JP2002163810A - Spin valve thin film magnetic element and magnetic head provided with spin valve thin film element - Google Patents

Spin valve thin film magnetic element and magnetic head provided with spin valve thin film element

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JP2002163810A JP2000357826A JP2000357826A JP2002163810A JP 2002163810 A JP2002163810 A JP 2002163810A JP 2000357826 A JP2000357826 A JP 2000357826A JP 2000357826 A JP2000357826 A JP 2000357826A JP 2002163810 A JP2002163810 A JP 2002163810A
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    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spin valve thin film element improved in the output characteristics and in the stability of a reproduced waveform and in the controlled magneto-striction, in response to the narrow track trend. SOLUTION: This element comprises a anti-ferromagnetic layer 11 on a substrate 10, a fixed magnetic layer 12 formed in contact with the anti- ferromagnetic layer 11 to fix the magnetization direction, a free magnetic layer 14 formed on the fixed magnetic layer 12 through a non-magnetic electrically conductive layer 13 and orientated to the magnetization direction intersected the magnetization direction of the fixed magnetic layer 12, a hard bias layer 17 to orientate the magnetization direction of the free magnetic layer 14, and a pair of electrode layers 18 to supply the detecting current to the vicinity of the fixed magnetic layer, and the non-magnetic electrically conductive layer 13 and the free magnetic layer 14. The dimension Tw in the magnetic reproducing track width direction is set at 0.4 μm or less, and the magneto-striction λs is set within the range of -7.0×10-6<=λs<=2.0×10-5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固定磁性層(ピン
(Pinned)磁性層)の固定磁化方向と外部磁界の影響を
受けるフリー(Free)磁性層の磁化方向との関係で電気
抵抗が変化するスピンバルブ型薄膜磁気素子および、こ
のスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド
に関し、特に、狭トラック化に対応して、出力の向上と
スタビリティの向上とを図り、バルクハウゼンノイズ発
生の低減等、素子の安定性を向上させ、フリー磁性層の
磁区制御を良好に行うことができるスピンバルブ型薄膜
磁気素子に用いて好適な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for changing electric resistance in a relationship between a fixed magnetization direction of a pinned magnetic layer (pinned magnetic layer) and a magnetization direction of a free magnetic layer affected by an external magnetic field. Of a spin-valve thin-film magnetic element and a thin-film magnetic head equipped with the spin-valve thin-film magnetic element, in particular, to improve the output and the stability in response to the narrow track, and to generate Barkhausen noise The present invention relates to a technique suitable for a spin-valve thin-film magnetic element capable of improving the stability of the element such as reduction of the magnetic field and controlling the magnetic domain of the free magnetic layer satisfactorily.

【0002】[0002]

【従来の技術】スピンバルブ型薄膜素子は、巨大磁気抵
抗効果を示すGMR(Giant Magnetoresistive)素子の
一種であり、ハードディスクなどの記録媒体から記録磁
界を検出するものである。前記スピンバルブ型薄膜素子
は、GMR素子の中で比較的構造が単純で、しかも、外
部磁界に対して抵抗変化率が高く、弱い磁界で抵抗が変
化するなどの優れた点を有している。
2. Description of the Related Art A spin-valve type thin film element is a kind of GMR (Giant Magnetoresistive) element exhibiting a giant magnetoresistance effect, and detects a recording magnetic field from a recording medium such as a hard disk. The spin-valve thin film element has such advantages that the structure is relatively simple among the GMR elements, and the resistance change rate is high with respect to an external magnetic field, and the resistance changes with a weak magnetic field. .

【0003】図33は、従来のスピンバルブ型薄膜素子
の一例を記録媒体との対向面(ABS面)側から見た場
合の構造を示した断面図である。図33に示すスピンバ
ルブ型薄膜素子は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導
電層、フリー磁性層が一層ずつ形成された、いわゆるボ
トム型のシングルスピンバルブ型薄膜素子である。この
スピンバルブ型薄膜素子では、ハードディスクなどの磁
気記録媒体の移動方向は、図示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。
FIG. 33 is a cross-sectional view showing a structure of an example of a conventional spin-valve thin film element when viewed from a surface (ABS surface) facing a recording medium. The spin-valve thin-film element shown in FIG. 33 is a so-called bottom-type single spin-valve thin-film element in which an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a free magnetic layer are formed one by one. In this spin-valve thin film element, the moving direction of a magnetic recording medium such as a hard disk is the Z direction in the figure, and the direction of the leakage magnetic field from the magnetic recording medium is the Y direction.

【0004】図33における従来のスピンバルブ型薄膜
素子は、基板上に、下から下地層106、反強磁性層1
01、固定磁性層(ピン(Pinned)磁性層)102、非
磁性導電層103、フリー(Free)磁性層104、およ
び保護層107で構成された積層体109と、この積層
体109の両側に形成された一対のハードバイアス層1
05,105と、このハードバイアス層105,105
の上に形成された一対の電極層108,108とで構成
されている。下地層106は、Ta(タンタル)などか
らなり、反強磁性層101が、NiO合金、FeMn合
金、NiMn合金などから形成されている。さらに、前
記固定磁性層102およびフリー磁性層104は、C
o、NiFe合金などから形成され、非磁性導電層10
3にはCu(銅)膜が適応され、また、ハードバイアス
層105,105が、Co−Pt(コバルトー白金)合
金などで形成され、電極層108,108がTa,A
u,Cr,Wなどで形成されている。
The conventional spin-valve thin-film element shown in FIG. 33 comprises an underlayer 106, an antiferromagnetic layer 1
01, a laminated body 109 composed of a fixed magnetic layer (Pinned magnetic layer) 102, a nonmagnetic conductive layer 103, a free magnetic layer 104, and a protective layer 107, and formed on both sides of the laminated body 109 Pair of hard bias layers 1
05, 105 and the hard bias layers 105, 105
And a pair of electrode layers 108, 108 formed thereon. The underlayer 106 is made of Ta (tantalum) or the like, and the antiferromagnetic layer 101 is made of a NiO alloy, a FeMn alloy, a NiMn alloy, or the like. Further, the fixed magnetic layer 102 and the free magnetic layer 104
o, a nonmagnetic conductive layer 10 made of a NiFe alloy or the like.
3, a Cu (copper) film is applied, the hard bias layers 105, 105 are formed of a Co—Pt (cobalt-platinum) alloy or the like, and the electrode layers 108, 108 are Ta, A
u, Cr, W, etc.

【0005】前記固定磁性層102は、前記反強磁性層
101に接して形成されることにより、前記固定磁性層
102と反強磁性層101との界面にて交換結合磁界
(交換異方性磁界)が発生し、前記固定磁性層102の
固定磁化は、例えば、図示Y方向に固定されている。前
記ハードバイアス層105,105が図示X1方向に磁
化されていることで、これらハードバイアス層105,
105によって挟まれたフリー磁性層104の変動磁化
が図示X1方向に揃えられている。これにより、前記フ
リー磁性層104の変動磁化と前記固定磁性層102の
固定磁化とが交差する関係となっている。
The fixed magnetic layer 102 is formed in contact with the antiferromagnetic layer 101 so that an exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) is generated at an interface between the fixed magnetic layer 102 and the antiferromagnetic layer 101. ) Occurs, and the fixed magnetization of the fixed magnetic layer 102 is fixed, for example, in the Y direction in the figure. Since the hard bias layers 105 and 105 are magnetized in the X1 direction in the figure, the hard bias layers 105 and 105 are hardened.
The fluctuating magnetization of the free magnetic layer 104 sandwiched by 105 is aligned in the X1 direction in the figure. Thus, the variable magnetization of the free magnetic layer 104 and the fixed magnetization of the fixed magnetic layer 102 intersect.

【0006】このスピンバルブ型薄膜素子では、ハード
バイアス層105の上に形成された電極層108から、
固定磁性層102、非磁性導電層103、フリー(Fre
e)磁性層104、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磁気記録媒体の移動方向
は、図示Z方向であり、磁気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104の磁化がX
1方向からY方向へ向けて変化する。このフリー磁性層
104内での磁化の方向の変動と、固定磁性層102の
固定磁化方向との関係で電気抵抗値が変化し、(これを
磁気抵抗(MR)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、磁気記録媒体からの漏れ磁界
が検出される。
In this spin-valve thin film element, the electrode layer 108 formed on the hard bias layer 105
Fixed magnetic layer 102, nonmagnetic conductive layer 103, free (Fre
e) A detection current (sense current) is applied to the magnetic layer 104. The moving direction of the magnetic recording medium such as a hard disk is the Z direction in the figure, and when the leakage magnetic field from the magnetic recording medium is applied in the Y direction, the magnetization of the free magnetic layer 104 becomes X direction.
It changes from one direction to the Y direction. The electrical resistance changes depending on the relationship between the change in the direction of magnetization in the free magnetic layer 104 and the fixed magnetization direction of the fixed magnetic layer 102 (this is referred to as a magnetoresistance (MR) effect). The leakage magnetic field from the magnetic recording medium is detected by the voltage change based on the change in the voltage.

【0007】このようなスピンバルブ型薄膜素子におい
ては、フリー磁性層104の変動磁化が、このフリー磁
性層104の両側のハードバイアス層105,105に
よりしっかりと固定されたタイプ(abutted junction t
ype)とされており、フリー磁性層104の磁化の安定
性が高い。通常、フリー磁性層104は、その両側に形
成されトラック幅方向に磁化されたハードバイアス層1
05の影響を受けて、前記フリー磁性層104の磁化が
トラック幅方向に揃えられる。しかし、前記ハードバイ
アス層105の影響は、フリー磁性層104の両端部が
最も大きく、フリー磁性層104の中央部に近づくほ
ど、すなわち前記ハードバイアス層105から距離的に
離れるほど小さくなる。
In such a spin-valve thin-film element, the variable magnetization of the free magnetic layer 104 is firmly fixed by the hard bias layers 105 on both sides of the free magnetic layer 104 (abutted junction transistor).
ype), and the magnetization stability of the free magnetic layer 104 is high. Normally, the free magnetic layer 104 is formed on both sides of the free magnetic layer 104 and magnetized in the track width direction.
Under the influence of 05, the magnetization of the free magnetic layer 104 is aligned in the track width direction. However, the influence of the hard bias layer 105 is greatest at both ends of the free magnetic layer 104 and becomes smaller as the position approaches the center of the free magnetic layer 104, that is, as the distance from the hard bias layer 105 increases.

【0008】図34,図35は、図33に示すスピンバ
ルブ型薄膜磁気ヘッドのトラック幅方向における出力分
布を示す模式グラフである。ここで、スピンバルブ型薄
膜素子の再生出力は、再生トラック幅方向(図33に示
すX1方向)にある分布を有しており、積層体109の
中央部分が、実質的に磁気記録媒体からの記録磁界の再
生に寄与し、磁気抵抗効果を発揮する程度に再生出力の
高い感度領域109aであり、再生トラック幅Twに対
応している。そして、積層体109における感度領域1
09aの両側に位置する部分は、図34に示すように、
実質的に磁気記録媒体からの記録磁界の再生に寄与しな
い程度に再生出力の低い不感領域109b,109bと
なっている。この積層体に占める感度領域109aおよ
び不感領域109bは、後述するマイクロトラックプロ
ファイル法によって測定される。
FIGS. 34 and 35 are schematic graphs showing the output distribution in the track width direction of the spin valve thin film magnetic head shown in FIG. Here, the reproduction output of the spin-valve type thin film element has a distribution in the reproduction track width direction (X1 direction shown in FIG. 33), and the central portion of the laminated body 109 is substantially separated from the magnetic recording medium. This is a sensitive area 109a where the reproduced output is high enough to contribute to the reproduction of the recording magnetic field and exhibit the magnetoresistance effect, and corresponds to the reproduction track width Tw. Then, the sensitivity region 1 in the laminate 109
As shown in FIG. 34, the portions located on both sides of
The dead areas 109b and 109b have low reproduction outputs so as not to substantially contribute to reproduction of the recording magnetic field from the magnetic recording medium. The sensitive area 109a and the insensitive area 109b occupying the laminate are measured by a microtrack profile method described later.

【0009】このようなスピンバルブ型薄膜素子におい
ては、その出力のインスタビリティが小さいほうが好ま
しい。そして、メディアへの磁気記録に際して、記録密
度の向上への要求が存在し、これに伴って、スピンバル
ブ型薄膜素子では、検出トラック幅が1μm以下、さら
に0.5μm程度以下、特に0.4μm以下への狭トラ
ック化と、同時に出力の低下防止という強い要求があっ
た。
In such a spin-valve thin-film element, it is preferable that the output instability is small. In magnetic recording on a medium, there is a demand for an improvement in recording density. Accordingly, in a spin-valve type thin film element, the detection track width is 1 μm or less, further about 0.5 μm or less, particularly 0.4 μm or less. There has been a strong demand for narrowing the track below and at the same time preventing the output from lowering.

【0010】しかし、このタイプ(abutted junction t
ype )のようなスピンバルブ型薄膜素子において、トラ
ック幅を狭く設定した場合には、再生出力そのものが低
下してしまうという問題があった。というのも、上記の
ようなトラック幅方向の再生出力分布は、感度領域10
9aに対応するフリー磁性層104中央部分の感度領域
104aに比べて、ハードバイアス層105に近い部分
の不感領域104bの方が、ハードバイアス層105,
105に近い分だけ、このハードバイアス層105から
の磁界が強く、その分フリー磁性層104の変動磁化に
対する固定が強固に固定されていることに起因する。つ
まり、前記ハードバイアス層105の影響が、フリー磁
性層104の両端部が最も大きく、フリー磁性層104
の中央部に近づくほど、すなわち前記ハードバイアス層
105から距離的に離れるほど小さくなるため、不感領
域104b,104bができると考えられる。ここで、
不感領域104b,104bは、あくまで、ハードバイ
アス層105からの磁界によってフリー磁性層104の
変動磁化の回転が鈍くなっている部分を指すものであ
り、物理的トラック幅と光学トラック幅寸法との差とは
異なるものである。このため、不感領域104bのトラ
ック幅方向長さ寸法は、スピンバルブ型薄膜素子のトラ
ック幅方向寸法に依存しないため、狭トラック化を図っ
て積層体109全体のトラック幅寸法を小さく設定した
場合にも、不感領域104b,104bのトラック幅方
向寸法は変化せず、狭くならない。
However, this type (abutted junction t)
In the case of a spin-valve thin-film element such as ype), when the track width is set to be narrow, there is a problem that the reproduction output itself is reduced. This is because the reproduction output distribution in the track width direction as described above has the sensitivity region 10
9a, the insensitive region 104b closer to the hard bias layer 105 is harder than the sensitive region 104a in the center of the free magnetic layer 104 corresponding to the hard bias layer 105, 9a.
The magnetic field from the hard bias layer 105 is stronger by an amount closer to 105, and the free magnetic layer 104 is firmly fixed to the fluctuation magnetization. In other words, the influence of the hard bias layer 105 is greatest at both ends of the free magnetic layer 104,
Is closer to the center of the hard bias layer 105, that is, the distance from the hard bias layer 105 becomes smaller. here,
The dead regions 104b, 104b indicate portions where the rotation of the fluctuating magnetization of the free magnetic layer 104 is weakened by the magnetic field from the hard bias layer 105, and the difference between the physical track width and the optical track width dimension. Is different from For this reason, the length dimension in the track width direction of the insensitive region 104b does not depend on the dimension in the track width direction of the spin-valve thin film element. Also, the dimensions of the dead areas 104b, 104b in the track width direction do not change and do not become narrow.

【0011】したがって、狭トラック化を図りトラック
幅寸法を狭く設定した場合には、結果的に、あたかも感
度領域104aが減少したようになり、両脇の不感領域
104b,104bに対応する再出力分布曲線がトラッ
ク幅方向中心に移動してしまう。特に、一層の狭トラッ
ク化を図り、再生トラック幅寸法を0.4μm以下程度
に設定した場合には、あたかも感度領域104aが無く
なってトラック幅方向全体が、不感領域104bになっ
たようになり、図35に示すように、スピンバルブ型薄
膜素子全体としての再生出力つまり再生出力の最大値そ
のものが減少してしまうという問題があった。
Therefore, when the track width is reduced by narrowing the track width, the sensitivity area 104a is consequently reduced, and the re-output distribution corresponding to the insensitive areas 104b, 104b on both sides. The curve moves to the center in the track width direction. In particular, in the case where the track width is further reduced and the reproduction track width dimension is set to about 0.4 μm or less, it is as if the sensitivity region 104a disappeared and the entire track width direction became a dead region 104b. As shown in FIG. 35, there is a problem that the reproduction output of the entire spin-valve thin film element, that is, the maximum value of the reproduction output itself decreases.

