JP2001160208A - 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気抵抗効果素子を構成する多層膜の両側に
形成される電極層は、先端部が先細りし、電流を均一に
流すことが困難であった。 【解決手段】 多層膜16上で、この多層膜16の両側
に形成された電極層18,18の間に、絶縁層19が形
成され、この絶縁層19の側面に電極層18,18が接
して形成されていることにより、電極層18,18の先
端部の膜厚は厚くなる。従って、多層膜16内に常に一
定量のセンス電流を流すことができる。
形成される電極層は、先端部が先細りし、電流を均一に
流すことが困難であった。 【解決手段】 多層膜16上で、この多層膜16の両側
に形成された電極層18,18の間に、絶縁層19が形
成され、この絶縁層19の側面に電極層18,18が接
して形成されていることにより、電極層18,18の先
端部の膜厚は厚くなる。従って、多層膜16内に常に一
定量のセンス電流を流すことができる。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば固定磁性層
(ピン(Pinned)磁性層)の磁化の方向と外部磁界の影
響を受けるフリー(Free)磁性層の磁化の方向との関係
で電気抵抗が変化するいわゆるスピンバルブ型薄膜素子
に係り、特に、多層膜に有効にセンス電流を流すことが
できる磁気抵抗効果素子およびその製造方法に関する。
(ピン(Pinned)磁性層)の磁化の方向と外部磁界の影
響を受けるフリー(Free)磁性層の磁化の方向との関係
で電気抵抗が変化するいわゆるスピンバルブ型薄膜素子
に係り、特に、多層膜に有効にセンス電流を流すことが
できる磁気抵抗効果素子およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図14は、磁気抵抗効果素子の従来の構
造をABS面から見た断面図である。図14に示す磁気
抵抗効果素子は、巨大磁気抵抗効果を利用したGMR
(giant magnetoresistive)素子の1種であるスピンバ
ルブ型薄膜素子と呼ばれるものであり、ハードディスク
などの記録媒体からの記録磁界を検出するものである。
造をABS面から見た断面図である。図14に示す磁気
抵抗効果素子は、巨大磁気抵抗効果を利用したGMR
(giant magnetoresistive)素子の1種であるスピンバ
ルブ型薄膜素子と呼ばれるものであり、ハードディスク
などの記録媒体からの記録磁界を検出するものである。
【0003】このスピンバルブ型薄膜素子は、下から下
地層6、反強磁性層1、固定磁性層(ピン(Pinned)磁
性層)2、非磁性層3、フリー磁性層(Free)4、及び
保護層7で構成された多層膜9と、この多層膜9の両側
に形成された一対のハードバイアス層5,5と、このハ
ードバイアス層5,5の上に形成された一対の電極層
8,8とで構成されている。なお下地層6及び保護層7
は、Ta(タンタル)膜などで形成されている。またこ
の多層膜9の上面の幅寸法によってトラック幅Twが決
定される。
地層6、反強磁性層1、固定磁性層(ピン(Pinned)磁
性層)2、非磁性層3、フリー磁性層(Free)4、及び
保護層7で構成された多層膜9と、この多層膜9の両側
に形成された一対のハードバイアス層5,5と、このハ
ードバイアス層5,5の上に形成された一対の電極層
8,8とで構成されている。なお下地層6及び保護層7
は、Ta(タンタル)膜などで形成されている。またこ
の多層膜9の上面の幅寸法によってトラック幅Twが決
定される。
【0004】前記反強磁性層1にはFe−Mn(鉄−マ
ンガン)合金膜やNi−Mn(ニッケル−マンガン)合
金膜、固定磁性層2及びフリー磁性層4にはNi−Fe
(ニッケル−鉄)合金膜、非磁性層3にはCu(銅)
膜、ハードバイアス層5,5にはCo−Pt(コバルト
−白金)合金膜、また電極層8,8にはCr膜が一般的
に使用される。
ンガン)合金膜やNi−Mn(ニッケル−マンガン)合
金膜、固定磁性層2及びフリー磁性層4にはNi−Fe
(ニッケル−鉄)合金膜、非磁性層3にはCu(銅)
膜、ハードバイアス層5,5にはCo−Pt(コバルト
−白金)合金膜、また電極層8,8にはCr膜が一般的
に使用される。
【0005】図14に示すように、固定磁性層2の磁化
は、反強磁性層1との交換異方性磁界によりY方向(記
録媒体からの漏れ磁界方向;ハイト方向)に単磁区化さ
れ、フリー磁性層4の磁化は、前記ハードバイアス層
5,5からのバイアス磁界の影響を受けてX方向に揃え
られる。
は、反強磁性層1との交換異方性磁界によりY方向(記
録媒体からの漏れ磁界方向;ハイト方向)に単磁区化さ
れ、フリー磁性層4の磁化は、前記ハードバイアス層
5,5からのバイアス磁界の影響を受けてX方向に揃え
られる。
【0006】すなわち固定磁性層2の磁化と、フリー磁
性層4の磁化とが、直交するように設定されている。
性層4の磁化とが、直交するように設定されている。
【0007】このスピンバルブ型薄膜素子では、ハード
バイアス層5,5上に形成された電極層8,8から、固
定磁性層2、非磁性層3及びフリー磁性層4に検出電流
(センス電流)が与えられる。ハードディスクなどの記
録媒体の走行方向はZ方向であり、記録媒体からの洩れ
磁界がY方向に与えられると、フリー磁性層4の磁化が
XからY方向へ向けて変化する。このフリー磁性層4内
での磁化の方向の変動と、固定磁性層2の固定磁化方向
との関係で電気抵抗が変化し(これを磁気抵抗効果とい
う)、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、
記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
バイアス層5,5上に形成された電極層8,8から、固
定磁性層2、非磁性層3及びフリー磁性層4に検出電流
(センス電流)が与えられる。ハードディスクなどの記
録媒体の走行方向はZ方向であり、記録媒体からの洩れ
磁界がY方向に与えられると、フリー磁性層4の磁化が
XからY方向へ向けて変化する。このフリー磁性層4内
での磁化の方向の変動と、固定磁性層2の固定磁化方向
との関係で電気抵抗が変化し(これを磁気抵抗効果とい
う)、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、
記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図14
に示す従来の磁気抵抗効果素子では、以下のような問題
点が発生する。
に示す従来の磁気抵抗効果素子では、以下のような問題
点が発生する。
【0009】図14の磁気抵抗効果素子の電極層8,8
は、多層膜9と接している先端部8a,8aに近づくに
したがって、膜厚が薄くなっている。従って、電極層
8,8の先端部8a,8aまで、常に一定量のセンス電
流を流し続けることが難しく、センス電流が途中で分流
して、一部がハードバイアス層5,5に流れ込む現象が
発生し、再生出力が低下する。
は、多層膜9と接している先端部8a,8aに近づくに
したがって、膜厚が薄くなっている。従って、電極層
8,8の先端部8a,8aまで、常に一定量のセンス電
流を流し続けることが難しく、センス電流が途中で分流
して、一部がハードバイアス層5,5に流れ込む現象が
発生し、再生出力が低下する。
【0010】本発明は上記従来の課題を解決するための
ものであり、電極層が多層膜と接続している領域におい
ても前記電極層の膜厚が維持されることにより、磁気抵
抗効果素子の多層膜内に常に一定量のセンス電流を流す
ことができ、再生特性を向上させることが可能な磁気抵
抗効果素子およびその製造方法を提供することを目的と
している。
ものであり、電極層が多層膜と接続している領域におい
ても前記電極層の膜厚が維持されることにより、磁気抵
抗効果素子の多層膜内に常に一定量のセンス電流を流す
ことができ、再生特性を向上させることが可能な磁気抵
抗効果素子およびその製造方法を提供することを目的と
している。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、反強磁性層
と、この反強磁性層と接して形成され、前記反強磁性層
との交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁
性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して形成された
フリー磁性層とを有する多層膜と、この多層膜の両側に
形成され、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性
層の磁化方向と交叉する方向へ揃える一対のバイアス層
と、このバイアス層上に形成され、固定磁性層と非磁性
層とフリー磁性層に検出電流を与える一対の電極層とが
設けられて成る磁気抵抗効果素子において、前記多層膜
上で、この多層膜の両側に形成された前記電極層の間
に、絶縁層が形成され、この絶縁層の側面に前記電極層
が直接に又は他の層を介して接していることを特徴とす
るものである。
と、この反強磁性層と接して形成され、前記反強磁性層
との交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁
性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して形成された
フリー磁性層とを有する多層膜と、この多層膜の両側に
形成され、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性
層の磁化方向と交叉する方向へ揃える一対のバイアス層
と、このバイアス層上に形成され、固定磁性層と非磁性
層とフリー磁性層に検出電流を与える一対の電極層とが
設けられて成る磁気抵抗効果素子において、前記多層膜
上で、この多層膜の両側に形成された前記電極層の間
に、絶縁層が形成され、この絶縁層の側面に前記電極層
が直接に又は他の層を介して接していることを特徴とす
るものである。
【0012】本発明では、前記電極層は前記多層膜側の
前端面が、前記絶縁層の側面に沿うように積層されるの
で、前記電極層が前記多層膜と接続している領域におい
ても前記電極層の膜厚は、前記絶縁層の膜厚に依存し
て、厚く維持される。従って、磁気抵抗効果素子の多層
膜内に常に一定量のセンス電流を流すことができ、再生
特性を向上させることが可能になる。
前端面が、前記絶縁層の側面に沿うように積層されるの
で、前記電極層が前記多層膜と接続している領域におい
ても前記電極層の膜厚は、前記絶縁層の膜厚に依存し
て、厚く維持される。従って、磁気抵抗効果素子の多層
膜内に常に一定量のセンス電流を流すことができ、再生
特性を向上させることが可能になる。
【0013】前記多層膜は、下から反強磁性層、固定磁
性層、非磁性層、及びフリー磁性層の順で積層され、前
記反強磁性層は、その上に形成された前記各層の両側の
領域に延びており、この両側領域の反強磁性層上に、金
属膜を介して一対のバイアス層及び電極層が積層されて
いることが好ましい。
性層、非磁性層、及びフリー磁性層の順で積層され、前
記反強磁性層は、その上に形成された前記各層の両側の
領域に延びており、この両側領域の反強磁性層上に、金
属膜を介して一対のバイアス層及び電極層が積層されて
いることが好ましい。
【0014】また本発明は、フリー磁性層と、前記フリ
ー磁性層の上下に形成された非磁性層と、一方の非磁性
層の上及び他方の非磁性層の下に形成され、磁化方向が
固定されている固定磁性層と、一方の固定磁性層の上及
び他方の固定磁性層の下に形成された反強磁性層とを有
する多層膜と、前記多層膜の両側に形成され、前記フリ
ー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉
する方向へ揃える一対のバイアス層と、このバイアス層
上に形成され、固定磁性層と非磁性層とフリー磁性層に
検出電流を与える一対の電極層とが設けられて成る磁気
抵抗効果素子において、前記多層膜上で、この多層膜の
両側に形成された前記電極層の間に、絶縁層が形成さ
れ、この絶縁層の側面に前記電極層が直接に又は他の層
を介して接していることを特徴とするものである。
ー磁性層の上下に形成された非磁性層と、一方の非磁性
層の上及び他方の非磁性層の下に形成され、磁化方向が
固定されている固定磁性層と、一方の固定磁性層の上及
び他方の固定磁性層の下に形成された反強磁性層とを有
する多層膜と、前記多層膜の両側に形成され、前記フリ
ー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉
する方向へ揃える一対のバイアス層と、このバイアス層
上に形成され、固定磁性層と非磁性層とフリー磁性層に
検出電流を与える一対の電極層とが設けられて成る磁気
抵抗効果素子において、前記多層膜上で、この多層膜の
両側に形成された前記電極層の間に、絶縁層が形成さ
れ、この絶縁層の側面に前記電極層が直接に又は他の層
を介して接していることを特徴とするものである。
【0015】なお、前記多層膜の最上層に、酸化防止用
の保護層が形成されていてもよい。また、前記保護層表
面または前記保護層を除いた多層膜表面と、前記多層膜
の不感領域上に延ばされた前記電極層の前端面とがなす
角度が60度以上、より好ましくは90度以上である
と、電極層8,8の先端部8a,8aまで、常に一定量
のセンス電流を確実に流し続けることができる。
の保護層が形成されていてもよい。また、前記保護層表
面または前記保護層を除いた多層膜表面と、前記多層膜
の不感領域上に延ばされた前記電極層の前端面とがなす
角度が60度以上、より好ましくは90度以上である
と、電極層8,8の先端部8a,8aまで、常に一定量
のセンス電流を確実に流し続けることができる。
【0016】また、前記フリー磁性層は、磁気モーメン
トの大きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層
を介して積層され、前記非磁性材料層を介して隣接する
前記軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状
態であると、前記フリー磁性層の膜厚を薄くすることと
同等の効果が得られ、フリー磁性層の磁化が変動しやす
くなり、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上するの
で好ましい。
トの大きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層
を介して積層され、前記非磁性材料層を介して隣接する
前記軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状
態であると、前記フリー磁性層の膜厚を薄くすることと
同等の効果が得られ、フリー磁性層の磁化が変動しやす
くなり、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上するの
で好ましい。
【0017】なお、前記軟磁性薄膜の磁気モーメントの
大きさは、前記軟磁性薄膜の飽和磁化(Ms)と膜厚
(t)の積で表される。
大きさは、前記軟磁性薄膜の飽和磁化(Ms)と膜厚
(t)の積で表される。
【0018】さらに、前記フリー磁性層が、磁気モーメ
ントが異なる複数の軟磁性薄膜が非磁性材料層を介して
積層されたものであるときには、前記多層膜と前記バイ
アス層との磁気的接続面が前記フリー磁性層を構成する
複数の軟磁性薄膜の側面のうち、一つの軟磁性薄膜の側
面とのみ重なり合っていることが好ましい。
ントが異なる複数の軟磁性薄膜が非磁性材料層を介して
積層されたものであるときには、前記多層膜と前記バイ
アス層との磁気的接続面が前記フリー磁性層を構成する
複数の軟磁性薄膜の側面のうち、一つの軟磁性薄膜の側
面とのみ重なり合っていることが好ましい。
【0019】前記バイアス層は、前記フリー磁性層を構
成する複数の軟磁性薄膜のうち、一つの軟磁性薄膜の磁
化方向を揃えるだけでよい。一つの軟磁性薄膜の磁化方
向が一定方向に揃えられると、この軟磁性薄膜に隣接す
る軟磁性薄膜は磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態
となり、結局全ての軟磁性薄膜の磁化方向が一定方向に
平行か反平行かに揃えられ、フリー磁性層全体の磁化方
向が一定方向に揃えられる。
成する複数の軟磁性薄膜のうち、一つの軟磁性薄膜の磁
化方向を揃えるだけでよい。一つの軟磁性薄膜の磁化方
向が一定方向に揃えられると、この軟磁性薄膜に隣接す
る軟磁性薄膜は磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態
となり、結局全ての軟磁性薄膜の磁化方向が一定方向に
平行か反平行かに揃えられ、フリー磁性層全体の磁化方
向が一定方向に揃えられる。
【0020】前記バイアス層が、前記フリー磁性層を構
成する複数の軟磁性薄膜と磁気的に接続されていると、
磁化方向が前記バイアス層から発生する磁界の方向と反
対方向に向いている軟磁性薄膜は、前記バイアス層と磁
気的に接続している両側端部付近において磁化方向が乱
れてしまう。このとき、これらの軟磁性薄膜と前記非磁
性材料層を介して隣接している、磁化方向が前記バイア
ス層から発生する磁界の方向に向いている軟磁性薄膜の
両側端部付近の磁化方向もつられて乱れてしまう。
成する複数の軟磁性薄膜と磁気的に接続されていると、
磁化方向が前記バイアス層から発生する磁界の方向と反
対方向に向いている軟磁性薄膜は、前記バイアス層と磁
気的に接続している両側端部付近において磁化方向が乱
れてしまう。このとき、これらの軟磁性薄膜と前記非磁
性材料層を介して隣接している、磁化方向が前記バイア
ス層から発生する磁界の方向に向いている軟磁性薄膜の
両側端部付近の磁化方向もつられて乱れてしまう。
【0021】また、前記固定磁性層は、磁気モーメント
の大きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層を
介して積層され、前非磁性材料層を介して隣接する前記
軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態で
あると、前記固定磁性層を構成する複数の軟磁性膜が、
互いに他の軟磁性膜の磁化方向を固定しあうので、全体
として固定磁性層の磁化方向を一定方向に安定させるこ
とができるので好ましい。
の大きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層を
介して積層され、前非磁性材料層を介して隣接する前記
軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態で
あると、前記固定磁性層を構成する複数の軟磁性膜が、
互いに他の軟磁性膜の磁化方向を固定しあうので、全体
として固定磁性層の磁化方向を一定方向に安定させるこ
とができるので好ましい。
【0022】ここでも、前記軟磁性薄膜の磁気モーメン
トの大きさは、前記軟磁性薄膜の飽和磁化(Ms)と膜
厚(t)の積で表される。
トの大きさは、前記軟磁性薄膜の飽和磁化(Ms)と膜
厚(t)の積で表される。
【0023】なお、前記非磁性材料層は、Ru、Rh、
Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは2種以上の
合金で形成されていることが好ましい。
Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは2種以上の
合金で形成されていることが好ましい。
【0024】本発明では、前記反強磁性層は、PtMn
合金により形成されていることが好ましい。または前記
反強磁性層は、X―Mn(ただしXは、Pd,Ir,R
h,Ruのいずれか1種または2種以上の元素である)
合金で、あるいはPt―Mn―X′(ただしX′は、P
d,Ir,Rh,Ru,Au,Agのいずれか1種また
は2種以上の元素である)合金で形成されていることが
好ましい。
合金により形成されていることが好ましい。または前記
反強磁性層は、X―Mn(ただしXは、Pd,Ir,R
h,Ruのいずれか1種または2種以上の元素である)
合金で、あるいはPt―Mn―X′(ただしX′は、P
d,Ir,Rh,Ru,Au,Agのいずれか1種また
は2種以上の元素である)合金で形成されていることが
好ましい。
【0025】さらに本発明は、非磁性層を介して重ねら
れた磁気抵抗効果層と軟磁性層とを有する多層膜と、こ
の多層膜の両側に形成された一対のバイアス層と、この
バイアス層の上に形成された一対の電極層とを有して成
る磁気抵抗効果素子において、前記多層膜上で、この多
層膜の両側に形成された前記電極層の間に、絶縁層が形
成され、この絶縁層の側面に前記電極層が直接に又は他
の層を介して接していることを特徴とするものである。
れた磁気抵抗効果層と軟磁性層とを有する多層膜と、こ
の多層膜の両側に形成された一対のバイアス層と、この
バイアス層の上に形成された一対の電極層とを有して成
る磁気抵抗効果素子において、前記多層膜上で、この多
層膜の両側に形成された前記電極層の間に、絶縁層が形
成され、この絶縁層の側面に前記電極層が直接に又は他
の層を介して接していることを特徴とするものである。
【0026】また、本発明では、前記多層膜と前記バイ
アス層との磁気的接続面の上縁部及び/又は下縁部の媒
体走行方向の高さ位置が、前記フリー磁性層又は前記磁
気抵抗効果層の上面及び/又は下面の媒体走行方向の高
さ位置とが等しいことが好ましい。
アス層との磁気的接続面の上縁部及び/又は下縁部の媒
体走行方向の高さ位置が、前記フリー磁性層又は前記磁
気抵抗効果層の上面及び/又は下面の媒体走行方向の高
さ位置とが等しいことが好ましい。
【0027】前記バイアス層は、前記多層膜のトラック
幅方向の側面に、直接または下地層などの他の層を介し
て磁気的に接続されている。前記バイアス層は、前記多
層膜の中の、前記フリー磁性層又は前記磁気抵抗効果層
の磁化方向を一定方向に揃えるためのものである。従っ
て、前記バイアス層は、前記フリー磁性層又は前記磁気
抵抗効果層とのみ磁気的に接続されていればよい。特
に、前記バイアス層が、前記固定磁性層と磁気的に接続
されていなければ、前記バイアス層から発生する磁界が
前記固定磁性層の磁化方向に影響を与えることを抑える
ことができるのでより好ましい。
幅方向の側面に、直接または下地層などの他の層を介し
て磁気的に接続されている。前記バイアス層は、前記多
層膜の中の、前記フリー磁性層又は前記磁気抵抗効果層
の磁化方向を一定方向に揃えるためのものである。従っ
て、前記バイアス層は、前記フリー磁性層又は前記磁気
抵抗効果層とのみ磁気的に接続されていればよい。特
に、前記バイアス層が、前記固定磁性層と磁気的に接続
されていなければ、前記バイアス層から発生する磁界が
前記固定磁性層の磁化方向に影響を与えることを抑える
ことができるのでより好ましい。
【0028】また、前記多層膜は、再生感度に優れ、実
質的に磁気抵抗効果を発揮し得る中央部分の感度領域
と、前記感度領域の両側に形成され、再生感度が悪く実
質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域とで構成さ
れており、多層膜の両側に形成された電極層は、前記多
層膜の不感領域上にまで延ばされて形成されていること
が好ましい。
質的に磁気抵抗効果を発揮し得る中央部分の感度領域
と、前記感度領域の両側に形成され、再生感度が悪く実
質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域とで構成さ
れており、多層膜の両側に形成された電極層は、前記多
層膜の不感領域上にまで延ばされて形成されていること
が好ましい。
【0029】前記磁気抵抗効果素子では、前記固定磁性
層の磁化は、前述したように、記録媒体との対向面から
離れる方向(図14のY方向)に単磁区化され固定され
ているが、前記固定磁性層の両側にはトラック幅方向
(図14のX方向)に磁化されているハードバイアス層
が設けられている。そのために、特に、固定磁性層の両
端の磁化が、前記ハードバイアス層からのバイアス磁界
の影響を受け、トラック幅方向に変化してしまう。
層の磁化は、前述したように、記録媒体との対向面から
離れる方向(図14のY方向)に単磁区化され固定され
ているが、前記固定磁性層の両側にはトラック幅方向
(図14のX方向)に磁化されているハードバイアス層
が設けられている。そのために、特に、固定磁性層の両
端の磁化が、前記ハードバイアス層からのバイアス磁界
の影響を受け、トラック幅方向に変化してしまう。
【0030】すなわち、前記ハードバイアス層のトラッ
ク幅方向の磁化を受けて、トラック幅方向に単磁区化さ
れている前記フリー磁性層の磁化と、前記固定磁性層の
磁化とは、特に前記多層膜の側端部付近では、直交関係
にないので、再生感度が低下し、良好な対称性を有する
出力波形を得ることができない。
ク幅方向の磁化を受けて、トラック幅方向に単磁区化さ
