストパ
ターン６ａの厚さｔは０．５〜５．０μｍの範囲で調節
することが望ましい。例えばイオンの入射角度αを１０
度とし、フォトレジストパターン６ａの厚さを３μｍと
すると、テーパ面５Ａのテーパ角度θを１５度にするこ
とができる。フォトレジストパターン６ａの厚さが厚い
ほど、またイオンの入射角度αが大きいほど、テーパ角
度θは小さくなる。

【００５３】次に、図１３に示したように、積層体５の
両側に、フリー層５４にバイアス磁場を与えるためのバ
イアス用強磁性層５５ａ，５５ｂとバイアス用反強磁性
層５６ａ，５６ｂを積層する。さらに、バイアス用反強
磁性層５６ａ，５６ｂの上に、電極層７ａ，７ｂを１０
０〜２００ｎｍ程度の膜厚に形成する。なお、この電極
層７は、例えば、Ｔａ（タンタル）とＡｕ（金）の積層
膜、Ｔｉ・Ｗ（チタン・タングステン合金）とＴａの積
層膜として形成される。

【００５４】なお、バイアス用反強磁性層５６、および
積層体５の反強磁性層５１の材料としては、Ｐｔ４７〜
５２ａｔ％、Ｍｎ４８〜５３ａｔ％なる組成（最も好ま
しくはＰｔ４８ａｔ％、Ｍｎ５２ａｔ％）のＰｔＭｎ、
Ｐｔ３３〜５２ａｔ％、Ｍｎ４５〜５７ａｔ％、Ｒｈ０
〜１７ａｔ％なる組成（最も好ましくはＰｔ４０ａｔ
％、Ｍｎ５１ａｔ％、Ｒｈ９％）のＰｔＭｎＲｈ、Ｒｕ
０〜２０ａｔ％、Ｒｈ０〜２０ａｔ％、Ｍｎ７５〜８５
ａｔ％なる組成（最も好ましくはＲｕ３ａｔ％、Ｒｈ１
５ａｔ％、Ｍｎ８２ａｔ％）のＲｕＲｈＭｎの中から選
択することができる。

【００５５】次に、リフトオフ処理によって、フォトレ
ジストパターン６ａとその上に積層されている堆積物Ｄ
（バイアス用強磁性層、バイアス用反強磁性層およびリ
ード導体層の各材料）を除去する。

【００５６】次に、図６および図１４に示したように、
下部シールドギャップ層４および積層体５を覆うように
して、ＡｌＮ等の絶縁膜からなる上部シールドギャップ
層８を、１０〜１００ｎｍ程度の膜厚に形成し、積層体
５をシールドギャップ層４，８内に埋設する。

【００５７】次に、上部シールドギャップ層８上に、磁
性材料からなり、再生ヘッドと記録ヘッドの双方に用い
られる上部シールド層兼下部磁極（以下、上部シールド
層と記す。）９を、約１〜４μｍの膜厚に形成する。

【００５８】次に、図７に示したように、上部シールド
層９上に、絶縁膜、例えばＡｌ₂Ｏ₃膜よりなる記録ギ
ャップ層１０を、０．１〜０．５μｍの膜厚に形成し、
この記録ギャップ層１０上に、スロートハイトを決定す
るフォトレジスト層１１を、約１．０〜２．０μｍの膜
厚で、所定のパターンに形成する。次に、フォトレジス
ト層１１上に、誘導型の記録ヘッド用の第１層目の薄膜
コイル１２を、２〜３μｍの膜厚に形成する。次に、フ
ォトレジスト層１１および薄膜コイル１２を覆うように
して、フォトレジスト層１３を、所定のパターンに形成
する。次に、フォトレジスト層１３上に、第２層目の薄
膜コイル１４を、２〜３μｍの膜厚に形成する。次に、
フォトレジスト層１３およびコイル１４を覆うようにし
て、フォトレジスト層１５を、所定のパターンに形成す
る。ここで、薄膜コイル１２，１４が本発明における
「薄膜コイル」に対応する。