【0012】一方、金属膜の多層構造であるスピンバル
ブ型薄膜素子は、その上下、およびハイト奥側の側面
が、絶縁膜(ギャップ膜)により覆われ、前記ハイト側
の逆側(すなわちABS面側;正面側)の面が外部に露
出した構造となっており、前記スピンバルブ型薄膜素子
におけるフリー磁性層の中央付近には、ハイト方向に引
っ張り応力が働いている。
On the other hand, a spin-valve thin film element having a multilayer structure of a metal film has upper and lower sides and side surfaces on the back side of the height covered with an insulating film (gap film), and has a side opposite to the height side (ie, an ABS surface). Side; front side) is exposed to the outside, and a tensile stress acts in the height direction near the center of the free magnetic layer in the spin-valve thin film element.

【0013】したがって、再生トラック幅寸法を1μm
程度以上程度に設定した場合には、前述したように、前
記ハードバイアス層105の影響が、フリー磁性層10
4の両端部が最も大きく、フリー磁性層104の中央部
に近づくほど小さくなるため、特に、フリー磁性層10
4の中央付近では、前記フリー磁性層104に加わる応
力と磁歪とで求めることができる逆磁歪効果による一軸
義気異方性磁界の影響が、大きくなっている。前述した
ように、フリー磁性層104の中央部付近には、ハイト
方向に引っ張り応力が働いているため、前記フリー磁性
層104の磁歪が正の値で、しかもその値が大きくなる
ほど、逆磁歪効果によるハイト方向への磁化回転容易性
は大きくなり、ハイト方向が磁化容易軸方向となってし
まう。このような状態であると、フリー磁性層の中央付
近における磁化は、ハイト方向に向きやすく、バルクハ
ウゼンノイズが発生しやすくなるといった問題が起こ
る。
Therefore, the reproduction track width is set to 1 μm.
When it is set to about or more, the effect of the hard bias layer 105 is affected by the free magnetic layer 10 as described above.
4 is the largest at both ends and becomes smaller as it approaches the center of the free magnetic layer 104.
In the vicinity of the center of No. 4, the influence of the uniaxial anisotropic magnetic field due to the inverse magnetostriction effect, which can be obtained from the stress applied to the free magnetic layer 104 and the magnetostriction, is large. As described above, since the tensile stress acts in the height direction near the center of the free magnetic layer 104, the magnetostriction of the free magnetic layer 104 is a positive value, and as the value increases, the inverse magnetostriction effect increases. , The ease of magnetization rotation in the height direction is increased, and the height direction becomes the easy axis direction. In such a state, the magnetization in the vicinity of the center of the free magnetic layer tends to be directed in the height direction, which causes a problem that Barkhausen noise is easily generated.

【0014】言い換えると、フリー磁性層104に磁歪
が発生していると、磁気履歴ヒステリシスが発生する可
能性があり、図36に示すように、フリー磁性層104
内に、あたかも、磁壁104c,104cができたよう
に、単磁区化が妨げられ、磁化の不均一が発生し、スピ
ンバルブ型薄膜素子において、磁気記録媒体からの信号
の処理が不正確になる不安定性(instability)の原因
となるバルクハイゼンノイズ等が発生しやすくなるとい
う可能性があった。例えば、ヒステリシスが発生した場
合には、図37に示すヒステリシスのない場合の再生波
形に対して、図38に示すように、ベースラインシフト
(Baselineshift )が出て、再生波形がシンメトリー
(対称形)にならない。ここで、図37、図38は、ス
ピンバルブ型薄膜素子の出力波形を示すグラフである。
したがって、スピンバルブ型薄膜素子において、磁歪に
よって生じる影響を低減しようとしていた。
In other words, if magnetostriction occurs in the free magnetic layer 104, magnetic hysteresis may occur, and as shown in FIG.
Inside, as if the domain walls 104c, 104c were formed, the formation of a single magnetic domain was hindered, the magnetization became nonuniform, and the processing of the signal from the magnetic recording medium became inaccurate in the spin-valve thin film element. There is a possibility that bulk Heisen noise or the like which causes instability is likely to occur. For example, when hysteresis occurs, a base line shift (Baseline shift) is generated as shown in FIG. 38 with respect to the reproduced waveform without hysteresis shown in FIG. 37, and the reproduced waveform is symmetric (symmetric). do not become. Here, FIGS. 37 and 38 are graphs showing output waveforms of the spin-valve thin film element.
Therefore, in a spin-valve type thin film element, the effect caused by magnetostriction has been reduced.