れている前記フリー磁性層の磁化と、前記固定磁性層の
磁化とは、特に前記多層膜の側端部付近では、直交関係
にないので、再生感度が低下し、良好な対称性を有する
出力波形を得ることができない。
【0031】しかも前記フリー磁性層のうち、その側端
部付近における磁化は、前記ハードバイアス層からの強
い磁化の影響を受けるため固定されやすく、外部磁界に
対し磁化が変動しにくくなっている。
部付近における磁化は、前記ハードバイアス層からの強
い磁化の影響を受けるため固定されやすく、外部磁界に
対し磁化が変動しにくくなっている。
【0032】従って、前記多層膜の側端部付近には、再
生感度の悪い不感領域が形成され、前記多層膜のうち、
不感領域を除いた中央部分の領域が、実質的に記録磁界
の再生に寄与し、磁気抵抗効果を発揮する感度領域であ
る(図14参照)。
生感度の悪い不感領域が形成され、前記多層膜のうち、
不感領域を除いた中央部分の領域が、実質的に記録磁界
の再生に寄与し、磁気抵抗効果を発揮する感度領域であ
る(図14参照)。
【0033】本発明では、多層膜の両側に形成された電
極層は、前記多層膜の不感領域上にまで延ばされて形成
されているので、電極層からのセンス電流が、ハードバ
イアス層に流れにくくなり、前記ハードバイアス層を介
さずに、直接前記多層膜に、前記センス電流を流す割合
を多くでき、しかも前記多層膜と、前記ハードバイアス
層及び前記電極層との接合面積も大きくなるため直流抵
抗値(DCR)を下げることができ、再生特性を向上さ
せることが可能である。
極層は、前記多層膜の不感領域上にまで延ばされて形成
されているので、電極層からのセンス電流が、ハードバ
イアス層に流れにくくなり、前記ハードバイアス層を介
さずに、直接前記多層膜に、前記センス電流を流す割合
を多くでき、しかも前記多層膜と、前記ハードバイアス
層及び前記電極層との接合面積も大きくなるため直流抵
抗値(DCR)を下げることができ、再生特性を向上さ
せることが可能である。
【0034】また、前記電極層が不感領域上に延ばされ
て形成されると、センス電流が不感領域に流れ込みノイ
ズを発生させることを抑えることができる。
て形成されると、センス電流が不感領域に流れ込みノイ
ズを発生させることを抑えることができる。
【0035】なお、前記多層膜の感度領域は、電極層が
多層膜の両側にのみ形成された磁気抵抗効果素子を、あ
る信号が記録された微小トラック上にトラック幅方向で
走査させた場合に、得られた再生出力のうち最大出力の
50%以上の出力が得られた領域として定義され、また
前記多層膜の不感領域は、前記感度領域の両側であっ
て、出力が最大出力の50%以下となる領域として定義
される。
多層膜の両側にのみ形成された磁気抵抗効果素子を、あ
る信号が記録された微小トラック上にトラック幅方向で
走査させた場合に、得られた再生出力のうち最大出力の
50%以上の出力が得られた領域として定義され、また
前記多層膜の不感領域は、前記感度領域の両側であっ
て、出力が最大出力の50%以下となる領域として定義
される。
【0036】また、前記多層膜の最上層に前記保護層が
形成されているときには、前記多層膜上の前記電極層と
接合していない部分に前記保護層が形成されていること
が好ましい。
形成されているときには、前記多層膜上の前記電極層と
接合していない部分に前記保護層が形成されていること
が好ましい。
【0037】さらに、前記多層膜の感度領域は、光学的
トラック幅寸法O−Twと同じ幅寸法で形成されること
が好ましい。
トラック幅寸法O−Twと同じ幅寸法で形成されること
が好ましい。
【0038】また、多層膜上に延びて形成された部分の
各電極層の幅寸法は、0μmより大きく0.08μmの
範囲内であることが好ましく、0.05μm以上0.0
8μm以下であることがより好ましい。
各電極層の幅寸法は、0μmより大きく0.08μmの
範囲内であることが好ましく、0.05μm以上0.0
8μm以下であることがより好ましい。
【0039】また、本発明の磁気抵抗効果素子を以下に
述べる製造方法によって製造すると前記多層膜の側面と
前記絶縁層の側面が平行になる。
述べる製造方法によって製造すると前記多層膜の側面と
前記絶縁層の側面が平行になる。
【0040】さらに、本発明は、磁気抵抗効果素子の製
造方法において、基板上に磁気抵抗効果を発揮する多層
膜を成膜する工程と、前記多層膜上に絶縁層を成膜する
工程と、リフトオフ用のレジスト層を、前記絶縁層上に
形成する工程と、前記多層膜の両側にバイアス層を成膜
し、その後前記バイアス層をトラック幅方向に着磁する
工程と、前記多層膜に対し斜め方向から前記バイアス層
上に電極層を成膜し、この際、前記電極層を、前記レジ
スト層の下層の前記絶縁層の側面と直接にまたは他の層
を介して接合するように成膜する工程と、前記レジスト
層を前記絶縁層上から除去する工程と、を有することを
特徴とするものである。
造方法において、基板上に磁気抵抗効果を発揮する多層
膜を成膜する工程と、前記多層膜上に絶縁層を成膜する
工程と、リフトオフ用のレジスト層を、前記絶縁層上に
形成する工程と、前記多層膜の両側にバイアス層を成膜
し、その後前記バイアス層をトラック幅方向に着磁する
工程と、前記多層膜に対し斜め方向から前記バイアス層
上に電極層を成膜し、この際、前記電極層を、前記レジ
スト層の下層の前記絶縁層の側面と直接にまたは他の層
を介して接合するように成膜する工程と、前記レジスト
層を前記絶縁層上から除去する工程と、を有することを
特徴とするものである。
【0041】また、基板上に磁気抵抗効果を発揮する多
層膜を成膜する工程において、前記多層膜の最上層に酸
化防止用の保護層を成膜する工程を有してもよい。
層膜を成膜する工程において、前記多層膜の最上層に酸
化防止用の保護層を成膜する工程を有してもよい。
【0042】また、前記電極層を成膜する工程におい
て、前記保護層表面または前記保護層を除いた多層膜表
面と、前記多層膜の不感領域上に延ばされた前記電極層
の前端面とがなす角度を60度以上、より好ましくは、
90度以上にすることが好ましい。
て、前記保護層表面または前記保護層を除いた多層膜表
面と、前記多層膜の不感領域上に延ばされた前記電極層
の前端面とがなす角度を60度以上、より好ましくは、
90度以上にすることが好ましい。
【0043】また、前記リフトオフ用のレジスト層を、
前記絶縁層上に形成する工程において、前記レジスト層
は予めマイクロトラックプロファイル法によって測定さ
れた前記多層膜の不感領域となる領域上に対向する下面
に切り込み部の形成されたものであり、このレジスト層
を前記絶縁層上であって前記多層膜の感度領域上である
領域に形成し、さらに、前記絶縁層をエッチングによっ
て、前記レジスト層の下面に形成された切り込み部内ま
で除去する工程と、を有すると、電極層を形成する工程
において、電極層を、前記多層膜の不感領域上にまで延
ばして形成できる。
前記絶縁層上に形成する工程において、前記レジスト層
は予めマイクロトラックプロファイル法によって測定さ
れた前記多層膜の不感領域となる領域上に対向する下面
に切り込み部の形成されたものであり、このレジスト層
を前記絶縁層上であって前記多層膜の感度領域上である
領域に形成し、さらに、前記絶縁層をエッチングによっ
て、前記レジスト層の下面に形成された切り込み部内ま
で除去する工程と、を有すると、電極層を形成する工程
において、電極層を、前記多層膜の不感領域上にまで延
ばして形成できる。
【0044】なお、マイクロトラックプロファイル法に
より測定された前記多層膜の感度領域は、電極層がハー
ドバイアス層上にのみ形成され、多層膜上にまで延ばさ
れて形成されていない磁気抵抗効果素子を、ある微小ト
ラックに記録された信号上にトラック幅方向で走査させ
た場合に、得られた再生出力のうち最大出力の50%以
上の出力が得られた領域として定義され、また前記多層
膜の不感領域は、前記感度領域の両側であって、出力が
最大出力の50%以下となる領域として定義される。
より測定された前記多層膜の感度領域は、電極層がハー
ドバイアス層上にのみ形成され、多層膜上にまで延ばさ
れて形成されていない磁気抵抗効果素子を、ある微小ト
ラックに記録された信号上にトラック幅方向で走査させ
た場合に、得られた再生出力のうち最大出力の50%以
上の出力が得られた領域として定義され、また前記多層
膜の不感領域は、前記感度領域の両側であって、出力が
最大出力の50%以下となる領域として定義される。
【0045】なお、基板上に磁気抵抗効果を発揮する多
層膜を成膜する工程において、前記多層膜の最上層に前
記保護層が形成されたとき、前記絶縁層をエッチングに
よって、前記レジスト層の下面に形成された切り込み部
内まで除去する工程の後に、前記保護層の前記絶縁層に
覆われていない領域を除去して、前記保護層の下層を露
出させる工程を有することが好ましい。
層膜を成膜する工程において、前記多層膜の最上層に前
記保護層が形成されたとき、前記絶縁層をエッチングに
よって、前記レジスト層の下面に形成された切り込み部
内まで除去する工程の後に、前記保護層の前記絶縁層に
覆われていない領域を除去して、前記保護層の下層を露
出させる工程を有することが好ましい。
【0046】また、多層膜が形成された基板を、バイア
ス層の組成で形成されたターゲットに対し垂直方向に置
き、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ
法、あるいはコリメーションスパッタ法のいずれか1種
以上のスパッタ法によって、前記多層膜の両側にバイア
ス層を成膜し、次に、前記多層膜が形成された基板を、
電極層の組成で形成されたターゲットに対し斜めに傾
け、あるいはターゲット側を基板に対し斜めに傾け、イ
オンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、ある
いはコリメーションスパッタ法のいずれか1種以上のス
パッタ法によって、前記バイアス層上であって、多層膜
上に設けられたレジスト層の下面に形成された切り込み
部内にまで電極層を成膜することが好ましい。
ス層の組成で形成されたターゲットに対し垂直方向に置
き、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ
法、あるいはコリメーションスパッタ法のいずれか1種
以上のスパッタ法によって、前記多層膜の両側にバイア
ス層を成膜し、次に、前記多層膜が形成された基板を、
電極層の組成で形成されたターゲットに対し斜めに傾
け、あるいはターゲット側を基板に対し斜めに傾け、イ
オンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、ある
いはコリメーションスパッタ法のいずれか1種以上のス
パッタ法によって、前記バイアス層上であって、多層膜
上に設けられたレジスト層の下面に形成された切り込み
部内にまで電極層を成膜することが好ましい。
【0047】本発明では、前記多層膜は、反強磁性層、
固定磁性層、非磁性層、及びフリー磁性層を、少なくと
も1層ずつ有して構成され、あるいは、フリー磁性層を
中心にして、その上下に非磁性層、固定磁性層、及び反
強磁性層を有して構成され、または非磁性層を介して重
ねられた磁気抵抗効果層と軟磁性層とを有して構成され
ることが好ましい。
固定磁性層、非磁性層、及びフリー磁性層を、少なくと
も1層ずつ有して構成され、あるいは、フリー磁性層を
中心にして、その上下に非磁性層、固定磁性層、及び反
強磁性層を有して構成され、または非磁性層を介して重
ねられた磁気抵抗効果層と軟磁性層とを有して構成され
ることが好ましい。
【0048】また、前記フリー磁性層を、磁気モーメン
トの大きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層
を介して積層され、前記非磁性材料層を介して隣接する
前記軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状
態であるものとして形成することが好ましい。
トの大きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層
を介して積層され、前記非磁性材料層を介して隣接する
前記軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状
態であるものとして形成することが好ましい。
【0049】前記フリー磁性層を、磁気モーメントの大
きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層を介し
て積層されたものとして形成するときには、前記バイア
ス層を成膜する工程において、前記多層膜と前記バイア
ス層との磁気的接続面を、前記フリー磁性層を構成する
複数の軟磁性薄膜の側面のうち、一つの軟磁性薄膜の側
面とのみ重なり合わせることが好ましい。
きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層を介し
て積層されたものとして形成するときには、前記バイア
ス層を成膜する工程において、前記多層膜と前記バイア
ス層との磁気的接続面を、前記フリー磁性層を構成する
複数の軟磁性薄膜の側面のうち、一つの軟磁性薄膜の側
面とのみ重なり合わせることが好ましい。
【0050】また、前記固定磁性層を、磁気モーメント
の大きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層を
介して積層され、前記非磁性材料層を介して隣接する前
記軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態
であるものとして形成することが好ましい。
の大きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層を
介して積層され、前記非磁性材料層を介して隣接する前
記軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態
であるものとして形成することが好ましい。
【0051】なお、前記非磁性材料層は、Ru、Rh、
Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは2種以上の
合金で形成することが好ましい。
Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは2種以上の
合金で形成することが好ましい。
【0052】さらに、前記バイアス層を成膜する工程に
おいて、前記多層膜と前記バイアス層との磁気的接続面
の上縁部及び/又は下縁部の媒体走行方向の高さ位置
が、前記フリー磁性層又は前記磁気抵抗効果層の上面及
び/又は下面の媒体走行方向の高さ位置とが等しくなる
ように成膜することが好ましい。
おいて、前記多層膜と前記バイアス層との磁気的接続面
の上縁部及び/又は下縁部の媒体走行方向の高さ位置
が、前記フリー磁性層又は前記磁気抵抗効果層の上面及
び/又は下面の媒体走行方向の高さ位置とが等しくなる
ように成膜することが好ましい。
【0053】本発明では、前記反強磁性層を、PtMn
合金により形成することが好ましいが、前記反強磁性層
を、X―Mn(ただしXは、Pd,Ir,Rh,Ruの
いずれか1種または2種以上の元素である)で、あるい
は、Pt―Mn―X′(ただしX′は、Pd,Ir,R
h,Ru,Au,Agのいずれか1種または2種以上の
元素である)で形成してもよい。
合金により形成することが好ましいが、前記反強磁性層
を、X―Mn(ただしXは、Pd,Ir,Rh,Ruの
いずれか1種または2種以上の元素である)で、あるい
は、Pt―Mn―X′(ただしX′は、Pd,Ir,R
h,Ru,Au,Agのいずれか1種または2種以上の
元素である)で形成してもよい。
【0054】なお、前記絶縁層をエッチングによって、
前記レジスト層の下面に形成された切り込み部内まで除
去する工程において、前記絶縁層の側面を前記多層膜の
側面と平行にした状態を維持してエッチングすることが
できる。
前記レジスト層の下面に形成された切り込み部内まで除
去する工程において、前記絶縁層の側面を前記多層膜の
側面と平行にした状態を維持してエッチングすることが
できる。
【0055】例えば反強磁性層、固定磁性層、非磁性
層、及びフリー磁性層を積層して形成された多層膜の上
面の幅寸法を、トラック幅Twとして設定しても、実際
には、この多層膜全体が磁気抵抗効果を発揮するのでは
なく、その中央領域のみが再生感度に優れ、実質的にこ
の中央領域のみが、磁気抵抗効果を発揮し得る領域であ
る。この再生感度に優れた多層膜の領域を感度領域と呼
び、前記感度領域の両側であって、再生感度の悪い領域
を不感領域と呼ぶが、多層膜に占める感度領域及び不感
領域は、マイクロトラックプロファイル法によって測定
される。以下、マイクロトラックプロファイル法につい
て図13を参照しながら説明する。
層、及びフリー磁性層を積層して形成された多層膜の上
面の幅寸法を、トラック幅Twとして設定しても、実際
には、この多層膜全体が磁気抵抗効果を発揮するのでは
なく、その中央領域のみが再生感度に優れ、実質的にこ
の中央領域のみが、磁気抵抗効果を発揮し得る領域であ
る。この再生感度に優れた多層膜の領域を感度領域と呼
び、前記感度領域の両側であって、再生感度の悪い領域
を不感領域と呼ぶが、多層膜に占める感度領域及び不感
領域は、マイクロトラックプロファイル法によって測定
される。以下、マイクロトラックプロファイル法につい
て図13を参照しながら説明する。
【0056】図13に示すように磁気抵抗効果を発揮す
る多層膜と、その両側に形成されたハードバイアス層
と、このハードバイアス層上に形成された電極層とを有
する、従来の磁気抵抗効果素子(図14参照)を基板上
に形成する。前記電極層は、多層膜の両側にのみ形成さ
れた構造となっている。
る多層膜と、その両側に形成されたハードバイアス層
と、このハードバイアス層上に形成された電極層とを有
する、従来の磁気抵抗効果素子(図14参照)を基板上
に形成する。前記電極層は、多層膜の両側にのみ形成さ
れた構造となっている。
【0057】次に光学顕微鏡によって、電極層が覆い被
さっていない多層膜の上面の幅寸法Aを測定する。この
幅寸法Aは、光学的方法によって測定されたトラック幅
Tw(以下、光学的トラック幅寸法O−Twという)と
して定義される。
さっていない多層膜の上面の幅寸法Aを測定する。この
幅寸法Aは、光学的方法によって測定されたトラック幅
Tw(以下、光学的トラック幅寸法O−Twという)と
して定義される。
【0058】そして、記録媒体上に微小トラックで、あ
る信号を記録しておき、磁気抵抗効果素子を、微小トラ
ック上でトラック幅方向に走査させて、多層膜の幅寸法
Aと、再生出力との関係を測定する。あるいは、微小ト
ラックが形成された記録媒体側を、磁気抵抗効果素子上
にトラック幅方向に走査させて、多層膜の幅寸法Aと、
再生出力との関係を測定してもよい。その測定結果は、
図13の下側に示されている。
る信号を記録しておき、磁気抵抗効果素子を、微小トラ
ック上でトラック幅方向に走査させて、多層膜の幅寸法
Aと、再生出力との関係を測定する。あるいは、微小ト
ラックが形成された記録媒体側を、磁気抵抗効果素子上
にトラック幅方向に走査させて、多層膜の幅寸法Aと、
再生出力との関係を測定してもよい。その測定結果は、
図13の下側に示されている。
【0059】この測定結果を見ると、多層膜の中央付近
では、再生出力が高くなり、前記多層膜の側部付近で
は、再生出力は低くなることがわかる。この結果から、
多層膜の中央付近では、良好に磁気抵抗効果が発揮さ
れ、再生機能に関与するが、その側部付近では、磁気抵
抗効果が悪化して再生出力が低く、再生機能が低下して
いるといえる。
では、再生出力が高くなり、前記多層膜の側部付近で
は、再生出力は低くなることがわかる。この結果から、
多層膜の中央付近では、良好に磁気抵抗効果が発揮さ
れ、再生機能に関与するが、その側部付近では、磁気抵
抗効果が悪化して再生出力が低く、再生機能が低下して
いるといえる。
【0060】本発明では、最大再生出力に対し50%以
上の再生出力が発生する多層膜上面の幅寸法Bで形成さ
れた領域を、感度領域と定義し、最大再生出力に対し5
0%以下の再生出力しか発生し得ない多層膜上面の幅寸
法Cを有して形成された領域を不感領域を定義した。
上の再生出力が発生する多層膜上面の幅寸法Bで形成さ
れた領域を、感度領域と定義し、最大再生出力に対し5
0%以下の再生出力しか発生し得ない多層膜上面の幅寸
法Cを有して形成された領域を不感領域を定義した。
【0061】この不感領域では、再生機能が有効に働か
ず、単に直流抵抗(DCR)を上昇させる領域でしかな
かったことから、本発明では、電極層を前記不感領域上
にまで延ばして形成することにより、多層膜と、前記多
層膜の両側に形成されているハードバイアス層及び電極
層との接合面積を大きくでき、しかも前記電極層からの
センス電流はハードバイアス層を介さず、多層膜に流れ
やすくなるので、直流抵抗値の低下を図り、再生特性を
向上させることが可能である。
ず、単に直流抵抗(DCR)を上昇させる領域でしかな
かったことから、本発明では、電極層を前記不感領域上
にまで延ばして形成することにより、多層膜と、前記多
層膜の両側に形成されているハードバイアス層及び電極
層との接合面積を大きくでき、しかも前記電極層からの
センス電流はハードバイアス層を介さず、多層膜に流れ
やすくなるので、直流抵抗値の低下を図り、再生特性を
向上させることが可能である。
【0062】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1実施形態の
磁気抵抗効果素子の構造をABS面側から見た断面図で
ある。なお、図1ではX方向に延びる素子の中央部分の
みを破断して示している。
磁気抵抗効果素子の構造をABS面側から見た断面図で
ある。なお、図1ではX方向に延びる素子の中央部分の
みを破断して示している。
【0063】この磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ型
薄膜素子と呼ばれるものであり、巨大磁気抵抗効果を利
用したGMR(giant magnetoresistive)素子の一種で
ある。このスピンバルブ型薄膜素子は、ハードディスク
装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部
などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を検
出するものである。なお、ハードディスクなどの磁気記
録媒体の移動方向はZ方向であり、磁気記録媒体からの
洩れ磁界の方向はY方向である。
薄膜素子と呼ばれるものであり、巨大磁気抵抗効果を利
用したGMR(giant magnetoresistive)素子の一種で
ある。このスピンバルブ型薄膜素子は、ハードディスク
装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部
などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を検
出するものである。なお、ハードディスクなどの磁気記
録媒体の移動方向はZ方向であり、磁気記録媒体からの
洩れ磁界の方向はY方向である。
【0064】図1の最も下に形成されているのはTa
(タンタル)などの非磁性材料で形成された下地層10
である。この下地層10の上に反強磁性層11、固定磁
性層12、導電性材料からなる非磁性層13、およびフ
リー磁性層14が積層されている。そして、前記フリー
磁性層14の上にTa(タンタル)などの保護層15が
形成されている。前記下地層10から保護層15までの
各層によって、多層膜16が構成されている。
(タンタル)などの非磁性材料で形成された下地層10
である。この下地層10の上に反強磁性層11、固定磁
性層12、導電性材料からなる非磁性層13、およびフ
リー磁性層14が積層されている。そして、前記フリー
磁性層14の上にTa(タンタル)などの保護層15が
形成されている。前記下地層10から保護層15までの
各層によって、多層膜16が構成されている。
【0065】前記固定磁性層12は反強磁性層11と接
して形成され、磁場中アニールが施されることにより、
前記反強磁性層11と固定磁性層12との界面にて交換
結合による交換異方性磁界が生じ、前記固定磁性層12
の磁化が図示Y方向に固定される。
して形成され、磁場中アニールが施されることにより、
前記反強磁性層11と固定磁性層12との界面にて交換
結合による交換異方性磁界が生じ、前記固定磁性層12
の磁化が図示Y方向に固定される。
【0066】本発明では、前記反強磁性層11がPt−
Mn(白金−マンガン)合金膜により形成されている。
Pt−Mn合金膜は、従来から反強磁性層として使用さ
れているFe−Mn合金膜、Ni−Mn合金膜などに比
べて耐食性に優れており、またブロッキング温度も高
く、さらに交換異方性磁界(Hex)が大きいなど反強
磁性材料として優れた特性を有している。
Mn(白金−マンガン)合金膜により形成されている。