【００５９】次に、図８に示したように、コイル１２，
１４よりも後方（図８における右側）の位置において、
磁路形成のために、記録ギャップ層１０を部分的にエッ
チングして開口部１０ａを形成する。次に、記録ギャッ
プ層１０、開口部１０ａ、フォトレジスト層１１，１
３，１５を覆うようにして、記録ヘッド用の磁性材料で
ある、例えば高飽和磁束密度材のＮｉＦｅ（パーマロ
イ）またはＦｅＮよりなる上部磁極１６を、約３μｍの
膜厚にパターン形成する。この上部磁極１６は、コイル
１２，１４の後方の開口部１０ａにおいて上部シールド
層（下部磁極）９と接触し、磁気的に連結している。

【００６０】次に、図９に示したように、上部磁極１６
をマスクとして、イオンミリングによって、記録ギャッ
プ層１０と上部シールド層（下部磁極）９をエッチング
する。次に、上部磁極１６上に、例えばＡｌ₂Ｏ₃より
なるオーバーコート層１７を、２０〜３０μｍの膜厚に
形成する。

【００６１】次に、ピンド層５２の磁場の方向を固定
（ピンニング）するために反強磁性層５１とピンド層５
２の界面での交換結合を起こさせる処理と、バイアス磁
場を発生するために、バイアス用反強磁性層５６ａ，５
６ｂとバイアス用強磁性層５５ａ，５５ｂの各界面での
交換結合を起こさせる処理を行う。

【００６２】反強磁性層５１とピンド層５２の界面での
交換結合が生じうる温度(ブロッキング温度)と、バイア
ス用反強磁性層５６ａ，５６ｂとバイアス用強磁性層５
５ａ，５５ｂの界面での交換結合が生じうる温度は、互
いに異なっていることが望ましい。前者が後者より高温
の場合、磁界発生装置付きのチャンバ等を利用して、複
合ヘッド１００を前者（反強磁性層５１とピンド層５２
のブロッキング温度）より高い温度に加熱する。そし
て、複合ヘッド１００を徐々に冷却し、反強磁性層５１
とピンド層５２のブロッキング温度に達したところで、
ピンド層５２に所定の磁化方向（図２または図３におけ
るＹ方向）の磁場を与える。これにより、ピンド層５２
の磁化方向が固定される。

【００６３】そして、複合ヘッド１００の温度がバイア
ス用反強磁性層５６ａ，５６ｂとバイアス用強磁性層５
５ａ，５５ｂのブロッキング温度まで下がったところ
で、バイアス用強磁性層５５ａ，５５ｂに所定の磁化方
向（図２または図３におけるＸ方向）の磁場を与える。
これによりバイアス用強磁性層５５ａ，５５ｂの磁化方
向が固定される。磁化方向が固定されたバイアス用強磁
性層５５ａ，５５ｂによって、両バイアス用強磁性層５
５ａ，５５ｂに挟まれた積層体５にバイアス磁界が印加
される。なお、反強磁性層５１とピンド層５２のブロッ
キング温度が、バイアス用反強磁性層５６ａ，５６ｂと
バイアス用強磁性層５５ａ，５５ｂのブロッキング温度
よりも低い場合には、上述の作業順序が逆になる。

【００６４】最後に、スライダの機械加工を行って、記
録ヘッドおよび再生ヘッドの媒体対向面Ｓを形成して、
複合ヘッド１００が完成する。図９に示したように、上
部磁極１６、記録ギャップ層１０および上部シールド層
（下部磁極）９の一部の各側壁が垂直に自己整合的に形
成された構造は、トリム（Trim）構造と呼ばれる。この
トリム構造によれば、狭トラックの書き込み時に発生す
る磁束の広がりによる実効トラック幅の増加を防止する
ことができる。

【００６５】図１５は、上述のようにして製造された複
合ヘッド１００の平面図である。なお、図１５では、オ
ーバーコート層１７を省略している。なお、図４ないし
図９および図１２（Ｂ）は、図１５におけるＡ−Ａ′線
断面を表している。また、図１０、図１１、図１２
（Ａ）、図１３および図１４は、図１５におけるＢ−
Ｂ′線断面を表している。