【0015】さらに、根本的に、スピンバルブ型薄膜素
子におけ狭トラック化を図るとともに、より一層の出力
特性の向上、および、感度の向上を図りたいという要求
が存在していた。
Furthermore, there has been a fundamental need for a spin valve thin film element to have a narrow track, and to further improve output characteristics and sensitivity.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとす
るものである。 スピンバルブ型薄膜素子において狭トラック化に対
応し出力特性の向上を図ること。 再生波形の安定性(stability)の向上を図ること。 磁歪のコントロールを図ること。 上記のようなスピンバルブ型薄膜素子を備えた薄膜
磁気ヘッドを提供すること。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to achieve the following objects. To improve the output characteristics of a spin-valve thin-film element in response to narrow track. To improve the stability of the reproduced waveform. Control magnetostriction. An object of the present invention is to provide a thin-film magnetic head including the above-described spin-valve thin-film element.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明のスピンバルブ型
薄膜素子は、基板上に、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結合磁界に
より磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性
層に非磁性導電層を介して形成され、前記固定磁性層の
磁化方向と交差する方向へ磁化方向が揃えられたフリー
磁性層と、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性
層の磁化方向と交差する方向へ揃えるためのハードバイ
アス層と、前記固定磁性層,前記非磁性導電層,前記フ
リー磁性層付近に検出電流を与える一対の電極層とを有
し、磁気再生トラック幅方向寸法Twが0.4μm以下
に設定されるとともに、前記フリー磁性層の磁歪λs
が、―7.0×10-6≦λs≦2.0×10-5の範囲に
設定されてなることにより上記課題を解決した。本発明
において、前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μ
m)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)と
が、添付図面図1に各点(Tw,λs)で示すように、
点A1 (0.4,6),点B1 (0.35,8),点C
1 (0.3,12.5),点D1 (0.25,18),
点E1 (0.23,20),点F1 (0.19,2
0),点G1 (0.18,20),点H1 (0.17,
20),点I1 (0.15,20),点J1 (0.1
3,20),点K1 (0.1,20),点L1(0.
1,9),点M1 (0.13,5),点N1 (0.1
5,3.5),点O 1 (0.17,2),点P1 (0.
18,1),点Q1 (0.19,0),点R 1 (0.2
2,−2),点S1 (0.25,−3),点T1 (0.
3,−5),点U1 (0.35,−6.3),点V1
(0.4,−7)で囲まれる範囲内の値に設定されるこ
とが好ましい。さらに本発明において、前記磁気再生ト
ラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の
磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図2に各点(T
w,λs)で示すように、点A2 (0.4,6),点B
2 (0.35,6),点C2 (0.3,7.5),点D
2 (0.25,10.5),点E2 (0.23,1
1),点F2 (0.22,12),点G2 (0.2,1
3.5),点H2 (0.17,16),点I2(0.1
5,17.5),点J2 (0.13,20),点K
2 (0.1,20),点L2 (0.1,9),点M
2 (0.13,5),点N2 (0.15,3.5),点
2 (0.17,2),点P2 (0.2,1),点Q2
(0.22,0),点R2 (0.23,−0.5),点
2 (0.25,−1),点T2 (0.3,−1.
5),点U2 (0.35,−1.6),点V2 (0.
4,−1.5)で囲まれる範囲内の値に設定されること
が好ましい。さらに本発明において、前記磁気再生トラ
ック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁
歪λs(×10-6)とが、添付図面図3に各点(Tw,
λs)で示すように、点B1 (0.35,8),点C1
(0.3,12.5),点D1 (0.25,18),点
1 (0.23,20),点F1 (0.19,20),
点G1 (0.18,20),点H1 (0.17,2
0),点I1 (0.15,20),点J1(0.13,
20),点K1 (0.1,20),点L1 (0.1,
9),点M1(0.13,5),点N1 (0.15,
3.5),点O1 (0.17,2),点P1 (0.1
8,1),点Q1 (0.19,0),点R1 (0.2
2,−2),点S1 (0.25,−3),点T1 (0.
3,−5),点U1 (0.35,−6.3)で囲まれる
範囲内の値に設定されることが好ましい。さらに本発明
において、前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μ
m)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)と
が、添付図面図4に各点(Tw,λs)で示すように、
点B2 (0.35,6),点C2 (0.3,7.5),
点D2 (0.25,10.5),点E2 (0.23,1
1),点F2 (0.22,12),点G2 (0.2,1
3.5),点H2 (0.17,16),点I2 (0.1
5,17.5),点J2 (0.13,20),点K
2 (0.1,20),点L2 (0.1,9),点M
2 (0.13,5),点N2 (0.15,3.5),点
2 (0.17,2),点P2 (0.2,1),点Q2
(0.22,0),点R2 (0.23,−0.5),点
2 (0.25,−1),点T2 (0.3,−1.
5),点U2 (0.35,−1.6)で囲まれる範囲内
の値に設定されることが好ましい。さらに本発明におい
て、前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、
前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)とが、添付図
面図5に各点(Tw,λs)で示すように、点C1
(0.3,12.5),点D1 (0.25,18),点
1 (0.23,20),点F1 (0.19,20),
点G1 (0.18,20),点H1 (0.17,2
0),点I1 (0.15,20),点J1 (0.13,
20),点K 1 (0.1,20),点L1 (0.1,
9),点M1 (0.13,5),点N1(0.15,
3.5),点O1 (0.17,2),点P1 (0.1
8,1),点Q1 (0.19,0),点R1 (0.2
2,−2),点S1 (0.25,−3),点T1 (0.
3,−5)で囲まれる範囲内の値に設定されることが好
ましい。さらに本発明において、前記磁気再生トラック
幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λ
s(×10-6)とが、添付図面図6に各点(Tw,λ
s)で示すように、点C2 (0.3,7.5),点D2
(0.25,10.5),点E2 (0.23,11),
点F2 (0.22,12),点G2 (0.2,13.
5),点H2(0.17,16),点I2 (0.15,
17.5),点J2 (0.13,20),点K2 (0.
1,20),点L2 (0.1,9),点M2 (0.1
3,5),点N2 (0.15,3.5),点O2 (0.
17,2),点P2 (0.2,1),点Q2 (0.2
2,0),点R2 (0.23,−0.5),点S
2 (0.25,−1),点T2 (0.3,−1.5)で
囲まれる範囲内の値に設定されることが好ましい。さら
に本発明において、前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×1
-6)とが、添付図面図7に各点(Tw,λs)で示す
ように、点D1 (0.25,18),点E1 (0.2
3,20),点F1 (0.19,20),点G1 (0.
18,20),点H1 (0.17,20),点I1
(0.15,20),点J1 (0.13,20),点K
1 (0.1,20),点L1 (0.1,9),点M1
(0.13,5),点N1 (0.15,3.5),点O
1(0.17,2),点P1 (0.18,1),点Q1
(0.19,0),点R1(0.22,−2),点S1
(0.25,−3)で囲まれる範囲内の値に設定される
ことが好ましい。さらに本発明において、前記磁気再生
トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層
の磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図8に各点(T
w,λs)で示すように、点D2 (0.25,10.
5),点E2 (0.23,11),点F2 (0.22,
12),点G2 (0.2,13.5),点H2 (0.1
7,16),点I2(0.15,17.5),点J
2 (0.13,20),点K2 (0.1,20),点L
2 (0.1,9),点M2 (0.13,5),点N
2 (0.15,3.5),点O2 (0.17,2),点
2 (0.2,1),点Q2 (0.22,0),点R2
(0.23,−0.5),点S2 (0.25,−1)で
囲まれる範囲内の値に設定されることが好ましい。さら
に本発明において、前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×1
-6)とが、添付図面図9に各点(Tw,λs)で示す
ように、点F1 (0.19,20),点G1 (0.1
8,20),点H1 (0.17,20),点I1 (0.
15,20),点J1 (0.13,20),点K1
(0.1,20),点L1 (0.1,9),点M1
(0.13,5),点N1 (0.15,3.5),点O
1 (0.17,2),点P1 (0.18,1),点Q1
(0.19,0)で囲まれる範囲内の値に設定されるこ
とが好ましい。さらに本発明において、前記磁気再生ト
ラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の
磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図10に各点(T
w,λs)で示すように、点E2 (0.23,11),
点F2 (0.22,12),点G2 (0.2,13.
5),点H2 (0.17,16),点I2 (0.15,
17.5),点J2(0.13,20),点K2 (0.
1,20),点L2 (0.1,9),点M2(0.1
3,5),点N2 (0.15,3.5),点O2 (0.
17,2),点P2 (0.2,1),点Q2 (0.2
2,0),点R2 (0.23,−0.5)で囲まれる範
囲内の値に設定されることが好ましい。さらに本発明に
おいて、前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)
と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)とが、添
付図面図11に各点(Tw,λs)で示すように、点G
1 (0.18,20),点H1 (0.17,20),点
1 (0.15,20),点J1 (0.13,20),
点K1 (0.1,20),点L1 (0.1,9),点M
1 (0.13,5),点N1 (0.15,3.5),点
1 (0.17,2),点P1 (0.18,1)で囲ま
れる範囲内の値に設定されることが好ましい。さらに本
発明において、前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6
とが、添付図面図12に各点(Tw,λs)で示すよう
に、点G2 (0.2,13.5),点H2 (0.17,
16),点I2 (0.15,17.5),点J2 (0.
13,20),点K2 (0.1,20),点L2 (0.
1,9),点M2 (0.13,5),点N2 (0.1
5,3.5),点O2(0.17,2),点P2 (0.
2,1)で囲まれる範囲内の値に設定されることが好ま
しい。さらに本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図13に各点(Tw,λ
s)で示すように、点H1 (0.17,20),点I1
(0.15,20),点J1 (0.13,20),点K
1 (0.1,20),点L1 (0.1,9),点M1
(0.13,5),点N1 (0.15,3.5),点O
1 (0.17,2)で囲まれる範囲内の値に設定される
ことが好ましい。さらに本発明において、前記磁気再生
トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層
の磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図14に各点
(Tw,λs)で示すように、点H2 (0.17,1
6),点I2 (0.15,17.5),点J2 (0.1
3,20),点K2 (0.1,20),点L2 (0.
1,9),点M2 (0.13,5),点N2 (0.1
5,3.5),点O2 (0.17,2)で囲まれる範囲
内の値に設定されることが好ましい。さらに本発明にお
いて、前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)
と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)とが、添
付図面図15に各点(Tw,λs)で示すように、点I
1 (0.15,20),点J1 (0.13,20),点
1 (0.1,20),点L1 (0.1,9),点M1
(0.13,5),点N1 (0.15,3.5)で囲ま
れる範囲内の値に設定されることが好ましい。さらに本
発明において、前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6
とが、添付図面図16に各点(Tw,λs)で示すよう
に、点I2 (0.15,17.5),点J2 (0.1
3,20),点K2 (0.1,20),点L2 (0.
1,9),点M2 (0.13,5),点N2 (0.1
5,3.5)で囲まれる範囲内の値に設定されることが
好ましい。さらに本発明において、前記磁気再生トラッ
ク幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪
λs(×10-6)とが、添付図面図17に各点(Tw,
λs)で示すように、点J1 (0.13,20),点K
1 (0.1,20),点L1 (0.1,9),点M1
(0.13,5)で囲まれる範囲内の値に設定されるこ
とが好ましい。さらに本発明において、前記磁気再生ト
ラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の
磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図18に各点(T
w,λs)で示すように、点J2 (0.13,20),
点K2 (0.1,20),点L2 (0.1,9),点M
2 (0.13,5)で囲まれる範囲内の値に設定される
ことが好ましい。本発明の前記基板上には、前記各層
が、少なくとも前記反強磁性層、前記固定磁性層、前記
非磁性導電層、前記フリー磁性層の順に積層されてなる
ことが好ましい。本発明において、前記反強磁性層が、
X−Mn合金,Pt−Mn−X’合金(ただし前記組成
式において、XはPt,Pd,Ir,Rh,Ru、Os
のなかから選択される1種を示し、X’はPd、Cr、
Ru、Ni、Ir、Rh、Os、Au、Ag、Ne、A
r、Xe、Krのなかから選択される1種または2種以
上を示す)のいずれかからなることができる。本発明に
おいて、前記固定磁性層とフリー磁性層との少なくとも
一方が非磁性中間層を介して2つに分断され、分断され
た層どうしで磁化の向きが180゜異なるフェリ磁性状
態とされていてもよい。本発明の薄膜磁気ヘッドにおい
ては、上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えたこと
により上記課題を解決することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION A spin valve type of the present invention.
The thin-film element consists of an antiferromagnetic layer,
And is formed in contact with the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer.
A fixed magnetic layer whose magnetization direction is more fixed,
The layer is formed via a non-magnetic conductive layer, and the fixed magnetic layer
Free with the magnetization direction aligned in the direction crossing the magnetization direction
A magnetization direction of the magnetic layer and the free magnetic layer
Hard-by for aligning in the direction crossing the magnetization direction of the layer
A fixed layer, the nonmagnetic conductive layer, and the
A pair of electrode layers for applying a detection current near the magnetic layer.
And the dimension Tw in the magnetic reproduction track width direction is 0.4 μm or less.
And the magnetostriction λs of the free magnetic layer
But -7.0 × 10-6≦ λs ≦ 2.0 × 10-FiveIn the range
The above problem was solved by being set. The present invention
In the above, the size Tw (μ)
m) and the magnetostriction λs of the free magnetic layer (× 10-6)When
However, as shown by each point (Tw, λs) in FIG.
Point A1 (0.4, 6), point B1 (0.35, 8), point C
1 (0.3, 12.5), point D1 (0.25, 18),
Point E1 (0.23, 20), point F1 (0.19,2
0), point G1 (0.18, 20), point H1 (0.17,
20), point I1 (0.15, 20), point J1 (0.1
3, 20), point K1 (0.1, 20), point L1(0.
1,9), point M1 (0.13,5), point N1 (0.1
5,3.5), point O 1 (0.17, 2), point P1 (0.
18, 1), point Q1 (0.19,0), point R 1 (0.2
2, -2), point S1 (0.25, -3), point T1 (0.
3, -5), point U1 (0.35, -6.3), point V1 
Set to a value within the range enclosed by (0.4, -7).
Is preferred. Further, in the present invention, the magnetic reproduction
The width Tw (μm) in the rack width direction and the free magnetic layer
Magnetostriction λs (× 10-6) And each point (T
w, λs), the point ATwo(0.4, 6), point B
Two (0.35,6), point CTwo(0.3, 7.5), point D
Two(0.25, 10.5), point ETwo(0.23,1
1), point FTwo(0.22, 12), point GTwo(0.2,1
3.5), point HTwo(0.17,16), point ITwo(0.1
5,17.5), point JTwo(0.13, 20), point K
Two(0.1, 20), point LTwo(0.1, 9), point M
Two(0.13,5), point NTwo(0.15, 3.5), point
OTwo(0.17, 2), point PTwo(0.2, 1), point QTwo
(0.22,0), point RTwo(0.23, -0.5), point
STwo(0.25, -1), point TTwo(0.3, -1.
5), point UTwo(0.35, -1.6), point VTwo(0.
4, -1.5)
Is preferred. Further, in the present invention, the magnetic reproduction track
The width Tw (μm) of the magnetic layer of the free magnetic layer.
Distortion λs (× 10-6) And each point (Tw,
λs), the point B1 (0.35, 8), point C1 
(0.3, 12.5), point D1 (0.25, 18), point
E1 (0.23, 20), point F1 (0.19,20),
Point G1 (0.18, 20), point H1 (0.17,2
0), point I1 (0.15, 20), point J1(0.13
20), point K1 (0.1, 20), point L1 (0.1,
9), point M1(0.13,5), point N1 (0.15
3.5), point O1 (0.17, 2), point P1 (0.1
8, 1), point Q1 (0.19,0), point R1 (0.2
2, -2), point S1 (0.25, -3), point T1 (0.
3, -5), point U1 Surrounded by (0.35, -6.3)
It is preferable to set a value within the range. Further, the present invention
In the above, the size Tw (μ)
m) and the magnetostriction λs of the free magnetic layer (× 10-6)When
However, as shown at each point (Tw, λs) in FIG.
Point BTwo (0.35,6), point CTwo(0.3, 7.5),
Point DTwo(0.25, 10.5), point ETwo(0.23,1
1), point FTwo(0.22, 12), point GTwo(0.2,1
3.5), point HTwo(0.17,16), point ITwo(0.1
5,17.5), point JTwo(0.13, 20), point K
Two(0.1, 20), point LTwo(0.1, 9), point M
Two(0.13,5), point NTwo(0.15, 3.5), point
OTwo(0.17, 2), point PTwo(0.2, 1), point QTwo
(0.22,0), point RTwo(0.23, -0.5), point
STwo(0.25, -1), point TTwo(0.3, -1.
5), point UTwoWithin the range enclosed by (0.35, -1.6)
Is preferably set to the value Further in the present invention
The dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproduction track,
The magnetostriction λs of the free magnetic layer (× 10-6) And attached figure
As shown by each point (Tw, λs) in the plan view 5, the point C1 
(0.3, 12.5), point D1 (0.25, 18), point
E1 (0.23, 20), point F1 (0.19,20),
Point G1 (0.18, 20), point H1 (0.17,2
0), point I1 (0.15, 20), point J1 (0.13
20), point K 1 (0.1, 20), point L1 (0.1,
9), point M1 (0.13,5), point N1(0.15
3.5), point O1 (0.17, 2), point P1 (0.1
8, 1), point Q1 (0.19,0), point R1 (0.2
2, -2), point S1 (0.25, -3), point T1 (0.
It is preferable to set the value within the range enclosed by (3-5).
Good. Further, in the present invention, the magnetic reproduction track
The width Tw (μm) and the magnetostriction λ of the free magnetic layer
s (× 10-6) And each point (Tw, λ) in FIG.
s), the point CTwo(0.3, 7.5), point DTwo
(0.25, 10.5), point ETwo(0.23,11),
Point FTwo(0.22, 12), point GTwo(0.2, 13.
5), point HTwo(0.17,16), point ITwo(0.15
17.5), point JTwo(0.13, 20), point KTwo(0.
1,20), point LTwo(0.1, 9), point MTwo(0.1
3,5), point NTwo(0.15, 3.5), point OTwo(0.
17, 2), point PTwo(0.2, 1), point QTwo(0.2
2,0), point RTwo(0.23, -0.5), point S
Two(0.25, -1), point TTwo(0.3, -1.5)
It is preferable that the value is set to a value within the enclosed range. Further
In the present invention, the dimension T in the magnetic reproduction track width direction
w (μm) and the magnetostriction λs (× 1
0-6) Is shown at each point (Tw, λs) in FIG.
So point D1 (0.25, 18), point E1 (0.2
3, 20), point F1 (0.19, 20), point G1 (0.
18, 20), point H1 (0.17,20), point I1 
(0.15, 20), point J1 (0.13, 20), point K
1 (0.1, 20), point L1 (0.1, 9), point M1 
(0.13,5), point N1 (0.15, 3.5), point O
1(0.17, 2), point P1 (0.18, 1), point Q1 
(0.19,0), point R1(0.22, -2), point S1 
Set to a value within the range enclosed by (0.25, -3)
Is preferred. Further, in the present invention, the magnetic reproduction
The track width direction Tw (μm) and the free magnetic layer
Magnetostriction λs (× 10-6) And each point (T
w, λs), the point DTwo(0.25, 10.
5), point ETwo(0.23,11), point FTwo(0.22
12), point GTwo(0.2, 13.5), point HTwo(0.1
7, 16), point ITwo(0.15, 17.5), point J
Two(0.13, 20), point KTwo(0.1, 20), point L
Two(0.1, 9), point MTwo(0.13,5), point N
Two(0.15, 3.5), point OTwo(0.17, 2), point
PTwo(0.2, 1), point QTwo(0.22,0), point RTwo
(0.23, -0.5), point STwo(0.25, -1)
It is preferable that the value is set to a value within the enclosed range. Further
In the present invention, the dimension T in the magnetic reproduction track width direction
w (μm) and the magnetostriction λs (× 1
0-6) Is shown at each point (Tw, λs) in FIG. 9 of the accompanying drawings.
So, point F1 (0.19, 20), point G1 (0.1
8, 20), point H1 (0.17,20), point I1 (0.
15, 20), point J1 (0.13, 20), point K1 
(0.1, 20), point L1 (0.1, 9), point M1 
(0.13,5), point N1 (0.15, 3.5), point O
1 (0.17, 2), point P1 (0.18, 1), point Q1 
Set to a value within the range enclosed by (0.19, 0).
Is preferred. Further, in the present invention, the magnetic reproduction
The width Tw (μm) in the rack width direction and the free magnetic layer
Magnetostriction λs (× 10-6) And each point (T
w, λs), the point ETwo(0.23,11),
Point FTwo(0.22, 12), point GTwo(0.2, 13.
5), point HTwo(0.17,16), point ITwo(0.15
17.5), point JTwo(0.13, 20), point KTwo(0.
1,20), point LTwo(0.1, 9), point MTwo(0.1
3,5), point NTwo(0.15, 3.5), point OTwo(0.
17, 2), point PTwo(0.2, 1), point QTwo(0.2
2,0), point RTwoRange enclosed by (0.23, -0.5)
It is preferable to set the value in the box. Further according to the invention
The dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproduction track.
And the magnetostriction λs of the free magnetic layer (× 10-6)
As shown by each point (Tw, λs) in FIG.
1 (0.18, 20), point H1 (0.17, 20), point
I1 (0.15, 20), point J1 (0.13,20),
Point K1 (0.1, 20), point L1 (0.1, 9), point M
1 (0.13,5), point N1 (0.15, 3.5), point
O1 (0.17, 2), point P1 Surrounded by (0.18, 1)
It is preferable to set to a value within the range. More books
In the invention, the magnetic reproduction track width direction size Tw
(Μm) and the magnetostriction λs (× 10-6)
Are indicated by points (Tw, λs) in FIG. 12 of the accompanying drawings.
And point GTwo(0.2, 13.5), point HTwo(0.17,
16), point ITwo(0.15, 17.5), point JTwo(0.
13, 20), point KTwo(0.1, 20), point LTwo(0.
1,9), point MTwo(0.13,5), point NTwo(0.1
5,3.5), point OTwo(0.17, 2), point PTwo(0.
It is preferable to set the value within the range enclosed by (2, 1).
New Further, in the present invention, the magnetic reproduction track width
Directional dimension Tw (μm) and magnetostriction λs of the free magnetic layer
(× 10-6) And each point (Tw, λ) in FIG.
s), the point H1 (0.17,20), point I1 
(0.15, 20), point J1 (0.13, 20), point K
1 (0.1, 20), point L1 (0.1, 9), point M1 
(0.13,5), point N1 (0.15, 3.5), point O
1 Set to a value within the range enclosed by (0.17, 2)
Is preferred. Further, in the present invention, the magnetic reproduction
The track width direction Tw (μm) and the free magnetic layer
Magnetostriction λs (× 10-6) And each point in FIG.
As shown by (Tw, λs), the point HTwo(0.17,1
6), point ITwo(0.15, 17.5), point JTwo(0.1
3, 20), point KTwo(0.1, 20), point LTwo(0.
1,9), point MTwo(0.13,5), point NTwo(0.1
5,3.5), point OTwoRange enclosed by (0.17, 2)
Is preferably set to a value within the range. Furthermore, the present invention
And the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction.
And the magnetostriction λs of the free magnetic layer (× 10-6)
As shown by each point (Tw, λs) in FIG.
1 (0.15, 20), point J1 (0.13, 20), point
K1 (0.1, 20), point L1 (0.1, 9), point M1 
(0.13,5), point N1 Surrounded by (0.15, 3.5)
It is preferable to set to a value within the range. More books
In the invention, the magnetic reproduction track width direction size Tw
(Μm) and the magnetostriction λs (× 10-6)
Are indicated by each point (Tw, λs) in FIG. 16 of the accompanying drawings.
And point ITwo(0.15, 17.5), point JTwo(0.1
3, 20), point KTwo(0.1, 20), point LTwo(0.
1,9), point MTwo(0.13,5), point NTwo(0.1
5,3.5)
preferable. Further, in the present invention, the magnetic reproduction track is provided.
And the magnetostriction of the free magnetic layer.
λs (× 10-6) And each point (Tw,
λs), the point J1 (0.13, 20), point K
1 (0.1, 20), point L1 (0.1, 9), point M1 
Set to a value within the range enclosed by (0.13, 5).
Is preferred. Further, in the present invention, the magnetic reproduction
The width Tw (μm) in the rack width direction and the free magnetic layer
Magnetostriction λs (× 10-6) And each point (T
w, λs), the point JTwo(0.13,20),
Point KTwo(0.1, 20), point LTwo(0.1, 9), point M
TwoSet to a value within the range enclosed by (0.13, 5)
Is preferred. On the substrate of the present invention, the respective layers
Is at least the antiferromagnetic layer, the fixed magnetic layer,
A nonmagnetic conductive layer and the free magnetic layer are laminated in this order.
Is preferred. In the present invention, the antiferromagnetic layer comprises:
X-Mn alloy, Pt-Mn-X 'alloy (however,
In the formula, X is Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, Os
X ′ represents Pd, Cr,
Ru, Ni, Ir, Rh, Os, Au, Ag, Ne, A
one or more selected from r, Xe, and Kr
(Shown above). In the present invention
In at least one of the pinned magnetic layer and the free magnetic layer
One is divided into two via the non-magnetic intermediate layer, and is divided.
Ferrimagnetic with 180 ° different magnetization directions between layers
It may be in a state. The thin film magnetic head of the present invention
Provided with the spin-valve thin-film magnetic element described above.
Can solve the above problem.

【0018】通常、1μm程度のトラック幅を有するス
ピンバルブ型薄膜磁気素子において、例えば、反強磁性
層、固定磁性層、非磁性導電層、およびフリー磁性層、
を積層して、形成された積層体において、実際には、こ
の積層体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ており、実質的にこの
中央領域のみが、磁気抵抗効果を発揮する領域となって
いる。この再生感度に優れた積層体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、積層体に占める感度領域および
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39に基づいて説明する。
Usually, in a spin-valve thin-film magnetic element having a track width of about 1 μm, for example, an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a free magnetic layer,
In the laminated body formed, actually, the entire laminated body does not exhibit the magnetoresistance effect, but only the central region has excellent reproduction sensitivity, and substantially only the central region Are regions where the magnetoresistance effect is exhibited. The region of the laminate having excellent reproduction sensitivity is referred to as a sensitivity region, and the regions on both sides of the sensitivity region and having low reproduction sensitivity are referred to as dead regions. It is measured by the profile method. Hereinafter, the microtrack profile method will be described with reference to FIG.

【0019】図39に示すように、磁気抵抗効果を発揮
する積層体と、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
し、かつ、磁歪の影響を無視し得る、従来のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を基板上に形成する。次に、光学顕微
鏡または走査型電子顕微鏡によって、積層体の上面の幅
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、1μm程度に設定
される。
As shown in FIG. 39, a laminate having a magnetoresistive effect, hard bias layers formed on both sides thereof, and an electrode layer formed on the hard bias layer, and having a magnetostriction A conventional spin-valve thin-film magnetic element that can ignore the effect of the above is formed on a substrate. Next, the width dimension A of the upper surface of the laminate is measured by an optical microscope or a scanning electron microscope. The width A is defined as a track width Tw (hereinafter referred to as an optical track width O-Tw) measured by an optical method, and is set to about 1 μm.