Pt−Mn合金膜は、従来から反強磁性層として使用さ
れているFe−Mn合金膜、Ni−Mn合金膜などに比
べて耐食性に優れており、またブロッキング温度も高
く、さらに交換異方性磁界(Hex)が大きいなど反強
磁性材料として優れた特性を有している。
【0067】また、前記Pt−Mn合金に代えて、X―
Mn(ただしXは、Pd,Ir,Rh,Ruのいずれか
1種または2種以上の元素である)で、あるいはPt―
Mn―X′(ただしX′は、Pd,Ir,Rh,Ru,
Au,Agのいずれか1種または2種以上の元素であ
る)で形成されていてもよい。
Mn(ただしXは、Pd,Ir,Rh,Ruのいずれか
1種または2種以上の元素である)で、あるいはPt―
Mn―X′(ただしX′は、Pd,Ir,Rh,Ru,
Au,Agのいずれか1種または2種以上の元素であ
る)で形成されていてもよい。
【0068】前記固定磁性層12およびフリー磁性層1
4は、Ni−Fe(ニッケル−鉄)合金、Co(コバル
ト)、Fe−Co(鉄−コバルト)合金、Fe−Co−
Ni合金などで形成されており、前記非磁性導電層13
は、Cu(銅)などの電気抵抗の低い非磁性導電材料で
形成されている。
4は、Ni−Fe(ニッケル−鉄)合金、Co(コバル
ト)、Fe−Co(鉄−コバルト)合金、Fe−Co−
Ni合金などで形成されており、前記非磁性導電層13
は、Cu(銅)などの電気抵抗の低い非磁性導電材料で
形成されている。
【0069】図1に示すように、下地層10からフリー
磁性層14までの多層膜16の両側には、ハードバイア
ス層17,17が形成されており、このハードバイアス
層17,17は例えばCo−Pt(コバルト−白金)合
金やCo−Cr−Pt(コバルト−クロム−白金)合金
などで形成されている。
磁性層14までの多層膜16の両側には、ハードバイア
ス層17,17が形成されており、このハードバイアス
層17,17は例えばCo−Pt(コバルト−白金)合
金やCo−Cr−Pt(コバルト−クロム−白金)合金
などで形成されている。
【0070】前記ハードバイアス層17,17は図示X
方向(トラック幅方向)に着磁されており、前記ハード
バイアス層17,17からのX方向へのバイアス磁界に
より、前記フリー磁性層14の磁化は図示X方向に揃え
られている。
方向(トラック幅方向)に着磁されており、前記ハード
バイアス層17,17からのX方向へのバイアス磁界に
より、前記フリー磁性層14の磁化は図示X方向に揃え
られている。
【0071】図1に示された磁気抵抗効果素子では、多
層膜16上に、Al2O3などからなる絶縁層19が積層
され、前記絶縁層19の両側面部に、電極層18,18
の前端面18a,18aが接している。
層膜16上に、Al2O3などからなる絶縁層19が積層
され、前記絶縁層19の両側面部に、電極層18,18
の前端面18a,18aが接している。
【0072】本発明では、前記電極層18,18は前記
多層膜16側の前端面18aが、前記絶縁層19の側面
に沿うように積層されるので、前記電極層18,18が
前記多層膜16と接続している領域においても前記電極
層18,18の膜厚は、前記絶縁層19の膜厚に依存し
て、厚く維持される。従って、磁気抵抗効果素子の多層
膜16内に常に一定量のセンス電流を流すことができ、
再生特性を向上させることが可能になる。
多層膜16側の前端面18aが、前記絶縁層19の側面
に沿うように積層されるので、前記電極層18,18が
前記多層膜16と接続している領域においても前記電極
層18,18の膜厚は、前記絶縁層19の膜厚に依存し
て、厚く維持される。従って、磁気抵抗効果素子の多層
膜16内に常に一定量のセンス電流を流すことができ、
再生特性を向上させることが可能になる。
【0073】図1では、前記多層膜16の不感領域上に
延ばされた前記電極層18の前記絶縁層19の両側面部
に接している前端面18aと、前記保護層15の表面1
5a(を延長した平面)とがなす角度θ1を60度以
上、さらには、90度以上にすることができる。したが
って、電極層18の先端部まで、常に一定量のセンス電
流を流すことができる。つまり、センス電流が分流して
不感領域に流れ込みノイズを発生させることを抑えるこ
とができる。
延ばされた前記電極層18の前記絶縁層19の両側面部
に接している前端面18aと、前記保護層15の表面1
5a(を延長した平面)とがなす角度θ1を60度以
上、さらには、90度以上にすることができる。したが
って、電極層18の先端部まで、常に一定量のセンス電
流を流すことができる。つまり、センス電流が分流して
不感領域に流れ込みノイズを発生させることを抑えるこ
とができる。
【0074】図2は、他の本発明の磁気抵抗効果素子の
構造をABS面から見た断面図である。
構造をABS面から見た断面図である。
【0075】図2に示すスピンバルブ型薄膜素子は、下
地層10の上に形成される反強磁性層70が、図示X方
向に長く形成され、X方向の中心では前記反強磁性層7
0が突出して形成されている。そしてこの突出した反強
磁性層70上に、固定磁性層71、導電性材料からなる
非磁性層72、第1フリー磁性層73、非磁性材料層7
4、第2フリー磁性層75及び保護層15が形成され、
下地層10から保護層15までの積層体が多層膜200
として構成されている。
地層10の上に形成される反強磁性層70が、図示X方
向に長く形成され、X方向の中心では前記反強磁性層7
0が突出して形成されている。そしてこの突出した反強
磁性層70上に、固定磁性層71、導電性材料からなる
非磁性層72、第1フリー磁性層73、非磁性材料層7
4、第2フリー磁性層75及び保護層15が形成され、
下地層10から保護層15までの積層体が多層膜200
として構成されている。
【0076】前記固定磁性層71は、前記反強磁性層7
0と接して形成され、磁場中アニールが施されることに
より、前記固定磁性層71と前記反強磁性層70との界
面にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、前記固定
磁性層71の磁化方向が図示Y方向に固定される。
0と接して形成され、磁場中アニールが施されることに
より、前記固定磁性層71と前記反強磁性層70との界
面にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、前記固定
磁性層71の磁化方向が図示Y方向に固定される。
【0077】本発明では、前記反強磁性層70がPt−
Mn(白金−マンガン)合金膜により形成されている。
あるいは前記Pt−Mn合金に代えて、X―Mn(ただ
しXは、Pd,Ir,Rh,Ruのいずれか1種または
2種以上の元素である)で、あるいはPt―Mn―X′
(ただしX′は、Pd,Ir,Rh,Ru,Au,Ag
のいずれか1種または2種以上の元素である)で形成さ
れていてもよい。
Mn(白金−マンガン)合金膜により形成されている。
あるいは前記Pt−Mn合金に代えて、X―Mn(ただ
しXは、Pd,Ir,Rh,Ruのいずれか1種または
2種以上の元素である)で、あるいはPt―Mn―X′
(ただしX′は、Pd,Ir,Rh,Ru,Au,Ag
のいずれか1種または2種以上の元素である)で形成さ
れていてもよい。
【0078】前記固定磁性層71および第1フリー磁性
層73及び第2フリー磁性層75は、Ni−Fe(ニッ
ケル−鉄)合金、Co(コバルト)、Fe−Co(鉄−
コバルト)合金、Fe−Co−Ni合金などで形成され
ている。
層73及び第2フリー磁性層75は、Ni−Fe(ニッ
ケル−鉄)合金、Co(コバルト)、Fe−Co(鉄−
コバルト)合金、Fe−Co−Ni合金などで形成され
ている。
【0079】前記非磁性層72は、Cu(銅)などの電
気抵抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
気抵抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
【0080】そして図2に示すように、図示X方向に延
ばされて形成された前記反強磁性層70の幅寸法T56
上から、固定磁性層71、非磁性層72、第1フリー磁
性層73、非磁性材料層74、及び第2フリー磁性層7
5の側面にかけて、Crなどで形成された緩衝膜及び配
向膜となる金属膜76,76が形成されており、この金
属膜76,76の形成によって、後述するハードバイア
ス層77,77から発生するバイアス磁界を増大させる
ことができる。
ばされて形成された前記反強磁性層70の幅寸法T56
上から、固定磁性層71、非磁性層72、第1フリー磁
性層73、非磁性材料層74、及び第2フリー磁性層7
5の側面にかけて、Crなどで形成された緩衝膜及び配
向膜となる金属膜76,76が形成されており、この金
属膜76,76の形成によって、後述するハードバイア
ス層77,77から発生するバイアス磁界を増大させる
ことができる。
【0081】さらに前記金属膜76,76の上には、例
えばCo−Pt(コバルト−白金)合金やCo−Cr−
Pt(コバルト−クロム−白金)合金などで形成された
ハードバイアス層77,77が形成されている。
えばCo−Pt(コバルト−白金)合金やCo−Cr−
Pt(コバルト−クロム−白金)合金などで形成された
ハードバイアス層77,77が形成されている。
【0082】また前記ハードバイアス層77,77上に
は、Taなどの非磁性材料で形成された中間層78,7
8が形成され、この中間層78,78の上に、Cr、A
u、Ta、W、などで形成された電極層79,79が形
成されている。
は、Taなどの非磁性材料で形成された中間層78,7
8が形成され、この中間層78,78の上に、Cr、A
u、Ta、W、などで形成された電極層79,79が形
成されている。
【0083】図2に示された磁気抵抗効果素子では、多
層膜200上に、Al2O3などからなる絶縁層131が
積層され、前記絶縁層131の両側面部に、電極層13
0,130の前端面130a,130aが接している。
層膜200上に、Al2O3などからなる絶縁層131が
積層され、前記絶縁層131の両側面部に、電極層13
0,130の前端面130a,130aが接している。
【0084】本発明では、前記電極層130,130は
前記多層膜200側の前端面130aが、前記絶縁層1
31の側面に沿うように積層されるので、前記電極層1
30,130が前記多層膜200と接続している領域に
おいても前記電極層130,130の膜厚は、前記絶縁
層131の膜厚に依存して、厚く維持される。従って、
磁気抵抗効果素子の多層膜200内に常に一定量のセン
ス電流を流すことができ、再生特性を向上させることが
可能になる。
前記多層膜200側の前端面130aが、前記絶縁層1
31の側面に沿うように積層されるので、前記電極層1
30,130が前記多層膜200と接続している領域に
おいても前記電極層130,130の膜厚は、前記絶縁
層131の膜厚に依存して、厚く維持される。従って、
磁気抵抗効果素子の多層膜200内に常に一定量のセン
ス電流を流すことができ、再生特性を向上させることが
可能になる。
【0085】なお、図2の磁気抵抗効果素子を後述する
製造方法を用いて形成することにより、図2の磁気抵抗
効果素子の前記多層膜200の側面と前記絶縁層131
の側面は平行になっている。
製造方法を用いて形成することにより、図2の磁気抵抗
効果素子の前記多層膜200の側面と前記絶縁層131
の側面は平行になっている。
【0086】図2では、前記反強磁性層70が前記ハー
ドバイアス層77,77の下層にまで延びているので、
前記ハードバイアス層77,77の膜厚を薄くできる。
従って、前記ハードバイアス層77,77をスパッタ法
などによって形成することが容易になる。
ドバイアス層77,77の下層にまで延びているので、
前記ハードバイアス層77,77の膜厚を薄くできる。
従って、前記ハードバイアス層77,77をスパッタ法
などによって形成することが容易になる。
【0087】なお、前記第1フリー磁性層73及び前記
第2フリー磁性層75は、それぞれの磁気モーメントが
異なるように形成されている。磁気モーメントは、飽和
磁化(Ms)と膜厚(t)の積で表される。従って、例
えば、前記第1フリー磁性層73及び前記第2フリー磁
性層75を同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれ
の膜厚を異ならせることにより、前記第1フリー磁性層
73及び前記第2フリー磁性層75の磁気モーメントを
異ならせることができる。
第2フリー磁性層75は、それぞれの磁気モーメントが
異なるように形成されている。磁気モーメントは、飽和
磁化(Ms)と膜厚(t)の積で表される。従って、例
えば、前記第1フリー磁性層73及び前記第2フリー磁
性層75を同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれ
の膜厚を異ならせることにより、前記第1フリー磁性層
73及び前記第2フリー磁性層75の磁気モーメントを
異ならせることができる。
【0088】さらに、前記第1フリー磁性層73と前記
第2フリー磁性層75の間の非磁性材料層74は、R
u、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは
2種以上の合金で形成されている。
第2フリー磁性層75の間の非磁性材料層74は、R
u、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは
2種以上の合金で形成されている。
【0089】図2では、磁気モーメントが異なる前記第
1フリー磁性層73と前記第2フリー磁性層75が、前
記非磁性材料層74を介して積層されたものが、一つの
フリー磁性層Fとして機能する。
1フリー磁性層73と前記第2フリー磁性層75が、前
記非磁性材料層74を介して積層されたものが、一つの
フリー磁性層Fとして機能する。
【0090】前記第1フリー磁性層73と前記第2フリ
ー磁性層75の磁化方向は反平行となるフェリ磁性状態
になっている。このとき、磁気モーメントが大きい方、
例えば、前記第1フリー磁性層73の磁化方向が、前記
ハードバイアス層77,77から発生する磁界の方向に
向き、前記第2フリー磁性層75の磁化方向が、180
度反対方向に向いた状態になる。
ー磁性層75の磁化方向は反平行となるフェリ磁性状態
になっている。このとき、磁気モーメントが大きい方、
例えば、前記第1フリー磁性層73の磁化方向が、前記
ハードバイアス層77,77から発生する磁界の方向に
向き、前記第2フリー磁性層75の磁化方向が、180
度反対方向に向いた状態になる。
【0091】前記第1フリー磁性層73と前記第2フリ
ー磁性層75の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態
になると、フリー磁性層Fの膜厚を薄くすることと同等
の効果が得られ、フリー磁性層Fの磁化が変動しやすく
なり、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上する。
ー磁性層75の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態
になると、フリー磁性層Fの膜厚を薄くすることと同等
の効果が得られ、フリー磁性層Fの磁化が変動しやすく
なり、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上する。
【0092】前記第1フリー磁性層73の磁気モーメン
トと前記第2フリー磁性層75の磁気モーメントを足し
合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁性層
Fの磁化方向となる。
トと前記第2フリー磁性層75の磁気モーメントを足し
合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁性層
Fの磁化方向となる。
【0093】前記ハードバイアス層77,77は図示X
方向(トラック幅方向)に着磁されており、前記ハード
バイアス層77,77からのX方向へのバイアス磁界に
より、前記フリー磁性層Fの磁化方向は図示X方向にな
っている。
方向(トラック幅方向)に着磁されており、前記ハード
バイアス層77,77からのX方向へのバイアス磁界に
より、前記フリー磁性層Fの磁化方向は図示X方向にな
っている。
【0094】ただし、図1のようにフリー磁性層Fを軟
磁性薄膜の単層構造としてもかまわない。
磁性薄膜の単層構造としてもかまわない。
【0095】ところで図2に示すように多層膜200の
中央に位置する幅寸法T57の領域は、感度領域Eであ
り、その両側であって、幅寸法T58の領域は、不感領
域D,Dである。
中央に位置する幅寸法T57の領域は、感度領域Eであ
り、その両側であって、幅寸法T58の領域は、不感領
域D,Dである。
【0096】前記感度領域Eでは、固定磁性層71の磁
化が、適正に図示Y方向に固定され、しかもフリー磁性
層Fの磁化が適正に図示X方向に揃えられており、固定
磁性層71とフリー磁性層Fの磁化が直交関係にある。
そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性
層Fの磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、
固定磁性層71の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変
化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、
記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
化が、適正に図示Y方向に固定され、しかもフリー磁性
層Fの磁化が適正に図示X方向に揃えられており、固定
磁性層71とフリー磁性層Fの磁化が直交関係にある。
そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性
層Fの磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、
固定磁性層71の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変
化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、
記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【0097】すなわち多層膜200の感度領域Eは、実
質的に磁気抵抗効果が発揮される部分であり、この部分
で良好に再生機能が働く。
質的に磁気抵抗効果が発揮される部分であり、この部分
で良好に再生機能が働く。
【0098】これに対し、前記感度領域Eの両側に位置
する不感領域D,Dでは、固定磁性層71及びフリー磁
性層Fの磁化が、ハードバイアス層77からの磁化の影
響を強く受け、とくに前記フリー磁性層Fの両端部付近
の磁化方向が、図示X方向に揃えられずに乱れている。
すなわち不感領域Dは、磁気抵抗効果が弱く、再生機能
が低下した領域である。
する不感領域D,Dでは、固定磁性層71及びフリー磁
性層Fの磁化が、ハードバイアス層77からの磁化の影
響を強く受け、とくに前記フリー磁性層Fの両端部付近
の磁化方向が、図示X方向に揃えられずに乱れている。
すなわち不感領域Dは、磁気抵抗効果が弱く、再生機能
が低下した領域である。
【0099】本発明では、多層膜200における感度領
域Eの幅寸法T57、及び不感領域D,Dの幅寸法T5
8を、上述したマイクロトラックプロファイル法(図1
3参照)によって測定している。
域Eの幅寸法T57、及び不感領域D,Dの幅寸法T5
8を、上述したマイクロトラックプロファイル法(図1
3参照)によって測定している。
【0100】本発明では、図2に示すように、多層膜2
00の両側であって、ハードバイアス層77,77上に
形成される電極層130が、前記多層膜200の不感領
域D上にまでT59の幅寸法で延ばされて形成されてい
る。なお前記電極層130,130は、例えばCr、A
u、Ta、W膜などで形成されている。また前記電極層
130に覆われていない多層膜200の上面の幅寸法
は、光学的方法で測定された光学的トラック幅寸法O−
Tw(Optical read track width)として定義され
る。
00の両側であって、ハードバイアス層77,77上に
形成される電極層130が、前記多層膜200の不感領
域D上にまでT59の幅寸法で延ばされて形成されてい
る。なお前記電極層130,130は、例えばCr、A
u、Ta、W膜などで形成されている。また前記電極層
130に覆われていない多層膜200の上面の幅寸法
は、光学的方法で測定された光学的トラック幅寸法O−
Tw(Optical read track width)として定義され
る。
【0101】また上面が電極層130,130に覆われ
てない感度領域Eの幅寸法が、実質的にトラック幅とし
て機能し、この幅寸法は磁気的トラック幅寸法M−Tw
(Magnetic read track width)として定義される。
てない感度領域Eの幅寸法が、実質的にトラック幅とし
て機能し、この幅寸法は磁気的トラック幅寸法M−Tw
(Magnetic read track width)として定義される。
【0102】図2に示す実施例では、光学的トラック幅
寸法O−Tw、磁気的トラック幅寸法M−Tw、及び感
度領域Eの幅寸法T57がすべてほぼ同じ寸法値となっ
ている。
寸法O−Tw、磁気的トラック幅寸法M−Tw、及び感
度領域Eの幅寸法T57がすべてほぼ同じ寸法値となっ
ている。
【0103】ただし、多層膜200上に形成される電極
層130,130が、完全に不感領域Dを覆わずにそれ
よりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラッ
ク幅寸法O−Twは、磁気的トラック幅寸法M−Twよ
りも大きく形成される。
層130,130が、完全に不感領域Dを覆わずにそれ
よりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラッ
ク幅寸法O−Twは、磁気的トラック幅寸法M−Twよ
りも大きく形成される。
【0104】これにより本発明では、電極層130,1
30からのセンス電流が、ハードバイアス層77,77
に流れにくくなり、前記ハードバイアス層77,77を
介さずに直接多層膜200に、前記センス電流を流す割
合を多くでき、しかも前記電極層130,130を不感
領域D,D上にまで延ばして形成することにより、多層
膜200と、ハードバイアス層77,77及び電極層1
30,130との接合面積も大きくなるため直流抵抗値
(DCR)を下げることができ、再生特性を向上させる
ことが可能である。
30からのセンス電流が、ハードバイアス層77,77
に流れにくくなり、前記ハードバイアス層77,77を
介さずに直接多層膜200に、前記センス電流を流す割
合を多くでき、しかも前記電極層130,130を不感
領域D,D上にまで延ばして形成することにより、多層
膜200と、ハードバイアス層77,77及び電極層1
30,130との接合面積も大きくなるため直流抵抗値
(DCR)を下げることができ、再生特性を向上させる
ことが可能である。
【0105】また、電極層130,130が不感領域D
上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域D
に流れ込みノイズを発生させることを抑えることができ
る。
上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域D
に流れ込みノイズを発生させることを抑えることができ
る。
【0106】特に光学的トラック幅寸法O−Twと感度
領域Eの幅寸法T57(=磁気的トラック幅寸法M−T
w)を同じ幅寸法で形成した場合にあっては、センス電
流を感度領域Eに適切に流しやすくなり、再生特性の向
上をより一層図ることができる。
領域Eの幅寸法T57(=磁気的トラック幅寸法M−T
w)を同じ幅寸法で形成した場合にあっては、センス電
流を感度領域Eに適切に流しやすくなり、再生特性の向
上をより一層図ることができる。
【0107】図2では、前記多層膜200の不感領域上
に延ばされた前記電極層130の前記絶縁層131の両
側面部に接している前端面130aと、前記保護層15
の表面15aとがなす角度θ20を60度以上、さらに
は、90度以上にすることができる。したがって、電極
層130の先端部まで、常に一定量のセンス電流を流す
ことができる。つまり、センス電流が分流して不感領域
に流れ込みノイズを発生させることを抑えることができ
る。
に延ばされた前記電極層130の前記絶縁層131の両
側面部に接している前端面130aと、前記保護層15
の表面15aとがなす角度θ20を60度以上、さらに
は、90度以上にすることができる。したがって、電極
層130の先端部まで、常に一定量のセンス電流を流す
ことができる。つまり、センス電流が分流して不感領域
に流れ込みノイズを発生させることを抑えることができ
る。