【００６６】なお、本実施の形態で反強磁性層５１の材
料として用いたＰｔＭｎやＮｉＭｎは、ＣｕＡｕ−Ｉ型
規則結晶構造を有しており、交換結合を生じるには加熱
処理が必要である。これに対し、反強磁性層５１として
ＦｅＭｎ（鉄―マンガン）のような不規則結晶構造を持
つ化合物を用いた場合、ピンド層５２と反強磁性層５１
を接触させるだけでピンド層５２の磁化の方向が固定さ
れるので、加熱処理が不要である。同様に、バイアス用
反強磁性層５６ａ、５６ｂとしても、ＦｅＭｎのような
不規則結晶構造を持つ化合物を使うことができる。

【００６７】複合ヘッドの動作次に、このように構成された複合ヘッド１００の動作
（再生動作）について説明する。

【００６８】図２および図３において、積層体５のピン
ド層５２と反強磁性層５１の界面での交換結合による交
換異方性磁場により、ピンド層５２の磁化の方向は図中
Ｙ方向へ固定される。また、フリー層５４の磁化方向
は、積層体５の両側に配置されたバイアス用強磁性層５
５ａ，５５ｂの発するバイアス磁界により、トラック幅
方向（図中Ｘ方向）に揃えられている。

【００６９】ピンド層５２、非磁性金属層５３およびフ
リー層５４には、電極層７ａ，７ｂを通じて、直流定電
流である検出電流（センス電流）が図中Ｘ方向に流され
る。磁気記録媒体からの信号磁場を受けると、フリー層
５４の磁化の方向が変化する。フリー層５４の磁化方向
とピンド層５２の磁化方向（固定）との相対角度に応じ
て、電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化が電圧変化
として検出される。

【００７０】このとき、検出電流が積層体５中を流れる
ことによりジュール熱が発生する。このジュール熱は、
主に電流がピンド層５２、非磁性金属層５３およびフリ
ー層５４を流れることにより発生するものである。この
ジュール熱は、反強磁性層５１から、下部シールドギャ
ップ層４と下部シールド層３を通って放熱される。

【００７１】本実施の形態では、上述したように、フリ
ー層５４、非磁性金属層５３、ピンド層５２、反強磁性
層５１は、この順に媒体対向面Ｓから反対面までの距離
が大きくなっている。すなわち、反強磁性層５１の面積
がフリー層５４の面積よりも大きいので、反強磁性層５
１とフリー層５４が同面積である場合に比べて、放熱能
力は向上する。

【００７２】信号磁場の検出は、フリー層５４における
磁化方向の変動に基づいて行われるので、磁気記録媒体
の高密度化に対応するためには、磁気記録媒体のトラッ
ク幅に合わせてＭＲ素子５０の再生トラック幅とＭＲハ
イトを小さくすれば良い。本実施の形態では、フリー層
５４の面積よりも反強磁性層５１の面積が大きいので、
フリー層５４を小さくしても反強磁性層５１によって放
熱面積を確保することができる。つまり、高密度記録に
対応しつつ、ＭＲ素子の放熱能力を向上させることがで
きる。

【００７３】図１６は、本実施の形態のＭＲ素子５０に
４〜８ｍＡの電流を流し、その時のＭＲ素子５０の温度
上昇を測定した結果を表すものである。ここで、図３に
おける反強磁性層５１のフリー層５４と反対側の端縁
（図３における下面）における媒体対向面Ｓから反対面
までの距離Ｄ１を１μｍとし、フリー層５４の反強磁性
層５１と反対側の端縁（図３における上面）における媒
体対向面Ｓから反対面までの距離Ｄ２を０．５μｍとし
た。つまり、反強磁性層５１のフリー層５４と反対側の
端縁における媒体対向面Ｓから反対面までの距離Ｄ１
と、フリー層５４の反強磁性層５１と反対側の端縁にお
ける媒体対向面Ｓから反対面までの距離Ｄ２との差（Ｄ
１―Ｄ２）は０．５μｍである。なお、図１６には、比
較のため、反強磁性層の媒体対向面Ｓから反対面までの
距離と、フリー層の媒体対向面Ｓから反対面までの距離
とが同じ（いずれも０．５μｍ）であるＭＲ素子の実験
データも示されている。