【0020】そして、磁気記録媒体上に、微小トラック
として、所定の信号を記録しておき、スピンバルブ型薄
膜磁気素子を、この微小トラック上でトラック幅方向に
走査させることにより、積層体の幅寸法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
れた磁気記録媒体側を、スピンバルブ型薄膜磁気素子上
にトラック幅方向に走査させて積層体の幅寸法Aと、再
生出力との関係を測定してもよい。その測定結果の一例
が、図39の下側に示されている。
Then, a predetermined signal is recorded as a minute track on the magnetic recording medium, and the spin-valve thin film magnetic element is scanned in the track width direction on the minute track to obtain the width of the laminated body. The relationship between the dimension A and the reproduction output is measured. Alternatively, the relationship between the width A of the stacked body and the reproduction output may be measured by scanning the magnetic recording medium side on which the minute tracks are formed on the spin-valve thin film magnetic element in the track width direction. An example of the measurement result is shown on the lower side of FIG.

【0021】この測定結果によると、積層体の中央付近
では、再生出力が高くなり、前記積層体の側部付近で
は、再生出力が低くなることがわかる。この結果から、
積層体の中央付近では、良好に磁気抵抗効果が発揮さ
れ、再生機能に関与するが、その両側部付近において
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。
According to the measurement results, the reproduction output is high near the center of the laminate, and the reproduction output is low near the side of the laminate. from this result,
In the vicinity of the center of the laminated body, the magnetoresistive effect is favorably exhibited and plays a role in the reproducing function. However, in the vicinity of both sides, the magnetoresistive effect is deteriorated, the reproducing output is low, and the reproducing function is reduced.

【0022】通常、図39に示すように、積層体上面に
おけるトラック幅寸法Aのうち、最大再生出力に対して
50%以上の再生出力が発生する積層体上面の幅寸法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
対して50%以下の再生出力しか発生しない積層体上面
の幅寸法Cを有して形成された領域を不感領域として定
義する。ここで、不感領域は、ハードバイアス層からの
磁界によってフリー磁性層の変動磁化の回転が鈍くなっ
ている部分であり、物理的トラック幅と光学トラック幅
寸法との差とは異なるものである。
Usually, as shown in FIG. 39, of the track width dimension A on the upper surface of the laminate, the width B of the upper surface of the laminate at which a reproduction output of 50% or more with respect to the maximum reproduction output occurs.
Is defined as a sensitive area, and an area formed with a width dimension C of the upper surface of the laminate in which only 50% or less of the maximum reproduction output is generated is defined as a dead area. Here, the dead region is a portion where the rotation of the fluctuating magnetization of the free magnetic layer is weakened by the magnetic field from the hard bias layer, and is different from the difference between the physical track width and the optical track width.

【0023】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子にお
いては、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結合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導電
層を介して形成され、前記固定磁性層の磁化方向と交差
する方向へ磁化方向が揃えられたフリー磁性層とが積層
されて積層体を形成し、この積層体のトラック幅方向両
側位置に、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性
層の磁化方向と交差する方向へ揃えるためのハードバイ
アス層と、前記フリー磁性層付近に検出電流を与える一
対の電極層とを有し、前記積層体上面において後述する
マイクロトラッププロファイル法により定義された磁気
再生トラック幅方向寸法Twが0.4μm以下に設定さ
れるとともに、前記フリー磁性層の磁歪λsが、―7.
0×10-6≦λs≦2.0×10 -5の範囲に設定されて
なることにより、狭トラック化によって低下するスピン
バルブ型薄膜磁気素子の再生出力を向上することができ
る。ここで、トラック幅方向とは、薄膜磁気ヘッドとし
て形成されて場合における媒体対向面(ABS面)と平
行でかつ積層体における各層の膜面内方向と平行な方向
を意味しており、素子高さ方向とは、前記媒体対向面と
直交する方向を意味している。
The spin-valve thin film magnetic element of the present invention
Is formed in contact with the antiferromagnetic layer.
The magnetization direction is changed by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer.
A fixed magnetic layer to be fixed, and a non-magnetic conductive layer
Layer, and intersects the magnetization direction of the pinned magnetic layer.
Free magnetic layer whose magnetization direction is aligned in the direction of
To form a laminate, and both sides of the laminate in the track width direction are formed.
In the side position, the magnetization direction of the free magnetic layer is
Hard-by for aligning in the direction crossing the magnetization direction of the layer
An application of a detection current to the ass layer and the vicinity of the free magnetic layer.
Having a pair of electrode layers, and will be described later on the upper surface of the laminate.
Magnetism defined by microtrap profile method
The dimension Tw in the reproduction track width direction is set to 0.4 μm or less.
And the magnetostriction λs of the free magnetic layer is −7.
0x10-6≦ λs ≦ 2.0 × 10 -FiveSet in the range
Spins that decrease due to narrow track
The reproduction output of the valve type thin film magnetic element can be improved.
You. Here, the track width direction is defined as a thin film magnetic head.
Medium facing surface (ABS surface)
Direction parallel to the in-plane direction of each layer in the stack
Where the element height direction is defined as
It means the direction that is orthogonal.

【0024】スピンバルブ型薄膜素子において、トラッ
ク幅が1μm程度に設定された場合に比べて、トラック
幅が0.4μm以下に設定されている場合には、このま
までは、前述したようにスピンバルブ型薄膜磁気素子の
再生出力が低下するが、本発明では、逆磁歪効果により
再生出力の向上を図る。
In the spin-valve type thin film element, when the track width is set to 0.4 μm or less as compared with the case where the track width is set to about 1 μm, the spin-valve type thin-film element as described above Although the reproduction output of the thin-film magnetic element is reduced, the present invention aims at improving the reproduction output by the inverse magnetostriction effect.

【0025】次に、磁歪と、スピンバルブ型薄膜磁気素
子の出力との関係について説明する。
Next, the relationship between the magnetostriction and the output of the spin-valve thin film magnetic element will be described.

【0026】一般的に、平面的に成膜された膜にかかっ
ている応力というのは、その膜面内方向でほぼ等方的な
状態になっている。しかし、例えばフリー磁性層に対す
るABS面のように、一部を切断することにより一部が
開放された膜においては、膜面内における応力分布が異
方的になってしまう。例えば、この場合、フリー磁性層
内には、素子高さ方向(ストライプハイト方向)に引張
応力が異方的にはたらくことになる。ここで、磁性体、
いまの場合フリー磁性層の磁歪がゼロの場合には、フリ
ー磁性層を磁化したときにも磁歪が起こることはない。
したがって、フリー磁性層の磁歪によって誘導される磁
気異方性は等方的になっている。しかし、磁歪をプラ
ス、つまり磁化した方向に伸びる状態に設定すること
で、逆磁歪効果により、作用する引張応力の方向に磁化
が向きやすくなり、磁気異方性が現出することになる。
つまり、この引張応力の作用するフリー磁性層において
は、前記引張応力の方向を磁化容易軸とすることができ
る。したがって、フリー磁性層の磁化変化状態はハード
バイアス層からの磁界によりトラック幅方向に固定され
ているが、素子高さ方向の磁気異方性を有することによ
り、そのハードバイアスの磁界に反して(打ち勝っ
て)、割と磁化容易軸方向、つまり素子高さ方向に回転
しやすくなる。その結果、スピンバルブ型薄膜磁気素子
において、フリー磁性層の変動磁化方向が、固定磁性層
の固定磁化方向に対して回転することにより発現する磁
気抵抗効果による抵抗変化がおこりやすくなるため、再
生出力の増大を見込むことができる。
In general, the stress applied to a planarly formed film is almost isotropic in the in-plane direction of the film. However, in a film in which a part is opened by cutting a part, such as an ABS surface for a free magnetic layer, the stress distribution in the film surface becomes anisotropic. For example, in this case, the tensile stress acts anisotropically in the element height direction (stripe height direction) in the free magnetic layer. Where the magnetic material,
In this case, when the magnetostriction of the free magnetic layer is zero, no magnetostriction occurs even when the free magnetic layer is magnetized.
Therefore, the magnetic anisotropy induced by the magnetostriction of the free magnetic layer is isotropic. However, by setting the magnetostriction to be positive, that is, set to a state of extending in the direction of magnetization, the magnetization is easily oriented in the direction of the applied tensile stress due to the inverse magnetostriction effect, and magnetic anisotropy appears.
That is, in the free magnetic layer on which the tensile stress acts, the direction of the tensile stress can be used as the axis of easy magnetization. Accordingly, the magnetization change state of the free magnetic layer is fixed in the track width direction by the magnetic field from the hard bias layer, but has the magnetic anisotropy in the element height direction, and contradicts the magnetic field of the hard bias ( Overcoming), it becomes easier to rotate in the direction of the axis of easy magnetization, that is, in the direction of the element height. As a result, in the spin-valve type thin-film magnetic element, the resistance change due to the magnetoresistive effect that occurs when the fluctuating magnetization direction of the free magnetic layer rotates with respect to the fixed magnetization direction of the fixed magnetic layer easily occurs. Can be expected to increase.

【0027】一方、スピンバルブ型薄膜素子において、
上記のようにトラック幅が0.4μm以下に設定されて
いる場合には、ハードバイアス層の影響を受けて前記フ
リー磁性層の磁化がトラック幅方向に揃えられる際に、
フリー磁性層には、前述した感度領域の生じるほど前記
ハードバイアス層から距離的に離れている部分がないた
め、トラック幅が0.4μmより広い場合に比較してト
ラック幅方向においてフリー磁性層へ前記ハードバイア
ス層からの影響が大きく変動することが防止される。従
って、上記のように磁歪λsを設定することにより、ト
ラック幅方向において、フリー磁性層の変動磁化の回転
容易性が大きな分布を有し、磁壁ができて磁区が不安定
になることをトラック幅が広い場合に比較して防止する
ことができる。このため、フリー磁性層には、トラック
幅方向において、感度のばらつく領域が形成されること
がなく、フリー磁性層内に磁壁ができて単磁区化が妨げ
られ、磁化の不均一が発生し、スピンバルブ型薄膜素子
において、磁気記録媒体からの信号の処理が不正確にな
る不安定性(instability )の原因となるバルクハイゼ
ンノイズ等が発生することを防止することができる。
On the other hand, in a spin-valve type thin film element,
When the track width is set to 0.4 μm or less as described above, when the magnetization of the free magnetic layer is aligned in the track width direction under the influence of the hard bias layer,
Since the free magnetic layer does not have a portion that is far away from the hard bias layer so that the above-described sensitivity region is generated, the free magnetic layer has a larger width in the track width direction than when the track width is larger than 0.4 μm. The influence from the hard bias layer is prevented from largely changing. Therefore, by setting the magnetostriction λs as described above, it is determined that the ease of rotation of the fluctuating magnetization of the free magnetic layer has a large distribution in the track width direction, and that the domain wall is formed and the magnetic domain becomes unstable. Can be prevented as compared with the case where is wide. For this reason, in the free magnetic layer, a region where the sensitivity varies in the track width direction is not formed. In the spin-valve type thin-film element, it is possible to prevent the occurrence of bulk Heisen noise or the like which causes instability that causes inaccurate processing of a signal from a magnetic recording medium.

【0028】本発明においては、磁気再生トラック幅方
向寸法Twが0.4μm以上に設定された場合には、前
述したように、フリー磁性層内に磁壁ができる可能性が
あるとともに、前記フリー磁性層の磁歪λsが、―7.
0×10-6より小さく設定されると、フリー磁性層の変
動磁化がハードバイアス層に必要以上に強固に固定され
てしまい、印加される外部磁界に対して、感度好く変動
磁化が回転せず、スピンバルブ型薄膜磁気素子の10M
Mz〜20MHz程度の低周波数帯における再生出力が
実用下限値1.2mVを下まわってしまい好ましくな
い。また、磁歪λsが2.0×10-5以上に設定された
場合には、フリー磁性層における保磁力が400A/m
程度以上になり、フリー磁性層の軟磁気特性が低下する
ため好ましくない。
In the present invention, when the dimension Tw in the magnetic reproduction track width direction is set to 0.4 μm or more, as described above, there is a possibility that a domain wall is formed in the free magnetic layer and the free magnetic layer is formed. The magnetostriction λs of the layer is −7.
If the value is set to be smaller than 0 × 10 −6, the fluctuation magnetization of the free magnetic layer is more firmly fixed to the hard bias layer than necessary, and the fluctuation magnetization rotates with good sensitivity to the applied external magnetic field. 10M of spin valve type thin film magnetic element
The reproduction output in the low frequency band of about Mz to 20 MHz falls below the practical lower limit of 1.2 mV, which is not preferable. When the magnetostriction λs is set to 2.0 × 10 −5 or more, the coercive force in the free magnetic layer is 400 A / m
And the soft magnetic characteristics of the free magnetic layer are undesirably reduced.

【0029】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図1に各点(Tw,λs)
で示すように、点A1 (0.4,6),点B1 (0.3
5,8),点C1 (0.3,12.5),点D1 (0.
25,18),点E1 (0.23,20),点F1
(0.19,20),点G1 (0.18,20),点H
1 (0.17,20),点I1 (0.15,20),点
1 (0.13,20),点K1 (0.1,20),点
1 (0.1,9),点M1 (0.13,5),点N1
(0.15,3.5),点O1 (0.17,2),点P
1 (0.18,1),点Q1 (0.19,0),点R1
(0.22,−2),点S1 (0.25,−3),点T
1 (0.3,−5),点U1 (0.35,−6.3),
点V1 (0.4,−7)で囲まれる範囲内の値に設定さ
れることができ、この範囲以外に設定された場合には、
以下のような不都合があった。 磁気再生トラック幅方向寸法Twが、図1において点
1 ,点V1 より右側に設定された場合には、前述した
ように、フリー磁性層内に磁壁ができて不安定性(inst
ability )の原因となるバルクハイゼンノイズ等が発生
する可能性があり好ましくない。 磁気再生トラック幅方向寸法Tw、および、前記フリ
ー磁性層の磁歪λsが、点A1 ,点B1 ,点C1 ,点D
1 ,点E1 より外側に設定された場合には、スピンバル
ブ型薄膜磁気素子の10MMz〜20MHz程度の低周
波数帯における再生出力が実用上限値約2.0mVを上
まわってしまい、再生波形の不安定性(instability )
が増加する可能性があり、好ましくない。 前記フリー磁性層の磁歪λsが、点E1 ,点F1 ,点
1 ,点H1 ,点I1 ,点J1 ,点K1 より上側に設定
された場合には、フリー磁性層における保磁力が400
A/m程度以上になり、フリー磁性層の軟磁気特性が低
下し、再生波形の歪みや不安定性(instability )が増
加するため好ましくない。 磁気記録トラック幅方向寸法Tw、および、前記フリ
ー磁性層の磁歪λsが、点L1 ,点M1 ,点N1 ,点O
1 ,点P1 ,点Q1 ,点R1 ,点S1 ,点T1 ,点U
1 ,点V1 より下側に設定された場合には、フリー磁性
層の変動磁化がハードバイアス層に必要以上に強固に固
定されてしまい、印加される外部磁界に対して、感度好
く変動磁化が回転せず、スピンバルブ型薄膜磁気素子の
10MMz〜20MHz程度の低周波数帯における再生
出力が実用下限値1.2mVを下まわってしまい好まし
くない。なお、トラック幅が0.1μm未満の場合につ
いては、磁歪をプラズに大きくしても出力が得られにく
く、ハードバイアスによりフリー磁性層の磁化を固定す
るいわゆるハードバイアス方式そのものが適用される可
能性が低いため、本発明からは除外している。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproducing track and the magnetostriction λs of the free magnetic layer
(× 10 −6 ) and each point (Tw, λs) in FIG.
As shown by the points A 1 (0.4, 6) and B 1 (0.3
5, 8), point C 1 (0.3, 12.5), point D 1 (0.
25, 18), point E 1 (0.23, 20), point F 1
(0.19, 20), point G 1 (0.18, 20), point H
1 (0.17,20), the point I 1 (0.15,20), point J 1 (0.13,20), the point K 1 (0.1,20), point L 1 (0.1, 9), point M 1 (0.13, 5), point N 1
(0.15, 3.5), point O 1 (0.17, 2), point P
1 (0.18, 1 ), point Q 1 (0.19, 0), point R 1
(0.22, -2), the point S 1 (0.25, -3), the point T
1 (0.3, -5), point U 1 (0.35, -6.3),
It can be set to a value within the range surrounded by the point V 1 (0.4, -7), and if set outside this range,
There were the following inconveniences. Magnetic reproducing track width dimension Tw is, the point A 1 in FIG. 1, when it is set from the point V 1 to the right, as described above, instability can domain walls in the free magnetic layer (inst
ability), which may cause bulk Heisen noise or the like. The size Tw in the width direction of the magnetic reproducing track and the magnetostriction λs of the free magnetic layer are represented by points A 1 , B 1 , C 1 , and D.
1, when it is set from the point E 1 on the outside, the reproduced output in the low frequency band of about 10MMz~20MHz spin-valve type thin film magnetic element will be exceeded the practical upper limit of about 2.0 mV, the reproduced waveform Instability
May increase, which is not preferable. When the magnetostriction λs of the free magnetic layer is set above points E 1 , F 1 , G 1 , H 1 , I 1 , J 1 and K 1 , Coercivity 400
A / m or more, the soft magnetic characteristics of the free magnetic layer are reduced, and the distortion and instability of the reproduced waveform are increased. The dimension Tw in the width direction of the magnetic recording track and the magnetostriction λs of the free magnetic layer are represented by the points L 1 , M 1 , N 1 , O
1, the point P 1, the point Q 1, the point R 1, point S 1, the point T 1, the point U
1, when it is set below the point V 1 was, will change the magnetization of the free magnetic layer is firmly fixed to unnecessarily hard bias layer, with respect to an applied external magnetic field, the sensitivity liking variation The magnetization does not rotate, and the reproduction output of the spin-valve thin film magnetic element in a low frequency band of about 10 MMz to 20 MHz falls below the practical lower limit of 1.2 mV, which is not preferable. When the track width is less than 0.1 μm, it is difficult to obtain an output even if the magnetostriction is increased positively, and the so-called hard bias system itself in which the magnetization of the free magnetic layer is fixed by the hard bias may be applied. , Is excluded from the present invention.