【0108】また、図15に示された従来の磁気抵抗効
果素子のように、電極層の先端部が先細り形状になって
いるものを電極層の不感領域上に延ばして形成する場合
には、製造工程において、電極層の不感領域上に延ばさ
れた部分の幅寸法を一定にして形成することが難しく、
電極層の先端が感度領域上にまで延びてしまう磁気抵抗
効果素子が形成されてしまう可能性があった。
果素子のように、電極層の先端部が先細り形状になって
いるものを電極層の不感領域上に延ばして形成する場合
には、製造工程において、電極層の不感領域上に延ばさ
れた部分の幅寸法を一定にして形成することが難しく、
電極層の先端が感度領域上にまで延びてしまう磁気抵抗
効果素子が形成されてしまう可能性があった。
【0109】電極層の先端部が感度領域上にまで延びる
と、センス電流が流れる領域の幅寸法が前記感度領域の
幅寸法よりも短くなり、磁気抵抗効果素子が実際に磁界
を検出できる領域が狭くなる。
と、センス電流が流れる領域の幅寸法が前記感度領域の
幅寸法よりも短くなり、磁気抵抗効果素子が実際に磁界
を検出できる領域が狭くなる。
【0110】一方、本発明の磁気抵抗効果素子では、後
述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層131
の前記多層膜200上での位置を正確に設定することが
できるので、前記電極層130が不感領域を越えて延び
てしまうことを防ぐことができる。
述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層131
の前記多層膜200上での位置を正確に設定することが
できるので、前記電極層130が不感領域を越えて延び
てしまうことを防ぐことができる。
【0111】多層膜200上に延ばされて形成された電
極層130の幅寸法T59は、具体的には、0μmより
大きく0.08μm以下であることが好ましい。また、
前記幅寸法T59は、0.05μm以上0.08μm以
下であることがより好ましい。
極層130の幅寸法T59は、具体的には、0μmより
大きく0.08μm以下であることが好ましい。また、
前記幅寸法T59は、0.05μm以上0.08μm以
下であることがより好ましい。
【0112】前記電極層130の幅寸法T59を0.0
8μm以上にすると、再生出力にノイズ信号が発生する
ことが実験により確認されている。0.08μmという
数値は不感領域Dの上面の最大幅寸法であり、電極層1
30の幅寸法T59を0.08μm以上にすれば、すな
わち前記電極層130を部分的に感度領域E上にも形成
することになる。
8μm以上にすると、再生出力にノイズ信号が発生する
ことが実験により確認されている。0.08μmという
数値は不感領域Dの上面の最大幅寸法であり、電極層1
30の幅寸法T59を0.08μm以上にすれば、すな
わち前記電極層130を部分的に感度領域E上にも形成
することになる。
【0113】また、前記電極層130の幅寸法T59を
0.05μm以上にすると、前記電極層130は、フリ
ー磁性層Fの磁化方向が乱れている領域上を覆って磁気
抵抗効果素子の再生特性を向上させることができること
がマイクロマグネティックシミュレーションの結果から
導かれた。
0.05μm以上にすると、前記電極層130は、フリ
ー磁性層Fの磁化方向が乱れている領域上を覆って磁気
抵抗効果素子の再生特性を向上させることができること
がマイクロマグネティックシミュレーションの結果から
導かれた。
【0114】しかしながら多層膜200上に延ばされて
形成される電極層130,130は、感度領域E上にま
で延ばされて形成されてはいけない。
形成される電極層130,130は、感度領域E上にま
で延ばされて形成されてはいけない。
【0115】多層膜200の上面に延ばされて形成され
た電極層130,130からは、その先端から主にセン
ス電流が流れるため、上記のように、実質的に磁気抵抗
効果を発揮し得る感度領域E上にまでも電極層130,
130が形成された場合には、電極層130,130が
覆い被さった部分の感度領域Eにセンス電流は流れにく
く、折角、磁気抵抗効果を良好に発揮し得る感度領域E
の一部を殺してしまうことになり、再生出力の低下に繋
がり好ましくない。また電極層130,130が覆い被
さった部分の感度領域Eは、多少感度を有するために、
磁気的トラック幅M−Twの両端で、磁気抵抗変化が生
じるためノイズを発生してしまい好ましくない。
た電極層130,130からは、その先端から主にセン
ス電流が流れるため、上記のように、実質的に磁気抵抗
効果を発揮し得る感度領域E上にまでも電極層130,
130が形成された場合には、電極層130,130が
覆い被さった部分の感度領域Eにセンス電流は流れにく
く、折角、磁気抵抗効果を良好に発揮し得る感度領域E
の一部を殺してしまうことになり、再生出力の低下に繋
がり好ましくない。また電極層130,130が覆い被
さった部分の感度領域Eは、多少感度を有するために、
磁気的トラック幅M−Twの両端で、磁気抵抗変化が生
じるためノイズを発生してしまい好ましくない。
【0116】図3は、他の本発明の磁気抵抗効果素子の
構造をABS面から見た断面図である。
構造をABS面から見た断面図である。
【0117】図3に示すスピンバルブ型薄膜素子は、下
地層10の上に形成される反強磁性層80が、図示X方
向に長く形成され、X方向の中心では前記反強磁性層8
0が突出して形成されている。そしてこの突出した反強
磁性層80上に、第1固定磁性層81、非磁性材料層8
2、第2固定磁性層83、導電性材料からなる非磁性層
84、第1フリー磁性層85、非磁性材料層86、第2
フリー磁性層87及び保護層15が形成され、下地層1
0から保護層15までの積層体が多層膜201として構
成されている。
地層10の上に形成される反強磁性層80が、図示X方
向に長く形成され、X方向の中心では前記反強磁性層8
0が突出して形成されている。そしてこの突出した反強
磁性層80上に、第1固定磁性層81、非磁性材料層8
2、第2固定磁性層83、導電性材料からなる非磁性層
84、第1フリー磁性層85、非磁性材料層86、第2
フリー磁性層87及び保護層15が形成され、下地層1
0から保護層15までの積層体が多層膜201として構
成されている。
【0118】本発明では、反強磁性層80がPt−Mn
(白金−マンガン)合金膜により形成されている。ある
いは前記Pt−Mn合金に代えて、X―Mn(ただしX
は、Pd,Ir,Rh,Ruのいずれか1種または2種
以上の元素である)で、あるいはPt―Mn―X′(た
だしX′は、Pd,Ir,Rh,Ru,Au,Agのい
ずれか1種または2種以上の元素である)で形成されて
いてもよい。
(白金−マンガン)合金膜により形成されている。ある
いは前記Pt−Mn合金に代えて、X―Mn(ただしX
は、Pd,Ir,Rh,Ruのいずれか1種または2種
以上の元素である)で、あるいはPt―Mn―X′(た
だしX′は、Pd,Ir,Rh,Ru,Au,Agのい
ずれか1種または2種以上の元素である)で形成されて
いてもよい。
【0119】第1固定磁性層81、第2固定磁性層8
3、第1フリー磁性層85及び第2フリー磁性層87
は、Ni−Fe(ニッケル−鉄)合金、Co(コバル
ト)、Fe−Co(鉄−コバルト)合金、Fe−Co−
Ni合金などで形成されている。
3、第1フリー磁性層85及び第2フリー磁性層87
は、Ni−Fe(ニッケル−鉄)合金、Co(コバル
ト)、Fe−Co(鉄−コバルト)合金、Fe−Co−
Ni合金などで形成されている。
【0120】前記非磁性層84は、Cu(銅)などの電
気抵抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
気抵抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
【0121】そして図3に示すように、図示X方向に延
ばされて形成された反強磁性層80の幅寸法T60上か
ら、第1固定磁性層81、非磁性材料層82、第2固定
磁性層83、非磁性層84、及び第1フリー磁性層85
の側面にかけて、Crなどで形成された緩衝膜及び配向
膜となる金属膜88,88が形成されており、この金属
膜88,88の形成によって、後述するハードバイアス
層89,89から発生するバイアス磁界を増大させるこ
とができる。
ばされて形成された反強磁性層80の幅寸法T60上か
ら、第1固定磁性層81、非磁性材料層82、第2固定
磁性層83、非磁性層84、及び第1フリー磁性層85
の側面にかけて、Crなどで形成された緩衝膜及び配向
膜となる金属膜88,88が形成されており、この金属
膜88,88の形成によって、後述するハードバイアス
層89,89から発生するバイアス磁界を増大させるこ
とができる。
【0122】さらに前記金属膜88,88の上には、例
えばCo−Pt(コバルト−白金)合金やCo−Cr−
Pt(コバルト−クロム−白金)合金などで形成された
ハードバイアス層89,89が形成されている。
えばCo−Pt(コバルト−白金)合金やCo−Cr−
Pt(コバルト−クロム−白金)合金などで形成された
ハードバイアス層89,89が形成されている。
【0123】また前記ハードバイアス層89,89上に
は、Taなどの非磁性材料で形成された中間層90,9
0が形成され、この中間層90,90の上に、Cr、A
u、Ta、Wなどで形成された電極層132,132が
形成されている。
は、Taなどの非磁性材料で形成された中間層90,9
0が形成され、この中間層90,90の上に、Cr、A
u、Ta、Wなどで形成された電極層132,132が
形成されている。
【0124】図3に示された磁気抵抗効果素子では、多
層膜201上に、Al2O3などからなる絶縁層133が
積層され、前記絶縁層133の両側面部に、電極層13
2,132の前端面132a,132aが接している。
層膜201上に、Al2O3などからなる絶縁層133が
積層され、前記絶縁層133の両側面部に、電極層13
2,132の前端面132a,132aが接している。
【0125】本発明では、前記電極層132,132は
前記多層膜201側の前端面132aが、前記絶縁層1
33の側面に沿うように積層されるので、前記電極層1
32,132が前記多層膜201と接続している領域に
おいても前記電極層132,132の膜厚は、前記絶縁
層133の膜厚に依存して、厚く維持される。従って、
磁気抵抗効果素子の多層膜201内に常に一定量のセン
ス電流を流すことができ、再生特性を向上させることが
可能になる。
前記多層膜201側の前端面132aが、前記絶縁層1
33の側面に沿うように積層されるので、前記電極層1
32,132が前記多層膜201と接続している領域に
おいても前記電極層132,132の膜厚は、前記絶縁
層133の膜厚に依存して、厚く維持される。従って、
磁気抵抗効果素子の多層膜201内に常に一定量のセン
ス電流を流すことができ、再生特性を向上させることが
可能になる。
【0126】なお、図3の磁気抵抗効果素子を後述する
製造方法を用いて形成することにより、図3の磁気抵抗
効果素子の前記多層膜201の側面と前記絶縁層133
の側面は平行になっている。
製造方法を用いて形成することにより、図3の磁気抵抗
効果素子の前記多層膜201の側面と前記絶縁層133
の側面は平行になっている。
【0127】図3では、前記反強磁性層80が前記ハー
ドバイアス層89,89の下層にまで延びているので、
前記ハードバイアス層89,89の膜厚を薄くできる。
従って、前記ハードバイアス層89,89をスパッタ法
などによって形成することが容易になる。
ドバイアス層89,89の下層にまで延びているので、
前記ハードバイアス層89,89の膜厚を薄くできる。
従って、前記ハードバイアス層89,89をスパッタ法
などによって形成することが容易になる。
【0128】また、図3では、磁気モーメントが異なる
前記第1固定磁性層81と前記第2固定磁性層83が、
前記非磁性材料層82を介して積層されたものが、一つ
の固定磁性層Pとして機能する。
前記第1固定磁性層81と前記第2固定磁性層83が、
前記非磁性材料層82を介して積層されたものが、一つ
の固定磁性層Pとして機能する。
【0129】前記第1固定磁性層81は反強磁性層80
と接して形成され、磁場中アニールが施されることによ
り、前記第1固定磁性層81と反強磁性層80との界面
にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、前記第1固
定磁性層81の磁化方向が図示Y方向に固定される。前
記第1固定磁性層81の磁化方向が図示Y方向に固定さ
れると、前記非磁性材料層82を介して対向する第2固
定磁性層83の磁化方向が、前記第1固定磁性層81の
磁化方向と反平行の状態で固定される。
と接して形成され、磁場中アニールが施されることによ
り、前記第1固定磁性層81と反強磁性層80との界面
にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、前記第1固
定磁性層81の磁化方向が図示Y方向に固定される。前
記第1固定磁性層81の磁化方向が図示Y方向に固定さ
れると、前記非磁性材料層82を介して対向する第2固
定磁性層83の磁化方向が、前記第1固定磁性層81の
磁化方向と反平行の状態で固定される。
【0130】なお、前記第1固定磁性層81の磁気モー
メントと前記第2固定磁性層83の磁気モーメントを足
し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記固定磁性層
Pの磁化方向となる。
メントと前記第2固定磁性層83の磁気モーメントを足
し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記固定磁性層
Pの磁化方向となる。
【0131】このように、前記第1固定磁性層81と前
記第2固定磁性層83の磁化方向は、反平行となるフェ
リ磁性状態になっており、前記第1固定磁性層81と前
記第2固定磁性層83とが互いに他方の磁化方向を固定
しあうので、全体として固定磁性層Pの磁化方向を一定
方向に安定させることができるので好ましい。
記第2固定磁性層83の磁化方向は、反平行となるフェ
リ磁性状態になっており、前記第1固定磁性層81と前
記第2固定磁性層83とが互いに他方の磁化方向を固定
しあうので、全体として固定磁性層Pの磁化方向を一定
方向に安定させることができるので好ましい。
【0132】図3では、前記第1固定磁性層81及び前
記第2固定磁性層83を同じ材料を用いて形成し、さら
に、それぞれの膜厚を異ならせることにより、それぞれ
の磁気モーメントを異ならせている。
記第2固定磁性層83を同じ材料を用いて形成し、さら
に、それぞれの膜厚を異ならせることにより、それぞれ
の磁気モーメントを異ならせている。
【0133】さらに、前記第1固定磁性層81と前記第
2固定磁性層83の間の前記非磁性材料層82は、R
u、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは
2種以上の合金で形成されている。
2固定磁性層83の間の前記非磁性材料層82は、R
u、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは
2種以上の合金で形成されている。
【0134】また、前記第1フリー磁性層85及び前記
第2フリー磁性層87は、それぞれの磁気モーメントが
異なるように形成されている。ここでも、前記第1フリ
ー磁性層85及び前記第2フリー磁性層87を同じ材料
を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせる
ことにより、前記第1フリー磁性層85及び前記第2フ
リー磁性層87の磁気モーメントを異ならせている。
第2フリー磁性層87は、それぞれの磁気モーメントが
異なるように形成されている。ここでも、前記第1フリ
ー磁性層85及び前記第2フリー磁性層87を同じ材料
を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせる
ことにより、前記第1フリー磁性層85及び前記第2フ
リー磁性層87の磁気モーメントを異ならせている。
【0135】さらに、非磁性材料層86は、Ru、R
h、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは2種以
上の合金で形成されている。
h、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは2種以
上の合金で形成されている。
【0136】図3では、前記第1フリー磁性層85と前
記第2フリー磁性層87が、前記非磁性材料層86を介
して積層されたものが、一つのフリー磁性層Fとして機
能する。
記第2フリー磁性層87が、前記非磁性材料層86を介
して積層されたものが、一つのフリー磁性層Fとして機
能する。
【0137】前記第1フリー磁性層85と前記第2フリ
ー磁性層87の磁化方向は、反平行となるフェリ磁性状
態になっており、フリー磁性層Fの膜厚を薄くすること
と同等の効果が得られ、フリー磁性層Fの磁化が変動し
やすくなり、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上す
る。
ー磁性層87の磁化方向は、反平行となるフェリ磁性状
態になっており、フリー磁性層Fの膜厚を薄くすること
と同等の効果が得られ、フリー磁性層Fの磁化が変動し
やすくなり、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上す
る。
【0138】前記第1フリー磁性層85の磁気モーメン
トと前記第2フリー磁性層87の磁気モーメントを足し
合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁性層
Fの磁化方向となる。
トと前記第2フリー磁性層87の磁気モーメントを足し
合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁性層
Fの磁化方向となる。
【0139】前記ハードバイアス層89,89は図示X
方向(トラック幅方向)に着磁されており、前記ハード
バイアス層89,89からのX方向へのバイアス磁界に
より、前記フリー磁性層Fの磁化方向は図示X方向にな
っている。
方向(トラック幅方向)に着磁されており、前記ハード
バイアス層89,89からのX方向へのバイアス磁界に
より、前記フリー磁性層Fの磁化方向は図示X方向にな
っている。
【0140】ただし、図1のようにフリー磁性層Fや固
定磁性層Pを軟磁性薄膜の単層構造として形成してもか
まわない。
定磁性層Pを軟磁性薄膜の単層構造として形成してもか
まわない。
【0141】図3に示すように多層膜201の中央に位
置する幅寸法T61の領域は、感度領域Eであり、その
両側であって、幅寸法T62の領域は、不感領域D,D
である。
置する幅寸法T61の領域は、感度領域Eであり、その
両側であって、幅寸法T62の領域は、不感領域D,D
である。
【0142】前記感度領域Eでは、固定磁性層Pの磁化
が、適正に図示Y方向に固定され、しかもフリー磁性層
Fの磁化が適正に図示X方向に揃えられており、固定磁
性層Pとフリー磁性層Fの磁化が直交関係にある。そし
て記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層F
の磁化が感度良く変動する。
が、適正に図示Y方向に固定され、しかもフリー磁性層
Fの磁化が適正に図示X方向に揃えられており、固定磁
性層Pとフリー磁性層Fの磁化が直交関係にある。そし
て記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層F
の磁化が感度良く変動する。
【0143】しかし、フリー磁性層Fの、両側端部付近
の領域は磁化方向が乱れており、再生感度が悪く実質的
に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域Dとなってい
る。
の領域は磁化方向が乱れており、再生感度が悪く実質的
に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域Dとなってい
る。
【0144】この実施例においても、前記多層膜201
の感度領域Eと不感領域Dを、マイクロトラックプロフ
ァイル法によって測定している。
の感度領域Eと不感領域Dを、マイクロトラックプロフ
ァイル法によって測定している。
【0145】そして前記多層膜201の両側に形成され
た電極層132,132は、前記多層膜201上にまで
延ばされて形成され、前記電極層132,132が形成
されていない多層膜201の上面の幅寸法が、光学的ト
ラック幅寸法O−Twである。
た電極層132,132は、前記多層膜201上にまで
延ばされて形成され、前記電極層132,132が形成
されていない多層膜201の上面の幅寸法が、光学的ト
ラック幅寸法O−Twである。
【0146】また上面が電極層132,132に覆われ
ていない感度領域Eの幅寸法で決定される磁気的トラッ
ク幅寸法M−Twは、前記感度領域Eと同じ幅寸法T6
1である。
ていない感度領域Eの幅寸法で決定される磁気的トラッ
ク幅寸法M−Twは、前記感度領域Eと同じ幅寸法T6
1である。
【0147】この実施例では、多層膜201上に形成さ
れる電極層132,132が、完全に不感領域Dを覆っ
て、光学的トラック幅寸法O−Twと磁気的トラック幅
寸法M−Tw(=感度領域Eの幅寸法)とがほぼ同じ幅
寸法で形成されている。
れる電極層132,132が、完全に不感領域Dを覆っ
て、光学的トラック幅寸法O−Twと磁気的トラック幅
寸法M−Tw(=感度領域Eの幅寸法)とがほぼ同じ幅
寸法で形成されている。
【0148】ただし、多層膜201上に形成される電極
層132,132が、完全に不感領域Dを覆わずにそれ
よりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラッ
ク幅寸法O−Twは、磁気的トラック幅寸法M−Twよ
りも大きく形成される。
層132,132が、完全に不感領域Dを覆わずにそれ
よりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラッ
ク幅寸法O−Twは、磁気的トラック幅寸法M−Twよ
りも大きく形成される。
【0149】これにより本発明では、ハードバイアス層
89を介さずに、多層膜201内に前記電極層132,
132からのセンス電流を流す割合を多くすることがで
きる。
89を介さずに、多層膜201内に前記電極層132,
132からのセンス電流を流す割合を多くすることがで
きる。
【0150】また、電極層132,132が不感領域D
上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域D
に流れ込みノイズを発生させることを抑えることができ
る。
上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域D
に流れ込みノイズを発生させることを抑えることができ
る。
【0151】特に、図3では、前記多層膜201の不感
領域上に延ばされた前記電極層132の前記絶縁層13
3の両側面部に接している前端面132aと、前記第2
フリー磁性層87の表面87aとがなす角度θ21を6
0度以上、さらには、90度以上にすることができる。
したがって、電極層132の先端部まで、常に一定量の
センス電流を流すことができる。つまり、センス電流が
分流して不感領域に流れ込みノイズを発生させることを
抑えることができる。
領域上に延ばされた前記電極層132の前記絶縁層13
3の両側面部に接している前端面132aと、前記第2
フリー磁性層87の表面87aとがなす角度θ21を6
0度以上、さらには、90度以上にすることができる。
したがって、電極層132の先端部まで、常に一定量の
センス電流を流すことができる。つまり、センス電流が
分流して不感領域に流れ込みノイズを発生させることを
抑えることができる。
【0152】また、本発明の磁気抵抗効果素子では、後
述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層133
の前記多層膜201上での位置を正確に設定することが
できるので、前記電極層132が不感領域を越えて延び
てしまうことを防ぐことができる。
述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層133
の前記多層膜201上での位置を正確に設定することが
できるので、前記電極層132が不感領域を越えて延び
てしまうことを防ぐことができる。
【0153】なお図3に示すように、多層膜201の不
感領域D上に延ばされて形成された電極層132,13
2の幅寸法T63は、具体的には0μmより大きく0.
08μm以下であることが好ましい。また、電極層13
2,132の幅寸法T63は、0.05μm以上0.0
8μm以下であることがより好ましい。
感領域D上に延ばされて形成された電極層132,13
2の幅寸法T63は、具体的には0μmより大きく0.