【００７４】図１６に示したように、積層体５の端面に
テーパ面５Ａを設け、反強磁性層５１の媒体対向面Ｓか
ら反対面までの距離を、フリー層５４の媒体対向面Ｓか
ら反対面までの距離より大きくすることによって、温度
上昇を２５％〜３０％低くすることができた。

【００７５】図１７は、反強磁性層５１のフリー層５４
と反対側の端縁における媒体対向面Ｓから反対面までの
距離Ｄ１と、フリー層５４の反強磁性層５１と反対側の
端縁における媒体対向面Ｓから反対面までの距離Ｄ２と
の差（Ｄ１―Ｄ２）と、ＭＲ素子の温度上昇との関係を
示す特性図である。この図１７において、温度上昇は、
積層体５にテーパが設けられていない場合、すなわち
（Ｄ１−Ｄ２）がゼロの場合の温度上昇（℃）に対する
相対的な値として表されている。なお、ここでは、積層
体５に６ｍＡの直流定電流を流している。

【００７６】また、図１７には、複合ヘッド１００を磁
気記録媒体と対向させた状態で、磁気記録媒体の磁界
（ＳとＮ）を切り替えた際の、ＭＲ素子５０の読み出し
出力（電圧出力）のプラスの出力とマイナスの出力のア
シンメトリー（非対称性）が示されている。図１８に示
されているように、ＭＲ素子５０の出力波形のプラスの
ピーク値Ｖ１、マイナスのピーク値Ｖ２（Ｖ１、Ｖ２は
いずれも絶対値）に対して、アシンメトリーＡｓｙｍ
は、Ａｓｙｍ＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ１×１００と定義されている。一般に、ＭＲ素子では、アシンメト
リーを±１０％以内に抑えることが求められている。

【００７７】図１７に示されているように、上記の距離
の差（Ｄ１―Ｄ２）が０．０５μｍ未満だと、ＭＲ素子
５０の放熱効果はほとんど見られない。一方、上記の距
離の差（Ｄ１―Ｄ２）が１．０μｍより大きいと、アシ
ンメトリーが１０％を超えてしまう（これは反強磁性層
５１のテ─パ部分へ分流した検出電流による磁界の影響
によるものである）。したがって、反強磁性層５１のフ
リー層５４と反対側の端縁における媒体対向面Ｓから反
対面までの距離Ｄ１と、フリー層５４の反強磁性層５１
と反対側の端縁における媒体対向面Ｓから反対面までの
距離Ｄ２との差（Ｄ１―Ｄ２）は、０．０５μｍから１
μｍであることが望ましい。

【００７８】このように本実施の形態によれば、ＭＲ素
子５０の積層体５のフリー層５４の媒体対向面Ｓから反
対面までの距離よりも反強磁性層５１の媒体対向面Ｓか
ら反対面までの距離が大きいので、磁気記録媒体のトラ
ック幅に合わせてＭＲ素子５０のＭＲハイト等を小さく
すると同時に、反強磁性層５１の面積を放熱に必要な分
だけ確保することが可能になる。すなわち、磁気記録媒
体の高密度化に対応すると同時に、放熱能力を高めるこ
とができる。

【００７９】なお、ＭＲ素子５０のジュール熱は、積層
体５の再生トラック幅方向中央部で特に多く発生する。
本実施の形態では、反強磁性層５１の媒体対向面Ｓから
反対面までの距離を大きくしているので、反強磁性層５
１の再生トラック幅方向の長さを大きくした場合に比べ
て、積層体５の中央部で発生した熱を効率的に放熱する
ことができる。

【００８０】また、本実施の形態では、フリー層５４、
非磁性金属層５３、ピンド層５２および反強磁性層５１
を積層した積層体の媒体対向面Ｓと反対側の端面にテー
パ面５Ａを形成したので、比較的簡単な方法（イオンミ
リング法におけるイオンの入射角度を傾ける方法など）
により、反強磁性層５１の媒体対抗面Ｓから反対面まで
の距離を、フリー層５４の媒体対抗面Ｓから反対面まで
の距離よりも大きくすることができる。