【0030】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図2に各点(Tw,λs)
で示すように、点A2 (0.4,6),点B2 (0.3
5,6),点C2 (0.3,7.5),点D2 (0.2
5,10.5),点E2 (0.23,11),点F
2(0.22,12),点G2 (0.2,13.5),
点H2 (0.17,16),点I2 (0.15,17.
5),点J2 (0.13,20),点K2 (0.1,2
0),点L2 (0.1,9),点M2 (0.13,
5),点N2 (0.15,3.5),点O2 (0.1
7,2),点P2 (0.2,1),点Q2 (0.22,
0),点R2 (0.23,−0.5),点S2 (0.2
5,−1),点T2(0.3,−1.5),点U
2 (0.35,−1.6),点V2 (0.4,−1.
5)で囲まれる範囲内の値に設定されることができ、こ
の範囲以外に設定された場合には、以下のような不都合
があった。 磁気再生トラック幅方向寸法Twが、図2において点
2 ,点V2 より右側に設定された場合には、前述した
ように、フリー磁性層内に磁壁ができて不安定性(inst
ability )の原因となるバルクハイゼンノイズ等が発生
する可能性があり好ましくない。 磁気再生トラック幅方向寸法Tw、および、前記フリ
ー磁性層の磁歪λsが、点A2 ,点B2 ,点C2 ,点D
2 ,点E2 ,点F2 ,点G2 ,点H2 ,点I2 ,点J2
より外側に設定された場合には、スピンバルブ型薄膜磁
気素子の10MMz〜20MHz程度の低周波数帯にお
ける再生出力が実用上限値約2.0mVを上まわってし
まい、再生波形の不安定性(instability )が増加する
可能性があり、好ましくない。さらに、上記のような、
点A2 ないし点J2 の内側に設定されることにより、ト
ラック幅が狭くなるにしたがって、フリー磁性層の変動
磁化を安定化するためのハードバイアス層の残留磁化×
膜厚積は少なくてよいため、磁気的再生トラック幅の制
御の上でより好ましい。 前記フリー磁性層の磁歪λsが、点J2 ,点K2 より
上側に設定された場合には、フリー磁性層における保磁
力が400A/m程度以上になり、フリー磁性層の軟磁
気特性が低下し、再生波形の歪みや不安定性(instabil
ity )が増加するするため好ましくない。 磁気再生トラック幅方向寸法Tw、および、前記フリ
ー磁性層の磁歪λsが、点L12 ,点M2 ,点N2 ,点
2 ,点P2 ,点Q2 ,点R2 ,点S2 ,点T2,点U2
,点V2 より下側に設定された場合には、フリー磁性
層の変動磁化がハードバイアス層に必要以上に強固に固
定されてしまい、印加される外部磁界に対して、感度好
く変動磁化が回転せず、スピンバルブ型薄膜磁気素子の
10MMz〜20MHz程度の低周波数帯における再生
出力が実用下限値1.2mVを下まわってしまい好まし
くない。さらに、上記のような、点E2 ないし点V2
内側に設定されることにより、トラック幅が狭くなるに
したがって、フリー磁性層の変動磁化を安定化するため
のハードバイアス層の残留磁化×膜厚積を再生波形の不
安定性をより確実に防止するのに必要とされる以下に小
さくしなくてよいため、より好ましい。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproducing track and the magnetostriction λs
(× 10 −6 ) and each point (Tw, λs) in FIG.
As shown by the points A 2 (0.4, 6) and B 2 (0.3
5, 6), point C 2 (0.3, 7.5), point D 2 (0.2
5, 10.5), point E 2 (0.23, 11), point F
2 (0.22, 12), point G 2 (0.2, 13.5),
Point H 2 (0.17,16), point I 2 (0.15,17.
5), point J 2 (0.13, 20), point K 2 (0.1, 2
0), point L 2 (0.1, 9), point M 2 (0.13,
5), point N 2 (0.15, 3.5), point O 2 (0.1
7, 2), point P 2 (0.2, 1), point Q 2 (0.22,
0), point R 2 (0.23, −0.5), point S 2 (0.2
5, -1), the point T 2 (0.3, -1.5), the point U
2 (0.35, -1.6), the point V 2 (0.4, -1.
It can be set to a value within the range surrounded by 5), and if set outside this range, there are the following inconveniences. Magnetic reproducing track width dimension Tw is, the point A 2 in FIG. 2, when it is set from the point V 2 on the right side, as described above, instability can domain walls in the free magnetic layer (inst
ability), which may cause bulk Heisen noise or the like. The size Tw in the width direction of the magnetic reproducing track and the magnetostriction λs of the free magnetic layer are represented by points A 2 , B 2 , C 2 , and D.
2 , point E 2 , point F 2 , point G 2 , point H 2 , point I 2 , point J 2
If it is set outside, the reproduction output of the spin-valve thin-film magnetic element in the low frequency band of about 10 MMz to 20 MHz exceeds the practical upper limit of about 2.0 mV, resulting in instability of the reproduction waveform. May increase, which is not preferable. In addition, as described above,
By being set inside the points A 2 to J 2 , as the track width becomes narrower, the residual magnetization of the hard bias layer for stabilizing the fluctuation magnetization of the free magnetic layer ×
Since the film thickness product may be small, it is more preferable in controlling the magnetic reproduction track width. When the magnetostriction λs of the free magnetic layer is set above the points J 2 and K 2, the coercive force in the free magnetic layer becomes about 400 A / m or more, and the soft magnetic characteristics of the free magnetic layer deteriorate. Distortion and instability (instabil
)) is not preferred. The dimension Tw in the width direction of the magnetic reproduction track and the magnetostriction λs of the free magnetic layer are represented by points L 12 , M 2 , N 2 , O 2 , P 2 , Q 2 , R 2 , and S 2. , Point T 2 , point U 2
, If the point V 2 is set to the lower side, will change the magnetization of the free magnetic layer is firmly fixed to unnecessarily hard bias layer, with respect to an applied external magnetic field, the sensitivity liking variable magnetization Does not rotate, and the reproduction output of the spin-valve thin-film magnetic element in a low frequency band of about 10 MMz to 20 MHz falls below the practical lower limit of 1.2 mV, which is not preferable. Further, by being set inside the point E 2 or the point V 2 as described above, as the track width becomes narrower, the residual magnetization of the hard bias layer for stabilizing the fluctuation magnetization of the free magnetic layer ×× The film thickness product is more preferable because it does not have to be reduced below the level required to more reliably prevent the instability of the reproduced waveform.

【0031】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図3に各点(Tw,λs)
で示すように、点B1 (0.35,8),点C1 (0.
3,12.5),点D1 (0.25,18),点E1
(0.23,20),点F1 (0.19,20),点G
1 (0.18,20),点H1 (0.17,20),点
1 (0.15,20),点J1 (0.13,20),
点K1 (0.1,20),点L1 (0.1,9),点M
1 (0.13,5),点N1 (0.15,3.5),点
1 (0.17,2),点P1 (0.18,1),点Q
1 (0.19,0),点R1 (0.22,−2),点S
1 (0.25,−3),点T1 (0.3,−5),点U
1 (0.35,−6.3)で囲まれる範囲内の値に設定
されることができ、この範囲であると、特に、0.35
μm以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形
の歪みや不安定性(instability )を抑制しつつ必要な
再生出力を確保する上でより好ましい。
In the present invention, the magnetic reproduction track width
Directional dimension Tw (μm) and magnetostriction λs of the free magnetic layer
(× 10-6) And each point (Tw, λs) in FIG.
As shown by point B1 (0.35, 8), point C1 (0.
3, 12.5), point D1 (0.25, 18), point E1 
(0.23, 20), point F1 (0.19, 20), point G
1 (0.18, 20), point H1 (0.17, 20), point
I1 (0.15, 20), point J1 (0.13,20),
Point K1 (0.1, 20), point L1 (0.1, 9), point M
1 (0.13,5), point N1 (0.15, 3.5), point
O1 (0.17, 2), point P1 (0.18, 1), point Q
1 (0.19,0), point R1 (0.22, -2), point S
1 (0.25, -3), point T1 (0.3, -5), point U
1 Set to a value within the range enclosed by (0.35, -6.3)
In this range, in particular, 0.35
For a head with a playback track width of
Necessary while suppressing distortion and instability of
It is more preferable in securing the reproduction output.

【0032】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図4に各点(Tw,λs)
で示すように、点B2 (0.35,6),点C2 (0.
3,7.5),点D2 (0.25,10.5),点E2
(0.23,11),点F2 (0.22,12),点G
2 (0.2,13.5),点H2 (0.17,16),
点I2 (0.15,17.5),点J2 (0.13,2
0),点K2 (0.1,20),点L2 (0.1,
9),点M2 (0.13,5),点N2 (0.15,
3.5),点O2 (0.17,2),点P2 (0.2,
1),点Q2 (0.22,0),点R2 (0.23,−
0.5),点S2 (0.25,−1),点T2 (0.
3,−1.5),点U2 (0.35,−1.6)で囲ま
れる範囲内の値に設定されることができ、この範囲であ
ると、特に、0.35μm以下の再生トラック幅のヘッ
ドにおいて、再生波形の歪みや不安定性(instability
)を更に効果的に抑制する上と、磁気的再生トラック
幅の制御の上で好適なハードバイアス層の残留磁化×膜
厚積にハードバイアス層を設定しつつ、必要な再生出力
を確保する上でより好ましい。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs
(× 10 −6 ) and each point (Tw, λs) in FIG.
As shown by points B 2 (0.35, 6) and C 2 (0.
3,7.5), point D 2 (0.25, 10.5), point E 2
(0.23, 11), point F 2 (0.22, 12), point G
2 (0.2, 13.5), point H 2 (0.17, 16),
Point I 2 (0.15, 17.5), point J 2 (0.13, 2
0), the point K 2 (0.1,20), point L 2 (0.1,
9), point M 2 (0.13, 5), point N 2 (0.15,
3.5), point O 2 (0.17, 2 ), point P 2 (0.2,
1), point Q 2 (0.22, 0), point R 2 (0.23−
0.5), the point S 2 (0.25, -1), the point T 2 (0.
3, -1.5), the point U 2 (0.35, can be set to a value within the range surrounded by -1.6), Within this range, in particular, regeneration following 0.35μm Distortion or instability (instability) of the reproduced waveform in a track width head
) Is more effectively suppressed, and the necessary reproduction output is ensured while setting the hard bias layer to the product of the residual magnetization and the film thickness of the hard bias layer which is preferable in controlling the magnetic reproduction track width. Is more preferable.

【0033】本発明において、前記再生トラック幅方向
寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×
10-6)とが、添付図面図5に各点(Tw,λs)で示
すように、点C1 (0.3,12.5),点D1 (0.
25,18),点E1 (0.23,20),点F1
(0.19,20),点G1 (0.18,20),点H
1(0.17,20),点I1 (0.15,20),点
1 (0.13,20),点K1 (0.1,20),点
1 (0.1,9),点M1 (0.13,5),点N1
(0.15,3.5),点O1 (0.17,2),点P
1 (0.18,1),点Q1 (0.19,0),点R1
(0.22,−2),点S1 (0.25,−3),点T
1 (0.3,−5)で囲まれる範囲内の値に設定される
ことができ、この範囲であると、特に、0.3μm以下
の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪みや
不安定性(instability )を抑制しつつ必要な再生出力
を確保する上でより好ましい。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the reproduction track width direction and the magnetostriction λs (×
10 -6 ) and points C 1 (0.3, 12.5) and D 1 (0.
25, 18), point E 1 (0.23, 20), point F 1
(0.19, 20), point G 1 (0.18, 20), point H
1 (0.17,20), the point I 1 (0.15,20), point J 1 (0.13,20), the point K 1 (0.1,20), point L 1 (0.1, 9), point M 1 (0.13, 5), point N 1
(0.15, 3.5), point O 1 (0.17, 2), point P
1 (0.18, 1 ), point Q 1 (0.19, 0), point R 1
(0.22, -2), the point S 1 (0.25, -3), the point T
1 The value can be set to a value within a range surrounded by (0.3, -5). In this range, particularly, in a head having a reproduction track width of 0.3 μm or less, distortion or instability of a reproduction waveform may occur. It is more preferable to secure necessary reproduction output while suppressing instability.

【0034】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図6に各点(Tw,λs)
で示すように、点C2 (0.3,7.5),点D
2 (0.25,10.5),点E2(0.23,1
1),点F2 (0.22,12),点G2 (0.2,1
3.5),点H2 (0.17,16),点I2 (0.1
5,17.5),点J2 (0.13,20),点K
2 (0.1,20),点L2 (0.1,9),点M
2 (0.13,5),点N2 (0.15,3.5),点
2 (0.17,2),点P2 (0.2,1),点Q2
(0.22,0),点R2 (0.23,−0.5),点
2(0.25,−1),点T2 (0.3,−1.5)
で囲まれる範囲内の値に設定されることができ、この範
囲であると、特に、0.3μm以下の再生トラック幅の
ヘッドにおいて、再生波形の歪みや不安定性(instabil
ity )をさらに効果的に抑制する上と、磁気的再生トラ
ック幅の制御の上で好適なハードバイアス層の残留磁化
×膜厚積にハードバイアス層を設定しつつ、必要な再生
出力を確保する上でより好ましい。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs of the free magnetic layer
(× 10 −6 ) and each point (Tw, λs) in FIG.
As shown by the points C 2 (0.3, 7.5) and D
2 (0.25, 10.5), point E 2 (0.23, 1
1), point F 2 (0.22, 12), point G 2 (0.2, 1
3.5), point H 2 (0.17, 16), point I 2 (0.1
5,17.5), point J 2 (0.13, 20), point K
2 (0.1, 20), point L 2 (0.1, 9), point M
2 (0.13, 5), point N 2 (0.15, 3.5), point O 2 (0.17, 2 ), point P 2 (0.2, 1), point Q 2
(0.22,0), point R 2 (0.23, -0.5), the point S 2 (0.25, -1), the point T 2 (0.3, -1.5)
Can be set to a value within a range surrounded by a circle. In this range, distortion and instability (instabilization) of a reproduction waveform are particularly observed in a head having a reproduction track width of 0.3 μm or less.
)), the necessary reproduction output is ensured while setting the hard bias layer to the product of the residual magnetization and the thickness of the hard bias layer, which is suitable for controlling the magnetic reproduction track width more effectively. More preferred above.