08μm以下であることが好ましい。また、電極層13
2,132の幅寸法T63は、0.05μm以上0.0
8μm以下であることがより好ましい。
【0154】また、図3では、前記多層膜201と前記
ハードバイアス層89,89との磁気的接続面M,M
が、前記第1フリー磁性層85と前記第2フリー磁性層
87の側面のうち、前記第1フリー磁性層85の側面と
のみ重なり合っている。
ハードバイアス層89,89との磁気的接続面M,M
が、前記第1フリー磁性層85と前記第2フリー磁性層
87の側面のうち、前記第1フリー磁性層85の側面と
のみ重なり合っている。
【0155】前記ハードバイアス層89,89は、前記
第1フリー磁性層85と前記第2フリー磁性層87のい
ずれかの磁化方向を揃えるだけでよい。いずれかのフリ
ー磁性層の磁化方向が一定方向に揃えられると、隣接す
るフリー磁性層は磁化方向が反平行となるフェリ磁性状
態となり、第1および第2フリー磁性層を合わせた合成
磁気モーメントの方向が一定方向、図3の場合はトラッ
ク幅方向に揃えられる。
第1フリー磁性層85と前記第2フリー磁性層87のい
ずれかの磁化方向を揃えるだけでよい。いずれかのフリ
ー磁性層の磁化方向が一定方向に揃えられると、隣接す
るフリー磁性層は磁化方向が反平行となるフェリ磁性状
態となり、第1および第2フリー磁性層を合わせた合成
磁気モーメントの方向が一定方向、図3の場合はトラッ
ク幅方向に揃えられる。
【0156】前記ハードバイアス層89,89が、前記
第1フリー磁性層85及び第2フリー磁性層87の双方
と磁気的に接続されていると、前記第1フリー磁性層8
5及び第2フリー磁性層87の両側端部において磁化方
向の乱れが大きくなるが、図3の構成であれば、前記両
フリー磁性層の両側端部の磁化方向の乱れを抑えて、感
度領域Eの幅寸法T61を大きくすることができる。
第1フリー磁性層85及び第2フリー磁性層87の双方
と磁気的に接続されていると、前記第1フリー磁性層8
5及び第2フリー磁性層87の両側端部において磁化方
向の乱れが大きくなるが、図3の構成であれば、前記両
フリー磁性層の両側端部の磁化方向の乱れを抑えて、感
度領域Eの幅寸法T61を大きくすることができる。
【0157】また、図3では、前記多層膜201上の前
記電極層132,132と接合していない部分に前記保
護層15が形成されており、前記電極層132,132
が前記保護層15を介さずに直接前記第2フリー磁性層
87と接合している。
記電極層132,132と接合していない部分に前記保
護層15が形成されており、前記電極層132,132
が前記保護層15を介さずに直接前記第2フリー磁性層
87と接合している。
【0158】従って、前記保護層15上に前記電極層1
32,132が積層される場合よりも、電気抵抗を低下
させることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させ
ることができる。
32,132が積層される場合よりも、電気抵抗を低下
させることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させ
ることができる。
【0159】図4に示すスピンバルブ型薄膜素子の多層
膜202は、図3に示すスピンバルブ型薄膜素子の多層
膜201の積層の順番を逆にしたものである。つまり、
図4では、下地層10の上に第2フリー磁性層87、非
磁性材料層86、第1フリー磁性層85、非磁性層8
4、第2固定磁性層83、非磁性材料層82、第1固定
磁性層81、反強磁性層80、及び保護層15が連続し
て積層されている。
膜202は、図3に示すスピンバルブ型薄膜素子の多層
膜201の積層の順番を逆にしたものである。つまり、
図4では、下地層10の上に第2フリー磁性層87、非
磁性材料層86、第1フリー磁性層85、非磁性層8
4、第2固定磁性層83、非磁性材料層82、第1固定
磁性層81、反強磁性層80、及び保護層15が連続し
て積層されている。
【0160】図4に示された磁気抵抗効果素子では、多
層膜202上に、Al2O3などからなる絶縁層135が
積層され、前記絶縁層135の両側面部に、電極層13
4,134の前端面134a,134aが接している。
層膜202上に、Al2O3などからなる絶縁層135が
積層され、前記絶縁層135の両側面部に、電極層13
4,134の前端面134a,134aが接している。
【0161】本発明では、前記電極層134,134は
前記多層膜202側の前端面134aが、前記絶縁層1
35の側面に沿うように積層されるので、前記電極層1
34,134が前記多層膜202と接続している領域に
おいても前記電極層134,134の膜厚は、前記絶縁
層135の膜厚に依存して、厚く維持される。従って、
磁気抵抗効果素子の多層膜202内に常に一定量のセン
ス電流を流すことができ、再生特性を向上させることが
可能になる。
前記多層膜202側の前端面134aが、前記絶縁層1
35の側面に沿うように積層されるので、前記電極層1
34,134が前記多層膜202と接続している領域に
おいても前記電極層134,134の膜厚は、前記絶縁
層135の膜厚に依存して、厚く維持される。従って、
磁気抵抗効果素子の多層膜202内に常に一定量のセン
ス電流を流すことができ、再生特性を向上させることが
可能になる。
【0162】なお、図4の磁気抵抗効果素子を後述する
製造方法を用いて形成することにより、図4の磁気抵抗
効果素子の前記多層膜202の側面と前記絶縁層135
の側面は平行になっている。
製造方法を用いて形成することにより、図4の磁気抵抗
効果素子の前記多層膜202の側面と前記絶縁層135
の側面は平行になっている。
【0163】図4では、前記ハードバイアス層89,8
9は、第1固定磁性層81及び第2固定磁性層83の側
面と磁気的に接続していない。従って、前記ハードバイ
アス層89,89によって印加される磁界によって、図
示Y方向に平行な方向に揃えられている第1固定磁性層
81及び第2固定磁性層83の磁化方向が変動すること
を抑えることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上さ
せることができる。
9は、第1固定磁性層81及び第2固定磁性層83の側
面と磁気的に接続していない。従って、前記ハードバイ
アス層89,89によって印加される磁界によって、図
示Y方向に平行な方向に揃えられている第1固定磁性層
81及び第2固定磁性層83の磁化方向が変動すること
を抑えることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上さ
せることができる。
【0164】また、図4でも、磁気モーメントが異なる
前記第1固定磁性層81と前記第2固定磁性層83が、
前記非磁性材料層82を介して積層されたものが、一つ
の固定磁性層Pとして機能する。図4では、前記第1固
定磁性層81及び前記第2固定磁性層83を同じ材料を
用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせるこ
とにより、それぞれの磁気モーメントを異ならせてい
る。
前記第1固定磁性層81と前記第2固定磁性層83が、
前記非磁性材料層82を介して積層されたものが、一つ
の固定磁性層Pとして機能する。図4では、前記第1固
定磁性層81及び前記第2固定磁性層83を同じ材料を
用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせるこ
とにより、それぞれの磁気モーメントを異ならせてい
る。
【0165】図4でも、前記第1固定磁性層81は、反
強磁性層80と接して形成され、磁場中アニールが施さ
れることにより、前記第1固定磁性層81と反強磁性層
80との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生
じ、前記第1固定磁性層81の磁化方向が図示Y方向に
固定される。前記第1固定磁性層81の磁化方向が図示
Y方向に固定されると、前記非磁性材料層82を介して
対向する第2固定磁性層83の磁化方向が、前記第1固
定磁性層81の磁化方向と反平行の状態で固定される。
なお前記第1固定磁性層81の磁気モーメントと前記第
2固定磁性層83の磁気モーメントを足し合わせた合成
磁気モーメントの方向が前記固定磁性層Pの磁化方向と
なる。
強磁性層80と接して形成され、磁場中アニールが施さ
れることにより、前記第1固定磁性層81と反強磁性層
80との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生
じ、前記第1固定磁性層81の磁化方向が図示Y方向に
固定される。前記第1固定磁性層81の磁化方向が図示
Y方向に固定されると、前記非磁性材料層82を介して
対向する第2固定磁性層83の磁化方向が、前記第1固
定磁性層81の磁化方向と反平行の状態で固定される。
なお前記第1固定磁性層81の磁気モーメントと前記第
2固定磁性層83の磁気モーメントを足し合わせた合成
磁気モーメントの方向が前記固定磁性層Pの磁化方向と
なる。
【0166】また、前記第1フリー磁性層85と前記第
2フリー磁性層87が、前記非磁性材料層86を介して
積層されたものが、一つのフリー磁性層Fとして機能す
る。
2フリー磁性層87が、前記非磁性材料層86を介して
積層されたものが、一つのフリー磁性層Fとして機能す
る。
【0167】ここでも、前記第1フリー磁性層85及び
前記第2フリー磁性層87を同じ材料を用いて形成し、
さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、前記
第1フリー磁性層85及び前記第2フリー磁性層87の
磁気モーメントを異ならせている。
前記第2フリー磁性層87を同じ材料を用いて形成し、
さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、前記
第1フリー磁性層85及び前記第2フリー磁性層87の
磁気モーメントを異ならせている。
【0168】図4のスピンバルブ型薄膜素子において
も、前記第1フリー磁性層85と前記第2フリー磁性層
87の磁化方向は、反平行となるフェリ磁性状態になっ
ており、フリー磁性層Fの膜厚を薄くすることと同等の
効果が得られ、フリー磁性層Fの磁化が変動しやすくな
り、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上する。
も、前記第1フリー磁性層85と前記第2フリー磁性層
87の磁化方向は、反平行となるフェリ磁性状態になっ
ており、フリー磁性層Fの膜厚を薄くすることと同等の
効果が得られ、フリー磁性層Fの磁化が変動しやすくな
り、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上する。
【0169】前記第1フリー磁性層85の磁気モーメン
トと前記第2フリー磁性層87の磁気モーメントを足し
合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁性層
Fの磁化方向となる。
トと前記第2フリー磁性層87の磁気モーメントを足し
合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁性層
Fの磁化方向となる。
【0170】前記ハードバイアス層89,89は図示X
方向(トラック幅方向)に着磁されており、前記ハード
バイアス層89,89からのX方向へのバイアス磁界に
より、前記フリー磁性層Fの磁化方向は図示X方向にな
っている。
方向(トラック幅方向)に着磁されており、前記ハード
バイアス層89,89からのX方向へのバイアス磁界に
より、前記フリー磁性層Fの磁化方向は図示X方向にな
っている。
【0171】ただし、図1のようにフリー磁性層Fや固
定磁性層Pを軟磁性薄膜の単層構造として形成してもか
まわない。
定磁性層Pを軟磁性薄膜の単層構造として形成してもか
まわない。
【0172】図4に示すように多層膜202の中央に位
置する幅寸法T64の領域は、感度領域Eであり、その
両側であって、幅寸法T65の領域は、不感領域D,D
である。
置する幅寸法T64の領域は、感度領域Eであり、その
両側であって、幅寸法T65の領域は、不感領域D,D
である。
【0173】前記感度領域Eでは、固定磁性層Pの磁化
が、適正に図示Y方向に固定され、しかもフリー磁性層
Fの磁化が適正に図示X方向に揃えられており、固定磁
性層Pとフリー磁性層Fの磁化が直交関係にある。そし
て記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層F
の磁化が感度良く変動する。
が、適正に図示Y方向に固定され、しかもフリー磁性層
Fの磁化が適正に図示X方向に揃えられており、固定磁
性層Pとフリー磁性層Fの磁化が直交関係にある。そし
て記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層F
の磁化が感度良く変動する。
【0174】しかし、フリー磁性層Fの、両側端部付近
の領域は磁化方向が乱れており、再生感度が悪く実質的
に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域Dとなってい
る。
の領域は磁化方向が乱れており、再生感度が悪く実質的
に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域Dとなってい
る。
【0175】この実施例においても、前記多層膜202
の感度領域Eと不感領域Dを、マイクロトラックプロフ
ァイル法によって測定している。
の感度領域Eと不感領域Dを、マイクロトラックプロフ
ァイル法によって測定している。
【0176】そして前記多層膜202の両側に形成され
た電極層134,134は、前記多層膜202上にまで
延ばされて形成され、前記電極層134,134が形成
されていない多層膜202の上面の幅寸法が、光学的ト
ラック幅寸法O−Twである。
た電極層134,134は、前記多層膜202上にまで
延ばされて形成され、前記電極層134,134が形成
されていない多層膜202の上面の幅寸法が、光学的ト
ラック幅寸法O−Twである。
【0177】また上面が電極層134,134に覆われ
ていない感度領域Eの幅寸法で決定される磁気的トラッ
ク幅寸法M−Twは、前記感度領域Eと同じ幅寸法T6
4である。
ていない感度領域Eの幅寸法で決定される磁気的トラッ
ク幅寸法M−Twは、前記感度領域Eと同じ幅寸法T6
4である。
【0178】この実施例では、多層膜202上に形成さ
れる電極層134,134が、完全に不感領域Dを覆っ
て、光学的トラック幅寸法O−Twと磁気的トラック幅
寸法M−Tw(=感度領域Eの幅寸法)とがほぼ同じ幅
寸法で形成されている。
れる電極層134,134が、完全に不感領域Dを覆っ
て、光学的トラック幅寸法O−Twと磁気的トラック幅
寸法M−Tw(=感度領域Eの幅寸法)とがほぼ同じ幅
寸法で形成されている。
【0179】ただし、多層膜202上に形成される電極
層134,134が、完全に不感領域Dを覆わずにそれ
よりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラッ
ク幅寸法O−Twは、磁気的トラック幅寸法M−Twよ
りも大きく形成される。
層134,134が、完全に不感領域Dを覆わずにそれ
よりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラッ
ク幅寸法O−Twは、磁気的トラック幅寸法M−Twよ
りも大きく形成される。
【0180】これにより本発明では、ハードバイアス層
89を介さずに、多層膜202内に前記電極層134,
134からのセンス電流を流す割合を多くすることがで
きる。
89を介さずに、多層膜202内に前記電極層134,
134からのセンス電流を流す割合を多くすることがで
きる。
【0181】また、電極層134,134が不感領域D
上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域D
に流れ込みノイズを発生させることを抑えることができ
る。
上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域D
に流れ込みノイズを発生させることを抑えることができ
る。
【0182】特に、図4では、前記多層膜202の不感
領域上に延ばされた前記電極層134の前記絶縁層13
5の両側面部に接している前端面134aと、前記反強
磁性層80の表面80aとがなす角度θ21を60度以
上、さらには、90度以上にすることができる。したが
って、電極層134の先端部まで、常に一定量のセンス
電流を流すことができる。つまり、センス電流が分流し
て不感領域に流れ込みノイズを発生させることを抑える
ことができる。
領域上に延ばされた前記電極層134の前記絶縁層13
5の両側面部に接している前端面134aと、前記反強
磁性層80の表面80aとがなす角度θ21を60度以
上、さらには、90度以上にすることができる。したが
って、電極層134の先端部まで、常に一定量のセンス
電流を流すことができる。つまり、センス電流が分流し
て不感領域に流れ込みノイズを発生させることを抑える
ことができる。
【0183】また、本発明の磁気抵抗効果素子では、後
述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層135
の前記多層膜202上での位置を正確に設定することが
できるので、前記電極層134が不感領域を越えて延び
てしまうことを防ぐことができる。
述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層135
の前記多層膜202上での位置を正確に設定することが
できるので、前記電極層134が不感領域を越えて延び
てしまうことを防ぐことができる。
【0184】なお、多層膜202の不感領域D上に延ば
されて形成された電極層91の幅寸法T63は、具体的
には0μmより大きく0.08μm以下であることが好
ましい。また、電極層91の幅寸法T63は、0.05
μm以上0.08μm以下であることがより好ましい。
されて形成された電極層91の幅寸法T63は、具体的
には0μmより大きく0.08μm以下であることが好
ましい。また、電極層91の幅寸法T63は、0.05
μm以上0.08μm以下であることがより好ましい。
【0185】また、図4では、前記多層膜202と前記
ハードバイアス層89,89との磁気的接続面M,M
が、前記第1フリー磁性層85と前記第2フリー磁性層
87の側面のうち、前記第2フリー磁性層87の側面と
のみ重なり合っており、前記両フリー磁性層の両側端部
の磁化方向の乱れを抑えて、感度領域Eの幅寸法T64
を大きくしている。
ハードバイアス層89,89との磁気的接続面M,M
が、前記第1フリー磁性層85と前記第2フリー磁性層
87の側面のうち、前記第2フリー磁性層87の側面と
のみ重なり合っており、前記両フリー磁性層の両側端部
の磁化方向の乱れを抑えて、感度領域Eの幅寸法T64
を大きくしている。
【0186】特に、図4では、前記ハードバイアス層8
9,89が、前記固定磁性層Pと磁気的に接続されない
ので、前記ハードバイアス層89,89から発生する磁
界が前記固定磁性層Pの磁化方向に影響を与えることを
抑えることができる。
9,89が、前記固定磁性層Pと磁気的に接続されない
ので、前記ハードバイアス層89,89から発生する磁
界が前記固定磁性層Pの磁化方向に影響を与えることを
抑えることができる。
【0187】また、図4では、前記多層膜202の最上
層に前記保護層は形成されず、前記反強磁性層80上に
直接前記絶縁層135が形成され、この前記絶縁層13
5が酸化防止用の保護層の役割も果たしている。また、
前記電極層134,134は、直接前記反強磁性層80
と接合している。
層に前記保護層は形成されず、前記反強磁性層80上に
直接前記絶縁層135が形成され、この前記絶縁層13
5が酸化防止用の保護層の役割も果たしている。また、
前記電極層134,134は、直接前記反強磁性層80
と接合している。
【0188】従って、前記保護層上に前記電極層13
4,134が積層される場合よりも、電気抵抗を低下さ
せることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させる
ことができる。
4,134が積層される場合よりも、電気抵抗を低下さ
せることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させる
ことができる。
【0189】図5は、他の本発明の磁気抵抗効果素子の
構造をABS面から見た断面図である。
構造をABS面から見た断面図である。
【0190】このスピンバルブ型薄膜素子は、非磁性材
料層106を中心として、その上下に第1フリー磁性層
105、第2フリー磁性層107、導電性材料からなる
非磁性層104,108、第1固定磁性層103,第3
固定磁性層109、非磁性材料層102,110、第2
固定磁性層101,第4固定磁性層111及び反強磁性
層100,112が形成された、いわゆるデュアルスピ
ンバルブ型薄膜素子と呼ばれるものであり、図2ないし
図5に示すスピンバルブ型薄膜素子(シングルスピンバ
ルブ型薄膜素子と呼ばれる)よりも高い再生出力を得る
ことが可能である。なお最も下側に形成されている層が
下地層10であり、下地層10から反強磁性層112ま
での積層体によって多層膜203が構成されている。
料層106を中心として、その上下に第1フリー磁性層
105、第2フリー磁性層107、導電性材料からなる
非磁性層104,108、第1固定磁性層103,第3
固定磁性層109、非磁性材料層102,110、第2
固定磁性層101,第4固定磁性層111及び反強磁性
層100,112が形成された、いわゆるデュアルスピ
ンバルブ型薄膜素子と呼ばれるものであり、図2ないし
図5に示すスピンバルブ型薄膜素子(シングルスピンバ
ルブ型薄膜素子と呼ばれる)よりも高い再生出力を得る
ことが可能である。なお最も下側に形成されている層が
下地層10であり、下地層10から反強磁性層112ま
での積層体によって多層膜203が構成されている。
【0191】なお、図5では、下地層10の上に形成さ
れる反強磁性層100が、図示X方向に長く形成され、
X方向の中心では前記反強磁性層100が突出して形成
されている。
れる反強磁性層100が、図示X方向に長く形成され、
X方向の中心では前記反強磁性層100が突出して形成
されている。
【0192】本発明では、反強磁性層100,112が
Pt−Mn(白金−マンガン)合金膜により形成されて
いる。あるいは前記Pt−Mn合金に代えて、X―Mn
(ただしXは、Pd,Ir,Rh,Ruのいずれか1種
または2種以上の元素である)で、あるいはPt―Mn
―X′(ただしX′は、Pd,Ir,Rh,Ru,A
u,Agのいずれか1種または2種以上の元素である)
で形成されていてもよい。
Pt−Mn(白金−マンガン)合金膜により形成されて
いる。あるいは前記Pt−Mn合金に代えて、X―Mn
(ただしXは、Pd,Ir,Rh,Ruのいずれか1種
または2種以上の元素である)で、あるいはPt―Mn
―X′(ただしX′は、Pd,Ir,Rh,Ru,A
u,Agのいずれか1種または2種以上の元素である)
で形成されていてもよい。
【0193】前記第1フリー磁性層105、前記第2フ
リー磁性層107、前記第1固定磁性層103、前記第
2固定磁性層101、前記第3固定磁性層109、前記
第4固定磁性層111は、Ni−Fe(ニッケル−鉄)
合金、Co(コバルト)、Fe−Co(鉄−コバルト)
合金、Fe−Co−Ni合金などで形成されており、前
記非磁性層104,108は、Cu(銅)などの電気抵
抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
リー磁性層107、前記第1固定磁性層103、前記第
2固定磁性層101、前記第3固定磁性層109、前記
第4固定磁性層111は、Ni−Fe(ニッケル−鉄)
合金、Co(コバルト)、Fe−Co(鉄−コバルト)
合金、Fe−Co−Ni合金などで形成されており、前
記非磁性層104,108は、Cu(銅)などの電気抵
抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
【0194】そして図5に示すように、図示X方向に延
ばされて形成された反強磁性層100の幅寸法T67上
から、第2固定磁性層101、非磁性材料層102、第
1固定磁性層103、非磁性層104、第1フリー磁性
層105の側面にかけて、Crなどで形成された緩衝膜
及び配向膜となる金属膜113,113が形成されてお
り、この金属膜113,113の形成によって、後述す
るハードバイアス層114,114から発生するバイア
ス磁界を増大させることができる。
ばされて形成された反強磁性層100の幅寸法T67上
から、第2固定磁性層101、非磁性材料層102、第
1固定磁性層103、非磁性層104、第1フリー磁性
層105の側面にかけて、Crなどで形成された緩衝膜
及び配向膜となる金属膜113,113が形成されてお
り、この金属膜113,113の形成によって、後述す
るハードバイアス層114,114から発生するバイア
ス磁界を増大させることができる。
【0195】さらに前記金属膜113,113の上に
は、例えばCo−Pt(コバルト−白金)合金やCo−
Cr−Pt(コバルト−クロム−白金)合金などで形成
されたハードバイアス層114,114が形成されてい
る。
は、例えばCo−Pt(コバルト−白金)合金やCo−
Cr−Pt(コバルト−クロム−白金)合金などで形成
されたハードバイアス層114,114が形成されてい
る。
【0196】また前記ハードバイアス層114,114
上には、Taなどの非磁性材料で形成された中間層11
5,115が形成され、この中間層115,115の上
に、Cr、Au、Ta、Wなどで形成された電極層13
6,136が形成されている。
上には、Taなどの非磁性材料で形成された中間層11
5,115が形成され、この中間層115,115の上
に、Cr、Au、Ta、Wなどで形成された電極層13
6,136が形成されている。
【0197】図5に示された磁気抵抗効果素子では、多
層膜203上に、Al2O3などからなる絶縁層137が
積層され、前記絶縁層137の両側面部に、電極層13
6,136の前端面136a,136aが接している。
層膜203上に、Al2O3などからなる絶縁層137が
積層され、前記絶縁層137の両側面部に、電極層13
6,136の前端面136a,136aが接している。
【0198】本発明では、前記電極層136,136は