【００８１】［第２の実施の形態］次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。

【００８２】図１９は、第２の実施の形態のＭＲ素子の
積層体の構造を表す断面図である。第２の実施の形態の
ＭＲ素子の積層膜１０５は、第１の実施の形態と同様、
例えばＰｔＭｎにより形成された膜厚２０ｎｍの反強磁
性層１５１と、例えばＣｏにより構成された膜厚２ｎｍ
のピンド層１５２と、例えばＣｕにより構成された膜厚
２．５ｎｍの非磁性金属層１５３と、例えばＮｉＦｅに
より構成された膜厚８ｎｍのフリー層１５４、例えばＣ
ｕにより構成された保護層１５８を積層したものであ
る。

【００８３】本第２の実施の形態では、フリー層１５４
の媒体対向面Ｓと反対側の端面１５４Ａは媒体対向面Ｓ
に対してほぼ平行であり、反強磁性層１５１、ピンド層
１５２および非磁性金属層１５３の３層の媒体対向面Ｓ
と反対側の端面は、媒体対向面Ｓに対して傾斜したテー
パ面１０５Ａとなっている。反強磁性層１５１のフリー
層１５４と反対側の端縁における媒体対向面Ｓから反対
面までの距離Ｄ１と、フリー層１５４の媒体対向面Ｓか
ら反対面までの距離Ｄ２との差（Ｄ１―Ｄ２）は、例え
ば０．０５μｍから１μｍである。なお、第２の実施形
態のＭＲ素子の、積層体１０５以外の構成は、第１の実
施の形態のＭＲ素子５０の構成（図２）と同様である。

【００８４】次に、本第２の実施の形態に係るＭＲ素子
の製造方法について説明する。第１の実施形態と同様、
例えばＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣよりなる基体１上に、例えば
Ａｌ₂Ｏ₃よりなる絶縁層２、磁性材料よりなる再生ヘ
ッド用の下部シールド層３、例えばＡｌ₂Ｏ₃またはＡ
ｌＮよりなる下部シールドギャップ層４を順次積層す
る。そして、下部シールドギャップ層４上に、積層体１
０５を形成するための積層膜５′を数十ｎｍの膜厚に形
成する。具体的には、下部シールドギャップ層４上に、
反強磁性層１５１、ピンド層１５２、非磁性金属層１５
３、フリー層１５４および保護層１５８をこの順にスパ
ッタ法で積層形成し、積層膜５′とする。

【００８５】次に、図２０に示したように、積層膜５′
の上の積層体１０５を形成すべき位置に選択的にフォト
レジストパターン６ａを形成し、フォトレジストパター
ン６ａをマスクとして積層膜５′をエッチングする。具
体的には、フォトレジストパターン６ａをマスクとし
て、積層膜５′を、例えばＡｒ（アルゴン）等を用いた
イオンミリング法によりエッチングする。

【００８６】この積層膜５’のエッチングプロセスは、
次の２つの工程を含んでいる。図２０に示したように、
フリー層１５４と保護層１５８をエッチングする際に
は、イオンミリング法のイオン入射方向は膜面に対して
垂直（つまり、媒体対向面Ｓに対して平行）とする。こ
れにより、フリー層１５４の媒体対向面Ｓと反対の側の
端面１５４Ａは垂直になる。フリー層１５４と保護層１
５８のエッチングが終わると、イオンの入射方向を傾斜
させ、残りの３層（非磁性金属層１５３、ピンド層１５
２、反強磁性層１５１）にテーパ面１０５Ａを形成す
る。

【００８７】ここでも、第１の実施の形態と同様、イオ
ンの入射角度αは１０〜６０度の範囲で調節し、フォト
レジストパターン６ａの厚さｔは０．５〜５．０μｍの
範囲で調節することが望ましい。例えばイオンの入射角
度αを１０度とし、フォトレジストパターン６ａの厚さ
ｔを３μｍとすると、テーパ面１０５Ａのテーパ角度θ
を１５度にすることができる。