【0035】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図7に各点(Tw,λs)
で示すように、点D1 (0.25,18),点E1
(0.23,20),点F1 (0.19,20),点G
1 (0.18,20),点H1 (0.17,20),点
1 (0.15,20),点J1 (0.13,20),
点K1 (0.1,20),点L1 (0.1,9),点M
1 (0.13,5),点N1 (0.15,3.5),点
1 (0.17,2),点P1 (0.18,1),点Q
1 (0.19,0),点R1 (0.22,−2),点S
1 (0.25,−3)で囲まれる範囲内の値に設定され
ることができ、この範囲であると、特に、0.25μm
以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪
みや不安定性(instability )を抑制しつつ必要な再生
出力を確保する上でより好ましい。
In the present invention, the magnetic reproduction track width
Directional dimension Tw (μm) and magnetostriction λs of the free magnetic layer
(× 10-6) And each point (Tw, λs) in FIG.
As shown by the point D1 (0.25, 18), point E1 
(0.23, 20), point F1 (0.19, 20), point G
1 (0.18, 20), point H1 (0.17, 20), point
I 1 (0.15, 20), point J1 (0.13,20),
Point K1 (0.1, 20), point L1 (0.1, 9), point M
1 (0.13,5), point N1 (0.15, 3.5), point
O1 (0.17, 2), point P1 (0.18, 1), point Q
1 (0.19,0), point R1 (0.22, -2), point S
1 Set to a value within the range enclosed by (0.25, -3)
In this range, in particular, 0.25 μm
For a head with the following playback track width,
Necessary reproduction while suppressing instability
It is more preferable in securing output.

【0036】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図8に各点(Tw,λs)
で示すように、点D2 (0.25,10.5),点E2
(0.23,11),点F2(0.22,12),点G
2 (0.2,13.5),点H2 (0.17,16),
点I2 (0.15,17.5),点J2 (0.13,2
0),点K2 (0.1,20),点L2 (0.1,
9),点M2 (0.13,5),点N2 (0.15,
3.5),点O2 (0.17,2),点P2 (0.2,
1),点Q2 (0.22,0),点R2 (0.23,−
0.5),点S2 (0.25,−1)で囲まれる範囲内
の値に設定されることができ、この範囲であると、特
に、0.25μm以下の再生トラック幅のヘッドにおい
て、再生波形の歪みや不安定性(instability )をさら
に効果的に抑制する上と、磁気的再生トラック幅の制御
の上で好適なハードバイアス層の残留磁化×膜厚積にハ
ードバイアス層を設定しつつ、必要な再生出力を確保す
る上でより好ましい。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs
(× 10 −6 ) and each point (Tw, λs) in FIG.
As shown by the points D 2 (0.25, 10.5) and E 2
(0.23, 11), point F 2 (0.22, 12), point G
2 (0.2, 13.5), point H 2 (0.17, 16),
Point I 2 (0.15, 17.5), point J 2 (0.13, 2
0), the point K 2 (0.1,20), point L 2 (0.1,
9), point M 2 (0.13, 5), point N 2 (0.15,
3.5), point O 2 (0.17, 2 ), point P 2 (0.2,
1), point Q 2 (0.22, 0), point R 2 (0.23−
0.5) and a value within a range surrounded by the point S 2 (0.25, −1). In this range, particularly in a head having a reproduction track width of 0.25 μm or less, In addition, the hard bias layer is set to a product of the residual magnetization and the thickness of the hard bias layer, which is more suitable for effectively suppressing distortion and instability of the reproduction waveform and controlling the magnetic reproduction track width. On the other hand, it is more preferable in securing necessary reproduction output.

【0037】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図9に各点(Tw,λs)
で示すように、点F1 (0.19,20),点G1
(0.18,20),点H1 (0.17,20),点I
1 (0.15,20),点J1 (0.13,20),点
1 (0.1,20),点L1 (0.1,9),点M1
(0.13,5),点N1(0.15,3.5),点O1
(0.17,2),点P1 (0.18,1),点Q1
(0.19,0)で囲まれる範囲内の値に設定されるこ
とができ、この範囲であると、特に、0.19μm以下
の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪みや
不安定性(instability )を抑制しつつ必要な再生出力
を確保する上でより好ましい。
In the present invention, the magnetic reproduction track width
Directional dimension Tw (μm) and magnetostriction λs of the free magnetic layer
(× 10-6) And each point (Tw, λs) in FIG.
As shown by the point F1 (0.19, 20), point G1 
(0.18, 20), point H1 (0.17,20), point I
1 (0.15, 20), point J1 (0.13, 20), point
K 1 (0.1, 20), point L1 (0.1, 9), point M1 
(0.13,5), point N1(0.15, 3.5), point O1
 (0.17, 2), point P1 (0.18, 1), point Q1 
Set to a value within the range enclosed by (0.19, 0).
In this range, in particular, 0.19 μm or less
Distortion of the playback waveform in a head with a playback track width of
Required playback output while suppressing instability
Is more preferable in securing

【0038】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図10に各点(Tw,λ
s)で示すように、点E2 (0.23,11),点F2
(0.22,12),点G2 (0.2,13.5),点
2 (0.17,16),点I2 (0.15,17.
5),点J2 (0.13,20),点K2 (0.1,2
0),点L2 (0.1,9),点M2 (0.13,
5),点N2 (0.15,3.5),点O2 (0.1
7,2),点P2 (0.2,1),点Q2 (0.22,
0),点R2 (0.23,−0.5)で囲まれる範囲内
の値に設定されることができ、この範囲であると、特
に、0.23μm以下の再生トラック幅のヘッドにおい
て、再生波形の歪みや不安定性(instability )をさら
に効果的に抑制する上と、磁気的再生トラック幅の制御
の上で好適なハードバイアス層の残留磁化×膜厚積にハ
ードバイアス層を設定しつつ、必要な再生出力を確保す
る上でより好ましい。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproducing track and the magnetostriction λs of the free magnetic layer
(× 10 −6 ) indicates that each point (Tw, λ)
s), the point E 2 (0.23, 11) and the point F 2
(0.22,12), point G 2 (0.2,13.5), point H 2 (0.17,16), point I 2 (0.15,17.
5), point J 2 (0.13, 20), point K 2 (0.1, 2
0), point L 2 (0.1, 9), point M 2 (0.13,
5), point N 2 (0.15, 3.5), point O 2 (0.1
7, 2), point P 2 (0.2, 1), point Q 2 (0.22,
0), and a value within a range surrounded by a point R 2 (0.23, −0.5). In order to more effectively suppress distortion and instability of the reproduction waveform and to control the magnetic reproduction track width, the hard bias layer is set to a product of the residual magnetization and the film thickness of the hard bias layer. On the other hand, it is more preferable in securing necessary reproduction output.

【0039】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図11に各点(Tw,λ
s)で示すように、点G1 (0.18,20),点H1
(0.17,20),点I1 (0.15,20),点J
1 (0.13,20),点K1 (0.1,20),点L
1 (0.1,9),点M1 (0.13,5),点N1
(0.15,3.5),点O1 (0.17,2),点P
1 (0.18,1)で囲まれる範囲内の値に設定される
ことができ、この範囲であると、特に、0.18μm以
下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪み
や不安定性(instability )を抑制しつつ必要な再生出
力を確保する上でより好ましい。
In the present invention, the magnetic reproduction track width
Directional dimension Tw (μm) and magnetostriction λs of the free magnetic layer
(× 10-6) And each point (Tw, λ) in FIG.
s), the point G1 (0.18, 20), point H1 
(0.17,20), point I1 (0.15, 20), point J
1 (0.13, 20), point K1 (0.1, 20), point L
1 (0.1, 9), point M1 (0.13,5), point N1 
(0.15, 3.5), point O1 (0.17, 2), point P
1 Set to a value within the range enclosed by (0.18, 1)
Within this range, in particular, 0.18 μm or less
Distortion of playback waveform for head with lower playback track width
Required reproduction while controlling the instability and instability
More preferable in securing the force.

【0040】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図12に各点(Tw,λ
s)で示すように、点G2 (0.2,13.5),点H
2 (0.17,16),点I2(0.15,17.
5),点J2 (0.13,20),点K2 (0.1,2
0),点L2 (0.1,9),点M2 (0.13,
5),点N2 (0.15,3.5),点O2 (0.1
7,2),点P2 (0.2,1)で囲まれる範囲内の値
に設定されることができ、この範囲であると、特に、
0.2μm以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再
生波形の歪みや不安定性(instability )をさらに効果
的に抑制する上と、磁気的再生トラック幅の制御の上で
好適なハードバイアス層の残留磁化×膜厚積にハードバ
イアス層を設定しつつ、必要な再生出力を確保する上
で、より好ましい。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs
(× 10 −6 ) indicates that each point (Tw, λ)
s), point G 2 (0.2, 13.5), point H
2 (0.17,16), point I 2 (0.15,17.
5), point J 2 (0.13, 20), point K 2 (0.1, 2
0), point L 2 (0.1, 9), point M 2 (0.13,
5), point N 2 (0.15, 3.5), point O 2 (0.1
7, 2) and a value within a range surrounded by a point P 2 (0.2, 1). In this range, in particular,
In a head having a reproduction track width of 0.2 μm or less, the residual magnetization of the hard bias layer is suitable for more effectively suppressing distortion and instability of the reproduction waveform and controlling the magnetic reproduction track width. × It is more preferable to secure a necessary reproduction output while setting the hard bias layer in the film thickness product.

【0041】本発明において、前記磁気再生ラック幅方
向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図13に各点(Tw,λ
s)で示すように、点H1 (0.17,20),点I1
(0.15,20),点J1 (0.13,20),点K
1 (0.1,20),点L1 (0.1,9),点M1
(0.13,5),点N1 (0.15,3.5),点O
1 (0.17,2)で囲まれる範囲内の値に設定される
ことができ、この範囲であると、特に、0.17μm以
下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪み
や不安定性(instability )を抑制しつつ必要な再生出
力を確保する上でより好ましい。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproducing rack and the magnetostriction λs of the free magnetic layer
(× 10 −6 ) corresponds to each point (Tw, λ) in FIG.
s), point H 1 (0.17,20), point I 1
(0.15, 20), point J 1 (0.13, 20), point K
1 (0.1, 20), point L 1 (0.1, 9), point M 1
(0.13,5), point N 1 (0.15,3.5), point O
1 can be set to a value within a range surrounded by (0.17, 2). In this range, distortion and instability of a reproduced waveform are particularly observed in a head having a reproduced track width of 0.17 μm or less. It is more preferable to secure necessary reproduction output while suppressing (instability).

【0042】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図14に各点(Tw,λ
s)で示すように、点H2 (0.17,16),点I2
(0.15,17.5),点J 2 (0.13,20),
点K2 (0.1,20),点L2 (0.1,9),点M
2 (0.13,5),点N2 (0.15,3.5),点
2 (0.17,2)で囲まれる範囲内の値に設定され
ることができ、この範囲であると、特に、0.17μm
以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪
みや不安定性(instability )をさらに効果的に抑制す
る上と、磁気的再生トラック幅の制御の上で好適なハー
ドバイアス層の残留磁化×膜厚積にハードバイアス層を
設定しつつ、必要な再生出力を確保する上で、より好ま
しい。
In the present invention, the magnetic reproduction track width
Directional dimension Tw (μm) and magnetostriction λs of the free magnetic layer
(× 10-6) And each point (Tw, λ) in FIG.
s), the point HTwo(0.17,16), point ITwo
(0.15, 17.5), point J Two(0.13,20),
Point KTwo(0.1, 20), point LTwo(0.1, 9), point M
Two(0.13,5), point NTwo(0.15, 3.5), point
OTwoSet to a value within the range enclosed by (0.17, 2)
In this range, in particular, 0.17 μm
For a head with the following playback track width,
More effectively reduce instability
Suitable for control of the magnetic reproduction track width.
Hard bias layer to the product of remanent magnetization x thickness of the bias layer
While setting, it is more preferable to secure the necessary playback output.
New

【0043】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図15に各点(Tw,λ
s)で示すように、点I1 (0.15,20),点J1
(0.13,20),点K1 (0.1,20),点L1
(0.1,9),点M1 (0.13,5),点N1
(0.15,3.5)で囲まれる範囲内の値に設定され
ることができ、この範囲であると、特に、0.15μm
以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪
みや不安定性(instability )を抑制しつつ必要な再生
出力を確保する上でより好ましい。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs
(× 10 −6 ) and each point (Tw, λ)
s), point I 1 (0.15, 20), point J 1
(0.13, 20), point K 1 (0.1, 20), point L 1
(0.1, 9), point M 1 (0.13, 5), point N 1
(0.15, 3.5), it can be set to a value within a range surrounded by (0.15, 3.5).
In a head having the following reproduction track width, it is more preferable to secure necessary reproduction output while suppressing distortion and instability of a reproduction waveform.

【0044】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の素子高さ
方向の磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図16に各
点(Tw,λs)で示すように、点I2 (0.15,1
7.5),点J2 (0.13,20),点K2 (0.
1,20),点L2 (0.1,9),点M2 (0.1
3,5),点N2 (0.15,3.5)で囲まれる範囲
内の値に設定されることができ、この範囲であると、特
に、0.15μm以下の再生トラック幅のヘッドにおい
て、再生波形の歪みや不安定性(instability )をさら
に効果的に抑制する上と、磁気的再生トラック幅の制御
の上で好適なハードバイアス層の残留磁化×膜厚積にハ
ードバイアス層を設定しつつ、必要な再生出力を確保す
る上で、より好ましい。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproduction track and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) in the element height direction of the free magnetic layer are shown in FIG. , Λs), the point I 2 (0.15, 1
7.5), point J 2 (0.13, 20), point K 2 (0.
1, 20), point L 2 (0.1,9), point M 2 (0.1
3,5) and a value within a range surrounded by a point N 2 (0.15,3.5). In this range, in particular, a head having a reproduction track width of 0.15 μm or less is used. In the above, the hard bias layer is set to a product of the residual magnetization and the film thickness of the hard bias layer, which is suitable for more effectively suppressing distortion and instability of the reproduction waveform and controlling the magnetic reproduction track width. In addition, it is more preferable to secure necessary reproduction output.

【0045】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs
(×10-6)とが、添付図面図17に各点(Tw,λ
s)で示すように、点J1 (0.13,20),点K1
(0.1,20),点L1 (0.1,9),点M1
(0.13,5)で囲まれる範囲内の値に設定されるこ
とができ、この範囲であると、特に、0.13μm以下
の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪みや
不安定性(instability )を抑制しつつ必要な再生出力
を確保する上でより好ましい。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs
(× 10 −6 ) indicates that each point (Tw, λ)
As shown in s), the point J 1 (0.13, 20) and the point K 1
(0.1, 20), point L 1 (0.1, 9), point M 1
It can be set to a value within a range surrounded by (0.13, 5). In this range, in particular, in a head having a reproduction track width of 0.13 μm or less, distortion and instability of the reproduction waveform ( It is more preferable to secure necessary reproduction output while suppressing instability.

【0046】本発明において、前記磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の素子高さ
方向の磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図18に各
点(Tw,λs)で示すように、点J2 (0.13,2
0),点K2 (0.1,20),点L2 (0.1,
9),点M2 (0.13,5)で囲まれる範囲内の値に
設定されることができ、この範囲であると、特に、0.
13μm以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生
波形の歪みや不安定性(instability )をさらに効果的
に抑制する上と、磁気的再生トラック幅の制御の上で好
適なハードバイアス層の残留磁化×膜厚積にハードバイ
アス層を設定しつつ、必要な再生出力を確保する上で、
より好ましい。
In the present invention, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproducing track and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) in the element height direction of the free magnetic layer are shown in FIG. , Λs), the point J 2 (0.13, 2
0), the point K 2 (0.1,20), point L 2 (0.1,
9), it can be set to a value within a range surrounded by the point M 2 (0.13, 5).
In a head having a reproduction track width of 13 μm or less, the residual magnetization × film of the hard bias layer is suitable for more effectively suppressing distortion and instability of the reproduction waveform and controlling the magnetic reproduction track width. To secure the required playback output while setting the hard bias layer on the thick product,
More preferred.

【0047】さらに、本発明の前記フリー磁性層におい
ては、そのトラック幅方向の幅寸法と前記フリー磁性層
の素子高さ方向寸法とが略1:1〜3:2の比率に設定
され、前記フリー磁性層の素子高さ方向寸法が0.06
μm〜0.4μmの範囲に設定されてなることができ、
これにより、横長の形状による形状磁気異方性によって
素子高さ方向における磁区の単一性を向上して、不安定
性(instability )の原因となるバルクハイゼンノイズ
等が発生する可能性を低減することができる。
Further, in the free magnetic layer of the present invention, the width in the track width direction and the dimension in the element height direction of the free magnetic layer are set at a ratio of about 1: 1 to 3: 2, The dimension of the free magnetic layer in the element height direction is 0.06
μm to 0.4 μm can be set,
As a result, the unity of magnetic domains in the element height direction is improved by the shape magnetic anisotropy of the horizontally long shape, and the possibility of occurrence of bulk Heisen noise or the like which causes instability is reduced. Can be.