前記多層膜203側の前端面136aが、前記絶縁層1
37の側面に沿うように積層されるので、前記電極層1
36,136が前記多層膜203と接続している領域に
おいても前記電極層136,136の膜厚は、前記絶縁
層137の膜厚に依存して、厚く維持される。従って、
磁気抵抗効果素子の多層膜203内に常に一定量のセン
ス電流を流すことができ、再生特性を向上させることが
可能になる。
前記多層膜203側の前端面136aが、前記絶縁層1
37の側面に沿うように積層されるので、前記電極層1
36,136が前記多層膜203と接続している領域に
おいても前記電極層136,136の膜厚は、前記絶縁
層137の膜厚に依存して、厚く維持される。従って、
磁気抵抗効果素子の多層膜203内に常に一定量のセン
ス電流を流すことができ、再生特性を向上させることが
可能になる。
【0199】なお、図5の磁気抵抗効果素子を後述する
製造方法を用いて形成することにより、図5の磁気抵抗
効果素子の前記多層膜203の側面と前記絶縁層137
の側面は平行になっている。
製造方法を用いて形成することにより、図5の磁気抵抗
効果素子の前記多層膜203の側面と前記絶縁層137
の側面は平行になっている。
【0200】図5では、前記反強磁性層100が前記ハ
ードバイアス層114,114の下層にまで延びている
ので、前記ハードバイアス層114,114の膜厚を薄
くできる。従って、前記ハードバイアス層114,11
4をスパッタ法などによって形成することが容易にな
る。
ードバイアス層114,114の下層にまで延びている
ので、前記ハードバイアス層114,114の膜厚を薄
くできる。従って、前記ハードバイアス層114,11
4をスパッタ法などによって形成することが容易にな
る。
【0201】また、図5では、磁気モーメントが異なる
前記第1固定磁性層103と前記第2固定磁性層101
が、前記非磁性材料層102を介して積層されたもの
が、一つの固定磁性層P1として機能する。また、磁気
モーメントが異なる前記第3固定磁性層109と前記第
4固定磁性層111が、前記非磁性材料層110を介し
て積層されたものが、一つの固定磁性層P2として機能
する。
前記第1固定磁性層103と前記第2固定磁性層101
が、前記非磁性材料層102を介して積層されたもの
が、一つの固定磁性層P1として機能する。また、磁気
モーメントが異なる前記第3固定磁性層109と前記第
4固定磁性層111が、前記非磁性材料層110を介し
て積層されたものが、一つの固定磁性層P2として機能
する。
【0202】前記第1固定磁性層103と前記第2固定
磁性層101の磁化方向は、反平行となるフェリ磁性状
態になっており、前記第1固定磁性層103と前記第2
固定磁性層101とが互いに他方の磁化方向を固定しあ
うので、全体として固定磁性層P1の磁化方向を一定方
向に安定させることができる。
磁性層101の磁化方向は、反平行となるフェリ磁性状
態になっており、前記第1固定磁性層103と前記第2
固定磁性層101とが互いに他方の磁化方向を固定しあ
うので、全体として固定磁性層P1の磁化方向を一定方
向に安定させることができる。
【0203】図5では、前記第1固定磁性層103及び
前記第2固定磁性層101を同じ材料を用いて形成し、
さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、それ
ぞれの磁気モーメントを異ならせている。
前記第2固定磁性層101を同じ材料を用いて形成し、
さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、それ
ぞれの磁気モーメントを異ならせている。
【0204】また、前記第3固定磁性層109と前記第
4固定磁性層111の磁化方向も、反平行となるフェリ
磁性状態になっており、前記第3固定磁性層109と前
記第4固定磁性層111とが互いに他方の磁化方向を固
定しあっている。
4固定磁性層111の磁化方向も、反平行となるフェリ
磁性状態になっており、前記第3固定磁性層109と前
記第4固定磁性層111とが互いに他方の磁化方向を固
定しあっている。
【0205】なお、前記非磁性材料層102、110
は、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あ
るいは2種以上の合金で形成されている。
は、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あ
るいは2種以上の合金で形成されている。
【0206】前記第2固定磁性層101及び第4固定磁
性層111は、それぞれ反強磁性層100及び112と
接して形成され、磁場中アニールが施されることによ
り、前記第2固定磁性層101及び反強磁性層100と
の界面並びに前記第4固定磁性層111及び反強磁性層
112との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生
じる。
性層111は、それぞれ反強磁性層100及び112と
接して形成され、磁場中アニールが施されることによ
り、前記第2固定磁性層101及び反強磁性層100と
の界面並びに前記第4固定磁性層111及び反強磁性層
112との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生
じる。
【0207】前記第2固定磁性層101の磁化方向は、
図示Y方向に固定される。前記第2固定磁性層101の
磁化方向が図示Y方向に固定されると、前記非磁性材料
層102を介して対向する第1固定磁性層103の磁化
方向が、前記第2固定磁性層101の磁化方向と反平行
の状態で固定される。なお前記第2固定磁性層101の
磁気モーメントと前記第1固定磁性層103の磁気モー
メントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記
固定磁性層P1の磁化方向となる。
図示Y方向に固定される。前記第2固定磁性層101の
磁化方向が図示Y方向に固定されると、前記非磁性材料
層102を介して対向する第1固定磁性層103の磁化
方向が、前記第2固定磁性層101の磁化方向と反平行
の状態で固定される。なお前記第2固定磁性層101の
磁気モーメントと前記第1固定磁性層103の磁気モー
メントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記
固定磁性層P1の磁化方向となる。
【0208】前記第2固定磁性層101の磁化方向が図
示Y方向に固定されるとき、前記第4固定磁性層111
の磁化方向は、図示Y方向と反平行方向に固定されるこ
とが好ましい。このとき、前記非磁性材料層110を介
して対向する第3固定磁性層109の磁化方向が、前記
第4固定磁性層111の磁化方向と反平行方向に、すな
わち、Y方向に固定される。なお前記第4固定磁性層1
11の磁気モーメントと前記第3固定磁性層109の磁
気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向
が前記固定磁性層P2の磁化方向となる。
示Y方向に固定されるとき、前記第4固定磁性層111
の磁化方向は、図示Y方向と反平行方向に固定されるこ
とが好ましい。このとき、前記非磁性材料層110を介
して対向する第3固定磁性層109の磁化方向が、前記
第4固定磁性層111の磁化方向と反平行方向に、すな
わち、Y方向に固定される。なお前記第4固定磁性層1
11の磁気モーメントと前記第3固定磁性層109の磁
気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向
が前記固定磁性層P2の磁化方向となる。
【0209】すると、前記第1フリー磁性層105、前
記非磁性材料層106、前記第2フリー磁性層107を
介して対向する、前記第1固定磁性層103と前記第3
固定磁性層109の磁化方向は、互いに反平行状態にな
る。
記非磁性材料層106、前記第2フリー磁性層107を
介して対向する、前記第1固定磁性層103と前記第3
固定磁性層109の磁化方向は、互いに反平行状態にな
る。
【0210】図5では、後述するように、フリー磁性層
Fが前記第1フリー磁性層105と前記第2フリー磁性
層107が、前記非磁性材料層106を介して積層され
たものとして形成され、前記第1フリー磁性層105と
前記第2フリー磁性層107の磁化方向が反平行となる
フェリ磁性状態になっている。
Fが前記第1フリー磁性層105と前記第2フリー磁性
層107が、前記非磁性材料層106を介して積層され
たものとして形成され、前記第1フリー磁性層105と
前記第2フリー磁性層107の磁化方向が反平行となる
フェリ磁性状態になっている。
【0211】前記第1フリー磁性層105と前記第2フ
リー磁性層107は、外部磁界の影響を受けて、フェリ
磁性状態を保ったまま磁化方向を変化させる。このと
き、前記第1固定磁性層103と前記第3固定磁性層1
09の磁化方向が、互いに反平行状態になっていると、
フリー磁性層Fより上層部分の抵抗変化率とフリー磁性
層Fより下層部分の抵抗変化率が等しくなる。
リー磁性層107は、外部磁界の影響を受けて、フェリ
磁性状態を保ったまま磁化方向を変化させる。このと
き、前記第1固定磁性層103と前記第3固定磁性層1
09の磁化方向が、互いに反平行状態になっていると、
フリー磁性層Fより上層部分の抵抗変化率とフリー磁性
層Fより下層部分の抵抗変化率が等しくなる。
【0212】さらに、前記固定磁性層P1の磁化方向と
前記固定磁性層P2の磁化方向が、反平行方向であるこ
とが好ましい。
前記固定磁性層P2の磁化方向が、反平行方向であるこ
とが好ましい。
【0213】例えば、磁化方向が図示Y方向に固定され
ている前記第2固定磁性層101の磁気モーメントの大
きさを前記第1固定磁性層103の磁気モーメントの大
きさよりも大きくし、固定磁性層P1の磁化方向を図示
Y方向にする。一方、磁化方向が図示Y方向に固定され
ている前記第3固定磁性層109の磁気モーメントの大
きさを前記第4固定磁性層111の磁気モーメントの大
きさよりも小さくし、固定磁性層P2の磁化方向を図示
Y方向と反平行方向にする。
ている前記第2固定磁性層101の磁気モーメントの大
きさを前記第1固定磁性層103の磁気モーメントの大
きさよりも大きくし、固定磁性層P1の磁化方向を図示
Y方向にする。一方、磁化方向が図示Y方向に固定され
ている前記第3固定磁性層109の磁気モーメントの大
きさを前記第4固定磁性層111の磁気モーメントの大
きさよりも小さくし、固定磁性層P2の磁化方向を図示
Y方向と反平行方向にする。
【0214】すると、センス電流を図示X方向に流した
ときに発生するセンス電流磁界の方向と、固定磁性層P
1の磁化方向及び固定磁性層P2の磁化方向が一致し、前
記第1固定磁性層103と前記第2固定磁性層101の
フェリ磁性状態、及び前記第3固定磁性層109と前記
第4固定磁性層111のフェリ磁性状態が安定する。
ときに発生するセンス電流磁界の方向と、固定磁性層P
1の磁化方向及び固定磁性層P2の磁化方向が一致し、前
記第1固定磁性層103と前記第2固定磁性層101の
フェリ磁性状態、及び前記第3固定磁性層109と前記
第4固定磁性層111のフェリ磁性状態が安定する。
【0215】また、前記第1フリー磁性層105及び前
記第2フリー磁性層107は、それぞれの磁気モーメン
トが異なるように形成されている。ここでも、前記第1
フリー磁性層105及び前記第2フリー磁性層107を
同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異
ならせることにより、前記第1フリー磁性層105及び
前記第2フリー磁性層107の磁気モーメントを異なら
せている。
記第2フリー磁性層107は、それぞれの磁気モーメン
トが異なるように形成されている。ここでも、前記第1
フリー磁性層105及び前記第2フリー磁性層107を
同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異
ならせることにより、前記第1フリー磁性層105及び
前記第2フリー磁性層107の磁気モーメントを異なら
せている。
【0216】さらに、非磁性材料層102,106,1
10は、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1
種あるいは2種以上の合金で形成されている。
10は、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1
種あるいは2種以上の合金で形成されている。
【0217】図5では、前記第1フリー磁性層105と
前記第2フリー磁性層107が、前記非磁性材料層10
6を介して積層されたものが、一つのフリー磁性層Fと
して機能する。
前記第2フリー磁性層107が、前記非磁性材料層10
6を介して積層されたものが、一つのフリー磁性層Fと
して機能する。
【0218】前記第1フリー磁性層105と前記第2フ
リー磁性層107の磁化方向は、180度異なるフェリ
磁性状態になっており、フリー磁性層Fの膜厚を薄くす
ることと同等の効果が得られ、フリー磁性層Fの磁化が
変動しやすくなり、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が
向上する。
リー磁性層107の磁化方向は、180度異なるフェリ
磁性状態になっており、フリー磁性層Fの膜厚を薄くす
ることと同等の効果が得られ、フリー磁性層Fの磁化が
変動しやすくなり、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が
向上する。
【0219】前記第1フリー磁性層105の磁気モーメ
ントと前記第2フリー磁性層107の磁気モーメントを
足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁
性層Fの磁化方向となる。
ントと前記第2フリー磁性層107の磁気モーメントを
足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁
性層Fの磁化方向となる。
【0220】前記ハードバイアス層114,114は図
示X方向(トラック幅方向)に着磁されており、前記ハ
ードバイアス層114,114からのX方向へのバイア
ス磁界により、前記フリー磁性層Fの磁化方向は図示X
方向になっている。
示X方向(トラック幅方向)に着磁されており、前記ハ
ードバイアス層114,114からのX方向へのバイア
ス磁界により、前記フリー磁性層Fの磁化方向は図示X
方向になっている。
【0221】ただし、図1のようにフリー磁性層Fや固
定磁性層P1、P2を軟磁性薄膜の単層構造として形成し
てもかまわない。
定磁性層P1、P2を軟磁性薄膜の単層構造として形成し
てもかまわない。
【0222】フリー磁性層Fの、両側端部付近の領域は
磁化方向が乱れており、再生感度が悪く実質的に磁気抵
抗効果を発揮し得ない不感領域Dとなっている。
磁化方向が乱れており、再生感度が悪く実質的に磁気抵
抗効果を発揮し得ない不感領域Dとなっている。
【0223】この実施例においても、前記多層膜203
の感度領域Eと不感領域Dを、マイクロトラックプロフ
ァイル法によって測定しているが、図5に示すように多
層膜203の中央に位置する幅寸法T68の領域は、感
度領域Eであり、その両側であって、幅寸法T69の領
域は、不感領域Dである。
の感度領域Eと不感領域Dを、マイクロトラックプロフ
ァイル法によって測定しているが、図5に示すように多
層膜203の中央に位置する幅寸法T68の領域は、感
度領域Eであり、その両側であって、幅寸法T69の領
域は、不感領域Dである。
【0224】前記感度領域Eでは、固定磁性層P1、P2
の磁化方向が、適正に図示Y方向に平行な方向に固定さ
れ、しかもフリー磁性層Fの磁化が適正に図示X方向に
揃えられており、固定磁性層P1、P2とフリー磁性層F
の磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁
界に対し、前記フリー磁性層Fの磁化が感度良く変動
し、この磁化方向の変動と、固定磁性層P1、P2の固定
磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値
の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁
界が検出される。
の磁化方向が、適正に図示Y方向に平行な方向に固定さ
れ、しかもフリー磁性層Fの磁化が適正に図示X方向に
揃えられており、固定磁性層P1、P2とフリー磁性層F
の磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁
界に対し、前記フリー磁性層Fの磁化が感度良く変動
し、この磁化方向の変動と、固定磁性層P1、P2の固定
磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値
の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁
界が検出される。
【0225】本発明では、図5に示すように、多層膜2
03の両側であって、ハードバイアス層114,114
上に非磁性材料製の中間層115,115を介して形成
される電極層136,136が、前記多層膜203の不
感領域D上にまで延ばされて形成されている。なお前記
電極層136,136は、例えばCr、Au、Ta、W
膜などで形成されている。
03の両側であって、ハードバイアス層114,114
上に非磁性材料製の中間層115,115を介して形成
される電極層136,136が、前記多層膜203の不
感領域D上にまで延ばされて形成されている。なお前記
電極層136,136は、例えばCr、Au、Ta、W
膜などで形成されている。
【0226】前記電極層136,136に覆われていな
い多層膜203の上面の幅寸法が光学的トラック幅寸法
O−Twとして定義されており、上面が前記電極層13
6,136に覆われていない感度領域Eの幅寸法T68
が、磁気的トラック幅寸法M−Twとして定義されてい
る。この実施例においては、例えば前記多層膜203上
に延ばされた電極層136,136は、不感領域D上を
完全に覆っている。この場合、光学的トラック幅O−T
wと、磁気的トラック幅寸法M−Tw(=感度領域Eの
幅寸法)はほぼ同じ幅寸法となる。
い多層膜203の上面の幅寸法が光学的トラック幅寸法
O−Twとして定義されており、上面が前記電極層13
6,136に覆われていない感度領域Eの幅寸法T68
が、磁気的トラック幅寸法M−Twとして定義されてい
る。この実施例においては、例えば前記多層膜203上
に延ばされた電極層136,136は、不感領域D上を
完全に覆っている。この場合、光学的トラック幅O−T
wと、磁気的トラック幅寸法M−Tw(=感度領域Eの
幅寸法)はほぼ同じ幅寸法となる。
【0227】あるいは前記電極層136,136は完全
に不感領域D上を覆っていなくてもよく、多層膜203
上に延ばされた電極層136,136の幅寸法T70
は、不感領域Dよりも短く形成されてもよい。この場
合、光学的トラック幅O−Twは、磁気的トラック幅M
−Twよりも大きくなる。
に不感領域D上を覆っていなくてもよく、多層膜203
上に延ばされた電極層136,136の幅寸法T70
は、不感領域Dよりも短く形成されてもよい。この場
合、光学的トラック幅O−Twは、磁気的トラック幅M
−Twよりも大きくなる。
【0228】これにより本発明では、前記電極層13
6,136からのセンス電流はハードバイアス層11
4,114を介さず、直接、多層膜203に流れやすく
なり、しかも前記電極層136,136を不感領域D上
にまで延ばして形成することにより、多層膜203と電
極層136,136との接合面積も大きくなるため直流
抵抗値(DCR)を下げることができ、再生特性を向上
させることが可能である。
6,136からのセンス電流はハードバイアス層11
4,114を介さず、直接、多層膜203に流れやすく
なり、しかも前記電極層136,136を不感領域D上
にまで延ばして形成することにより、多層膜203と電
極層136,136との接合面積も大きくなるため直流
抵抗値(DCR)を下げることができ、再生特性を向上
させることが可能である。
【0229】また、電極層136,136が不感領域D
上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域D
に流れ込みノイズを発生させることを抑えることができ
る。
上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域D
に流れ込みノイズを発生させることを抑えることができ
る。
【0230】特に、図5では、前記多層膜203の不感
領域上に延ばされた前記電極層136の前記絶縁層13
7の両側面部に接している前端面136aと、前記反強
磁性層112の表面112aとがなす角度θ23を60
度以上、さらには、90度以上にすることができる。し
たがって、電極層136の先端部まで、常に一定量のセ
ンス電流を流すことができる。つまり、センス電流が分
流して不感領域に流れ込みノイズを発生させることを抑
えることができる。
領域上に延ばされた前記電極層136の前記絶縁層13
7の両側面部に接している前端面136aと、前記反強
磁性層112の表面112aとがなす角度θ23を60
度以上、さらには、90度以上にすることができる。し
たがって、電極層136の先端部まで、常に一定量のセ
ンス電流を流すことができる。つまり、センス電流が分
流して不感領域に流れ込みノイズを発生させることを抑
えることができる。
【0231】また、本発明の磁気抵抗効果素子では、後
述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層137
の前記多層膜203上での位置を正確に設定することが
できるので、前記電極層136が不感領域を越えて延び
てしまうことを防ぐことができる。
述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層137
の前記多層膜203上での位置を正確に設定することが
できるので、前記電極層136が不感領域を越えて延び
てしまうことを防ぐことができる。
【0232】図5に示すように、多層膜203の不感領
域D上に延ばされて形成された電極層116の幅寸法T
70は、具体的には0μmより大きく0.08μm以下
であることが好ましい。また、前記幅寸法T70は、
0.05μm以上0.08μm以下であることがより好
ましい。
域D上に延ばされて形成された電極層116の幅寸法T
70は、具体的には0μmより大きく0.08μm以下
であることが好ましい。また、前記幅寸法T70は、
0.05μm以上0.08μm以下であることがより好
ましい。
【0233】また、図5では、前記多層膜203と前記
ハードバイアス層114,114との磁気的接続面M,
Mが、前記第1フリー磁性層105と前記第2フリー磁
性層107の側面のうち、前記第1フリー磁性層105
の側面とのみ重なり合っており、前記両フリー磁性層の
両側端部の磁化方向の乱れを抑えて、感度領域Eの幅寸
法T68を大きくしている。
ハードバイアス層114,114との磁気的接続面M,
Mが、前記第1フリー磁性層105と前記第2フリー磁
性層107の側面のうち、前記第1フリー磁性層105
の側面とのみ重なり合っており、前記両フリー磁性層の
両側端部の磁化方向の乱れを抑えて、感度領域Eの幅寸
法T68を大きくしている。
【0234】また、図5では、前記多層膜203の最上
層に前記保護層は形成されず、前記反強磁性層112上
に直接前記絶縁層137が形成され、この前記絶縁層1
37が酸化防止用の保護層の役割も果たしている。ま
た、前記電極層136,136は、直接前記反強磁性層
112と接合している。
層に前記保護層は形成されず、前記反強磁性層112上
に直接前記絶縁層137が形成され、この前記絶縁層1
37が酸化防止用の保護層の役割も果たしている。ま
た、前記電極層136,136は、直接前記反強磁性層
112と接合している。
【0235】従って、前記保護層上に前記電極層13
6,136が積層される場合よりも、電気抵抗を低下さ
せることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させる
ことができる。
6,136が積層される場合よりも、電気抵抗を低下さ
せることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させる
ことができる。
【0236】図6は、他の本発明における磁気抵抗効果
素子をABS面側から見た断面図である。
素子をABS面側から見た断面図である。
【0237】図6に示す磁気抵抗効果素子は、AMR
(amisotropic magnetoresisitive)素子と呼ばれるも
のであり、下から軟磁性層(SAL層)52、非磁性層
(SHUNT層)53、磁気抵抗層(MR層)54の順
に積層され、この積層体が多層膜61である。この多層
膜61の両側には、ハードバイアス層56,56が形成
されている。前記軟磁性層52には、NiFeNb合金
膜、非磁性層53にはTa膜、磁気抵抗層54にはNi
Fe合金膜、ハードバイアス層56にはCoPt合金膜
が、一般的に使用される。
(amisotropic magnetoresisitive)素子と呼ばれるも
のであり、下から軟磁性層(SAL層)52、非磁性層
(SHUNT層)53、磁気抵抗層(MR層)54の順
に積層され、この積層体が多層膜61である。この多層
膜61の両側には、ハードバイアス層56,56が形成
されている。前記軟磁性層52には、NiFeNb合金
膜、非磁性層53にはTa膜、磁気抵抗層54にはNi
Fe合金膜、ハードバイアス層56にはCoPt合金膜
が、一般的に使用される。
【0238】多層膜61の両側に形成されているハード
バイアス層56,56の上には、非磁性材料製の中間層
57,57が形成され、この中間層57,57の上に
は、Cr、Au、Ta、Wなどで形成された電極層14
0,140が形成されている。
バイアス層56,56の上には、非磁性材料製の中間層
57,57が形成され、この中間層57,57の上に
は、Cr、Au、Ta、Wなどで形成された電極層14
0,140が形成されている。
【0239】図6に示された磁気抵抗効果素子では、多
層膜61上に、Al2O3などからなる絶縁層141が積
層され、前記絶縁層141の両側面部に、電極層14
0,140の前端面140a,140aが接している。
層膜61上に、Al2O3などからなる絶縁層141が積
層され、前記絶縁層141の両側面部に、電極層14