【００８８】このようにすれば、図２１に示したよう
に、フリー層１５４と保護層１５８の端面にはテーパを
設けず、残りの３層（非磁性金属層１５３、ピンド層１
５２、反強磁性層１５１）にテーパ面１０５Ａを形成す
ることができる。これ以降の工程は、上記第１の実施の
形態と同様である。つまり、上記第１の実施の形態にお
ける図４〜図９に示したのと同様の工程により複合ヘッ
ドが完成する。

【００８９】本第２の実施の形態の複合ヘッドでは、フ
リー層１５４の面積よりも反強磁性層１５１の面積（放
熱面積）が大きいので、磁気記録媒体の高密度化に対応
しつつ放熱効率を高めることができるという第１の実施
の形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施の形態
では、フリー層１５４の一端面とその反対面が平行であ
るため、ＭＲハイトをより正確に決めることができる。

【００９０】また、イオンミリング法による積層体のエ
ッチング工程において、フリー層１５４の加工時と残り
の３層の加工時でイオンの入射方向を変えることによっ
て、フリー層１５４の端面だけを垂直にして残りの３層
の端面にテーパ１０５Ａを形成することができる。

【００９１】以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発
明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定さ
れず、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施の
形態では、ＭＲ素子の積層体の媒体対向面に対する反対
面をテーパ面としたが、図２２に示すように積層体３０
５の各層（反強磁性層３５１、ピンド層３５２、非磁性
金属層３５３、フリー層３５４）の媒体対抗面から反対
面までの距離を変えて、階段状に構成しても良い。その
ためには、例えば，各層をそれぞれ、その端面が基体に
対して垂直になるようにエッチングすれば良い。

【００９２】また、バイアス磁界印加膜としては、バイ
アス用強磁性膜５５ａ，５５ｂとバイアス用反強磁性膜
５６ａ，５６ｂ（図２）の代わりに、硬磁性膜（Hard M
agnet）を用いても良い。また、フリ─層やピンド層
は、それぞれ複数の層を積層した積層膜であっても良
い。

【００９３】また、上記各実施の形態では、本発明の磁
気抵抗効果素子を複合型薄膜磁気ヘッドに用いる場合に
ついて説明したが、再生専用の薄膜磁気ヘッドに用いる
ことも可能である。さらに、積層体は、基体側からフリ
─層、非磁性金属層、ピンド層、反強磁性層という順で
積層しても良い。また、記録ヘッドと再生ヘッドの積層
順序を逆にしても良い。

【００９４】また、上記各実施の形態では、磁気分離層
を非磁性金属層（例えばＣｕ）としたが、非磁性金属層
の変わりに絶縁層を用いてもよい。この場合には、上記
各実施の形態をトンネル接合型磁気抵抗効果膜（ＴＭＲ
膜）を用いた素子などに適用することができる。

【００９５】さらに、本発明の磁気抵抗効果素子は、上
記各実施の形態で取り上げた薄膜磁気ヘッドのほかに、
例えば、磁気信号を検知するセンサや、磁気信号を記憶
するメモリ等に適用することも可能である。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし５
のいずれか１に記載の磁気抵抗効果素子、請求項６ない
し１１のいずれか１に記載の薄膜磁気ヘッド、請求項１
２ないし１６のいずれか１に記載の磁気抵抗効果素子の
製造方法、または請求項１７ないし１９のいずれか１に
記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、反強磁性層
の（外部磁界に対向する）一端面から反対面までの距離
が、軟磁性層の(外部磁界に対向する）一端面から反対
面までの距離よりも大きいので、反強磁性層の面積が軟
磁性層の面積よりも大きくなり、放熱能力が向上すると
いう効果を奏する。さらに、軟磁性層を小さくしても反
強磁性層によって放熱面積を確保することができるの
で、高密度記録に対応しつつ、磁気抵抗効果素子の放熱
能力を向上させることができる。

【００９７】特に、請求項２に記載の磁気抵抗効果素子
および請求項７に記載の薄膜磁気ヘッドによれば、反強
磁性層の（外部磁界に対向する）一端面から反対面まで
の距離と、軟磁性層の（外部磁界に対向する）一端面か
ら反対面までの距離との差を０．０５μｍ以上１．０μ
ｍ以下に設定したので、確実に放熱効果を得ることがで
きると同時に、読み出し出力のプラスとマイナスの対称
性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ドの媒体対向面と垂直な断面を表す図である。