【0048】前記基板上には、前記各層が、基板側か
ら、少なくとも前記反強磁性層、前記固定磁性層、前記
非磁性導電層、前記フリー磁性層の順に積層された、い
わゆるボトムタイプのシングルスピンバルブ型とされて
なることができ、また、前記基板上には、前記各層が、
基板側から、少なくとも前記フリー磁性層、前記非磁性
導電層、前記固定磁性層、前記反強磁性層の順に積層さ
れた、いわゆるトップタイプのシングルスピンバルブ型
とされてなること、また、前記フリー磁性層の厚さ方向
両側に各々非磁性導電層と固定磁性層と反強磁性層とが
積層された、いわゆる、デュアルスピンバルブ型とされ
てなることができる。また、前記反強磁性層が、X−M
n合金,Pt−Mn−X’合金(ただし前記組成式にお
いて、XはPt,Pd,Ir,Rh,Ru、Osのなか
から選択される1種を示し、X’はPd、Cr、Ru、
Ni、Ir、Rh、Os、Au、Ag、Ne、Ar、X
e、Krのなかから選択される1種または2種以上を示
す)のいずれかからなることや、前記固定磁性層とフリ
ー磁性層との少なくとも一方が非磁性層を介して2つに
分断され、分断された層どうしで磁化の向きが180゜
異なるフェリ磁性状態とされてなることができる。フリ
ー磁性層が非磁性中間層を介して2つに分断されたスピ
ンバルブ型薄膜素子とした場合、2つに分断されたフリ
ー磁性層どうしの間に互いの磁化を反平行に向けるよう
に作用する交換結合磁界が発生し、フェリ磁性状態とさ
れ、磁気的な膜厚が減少するので外部磁界に対して感度
よく反転できるものとなる。固定磁性層が非磁性中間層
を介して2つに分断されたスピンバルブ型薄膜素子とし
た場合、2つに分断された固定磁性層どうしの間に互い
の磁化を反平行に向けるように作用する交換結合磁界が
発生し、フェリ磁性状態とされ、磁気的な安定性を向上
することができる。
A so-called bottom type single layer in which each of the layers is laminated on the substrate in the order of at least the antiferromagnetic layer, the fixed magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, and the free magnetic layer from the substrate side. It can be a spin valve type, and, on the substrate, each of the layers,
From the substrate side, at least the free magnetic layer, the non-magnetic conductive layer, the pinned magnetic layer, and the antiferromagnetic layer are stacked in this order, being a so-called top type single spin valve type. It can be a so-called dual spin valve type in which a nonmagnetic conductive layer, a fixed magnetic layer, and an antiferromagnetic layer are laminated on both sides in the thickness direction of the magnetic layer. Further, the antiferromagnetic layer is made of XM
n alloy, Pt—Mn—X ′ alloy (where X represents one selected from Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, and Os, and X ′ represents Pd, Cr, Ru,
Ni, Ir, Rh, Os, Au, Ag, Ne, Ar, X
e, one or more selected from Kr), or at least one of the fixed magnetic layer and the free magnetic layer is divided into two via a nonmagnetic layer. A ferrimagnetic state in which the directions of magnetization differ by 180 ° between the separated layers can be obtained. In the case of a spin-valve thin film element in which the free magnetic layer is divided into two via a non-magnetic intermediate layer, the free magnetic layer acts so as to direct the magnetization of each other in antiparallel between the two divided free magnetic layers. An exchange coupling magnetic field is generated, the ferrimagnetic state is established, and the magnetic film thickness is reduced, so that the film can be inverted with high sensitivity to an external magnetic field. When the pinned magnetic layer is a spin-valve thin film element divided into two via a non-magnetic intermediate layer, the pinned magnetic layers divided into two act so as to direct their magnetizations in antiparallel. An exchange coupling magnetic field is generated, the ferrimagnetic state is established, and the magnetic stability can be improved.

【0049】さらにまた、上記のスピンバルブ型薄膜素
子が備えられてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッドに
よって、前記課題を解決することができる。
Further, the above problem can be solved by a thin film magnetic head comprising the above-mentioned spin valve type thin film element.

【0050】なお、金属膜の多層構造であるスピンバル
ブ型薄膜素子は、その上下、およびハイト側の側面が例
えばAl23などの絶縁膜(ギャップ膜)により覆わ
れ、前記ハイト側の逆側(すなわちABS面側;正面
側)の面が外部に露出した構造となっており、このギャ
ップ膜、および、フリー磁性層の組成、成膜条件をコン
トロールすることにより、フリー磁性層にかかるハイト
方向(素子高さ方向)の引っ張り応力をコントロールす
ることができる。
The spin valve thin film element having a multilayer structure of a metal film has upper and lower sides and a side surface on the height side covered with an insulating film (gap film) such as Al 2 O 3. The surface on the side of the free magnetic layer (that is, the ABS side; the front side) is exposed to the outside. By controlling the composition of the gap film and the free magnetic layer and the film forming conditions, the height of the free magnetic layer The tensile stress in the direction (element height direction) can be controlled.

【0051】[0051]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るスピンバルブ
型薄膜磁気素子およびその製造方法、およびこのスピン
バルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドの第1実
施形態を、図面に基づいて説明する。 [第1実施形態]図19は、本発明の第1実施形態のス
ピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対向面側から見た
場合の構造を示した断面図である。本発明のスピンバル
ブ型薄膜素子は、巨大磁気抵抗効果を利用したGMR
(giant magnetoresitive )素子の一種である。このス
ピンバルブ型薄膜素子は、後述するように、ハードディ
スク装置に設けられた浮上式スライダーのトレーリング
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図においてZ方向であり、磁
気記録媒体からの漏れ磁界方向はY方向である。本発明
の第1の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子は、反強磁
性層、2層の固定磁性層、非磁性導電層、フリー磁性層
が形成されたボトム型(Bottom type )とされ、さら
に、固定磁性層が、第1の固定磁性層と、前記第1の固
定磁性層に非磁性中間層を介して形成され、前記第1の
固定磁性層の磁化方向と反平行に磁化方向が揃えられた
第2の固定磁性層と、を有し、固定磁性層が合成フェリ
磁性状態とされてなる手段、いわゆる、シンセティック
フェリピンド型(synthetic-ferri-pinned type )とさ
れるシングルスピンバルブ型薄膜素子の一種である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention, a method of manufacturing the same, and a thin-film magnetic head provided with the spin-valve thin-film magnetic element will be described with reference to the drawings. I do. [First Embodiment] FIG. 19 is a cross-sectional view showing the structure of a spin-valve thin film element according to a first embodiment of the present invention when viewed from the side facing a recording medium. The spin-valve thin film element of the present invention is a GMR device utilizing a giant magnetoresistance effect.
(Giant magnetoresitive) element. As will be described later, the spin-valve thin film element is provided at a trailing side end of a floating slider provided in a hard disk device, and detects a recording magnetic field of a hard disk or the like. The moving direction of the magnetic recording medium such as a hard disk is the Z direction in the figure, and the direction of the leakage magnetic field from the magnetic recording medium is the Y direction. The spin-valve thin-film element according to the first embodiment of the present invention is of a bottom type in which an antiferromagnetic layer, two fixed magnetic layers, a nonmagnetic conductive layer, and a free magnetic layer are formed. A pinned magnetic layer is formed on the first pinned magnetic layer and the first pinned magnetic layer via a non-magnetic intermediate layer, and the magnetization directions are aligned antiparallel to the magnetization direction of the first pinned magnetic layer. A fixed pinned magnetic layer in a synthetic ferrimagnetic state, that is, a single spin valve thin film of a so-called synthetic-ferri-pinned type. It is a kind of element.

【0052】図19において、符号11は、基板10上
に設けられた反強磁性層である。この反強磁性層11の
上には、固定磁性層12A,12B,12Cが形成され
ている。この固定磁性層12A,12B,12Cは、第
1の固定磁性層12Aと、前記第1の固定磁性層12A
の上に非磁性中間層12Bを介して形成され、前記第1
の固定磁性層12Aの磁化方向と反平行に磁化方向が揃
えられた第2の固定磁性層12Cとからなる。この第2
の固定磁性層12Cの上には、Cu(銅)等からなる非
磁性導電層13が形成され、さらに、前記非磁性導電層
13の上には、フリー磁性層14が形成されている。前
記フリー磁性層14の上には、Taなどで形成された保
護層15が形成され、この保護層の上側が、酸化タンタ
ル(Ta−Oxide )からなる酸化層15aとされてい
る。図19に示すように、これら反強磁性層11の一部
から酸化層15aまでの各層により、略台形状の断面形
状を有する積層体16が構成されている。
In FIG. 19, reference numeral 11 denotes an antiferromagnetic layer provided on the substrate 10. On this antiferromagnetic layer 11, fixed magnetic layers 12A, 12B and 12C are formed. The fixed magnetic layers 12A, 12B, and 12C include a first fixed magnetic layer 12A and the first fixed magnetic layer 12A.
Is formed on the substrate via a non-magnetic intermediate layer 12B,
And a second fixed magnetic layer 12C whose magnetization direction is aligned antiparallel to the magnetization direction of the fixed magnetic layer 12A. This second
A nonmagnetic conductive layer 13 made of Cu (copper) or the like is formed on the fixed magnetic layer 12C, and a free magnetic layer 14 is formed on the nonmagnetic conductive layer 13. A protective layer 15 made of Ta or the like is formed on the free magnetic layer 14, and an upper side of the protective layer is an oxide layer 15a made of tantalum oxide (Ta-Oxide). As shown in FIG. 19, each layer from a part of the antiferromagnetic layer 11 to the oxide layer 15a forms a laminate 16 having a substantially trapezoidal cross-sectional shape.

【0053】また、符号17,17は、ハードバイアス
層を、符号18,18は、電極層を示している。これ
ら、ハードバイアス層17,17は、積層体16の両側
位置に張り出している反強磁性層11上にバイアス下地
層17aを介して形成されている。このハードバイアス
層17,17上には、TaまたはCrからなる中間層1
9を介して電極層18,18が形成されている。
Reference numerals 17 and 17 denote hard bias layers, and reference numerals 18 and 18 denote electrode layers. These hard bias layers 17 are formed on the antiferromagnetic layer 11 projecting to both sides of the stacked body 16 via a bias underlayer 17a. On the hard bias layers 17, 17, an intermediate layer 1 made of Ta or Cr is formed.
The electrode layers 18 are formed with the intermediary 9 therebetween.

【0054】さらに詳細に説明すると、本発明の第1の
実施形態のスピンバルブ型薄膜素子では、図19に矢印
X1で示す方向の寸法、つまりトラック幅方向の光学的
寸法(磁気再生トラック幅方向寸法)Twが、0.4μ
m以下に設定されている。ここで、光学トラック幅寸法
は、図19に示すように、断面台形形状であるフリー磁
性層14の厚さ方向(Z方向)の中間位置におけるX1
方向の幅寸法として定義される。前記反強磁性層11
は、積層体19中央部分において、80〜300オング
ストローム程度の厚さとされ、PtMn合金で形成され
ることが好ましい。PtMn合金は、従来から反強磁性
層として使用されているNiMn合金やFeMn合金な
どに比べて耐食性に優れ、しかもブロッキング温度が高
く、交換結合磁界(交換異方性磁界)も大きい。また、
前記PtMn合金に代えて、X−Mn(ただし、Xは、
Pd、Ru、Ir、Rh、Osのうちから選択される1
種の元素を示す。)の式で示される合金、あるいは、
X’−Pt−Mn(ただし、X’は、Pd、Ru、I
r、Rh、Os、Au、Ag、Cr、Ni、Ar、N
e、Xe、Krのうちから選択される1種または2種以
上の元素を示す。)の式で示される合金で形成されてい
てもよい。
More specifically, in the spin-valve thin film element according to the first embodiment of the present invention, the dimension in the direction indicated by arrow X1 in FIG. 19, that is, the optical dimension in the track width direction (the magnetic reproduction track width direction) Dimension) Tw is 0.4μ
m or less. Here, as shown in FIG. 19, the optical track width dimension is X1 at an intermediate position in the thickness direction (Z direction) of the free magnetic layer 14 having a trapezoidal cross section.
It is defined as the width dimension in the direction. The antiferromagnetic layer 11
It is preferable that the central portion of the laminated body 19 has a thickness of about 80 to 300 Å and is formed of a PtMn alloy. The PtMn alloy has excellent corrosion resistance, a high blocking temperature, and a large exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) as compared with a NiMn alloy, a FeMn alloy, or the like which has been conventionally used as an antiferromagnetic layer. Also,
Instead of the PtMn alloy, X-Mn (where X is
1 selected from Pd, Ru, Ir, Rh, and Os
Indicates the species element. ), Or
X'-Pt-Mn (where X 'is Pd, Ru, I
r, Rh, Os, Au, Ag, Cr, Ni, Ar, N
Indicate one or more elements selected from e, Xe, and Kr. ) May be formed of an alloy represented by the formula:

【0055】また、前記PtMn合金および前記X−M
nの式で示される合金において、PtあるいはXが37
〜63原子%の範囲であることが望ましい。より好まし
くは、47〜57原子%の範囲である。さらにまた、
X’−Pt−Mnの式で示される合金において、X’+
Ptが37〜63原子%の範囲であることが望ましい。
より好ましくは、47〜57原子%の範囲である。さら
に、前記X’−Pt−Mnの式で示される合金として
は、X’が0.2〜10原子%の範囲であることが望ま
しい。ただし、X’がPd、Ru、Ir、Rh、Osの
1種以上の場合は、X’は0.2〜40原子%の範囲で
あることが望ましい。前記反強磁性層11として、上記
した適正な組成範囲の合金を使用し、これをアニール処
理することで、大きな交換結合磁界を発生する反強磁性
層11を得ることができる。とくに、PtMn合金であ
れば、6.4kA/mを越える交換結合磁界を有し、前
記交換結合磁界を失うブロッキング温度が380℃と極
めて高い優れた反強磁性層11を得ることができる。
Further, the PtMn alloy and the XM
In the alloy represented by the formula of n, Pt or X is 37
It is desirably in the range of ~ 63 atomic%. More preferably, it is in the range of 47 to 57 atomic%. Furthermore,
In the alloy represented by the formula of X'-Pt-Mn, X '+
Pt is desirably in the range of 37 to 63 atomic%.
More preferably, it is in the range of 47 to 57 atomic%. Further, as for the alloy represented by the formula of X'-Pt-Mn, X 'is desirably in the range of 0.2 to 10 atomic%. However, when X ′ is one or more of Pd, Ru, Ir, Rh, and Os, it is desirable that X ′ is in the range of 0.2 to 40 atomic%. The antiferromagnetic layer 11 that generates a large exchange coupling magnetic field can be obtained by using an alloy having the above-described appropriate composition range as the antiferromagnetic layer 11 and annealing the alloy. In particular, if a PtMn alloy is used, an excellent antiferromagnetic layer 11 having an exchange coupling magnetic field exceeding 6.4 kA / m and having a very high blocking temperature of 380 ° C. at which the exchange coupling magnetic field is lost can be obtained.

【0056】第1および第2の固定磁性層12A,12
Cは、強磁性体の薄膜からなり、例えば、Co、NiF
e合金、CoNiFe合金、CoFe合金、CoNi合
金などで形成され、合計で40オングストローム程度の
厚さとされることが好ましく、第1の固定磁性層12A
は、例えばCoからなりその膜厚が13〜15オングス
トロームに設定され、第2の固定磁性層12Cは、例え
ばCoからなりその膜厚が15〜25オングストローム
に設定される。また、前記非磁性中間層12B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ことが好ましく、通
常、8オングストローム程度の厚さに形成されている。
The first and second fixed magnetic layers 12A, 12A
C is composed of a ferromagnetic thin film, for example, Co, NiF
e alloy, a CoNiFe alloy, a CoFe alloy, a CoNi alloy, or the like, and preferably has a total thickness of about 40 angstroms.
Is made of, for example, Co and has a thickness of 13 to 15 angstroms, and the second pinned magnetic layer 12C is made of, for example, Co and has a thickness of 15 to 25 angstroms. The nonmagnetic intermediate layer 12B has
It is preferably formed of one or more alloys of u, Rh, Ir, Cr, Re, and Cu, and is usually formed to a thickness of about 8 angstroms.