0,140の前端面140a,140aが接している。
【0240】本発明では、前記電極層140,140
は、前記多層膜61側の前端面140aが前記絶縁層1
41の側面に沿うように積層されるので、前記電極層1
40,140が前記多層膜61と接続している領域にお
いても前記電極層140,140の膜厚は、前記絶縁層
141の膜厚に依存して、厚く維持される。従って、磁
気抵抗効果素子の多層膜61内に常に一定量のセンス電
流を流すことができ、再生特性を向上させることが可能
になる。
は、前記多層膜61側の前端面140aが前記絶縁層1
41の側面に沿うように積層されるので、前記電極層1
40,140が前記多層膜61と接続している領域にお
いても前記電極層140,140の膜厚は、前記絶縁層
141の膜厚に依存して、厚く維持される。従って、磁
気抵抗効果素子の多層膜61内に常に一定量のセンス電
流を流すことができ、再生特性を向上させることが可能
になる。
【0241】なお、図6の磁気抵抗効果素子を後述する
製造方法を用いて形成することにより、図6の磁気抵抗
効果素子の前記多層膜61の側面と前記絶縁層141の
側面は平行になっている。
製造方法を用いて形成することにより、図6の磁気抵抗
効果素子の前記多層膜61の側面と前記絶縁層141の
側面は平行になっている。
【0242】この実施例においても、前記多層膜61の
感度領域Eと不感領域Dを、マイクロトラックプロファ
イル法によって測定し、前記多層膜61の中央に位置す
る幅寸法T19の領域が感度領域Eであり、その両側に
位置する幅寸法T20の領域が不感領域Dである。
感度領域Eと不感領域Dを、マイクロトラックプロファ
イル法によって測定し、前記多層膜61の中央に位置す
る幅寸法T19の領域が感度領域Eであり、その両側に
位置する幅寸法T20の領域が不感領域Dである。
【0243】図6に示すように前記電極層140,14
0は、多層膜61の上面にも延ばされて形成されてお
り、前記多層膜61の上に電極層140が形成されてい
ない前記多層膜61の上面の幅寸法が、光学的トラック
幅寸法O−Twであり、上面が電極層140で覆われて
いない感度領域Eの幅寸法で磁気的トラック幅寸法M−
Twが決定される。この実施例では、例えば前記多層膜
61上に延ばされた電極層140は、不感領域D上を完
全に覆っている。この場合、光学的トラック幅O−Tw
と、磁気的トラック幅寸法M−Twはほぼ同じ幅寸法と
なる。
0は、多層膜61の上面にも延ばされて形成されてお
り、前記多層膜61の上に電極層140が形成されてい
ない前記多層膜61の上面の幅寸法が、光学的トラック
幅寸法O−Twであり、上面が電極層140で覆われて
いない感度領域Eの幅寸法で磁気的トラック幅寸法M−
Twが決定される。この実施例では、例えば前記多層膜
61上に延ばされた電極層140は、不感領域D上を完
全に覆っている。この場合、光学的トラック幅O−Tw
と、磁気的トラック幅寸法M−Twはほぼ同じ幅寸法と
なる。
【0244】あるいは前記電極層140は完全に不感領
域D上を覆っていなくてもよく、多層膜61上に延ばさ
れた電極層140の幅寸法T71は、不感領域Dよりも
短く形成されてもよい。この場合、光学的トラック幅O
−Twは、磁気的トラック幅M−Twよりも大きくな
る。
域D上を覆っていなくてもよく、多層膜61上に延ばさ
れた電極層140の幅寸法T71は、不感領域Dよりも
短く形成されてもよい。この場合、光学的トラック幅O
−Twは、磁気的トラック幅M−Twよりも大きくな
る。
【0245】これにより本発明では、前記電極層14
0,140からのセンス電流はハードバイアス層56,
56を介さず、直接、多層膜61に流れやすくなり、し
かも前記電極層140,140を不感領域D上にまで延
ばして形成することにより、多層膜61と電極層14
0,140との接合面積も大きくなるため直流抵抗値
(DCR)を下げることができ、再生特性を向上させる
ことが可能である。
0,140からのセンス電流はハードバイアス層56,
56を介さず、直接、多層膜61に流れやすくなり、し
かも前記電極層140,140を不感領域D上にまで延
ばして形成することにより、多層膜61と電極層14
0,140との接合面積も大きくなるため直流抵抗値
(DCR)を下げることができ、再生特性を向上させる
ことが可能である。
【0246】また、電極層140,140が不感領域D
上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域D
に流れ込みノイズを発生させることを抑えることができ
る。
上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域D
に流れ込みノイズを発生させることを抑えることができ
る。
【0247】特に、図6では、前記多層膜61の不感領
域上に延ばされた前記電極層140の前記絶縁層141
の両側面部に接している前端面140aと、前記磁気抵
抗効果層54の表面54aとがなす角度θ24を60度
以上、さらには、90度以上にすることができる。した
がって、電極層140の先端部まで、常に一定量のセン
ス電流を流すことができる。つまり、センス電流が分流
して不感領域に流れ込みノイズを発生させることを抑え
ることができる。
域上に延ばされた前記電極層140の前記絶縁層141
の両側面部に接している前端面140aと、前記磁気抵
抗効果層54の表面54aとがなす角度θ24を60度
以上、さらには、90度以上にすることができる。した
がって、電極層140の先端部まで、常に一定量のセン
ス電流を流すことができる。つまり、センス電流が分流
して不感領域に流れ込みノイズを発生させることを抑え
ることができる。
【0248】また、本発明の磁気抵抗効果素子では、後
述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層141
の前記多層膜61上での位置を正確に設定することがで
きるので、前記電極層140が不感領域を越えて延びて
しまうことを防ぐことができる。
述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層141
の前記多層膜61上での位置を正確に設定することがで
きるので、前記電極層140が不感領域を越えて延びて
しまうことを防ぐことができる。
【0249】なお、前記多層膜61の不感領域D上に延
ばされて形成された電極層140の幅寸法T71は、具
体的には0μmより大きく0.08μm以下であること
が好ましい。また、前記幅寸法T71は、0.05μm
以上0.08μm以下であることがより好ましい。
ばされて形成された電極層140の幅寸法T71は、具
体的には0μmより大きく0.08μm以下であること
が好ましい。また、前記幅寸法T71は、0.05μm
以上0.08μm以下であることがより好ましい。
【0250】また、図6では、前記多層膜61の最上層
に前記保護層は形成されず、前記磁気抵抗効果層54上
に直接前記絶縁層141が形成され、この前記絶縁層1
41が酸化防止用の保護層の役割も果たしている。ま
た、前記電極層140,140は、直接磁気抵抗効果層
54と接合している。
に前記保護層は形成されず、前記磁気抵抗効果層54上
に直接前記絶縁層141が形成され、この前記絶縁層1
41が酸化防止用の保護層の役割も果たしている。ま
た、前記電極層140,140は、直接磁気抵抗効果層
54と接合している。
【0251】従って、前記保護層上に前記電極層14
0,140が積層される場合よりも、電気抵抗を低下さ
せることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させる
ことができる。
0,140が積層される場合よりも、電気抵抗を低下さ
せることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させる
ことができる。
【0252】このAMR素子では、ハードバイアス層5
6,56が図示X方向に磁化されており、このハードバ
イアス層56,56により磁気抵抗層54にX方向のバ
イアス磁界が与えられる。さらに軟磁性層52から磁気
抵抗層54に図示Y方向のバイアス磁界が与えられる。
磁気抵抗層54にX方向とY方向のバイアス磁界が与え
られることにより、磁気抵抗層54の磁界変化に対する
磁化変化が直線性を有する状態に設定される。
6,56が図示X方向に磁化されており、このハードバ
イアス層56,56により磁気抵抗層54にX方向のバ
イアス磁界が与えられる。さらに軟磁性層52から磁気
抵抗層54に図示Y方向のバイアス磁界が与えられる。
磁気抵抗層54にX方向とY方向のバイアス磁界が与え
られることにより、磁気抵抗層54の磁界変化に対する
磁化変化が直線性を有する状態に設定される。
【0253】電極層140,140からのセンス電流
は、感度領域Eの磁気抵抗層54に直接与えられる。記
録媒体の走行方向はZ方向であり、記録媒体からの洩れ
磁界がY方向に与えられると、磁気抵抗層54の磁化方
向が変化することにより、抵抗値が変化し、これが電圧
変化として検出される。
は、感度領域Eの磁気抵抗層54に直接与えられる。記
録媒体の走行方向はZ方向であり、記録媒体からの洩れ
磁界がY方向に与えられると、磁気抵抗層54の磁化方
向が変化することにより、抵抗値が変化し、これが電圧
変化として検出される。
【0254】なお、後述する磁気抵抗効果素子の製造方
法を用いることにより、図1から図6に示された磁気抵
抗効果素子は、ハードバイアス層の多層膜と接する面付
近は膜厚が薄く形成され、ハードバイアス層の上面が、
多層膜付近で、図示下方方向に傾斜あるいは湾曲する。
法を用いることにより、図1から図6に示された磁気抵
抗効果素子は、ハードバイアス層の多層膜と接する面付
近は膜厚が薄く形成され、ハードバイアス層の上面が、
多層膜付近で、図示下方方向に傾斜あるいは湾曲する。
【0255】図14に示された従来の磁気抵抗効果素子
のように、ハードバイアス層の上面が、多層膜付近で図
示上方方向に突出していると、この突出部において、漏
れ磁界やループ磁界が発生しフリー磁性層の磁化方向が
安定しにくくなっていた。
のように、ハードバイアス層の上面が、多層膜付近で図
示上方方向に突出していると、この突出部において、漏
れ磁界やループ磁界が発生しフリー磁性層の磁化方向が
安定しにくくなっていた。
【0256】図1から図6のように、ハードバイアス層
の上面が、多層膜付近で、図示下方方向に傾斜あるいは
湾曲していると、漏れ磁界やループ磁界の発生を防ぐこ
とができ、フリー磁性層の磁化方向を安定させることが
できる。
の上面が、多層膜付近で、図示下方方向に傾斜あるいは
湾曲していると、漏れ磁界やループ磁界の発生を防ぐこ
とができ、フリー磁性層の磁化方向を安定させることが
できる。
【0257】また、図1から図6に示された磁気抵抗効
果素子は、電極層間に絶縁層が形成されているので上面
がなだらかになり、前記保護層、フリー磁性層、または
反強磁性層の表面と前記電極層の前端面とがなす角度が
大きくなっても、前記多層膜及び前記電極層上に、軟磁
性材料からなる上部シールド層を積層したときに、前記
電極層と前記上部シールド層との短絡が生じにくくな
る。
果素子は、電極層間に絶縁層が形成されているので上面
がなだらかになり、前記保護層、フリー磁性層、または
反強磁性層の表面と前記電極層の前端面とがなす角度が
大きくなっても、前記多層膜及び前記電極層上に、軟磁
性材料からなる上部シールド層を積層したときに、前記
電極層と前記上部シールド層との短絡が生じにくくな
る。
【0258】また、上述した図2から図6に示された磁
気抵抗効果素子の多層膜200、201,202、20
3,61の幅寸法を延ばすことにより、ハードバイアス
層の影響が小さく、実質的に磁気抵抗効果を発揮し得る
領域である感度領域Eの幅寸法を大きくできる。これは
不感領域Dの幅寸法は、多層膜200、201,20
2、203,61の上面の幅寸法に関係なくほぼ一定の
範囲内の幅寸法で形成されるからである。従って、多層
膜200、201,202、203,61の幅寸法を任
意に設定することにより、感度領域Eの幅寸法、すなわ
ち磁気的トラック幅寸法M−Twの幅を任意に設定する
ことが可能である。
気抵抗効果素子の多層膜200、201,202、20
3,61の幅寸法を延ばすことにより、ハードバイアス
層の影響が小さく、実質的に磁気抵抗効果を発揮し得る
領域である感度領域Eの幅寸法を大きくできる。これは
不感領域Dの幅寸法は、多層膜200、201,20
2、203,61の上面の幅寸法に関係なくほぼ一定の
範囲内の幅寸法で形成されるからである。従って、多層
膜200、201,202、203,61の幅寸法を任
意に設定することにより、感度領域Eの幅寸法、すなわ
ち磁気的トラック幅寸法M−Twの幅を任意に設定する
ことが可能である。
【0259】次に図1から図6に示された磁気抵抗効果
素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。
素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【0260】まず図7に示すように、基板150上に、
磁気抵抗効果素子の多層膜151を成膜し、この多層膜
151上にAl2O3などを用いて、絶縁層152を成膜
する。なおこの多層膜151は、図1、図2、図3、図
4に示すシングルスピンバルブ型薄膜素子の多層膜、図
5に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子の多層膜、あ
るいは図6に示すAMR素子の多層膜のいずれであって
もよい。
磁気抵抗効果素子の多層膜151を成膜し、この多層膜
151上にAl2O3などを用いて、絶縁層152を成膜
する。なおこの多層膜151は、図1、図2、図3、図
4に示すシングルスピンバルブ型薄膜素子の多層膜、図
5に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子の多層膜、あ
るいは図6に示すAMR素子の多層膜のいずれであって
もよい。
【0261】また図2、図3、図5に示すスピンバルブ
型薄膜素子のように、反強磁性層70、80、または1
00を図示X方向に長く形成するには、図8に示す多層
膜151及び絶縁層152の側面をエッチングで削り取
る段階で、反強磁性層70、80、又は100の側面を
削り取らず残るようにエッチングレート及びエッチング
時間を制御すればよい。
型薄膜素子のように、反強磁性層70、80、または1
00を図示X方向に長く形成するには、図8に示す多層
膜151及び絶縁層152の側面をエッチングで削り取
る段階で、反強磁性層70、80、又は100の側面を
削り取らず残るようにエッチングレート及びエッチング
時間を制御すればよい。
【0262】なお前記多層膜151を、シングルスピン
バルブ型薄膜素子あるいはデュアルスピンバルブ型薄膜
素子の多層膜で形成する場合、前記多層膜151を構成
する反強磁性層を、PtMn合金により形成することが
好ましく、またはX―Mn(ただしXは、Pd,Ir,
Rh,Ruのいずれか1種または2種以上の元素であ
る)あるいはPt―Mn―X′(ただしX′は、Pd,
Ir,Rh,Ru,Au,Agのいずれか1種または2
種以上の元素である)で形成してもよい。前記反強磁性
層を上述した材質で形成する場合、固定磁性層との界面
で交換結合磁界を発生させるには熱処理を施す必要があ
る。
バルブ型薄膜素子あるいはデュアルスピンバルブ型薄膜
素子の多層膜で形成する場合、前記多層膜151を構成
する反強磁性層を、PtMn合金により形成することが
好ましく、またはX―Mn(ただしXは、Pd,Ir,
Rh,Ruのいずれか1種または2種以上の元素であ
る)あるいはPt―Mn―X′(ただしX′は、Pd,
Ir,Rh,Ru,Au,Agのいずれか1種または2
種以上の元素である)で形成してもよい。前記反強磁性
層を上述した材質で形成する場合、固定磁性層との界面
で交換結合磁界を発生させるには熱処理を施す必要があ
る。
【0263】そして予め、図13に示すように、多層膜
の両側にのみハードバイアス層と電極層が形成された従
来型(例えば図14参照)の磁気抵抗効果素子を用い、
この磁気抵抗効果素子の多層膜の上面の幅寸法Aを光学
顕微鏡にて測定する。次に、前記磁気抵抗効果素子を、
ある信号が記録された微小トラック上でトラック幅方向
にて走査させ、再生出力を検出し、この再生出力のう
ち、最大出力の50%以上の再生出力を発する上面の幅
寸法がBの領域を感度領域Eと、最大出力の50%以下
の再生出力を発する上面の幅寸法がCの領域を不感領域
Dと定義する。
の両側にのみハードバイアス層と電極層が形成された従
来型(例えば図14参照)の磁気抵抗効果素子を用い、
この磁気抵抗効果素子の多層膜の上面の幅寸法Aを光学
顕微鏡にて測定する。次に、前記磁気抵抗効果素子を、
ある信号が記録された微小トラック上でトラック幅方向
にて走査させ、再生出力を検出し、この再生出力のう
ち、最大出力の50%以上の再生出力を発する上面の幅
寸法がBの領域を感度領域Eと、最大出力の50%以下
の再生出力を発する上面の幅寸法がCの領域を不感領域
Dと定義する。
【0264】この測定結果に基づき、マイクロトラック
プロファイル法によって予めわかっている不感領域Dの
幅寸法Cを考慮しながら、絶縁層152上にリフトオフ
用のレジスト層153を形成する。
プロファイル法によって予めわかっている不感領域Dの
幅寸法Cを考慮しながら、絶縁層152上にリフトオフ
用のレジスト層153を形成する。
【0265】図7に示すように、前記レジスト層153
には、その下面に切り込み部153a,153aが形成
されている。レジスト層153は、後の工程で絶縁層1
52をエッチングするときのマスクとなる。絶縁層15
2がエッチングされた後に、この絶縁層152の底面が
多層膜151の感度領域E上を完全に覆うことができる
ように、レジスト層153を調節して積層する。切り込
み部153a,153aは、多層膜151のうち主に不
感領域D上に形成されるが、エッチング後にレジスト層
153の側面が傾斜面となるときには、この傾斜面を考
慮して切り込み部153a,153aを若干感度領域E
上にまで延長してもよい。
には、その下面に切り込み部153a,153aが形成
されている。レジスト層153は、後の工程で絶縁層1
52をエッチングするときのマスクとなる。絶縁層15
2がエッチングされた後に、この絶縁層152の底面が
多層膜151の感度領域E上を完全に覆うことができる
ように、レジスト層153を調節して積層する。切り込
み部153a,153aは、多層膜151のうち主に不
感領域D上に形成されるが、エッチング後にレジスト層
153の側面が傾斜面となるときには、この傾斜面を考
慮して切り込み部153a,153aを若干感度領域E
上にまで延長してもよい。
【0266】次に図8に示す工程では、エッチングによ
り多層膜151及び絶縁層152の両側を削り込む。
り多層膜151及び絶縁層152の両側を削り込む。
【0267】次に図9に示す工程では、アルカリ溶液に
よってAl2O3からなる絶縁層152のみをエッチング
することにより、多層膜151の不感領域D上を露出さ
せる。このとき、多層膜151を構成する各層はアルカ
リ溶液によって溶出しない。図9の状態では、この絶縁
層152の底面が多層膜151の感度領域E上を完全に
覆っている。
よってAl2O3からなる絶縁層152のみをエッチング
することにより、多層膜151の不感領域D上を露出さ
せる。このとき、多層膜151を構成する各層はアルカ
リ溶液によって溶出しない。図9の状態では、この絶縁
層152の底面が多層膜151の感度領域E上を完全に
覆っている。
【0268】アルカリ溶液によってAl2O3からなる絶
縁層152をエッチングすると、絶縁層152の側面は
前記多層膜151の側面と平行にされた状態を維持して
エッチングされるので、エッチング後の絶縁層152の
側面と多層膜151の側面は平行になる。
縁層152をエッチングすると、絶縁層152の側面は
前記多層膜151の側面と平行にされた状態を維持して
エッチングされるので、エッチング後の絶縁層152の
側面と多層膜151の側面は平行になる。
【0269】なお、図3に示された磁気抵抗効果素子を
製造する場合には、前記多層膜151の最上層に保護層
を形成しておき、この保護層上に絶縁層152、レジス
ト層153を順次積層する。さらに、図9の工程の後
で、前記レジスト層153の切り込み部153a,15
3aの下になり前記絶縁層152によって覆われていな
い前記保護層の部分を斜め方向から入射するイオンミリ
ングによって除去して、前記保護層の下層を露出させて
おく。
製造する場合には、前記多層膜151の最上層に保護層
を形成しておき、この保護層上に絶縁層152、レジス
ト層153を順次積層する。さらに、図9の工程の後
で、前記レジスト層153の切り込み部153a,15
3aの下になり前記絶縁層152によって覆われていな
い前記保護層の部分を斜め方向から入射するイオンミリ
ングによって除去して、前記保護層の下層を露出させて
おく。
【0270】さらに図10に示す工程では、前記多層膜
151の両側にハードバイアス層154,154を成膜
する。本発明では、このハードバイアス層154,15
4の成膜及び次の工程で行われる電極層156の成膜の
際に使用されるスパッタ法は、イオンビームスパッタ
法、ロングスロースパッタ法、あるいはコリメーション
スパッタ法のいずれか1種以上であることが好ましい。
151の両側にハードバイアス層154,154を成膜
する。本発明では、このハードバイアス層154,15
4の成膜及び次の工程で行われる電極層156の成膜の
際に使用されるスパッタ法は、イオンビームスパッタ
法、ロングスロースパッタ法、あるいはコリメーション
スパッタ法のいずれか1種以上であることが好ましい。
【0271】図10に示すように本発明では、多層膜1
51の形成された基板150を、ハードバイアス層15
4,154の組成で形成されたターゲット155に対し
垂直方向に置き、これにより例えばイオンビームスパッ
タ法を用いることで、前記多層膜151に対し垂直方向
からハードバイアス層154,154を成膜することが
できる。ハードバイアス層154,154が多層膜15
1と接する面付近は、レジスト層153の両端部によっ
て覆われているので、スパッタ粒子が積層されにくい。
従って、ハードバイアス層154,154の多層膜15
1と接する面付近は膜厚が薄く形成され、ハードバイア
ス層154,154の上面は、多層膜151付近で、図
示下方方向に傾斜あるいは湾曲している。なお図10に
示すように、レジスト層153上にも前記ハードバイア
ス層154と同じ組成の層154aが形成される。
51の形成された基板150を、ハードバイアス層15
4,154の組成で形成されたターゲット155に対し
垂直方向に置き、これにより例えばイオンビームスパッ
タ法を用いることで、前記多層膜151に対し垂直方向
からハードバイアス層154,154を成膜することが
できる。ハードバイアス層154,154が多層膜15
1と接する面付近は、レジスト層153の両端部によっ
て覆われているので、スパッタ粒子が積層されにくい。
従って、ハードバイアス層154,154の多層膜15
1と接する面付近は膜厚が薄く形成され、ハードバイア
ス層154,154の上面は、多層膜151付近で、図
示下方方向に傾斜あるいは湾曲している。なお図10に
示すように、レジスト層153上にも前記ハードバイア
ス層154と同じ組成の層154aが形成される。
【0272】なお、図10の工程において、前記多層膜
151と前記ハードバイアス層154,154との磁気
的接続面の上縁部及び/又は下縁部の媒体走行方向(図
示Z方向)の高さ位置が、前記フリー磁性層又は前記磁
気抵抗効果層の上面及び/又は下面の媒体走行方向の高
さ位置とが等しくなるように、ハードバイアス層15
4、154を形成することが好ましい。
151と前記ハードバイアス層154,154との磁気
的接続面の上縁部及び/又は下縁部の媒体走行方向(図
示Z方向)の高さ位置が、前記フリー磁性層又は前記磁
気抵抗効果層の上面及び/又は下面の媒体走行方向の高
さ位置とが等しくなるように、ハードバイアス層15
4、154を形成することが好ましい。
【0273】前記ハードバイアス層154,154は、
前記フリー磁性層又は前記磁気抵抗効果層とのみ磁気的
に接続されていればよい。特に、前記ハードバイアス層
154,154が、前記固定磁性層と磁気的に接続され
ていなければ、前記ハードバイアス層から発生する磁界
が前記固定磁性層の磁化方向に影響を与えることを抑え
ることができる。
前記フリー磁性層又は前記磁気抵抗効果層とのみ磁気的
に接続されていればよい。特に、前記ハードバイアス層
154,154が、前記固定磁性層と磁気的に接続され
ていなければ、前記ハードバイアス層から発生する磁界
が前記固定磁性層の磁化方向に影響を与えることを抑え
ることができる。
【0274】さらに、前記多層膜151が、図2から図
5に示された薄膜素子の多層膜のように、前記フリー磁
性層が、磁気モーメントが異なる複数の軟磁性薄膜が非
磁性材料層を介して積層されたものであるときには、前
記多層膜151と前記ハードバイアス層154,154
との磁気的接続面が前記フリー磁性層を構成する複数の
軟磁性薄膜の側面のうち、一つの軟磁性薄膜の側面との
み重なり合うように、前記ハードバイアス層154,1
54を形成することが好ましい。
5に示された薄膜素子の多層膜のように、前記フリー磁
性層が、磁気モーメントが異なる複数の軟磁性薄膜が非
磁性材料層を介して積層されたものであるときには、前
記多層膜151と前記ハードバイアス層154,154
との磁気的接続面が前記フリー磁性層を構成する複数の
軟磁性薄膜の側面のうち、一つの軟磁性薄膜の側面との
み重なり合うように、前記ハードバイアス層154,1
54を形成することが好ましい。
【0275】前記多層膜151と前記ハードバイアス層
154,154との磁気的接続面が前記フリー磁性層を
構成する複数の軟磁性薄膜の側面のうち、一つの軟磁性
薄膜の側面とのみ重なりあっていると、前記軟磁性薄膜
の両端部において磁化方向が乱れることを防ぐことがで
きる。
154,154との磁気的接続面が前記フリー磁性層を
構成する複数の軟磁性薄膜の側面のうち、一つの軟磁性
薄膜の側面とのみ重なりあっていると、前記軟磁性薄膜
の両端部において磁化方向が乱れることを防ぐことがで
きる。
【0276】次に図11に示す工程では、前記多層膜1
51に対し斜め方向から前記ハードバイアス層154,
154上に電極層156,156を成膜し、この際、前
記電極層156,156を、多層膜151上に設けられ