【図２】図１の薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の媒体対向面
と平行な断面を表す図である。

【図３】図２のＭＲ素子の積層体の媒体対向面に垂直な
断面を表す図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法における一工程を説明するための断面図で
ある。

【図５】図４に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図６】図５に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図７】図６に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図８】図７に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図９】図８に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法における一工程を説明するための断面図
であって、媒体対向面に平行な断面の拡大図である。

【図１１】図１０に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図１２】図１１に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図１３】図１２に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図１４】図１３に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドの平面図である。

【図１６】本発明の第１の実施の形態における放熱効果
の実験結果を表す特性図である。

【図１７】本発明の第１の実施の形態における放熱効果
とアシンメトリーの実験結果を表す特性図である。

【図１８】アシンメトリーの概念を表す図である。

【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドの積層体の媒体対向面と垂直な断面を表す図であ
る。

【図２０】図１９の薄膜磁気ヘッドの製造方法の一工程
を説明するための拡大断面図である。

【図２１】図２０に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図２２】複合ヘッドの他の積層方法の例を表す図であ
る。

【図２３】従来の薄膜磁気ヘッドの断面構成を表す図で
ある。

【図２４】図２３の薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の積層体
の断面構成を表す図である。

【図２５】図２３の薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の積層体
の断面構成を表す図である。