た前記レジスト層153の下面に形成された切り込み部
153a,153a内にまで成膜する。
51に対し斜め方向から前記ハードバイアス層154,
154上に電極層156,156を成膜し、この際、前
記電極層156,156を、多層膜151上に設けられ
た前記レジスト層153の下面に形成された切り込み部
153a,153a内にまで成膜する。
【0277】例えば図11に示すように、多層膜151
が形成された基板150に対し、電極層156の組成で
形成されたターゲット157を斜めに傾けて、前記ター
ゲット157を前記基板150上で移動させながら、イ
オンビームスパッタ法により前記電極層156,156
をハードバイアス層154,154上に成膜する。この
とき、斜め方向からスパッタされる電極層156は、ハ
ードバイアス層154,154上のみならず、絶縁層1
52の上に形成されたレジスト層153の切り込み部1
53a内にも侵入し成膜される。
が形成された基板150に対し、電極層156の組成で
形成されたターゲット157を斜めに傾けて、前記ター
ゲット157を前記基板150上で移動させながら、イ
オンビームスパッタ法により前記電極層156,156
をハードバイアス層154,154上に成膜する。この
とき、斜め方向からスパッタされる電極層156は、ハ
ードバイアス層154,154上のみならず、絶縁層1
52の上に形成されたレジスト層153の切り込み部1
53a内にも侵入し成膜される。
【0278】すなわち、前記切り込み部153a,15
3a内に成膜された電極層156,156は、多層膜1
51の不感領域D上を覆う位置に成膜される。
3a内に成膜された電極層156,156は、多層膜1
51の不感領域D上を覆う位置に成膜される。
【0279】さらに、前記電極層156,156の前端
面156bは前記絶縁層152の両側面部に接する。
面156bは前記絶縁層152の両側面部に接する。
【0280】なお図11では、基板150を固定し、タ
ーゲット157側を前記基板150に対し斜め方向に移
動させているが、ターゲット157を固定して基板15
0側を、前記ターゲット157に対し斜め方向に移動さ
せてもよい。また図11に示すように、レジスト層15
3の上に形成された層154a上には、電極層156と
同じ組成の層156aが成膜される。
ーゲット157側を前記基板150に対し斜め方向に移
動させているが、ターゲット157を固定して基板15
0側を、前記ターゲット157に対し斜め方向に移動さ
せてもよい。また図11に示すように、レジスト層15
3の上に形成された層154a上には、電極層156と
同じ組成の層156aが成膜される。
【0281】なお、前記多層膜151の最上層に形成さ
れた前記保護層の下層を露出させておいた場合には、図
3に示される薄膜磁気素子のように、前記電極層15
6,156は前記保護層の下層のフリー磁性層上に形成
される。
れた前記保護層の下層を露出させておいた場合には、図
3に示される薄膜磁気素子のように、前記電極層15
6,156は前記保護層の下層のフリー磁性層上に形成
される。
【0282】そして図12に示す工程では、図11に示
すレジスト層153を、レジスト剥離液を用いながらリ
フトオフによって除去し、これによって多層膜151の
うち不感領域D上にまで電極層156,156が成膜さ
れ、前記電極層156,156間に絶縁層152が形成
された磁気抵抗効果素子が完成する。
すレジスト層153を、レジスト剥離液を用いながらリ
フトオフによって除去し、これによって多層膜151の
うち不感領域D上にまで電極層156,156が成膜さ
れ、前記電極層156,156間に絶縁層152が形成
された磁気抵抗効果素子が完成する。
【0283】なお、前記電極層156,156を成膜す
る工程において、前記多層膜151の不感領域D上に延
ばされた前記電極層156の前記絶縁層152の両側面
部に接している前端面156bと、前記多層膜151の
表面151aとがなす角度θを60度以上、さらには、
90度以上にすることができる。したがって、電極層1
56の先端部まで、常に一定量のセンス電流を流すこと
ができる。つまり、センス電流が分流して不感領域に流
れ込みノイズを発生させることを、図1から図6に示さ
れた磁気抵抗効果素子よりも効果的に、抑えることので
きる磁気抵抗効果素子を製造できる。
る工程において、前記多層膜151の不感領域D上に延
ばされた前記電極層156の前記絶縁層152の両側面
部に接している前端面156bと、前記多層膜151の
表面151aとがなす角度θを60度以上、さらには、
90度以上にすることができる。したがって、電極層1
56の先端部まで、常に一定量のセンス電流を流すこと
ができる。つまり、センス電流が分流して不感領域に流
れ込みノイズを発生させることを、図1から図6に示さ
れた磁気抵抗効果素子よりも効果的に、抑えることので
きる磁気抵抗効果素子を製造できる。
【0284】また、前記絶縁層152の前記多層膜15
1上での位置を正確に設定することができるので、前記
電極層156,156が不感領域を越えて延びてしまう
ことを防ぐことができ、磁気抵抗効果素子が実際に磁界
を検出できる領域が狭くなることを防ぐことができる。
1上での位置を正確に設定することができるので、前記
電極層156,156が不感領域を越えて延びてしまう
ことを防ぐことができ、磁気抵抗効果素子が実際に磁界
を検出できる領域が狭くなることを防ぐことができる。
【0285】なお、図1に示された磁気抵抗効果素子を
形成するときには、絶縁層152をアルカリ溶液でエッ
チングする工程は必要ない。
形成するときには、絶縁層152をアルカリ溶液でエッ
チングする工程は必要ない。
【0286】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、磁気抵抗
効果素子の多層膜上で、この多層膜の両側に形成された
前記電極層の間に、絶縁層が形成され、この絶縁層の側
面に前記電極層が直接に又は他の層を介して接している
ことにより、前記電極層が前記多層膜と接続している領
域においても前記電極層の膜厚は、前記絶縁層の膜厚に
依存して、厚く維持される。従って、磁気抵抗効果素子
の多層膜内に常に一定量のセンス電流を流すことがで
き、再生特性を向上させることが可能になる。
効果素子の多層膜上で、この多層膜の両側に形成された
前記電極層の間に、絶縁層が形成され、この絶縁層の側
面に前記電極層が直接に又は他の層を介して接している
ことにより、前記電極層が前記多層膜と接続している領
域においても前記電極層の膜厚は、前記絶縁層の膜厚に
依存して、厚く維持される。従って、磁気抵抗効果素子
の多層膜内に常に一定量のセンス電流を流すことがで
き、再生特性を向上させることが可能になる。
【0287】また、本発明の磁気抵抗効果素子では、前
記絶縁層の前記多層膜上での位置を正確に設定すること
ができるので、前記電極層が前記多層膜上の不感領域を
越えて延びてしまうことを防ぐことができる。
記絶縁層の前記多層膜上での位置を正確に設定すること
ができるので、前記電極層が前記多層膜上の不感領域を
越えて延びてしまうことを防ぐことができる。
【図1】本発明の第1実施形態の磁気抵抗効果素子の構
造を示す部分断面図、
造を示す部分断面図、
【図2】本発明の第2実施形態の磁気抵抗効果素子の構
造を示す部分断面図、
造を示す部分断面図、
【図3】本発明の第3実施形態の磁気抵抗効果素子の構
造を示す部分断面図、
造を示す部分断面図、
【図4】本発明の第4実施形態の磁気抵抗効果素子の構
造を示す部分断面図、
造を示す部分断面図、
【図5】本発明の第5実施形態の磁気抵抗効果素子の構
造を示す部分断面図、
造を示す部分断面図、
【図6】本発明の第6実施形態の磁気抵抗効果素子の構
造を示す部分断面図、
造を示す部分断面図、
【図7】本発明における磁気抵抗効果素子の製造方法を
示す一工程図、
示す一工程図、
【図8】図7の工程の次に行われる一工程図、
【図9】図8の工程の次に行われる一工程図、
【図10】図9の工程の次に行われる一工程図、
【図11】図10の工程の次に行われる一工程図、
【図12】図11の工程の次に行われる一工程図、
【図13】磁気抵抗効果素子の多層膜に占める感度領域
と不感領域Cの測定方法を示す測定図、
と不感領域Cの測定方法を示す測定図、
【図14】従来の磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断
面図、
面図、
11、80、100 反強磁性層 12、P 固定磁性層 13、84、104、108 非磁性層 14、F フリー磁性層 16、200、201、202、203、61、151
多層膜 17、77、89、114、56、154 ハードバイ
アス層 18、130、132、134、136、140、15
6 電極層 19、131、133、135、137、141,15
2 絶縁層 52 軟磁性層(SAL層) 53 非磁性層(SHUNT層) 54 、磁気抵抗層(MR層) 153 リフトオフ用レジスト層 153a 切り込み部 155、157 ターゲット D 不感領域 E 感度領域 M−Tw 磁気的トラック幅寸法 O−Tw 光学的トラック幅寸法
多層膜 17、77、89、114、56、154 ハードバイ
アス層 18、130、132、134、136、140、15
6 電極層 19、131、133、135、137、141,15
2 絶縁層 52 軟磁性層(SAL層) 53 非磁性層(SHUNT層) 54 、磁気抵抗層(MR層) 153 リフトオフ用レジスト層 153a 切り込み部 155、157 ターゲット D 不感領域 E 感度領域 M−Tw 磁気的トラック幅寸法 O−Tw 光学的トラック幅寸法
Claims (40)
- 【請求項1】 反強磁性層と、この反強磁性層と接して
形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁
化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非
磁性層を介して形成されたフリー磁性層とを有する多層
膜と、この多層膜の両側に形成され、前記フリー磁性層
の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向
へ揃える一対のバイアス層と、このバイアス層上に形成
され、固定磁性層と非磁性層とフリー磁性層に検出電流
を与える一対の電極層とが設けられて成る磁気抵抗効果
素子において、 前記多層膜上で、この多層膜の両側に形成された前記電
極層の間に、絶縁層が形成され、この絶縁層の側面に前
記電極層が直接に又は他の層を介して接していることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項2】 前記多層膜は、下から反強磁性層、固定
磁性層、非磁性層、及びフリー磁性層の順で積層され、
前記反強磁性層は、その上に形成された前記各層の両側
の領域に延びており、この両側領域の反強磁性層上に、
金属膜を介して一対のバイアス層及び電極層が積層され
ている請求項1記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項3】 フリー磁性層と、前記フリー磁性層の上
下に形成された非磁性層と、一方の非磁性層の上及び他
方の非磁性層の下に形成され、磁化方向が固定されてい
る固定磁性層と、一方の固定磁性層の上及び他方の固定
磁性層の下に形成された反強磁性層とを有する多層膜
と、前記多層膜の両側に形成され、前記フリー磁性層の
磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ
揃える一対のバイアス層と、このバイアス層上に形成さ
れ、固定磁性層と非磁性層とフリー磁性層に検出電流を
与える一対の電極層とが設けられて成る磁気抵抗効果素
子において、 前記多層膜上で、この多層膜の両側に形成された前記電
極層の間に、絶縁層が形成され、この絶縁層の側面に前
記電極層が直接に又は他の層を介して接していることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項4】 前記多層膜の最上層に、酸化防止用の保
護層が形成されている請求項1ないし3のいずれかに記
載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項5】 前記保護層表面または前記保護層を除い
た多層膜表面と、前記多層膜の不感領域上に延ばされた
前記電極層の前端面とがなす角度が60度以上である請
求項3に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項6】 前記保護層表面または前記保護層を除い
た多層膜表面と、前記多層膜の不感領域上に延ばされた
前記電極層の前端面とがなす角度が90度以上である請
求項3に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項7】 前記フリー磁性層は、磁気モーメントの
大きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層を介
して積層され、前記非磁性材料層を介して隣接する前記
軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態で
ある請求項1ないし6のいずれかに記載の磁気抵抗効果
素子。 - 【請求項8】 前記多層膜と前記バイアス層との磁気的
接続面が前記フリー磁性層を構成する複数の軟磁性薄膜
の側面の内、一つの軟磁性薄膜の側面とのみ重なり合っ
ている請求項7に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項9】 前記固定磁性層は、磁気モーメントの大
きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層を介し
て積層され、前記非磁性材料層を介して隣接する前記軟
磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態であ
る請求項1ないし8のいずれかに記載の磁気抵抗効果素
子。 - 【請求項10】 前記非磁性材料層は、Ru、Rh、I
r、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは2種以上の合
金で形成されている請求項7ないし9のいずれかに記載
の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項11】 前記反強磁性層は、PtMn合金によ
り形成されている請求項1ないし10のいずれかに記載
の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項12】 前記反強磁性層は、X―Mn(ただし
Xは、Pd,Ir,Rh,Ruのいずれか1種または2
種以上の元素である)合金で形成されている請求項1な
いし10のいずれかに記載の磁気抵抗効素子。 - 【請求項13】 前記反強磁性層は、Pt―Mn―X′
(ただしX′は、Pd,Ir,Rh,Ru,Au,Ag
のいずれか1種または2種以上の元素である)合金で形
成されている請求項1ないし請求項10のいずれかに記
載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項14】 非磁性層を介して重ねられた磁気抵抗
効果層と軟磁性層とを有する多層膜と、この多層膜の両
側に形成された一対のバイアス層と、このバイアス層の
上に形成された一対の電極層とを有して成る磁気抵抗効
果素子において、前記多層膜上で、この多層膜の両側に
形成された前記電極層の間に、絶縁層が形成され、この
絶縁層の側面に前記電極層が直接に又は他の層を介して
接していることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項15】 前記多層膜と前記バイアス層との磁気
的接続面の上縁部及び/又は下縁部の媒体走行方向の高
さ位置が、前記フリー磁性層又は前記磁気抵抗効果層の
上面及び/又は下面の媒体走行方向の高さ位置とが等し
い請求項1ないし14のいずれかに記載の磁気抵抗効果
素子。 - 【請求項16】 前記多層膜は、再生感度に優れ、実質
的に磁気抵抗効果を発揮し得る中央部分の感度領域と、
前記感度領域の両側に形成され、再生感度が悪く実質的
に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域とで構成されて
おり、多層膜の両側に形成された電極層は、前記多層膜
の不感領域上にまで延ばされて形成されている請求項1
ないし15のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項17】 前記多層膜の感度領域は、電極層が多
層膜の両側にのみ形成された磁気抵抗効果素子を、ある
信号が記録された微小トラック上にトラック幅方向で走
査させた場合に、得られた再生出力のうち最大出力の5
0%以上の出力が得られた領域として定義され、また前
記多層膜の不感領域は、前記感度領域の両側であって、
出力が最大出力の50%以下となる領域として定義され
る請求項16に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項18】 前記多層膜上の前記電極層と接合して
いない部分に前記保護層が形成されている請求項4ない
し17のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項19】 前記多層膜の感度領域は、光学的トラ
ック幅寸法O−Twと同じ幅寸法で形成される請求項1
6ないし18のいずれかにに記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項20】 多層膜上に延びて形成された部分の各
電極層の幅寸法は、0μmより大きく0.08μmの範
囲内である請求項16ないし19のいずれかに記載の磁
気抵抗効果素子。 - 【請求項21】 前記多層膜上に延びて形成された部分
の各電極層の幅寸法は、0.05μm以上である請求項
20に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項22】 前記多層膜の側面と前記絶縁層の側面
が平行である請求項1ないし21のいずれかに記載の磁
気抵抗効果素子。 - 【請求項23】 基板上に磁気抵抗効果を発揮する多層
膜を成膜する工程と、 前記多層膜上に絶縁層を成膜する工程と、 リフトオフ用のレジスト層を、前記絶縁層上に形成する
工程と、 前記多層膜の両側にバイアス層を成膜し、その後前記バ
イアス層をトラック幅方向に着磁する工程と、 前記多層膜に対し斜め方向から前記バイアス層上に電極
層を成膜し、この際、前記電極層を、前記レジスト層の
下層の前記絶縁層の側面と直接にまたは他の層を介して
接合するように成膜する工程と、 前記レジスト層を前記絶縁層上から除去する工程と、 を有することを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方
法。 - 【請求項24】 基板上に磁気抵抗効果を発揮する多層
膜を成膜する工程において、前記多層膜の最上層に酸化
防止用の保護層を成膜する工程を有する請求項23に記
載の磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項25】 前記電極層を成膜する工程において、
前記保護層表面または前記保護層を除いた多層膜表面
と、前記多層膜の不感領域上に延ばされた前記電極層の
前端面とがなす角度を60度以上にする請求項24に記
載の磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項26】 前記電極層を成膜する工程において、
前記保護層表面または前記保護層を除いた多層膜表面
と、前記多層膜の不感領域上に延ばされた前記電極層の
前端面とがなす角度を90度以上にする請求項24に記
載の磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項27】 前記リフトオフ用のレジスト層を、前
記絶縁層上に形成する工程において、前記レジスト層は
予めマイクロトラックプロファイル法によって測定され
た前記多層膜の不感領域となる領域上に対向する下面に
切り込み部の形成されたものであり、このレジスト層を
前記絶縁層上であって前記多層膜の感度領域上である領
域に形成し、 さらに、前記絶縁層をエッチングによって、前記レジス
ト層の下面に形成された切り込み部内まで除去する工程
と、を有する請求項23ないし26のいずれかに記載の
磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項28】 マイクロトラックプロファイル法によ
り測定された前記多層膜の感度領域は、電極層がハード
バイアス層上にのみ形成され、多層膜上にまで延ばされ
て形成されていない磁気抵抗効果素子を、ある微小トラ
ックに記録された信号上にトラック幅方向で走査させた
場合に、得られた再生出力のうち最大出力の50%以上
の出力が得られた領域として定義され、また前記多層膜
の不感領域は、前記感度領域の両側であって、出力が最
大出力の50%以下となる領域として定義される請求項
27に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項29】 前記多層膜の最上層に前記保護層が形
成されたとき、前記絶縁層をエッチングによって、前記
レジスト層の下面に形成された切り込み部内まで除去す
る工程の後に、前記保護層の前記絶縁層に覆われていな
い領域を除去して、前記保護層の下層を露出させる工程
を有する請求項27または28に記載の磁気抵抗効果素
子の製造方法。 - 【請求項30】 多層膜が形成された基板を、バイアス
層の組成で形成されたターゲットに対し垂直方向に置
き、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ
法、あるいはコリメーションスパッタ法のいずれか1種
以上のスパッタ法によって、前記多層膜の両側にバイア
ス層を成膜し、 次に、前記多層膜が形成された基板を、電極層の組成で
形成されたターゲットに対し斜めに傾け、あるいはター
ゲット側を基板に対し斜めに傾け、イオンビームスパッ
タ法、ロングスロースパッタ法、あるいはコリメーショ
ンスパッタ法のいずれか1種以上のスパッタ法によっ
て、前記バイアス層上であって、多層膜上に設けられた
レジスト層の下面に形成された切り込み部内にまで電極
層を成膜する請求項23ないし29のいずれかに記載の
磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項31】 前記多層膜は、反強磁性層、固定磁性
層、非磁性層、及びフリー磁性層を、少なくとも1層ず
つ有して構成され、あるいは、フリー磁性層を中心にし
て、その上下に非磁性層、固定磁性層、及び反強磁性層
を有して構成され、または非磁性層を介して重ねられた
磁気抵抗効果層と軟磁性層とを有して構成される請求項
23ないし30のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の
製造方法。 - 【請求項32】 前記フリー磁性層を、磁気モーメント
の大きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層を
介して積層され、前記非磁性材料層を介して隣接する前
記軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態
であるものとして形成する請求項31に記載の磁気抵抗
効果素子の製造方法。 - 【請求項33】 前記バイアス層を成膜する工程におい
て、前記多層膜と前記バイアス層との磁気的接続面を、
前記フリー磁性層を構成する複数の軟磁性薄膜の側面の
うち、一つの軟磁性薄膜の側面とのみ重なり合わせる請
求項32に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項34】 前記固定磁性層を、磁気モーメントの
大きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層を介
して積層され、前記非磁性材料層を介して隣接する前記
軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態で
あるものとして形成する請求項31ないし33のいずれ
かに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項35】 前記非磁性材料層を、Ru、Rh、I
r、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは2種以上の合
金で形成する請求項32ないし34のいずれかに記載の
磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項36】 前記バイアス層を成膜する工程におい
て、前記多層膜と前記バイアス層との磁気的接続面の上
縁部及び/又は下縁部の媒体走行方向の高さ位置が、前
記フリー磁性層又は前記磁気抵抗効果層の上面及び/又
は下面の媒体走行方向の高さ位置とが等しくなるように
成膜する請求項31ないし35のいずれかに記載の磁気
抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項37】 前記反強磁性層を、PtMn合金によ
り形成する請求項31ないし36のいずれかに記載の磁
気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項38】 前記反強磁性層を、X―Mn(ただし
Xは、Pd,Ir,Rh,Ruのいずれか1種または2
種以上の元素である)で形成する請求項31ないし36
のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項39】 前記反強磁性層を、Pt―Mn―X′
(ただしX′は、Pd,Ir,Rh,Ru,Au,Ag
のいずれか1種または2種以上の元素である)で形成す
る請求項31ないし36のいずれかに記載の磁気抵抗効
果素子の製造方法。 - 【請求項40】 前記絶縁層をエッチングによって、前
記レジスト層の下面に形成された切り込み部内まで除去
する工程において、前記絶縁層の側面を前記多層膜の側
面と平行にした状態を維持してエッチングする請求項2
7ないし39のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製
造方法。
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