【符号の説明】

１…基板、２…絶縁層、３…下部シールド層、４…下部
シールドギャップ層、５…積層体、５′…積層膜、５０
…ＭＲ素子、５１…反強磁性層、５２…ピンド層（強磁
性層）、５３…非磁性金属層（磁気分離層）、５４…フ
リー層（軟磁性層）、５５ａ，５５ｂ…バイアス用強磁
性層、５６ａ，５６ｂ…バイアス用反強磁性層、５８…
保護層、６ａ，６ｂ…フォトレジストパターン、７…第
１の電極層、８…上部シールドギャップ層、９…上部シ
ールド層兼下部磁極、１０…記録ギャップ層、１１，１
３，１５…フォトレジスト層、１６…上部磁極、１７…
オーバーコート層、１８…第２の電極層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気分離層と、この磁気分離層の一方の面に形成され、外部磁場により
磁化方向が自由に変化する軟磁性層と、前記磁気分離層の他方の面に形成された強磁性層と、前記強磁性層の前記磁気分離層と接する面とは反対側の
面に形成された反強磁性層を含み、前記軟磁性層、前記磁気分離層、前記強磁性層および前
記反強磁性層は、それらの一端面が、外部磁場に対向す
る面を形成するよう構成されており、前記反強磁性層の前記一端面からその反対面までの距離
が、少なくとも、前記軟磁性層の前記一端面からその反
対面までの距離より大きいことを特徴とする磁気抵抗効
果素子。
【請求項２】前記反強磁性層の前記一端面からその反
対面までの距離と、前記軟磁性層の前記一端面からその
反対面までの距離との差が、０．０５μｍ以上１．０μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗
効果素子。
【請求項３】前記軟磁性層、前記磁気分離層、前記強
磁性層および前記反強磁性層の前記一端面の反対面は、
前記一端面に対して傾斜していることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】前記軟磁性層の前記一端面の反対面は、
前記一端面に対して平行であり、前記磁気分離層、前記強磁性層および前記反強磁性層の
前記一端面の反対面は、前記一端面に対して傾斜してい
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁
気抵抗効果素子。
【請求項５】前記軟磁性層の、前記磁気分離層と接す
る面とは反対側の面に、保護層が形成されていることを
特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載
の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】記録媒体に対向して配置された磁気抵抗
効果素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、前記磁気抵抗効果素子は、磁気分離層と、この磁気分離層の一方の面に形成され、外部磁場により
磁化方向が自由に変化する軟磁性層と、前記磁気分離層の他方の面に形成された強磁性層と、前記強磁性層の前記磁気分離層と接する面とは反対側の
面に形成された反強磁性層を含んでおり、前記軟磁性層、前記磁気分離層、前記強磁性層および前
記反強磁性層は、それらの一端面が、前記記録媒体に対
向する面を形成するよう構成されており、前記反強磁性層の前記一端面からその反対面までの距離
が、少なくとも、前記軟磁性層の前記一端面からその反
対面までの距離より大きいことを特徴とする薄膜磁気ヘ
ッド。
【請求項７】前記反強磁性層の前記一端面からその反
対面までの距離と、前記軟磁性層の前記一端面からその
反対面までの距離との差が、０．０５μｍ以上１．０μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の薄膜磁気
ヘッド。
【請求項８】前記軟磁性層、前記磁気分離層、前記強
磁性層および前記反強磁性層の前記一端面の反対面は、
前記一端面に対して傾斜していることを特徴とする請求
項６または請求項７に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】前記軟磁性層の前記一端面の反対面は、
前記一端面に対して平行であり、前記磁気分離層、前記強磁性層および前記反強磁性層の
前記一端面の反対面は、前記一端面に対して傾斜してい
ることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の薄
膜磁気ヘッド。
【請求項１０】さらに、前記磁気抵抗効果素子を挟んで対向するように配置さ
れ、前記磁気抵抗効果素子を磁気的に遮蔽する２つの磁
気シールド層を備えたことを特徴とする請求項６ないし
請求項９のいずれか１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１１】さらに、互いに磁気的に連結され、かつ、記録媒体に対向する側
の一部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を
含み、それぞれ少なくとも１つの層からなる２つの磁性
層と、前記２つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを有す
る誘導型磁気変換素子を備えたことを特徴とする請求項
６ないし請求項１０のいずれか１に記載の薄膜磁気ヘッ
ド。
【請求項１２】基体上に、反強磁性層、強磁性層、磁
気分離層および軟磁性層を含む積層体を形成する工程
と、前記反強磁性層の一端面から反対面までの距離が、少な
くとも、前記軟磁性層の、前記一端面と同じ側の端面か
らその反対面までの距離より大きくなるよう、前記積層
体をパターニングする工程とを含むことを特徴とする磁
気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１３】前記パターニング工程において、前記
積層体の一端面に対して、その反対面が傾斜するように
パターニングを行うことを特徴とする請求項１２記載の
磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１４】前記パターニング工程において、イオ
ンミリング法を用いることを特徴とする請求項１３記載
の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１５】前記イオンミリング法において、イオ
ンの入射角度またはレジストマスクの厚さの少なくとも
一方を調節することにより、前記積層体の傾斜面の傾斜
角度を制御することを特徴とする請求項１４記載の磁気
抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１６】前記パターニング工程において、前記
軟磁性層のイオンミリング時のイオンの入射角度は、前
記積層体の表面に対して直角であり、前記磁気分離層、前記強磁性層および前記反強磁性層の
イオンミリング時のイオンの入射角度は前記積層体の表
面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１５記
載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１７】磁気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘ
ッドを製造する方法であって、前記磁気抵抗効果素子を形成する工程が、基体上に、反強磁性層、強磁性層、磁気分離層および軟
磁性層を積層する工程と、前記反強磁性層の前記一端面からその反対面までの距離
が、少なくとも、前記軟磁性層の、前記一端面と同じ側
の端面からその反対面までの距離より大きくなるよう、
前記積層体をパターニングする工程とを含むことを特徴
とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１８】さらに、第１の磁気シールド層を形成する工程と、前記第１の磁気シールド層の上に第１のシールドギャッ
プ層を形成する工程と、第１のシールドギャップ層の上に磁気抵抗効果素子を形
成する工程と、前記磁気抵抗効果素子の上に第２のシールドギャップ層
を形成する工程と、前記第２のシールドギャップ層の上に第２の磁気シール
ド層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１
７記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１９】さらに、互いに磁気的に連結され、かつ、記録媒体に対向する側
の一部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を
含み、それぞれ少なくとも１つの層からなる２つの磁性
層を形成する工程と、これらの２つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを
有する誘導型磁気変換素子を形成する工程とを含むこと
を特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の薄膜
磁気ヘッドの製造方法。