【0057】この第1の固定磁性層12Aは、反強磁性
層11に接して形成され、磁場中アニール(熱処理)を
施すことにより、前記第1の固定磁性層12Aと反強磁
性層11との界面にて交換結合磁界(交換異方性磁界)
が発生し、図19に示すように、前記第1の固定磁性層
12Aの磁化が、図示Y方向に固定される。前記第1の
固定磁性層12Aの磁化が、図示Y方向に固定される
と、非磁性中間層12Bを介して対向する第2の固定磁
性層12Cの磁化は、第1の固定磁性層12Aの磁化と
反平行の状態、つまり、図示Y方向と逆方向に固定され
る。
The first pinned magnetic layer 12A is formed in contact with the antiferromagnetic layer 11, and is annealed in a magnetic field (heat treatment) to form the first pinned magnetic layer 12A and the antiferromagnetic layer 11. Exchange magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) at the interface of
19, and the magnetization of the first fixed magnetic layer 12A is fixed in the Y direction in the figure, as shown in FIG. When the magnetization of the first fixed magnetic layer 12A is fixed in the Y direction in the figure, the magnetization of the second fixed magnetic layer 12C opposed via the non-magnetic intermediate layer 12B becomes the same as that of the first fixed magnetic layer 12A. It is fixed in a state antiparallel to the magnetization, that is, in the direction opposite to the Y direction in the figure.

【0058】本実施形態では、交換結合磁界(Hex)
を大きくするために、第1の固定磁性層12Aと第2の
固定磁性層12Cとの膜厚比を適正な範囲内に収めると
ともに、第1の固定磁性層12Aと第2の固定磁性層1
2Cとの磁化を、熱的にも安定した反平行状態(フェリ
状態)に保ち、しかも、△R/R(抵抗変化率)を従来
と同程度に確保することが可能である。さらに熱処理中
の磁場の大きさおよびその方向を適正に制御することに
よって、第1の固定磁性層12Aおよび第2の固定磁性
層12Cの磁化方向を、所望の方向に制御する。
In this embodiment, the exchange coupling magnetic field (Hex)
In order to increase the thickness, the thickness ratio between the first fixed magnetic layer 12A and the second fixed magnetic layer 12C is kept within an appropriate range, and the first fixed magnetic layer 12A and the second fixed magnetic layer
It is possible to keep the magnetization with 2C in an anti-parallel state (ferri state) that is thermally stable, and to ensure ΔR / R (rate of change in resistance) at about the same level as in the prior art. Further, by appropriately controlling the magnitude and direction of the magnetic field during the heat treatment, the magnetization directions of the first fixed magnetic layer 12A and the second fixed magnetic layer 12C are controlled to desired directions.

【0059】非磁性導電層13は、Cu(銅)等からな
り、その膜厚は、20〜30オングストロームに設定さ
れる。
The nonmagnetic conductive layer 13 is made of Cu (copper) or the like, and has a thickness of 20 to 30 Å.

【0060】図20は、フリー磁性層14に等しい階層
で図19におけるX1−Y平面を示す断面図である。図
1,2は、本実施形態における磁気再生トラック幅方向
寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×
10-6)との範囲を示す図である。前記フリー磁性層1
4は、通常、20〜50オングストローム程度の厚さと
され、前記固定磁性層3と同様の材質などで形成され、
NiFeあるいはCoFeとNiFeとの積層膜からな
ることが好ましい。さらに、図19に矢印X1で示す方
向の寸法、つまり、トラック幅方向寸法(磁気再生トラ
ック幅方向寸法)Twが、0.4μm以下に設定されて
いる。このフリー磁性層14においては、磁歪λsが、
―7.0×10-6≦λs≦2.0×10-5の範囲に設定
されてなることが好ましく、より好ましくは、前記磁気
再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁
性層の素子高さ方向の磁歪λs(×10-6)とが、添付
図面図1に各点(Tw,λs)で示すように、点A1
(0.4,6),点B1 (0.35,8),点C1
(0.3,12.5),点D1 (0.25,18),点
1 (0.23,20),点F1 (0.19,20),
点G1 (0.18,20),点H1 (0.17,2
0),点I1 (0.15,20),点J1 (0.13,
20),点K1 (0.1,20),点L1 (0.1,
9),点M1 (0.13,5),点N1 (0.15,
3.5),点O1(0.17,2),点P1 (0.1
8,1),点Q1 (0.19,0),点R1(0.2
2,−2),点S1 (0.25,−3),点T1 (0.
3,−5),点U1 (0.35,−6.3),点V1
(0.4,−7)で囲まれる範囲内の値に設定される。
FIG. 20 is a sectional view showing the X1-Y plane in FIG. 19 at the same level as the free magnetic layer 14. In FIG. 1 and 2 show the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproduction track in this embodiment and the magnetostriction λs (×
It is a figure which shows the range with 10-6 ). Free magnetic layer 1
4 is usually made to have a thickness of about 20 to 50 angstroms, and is formed of the same material as that of the fixed magnetic layer 3, and the like.
It is preferable to use a laminated film of NiFe or CoFe and NiFe. Further, the dimension in the direction indicated by arrow X1 in FIG. 19, that is, the dimension in the track width direction (dimension in the magnetic reproduction track width direction) Tw is set to 0.4 μm or less. In the free magnetic layer 14, the magnetostriction λs is
−7.0 × 10 −6 ≦ λs ≦ 2.0 × 10 −5 , and more preferably, the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the free magnetic layer. the element height direction of the magnetostrictive [lambda] s and (× 10 -6), but as shown in the accompanying drawings Figure 1 with each point (Tw, [lambda] s), the point a 1
(0.4, 6), point B 1 (0.35, 8), point C 1
(0.3, 12.5), point D 1 (0.25, 18), point E 1 (0.23, 20), point F 1 (0.19, 20),
Point G 1 (0.18, 20), Point H 1 (0.17, 2)
0), point I 1 (0.15, 20), point J 1 (0.13,
20), the point K 1 (0.1,20), the point L 1 (0.1,
9), point M 1 (0.13, 5), point N 1 (0.15,
3.5), point O 1 (0.17, 2), point P 1 (0.1
8, 1), point Q 1 (0.19, 0), point R 1 (0.2
2, -2), the point S 1 (0.25, -3), the point T 1 (0.
3, −5), point U 1 (0.35, −6.3), point V 1
It is set to a value within the range enclosed by (0.4, -7).

【0061】ここで、本実施形態のスピンバルブ型薄膜
素子においては、上記のようにトラック幅寸法Twが
0.4μm以下に設定されているので、後述するように
ハードバイアス層17,17の影響を受けて前記フリー
磁性層14の磁化がトラック幅方向に揃えられる際に、
フリー磁性層14には、前述したマイクロトラックプロ
ファイル法により測定した場合における感度領域および
不感領域の差が生じるほど前記ハードバイアス層17,
17から距離的に離れている部分がないため、トラック
幅方向においてフリー磁性層へ前記ハードバイアス層か
らの影響が大きく変動することが防止される。同時に、
上記のように磁歪λsをプラス側、つまり磁化した方向
に伸びる状態におおく設定することで、逆磁歪効果によ
り、作用する引張応力の方向に磁化が向きやすくなり、
磁気異方性が現出することになる。つまり、この引張応
力の作用するフリー磁性層14においては、前記引張応
力の方向つまり、図19,20に示す矢印Y方向とされ
る素子高さ方向(ハイト方向)を磁化容易軸とすること
ができる。このように磁歪λsを設定した場合は、トラ
ック幅方向寸法Twを0.4μm以下に設定することに
より、トラック幅方向(X1方向)において、フリー磁
性層14の変動磁化の回転容易性が分布を有し、磁壁が
できて磁区が不安定になることを防止することができ
る。このため、フリー磁性層14には、トラック幅方向
(X1方向)において、感度のばらつく領域が形成され
ることが少なく、フリー磁性層内に磁壁ができて単磁区
化が妨げられ、磁化の不均一が発生し、スピンバルブ型
薄膜素子において、磁気記録媒体からの信号の処理が不
正確になる不安定性(instability )の原因となるバル
クハイゼンノイズ等が発生することを防止することがで
きる。
Here, in the spin-valve thin film element of this embodiment, the track width Tw is set to 0.4 μm or less as described above, so that the influence of the hard bias layers 17, 17 will be described later. When the magnetization of the free magnetic layer 14 is aligned in the track width direction
In the free magnetic layer 14, the hard bias layer 17,
Since there is no portion that is far away from the reference numeral 17, the influence of the hard bias layer on the free magnetic layer in the track width direction is prevented from greatly changing. at the same time,
By setting the magnetostriction λs on the plus side, that is, in the state of extending in the direction of magnetization as described above, the magnetization is easily oriented in the direction of the applied tensile stress due to the inverse magnetostriction effect,
Magnetic anisotropy will appear. That is, in the free magnetic layer 14 on which the tensile stress acts, the direction of the tensile stress, that is, the element height direction (height direction) indicated by the arrow Y direction shown in FIGS. it can. When the magnetostriction λs is set in this manner, the easiness of rotation of the variable magnetization of the free magnetic layer 14 is distributed in the track width direction (X1 direction) by setting the dimension Tw in the track width direction to 0.4 μm or less. It is possible to prevent a magnetic domain from becoming unstable due to a magnetic domain wall. For this reason, in the free magnetic layer 14, a region where the sensitivity varies in the track width direction (X1 direction) is rarely formed, and a domain wall is formed in the free magnetic layer, thereby preventing the single magnetic domain from being formed. Uniformity can be prevented from occurring in the spin-valve thin-film element, such as bulk Heisen noise or the like, which causes instability that causes inaccurate processing of a signal from a magnetic recording medium.

【0062】本実施形態において、磁気再生トラック幅
方向寸法Twが0.4μm以上に設定された場合には、
前述したように、フリー磁性層内に磁壁ができる可能性
があるため好ましくないとともに、前記フリー磁性層1
4の素子高さ方向の磁歪λsが、―7.0×10-6より
小さく設定されると、フリー磁性層14の変動磁化がハ
ードバイアス層17,17に必要以上に強固に固定され
てしまい、印加される外部磁界に対して、感度好く変動
磁化が回転せず、スピンバルブ型薄膜磁気素子の10M
Hz〜20MHz程度の低周波数帯における再生出力が
実用下限値1.2mVを下まわってしまうため好ましく
ない。また、磁歪λsが2.0×10-5以上に設定され
た場合には、フリー磁性層14における保磁力が400
A/m程度以上になり、フリー磁性層14の軟磁気特性
が低下するため好ましくない。
In this embodiment, when the dimension Tw in the width direction of the magnetic reproduction track is set to 0.4 μm or more,
As described above, there is a possibility that a domain wall is formed in the free magnetic layer, which is not preferable.
If the magnetostriction λs in the element height direction of No. 4 is set smaller than −7.0 × 10 −6 , the fluctuating magnetization of the free magnetic layer 14 is firmly fixed to the hard bias layers 17 more than necessary. The fluctuation magnetization does not rotate with good sensitivity to an applied external magnetic field.
It is not preferable because the reproduction output in the low frequency band of about Hz to 20 MHz falls below the practical lower limit of 1.2 mV. When the magnetostriction λs is set to 2.0 × 10 −5 or more, the coercive force in the free magnetic layer 14 is 400
A / m or more, which is not preferable because the soft magnetic characteristics of the free magnetic layer 14 deteriorate.

【0063】さらに、前記磁気再生トラック幅方向寸法
Tw(μm)と、前記フリー磁性層14の磁歪λs(×
10-6)とが、添付図面図1に各点(Tw,λs)で示
すように、点A1 〜点V1 で囲まれる範囲内の値に設定
されることができ、この範囲以外に設定された場合に
は、以下のような不都合があった。 磁気再生トラック幅方向寸法Twが、図1において点
1 ,点V1 より右側に設定された場合には、前述した
ように、フリー磁性層14内に磁壁ができて不安定性
(instability )の原因となるバルクハイゼンノイズ等
が発生する可能性があり好ましくない。 磁気再生トラック幅方向寸法Tw、および、前記フリ
ー磁性層14の磁歪λsが、点A1 ,点B1 ,点C1
点D1 ,点E1 より外側に設定された場合には、スピン
バルブ型薄膜磁気素子の10MHz〜20MHz程度の
低周波数帯における再生出力が実用上限値約2.0mV
を上まわってしまい、再生波形の不安定性(instabilit
y )が増加する可能性があり、好ましくない。 前記フリー磁性層14の磁歪λsが、点E1 ,点F
1 ,点G1 ,点H1 ,点I 1 ,点J1 ,点K1 より上側
に設定された場合には、フリー磁性層14における保磁
力が400A/m程度以上になり、フリー磁性層14の
軟磁気特性が低下し、再生波形の歪みや不安定性(inst
ability )が増加するため好ましくない。 磁気記録トラック幅方向寸法Tw、および、前記フリ
ー磁性層14の磁歪λsが、点L1 ,点M1 ,点N1
点O1 ,点P1 ,点Q1 ,点R1 ,点S1 ,点T 1 ,点
1 ,点V1 より下側に設定された場合には、フリー磁
性層14の変動磁化がハードバイアス層17に必要以上
に強固に固定されてしまい、印加される外部磁界に対し
て、感度好く変動磁化が回転せず、スピンバルブ型薄膜
磁気素子の10MHz〜20MHz程度の低周波数帯に
おける再生出力が実用下限値1.2mVを下まわってし
まい好ましくない。
Further, the dimension in the magnetic reproducing track width direction
Tw (μm) and the magnetostriction λs of the free magnetic layer 14 (×
10-6) Are shown at each point (Tw, λs) in FIG.
Point A1 ~ Point V1 Set to a value within the range enclosed by
If set outside this range
Had the following disadvantages. The dimension Tw in the width direction of the magnetic reproduction track is a point in FIG.
A1 , Point V1 If set to the right,
As shown, domain walls are formed in the free magnetic layer 14
(Instability) causes bulk noise, etc.
May occur, which is not preferable. The magnetic reproduction track width dimension Tw and the free
The magnetostriction λs of the magnetic layer 14 is1 , Point B1 , Point C1 ,
Point D1 , Point E1 If set outside, spin
About 10MHz to 20MHz of valve type thin film magnetic element
The reproduction output in the low frequency band is about 2.0 mV for practical upper limit.
Instability of the playback waveform (instabilit
y) may increase, which is not preferred. The magnetostriction λs of the free magnetic layer 141 , Point F
1 , Point G1 , Point H1 , Point I 1 , Point J1 , Point K1 Above
Is set, the coercivity in the free magnetic layer 14
The force becomes about 400 A / m or more, and the free magnetic layer 14
The soft magnetic characteristics are degraded, and the distortion and instability of the reproduced waveform (inst
ability) is not preferred. The magnetic recording track width direction size Tw and the free
The magnetostriction λs of the magnetic layer 14 is1 , Point M1 , Point N1 ,
Point O1 , Point P1 , Point Q1 , Point R1 , Point S1 , Point T 1 ,point
U1 , Point V1 If set below, the free magnetic
Fluctuating magnetization of the conductive layer 14 is more than necessary for the hard bias layer 17
To the external magnetic field applied.
Spin-valve thin film
For low frequency band of about 10MHz to 20MHz of magnetic element
Playback output below the lower limit of practical use 1.2mV
I don't like it.

【0064】本実施形態においては、さらに、前記磁気
再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁
性層14の磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図2に
各点(Tw,λs)で示すように、点A2 (0.4,
6),点B2 (0.35,6),点C2 (0.3,7.
5),点D2 (0.25,10.5),点E2 (0.2
3,11),点F2 (0.22,12),点G2 (0.
2,13.5),点H2(0.17,16),点I
2 (0.15,17.5),点J2 (0.13,2
0),点K2 (0.1,20),点L2 (0.1,
9),点M2 (0.13,5),点N2 (0.15,
3.5),点O2 (0.17,2),点P2 (0.2,
1),点Q2 (0.22,0),点R2 (0.23,−
0.5),点S2 (0.25,−1),点T2 (0.
3,−1.5),点U2 (0.35,−1.6),点V
2 (0.4,−1.5)で囲まれる範囲内の値に設定さ
れることがより好ましい。そして、この範囲以外に設定
された場合には、以下のような不都合があった。 磁気再生トラック幅方向寸法Twが、図2において点
2 ,点V2 より右側に設定された場合には、前述した
ように、フリー磁性層14内に磁壁ができて不安定性
(instability )の原因となるバルクハイゼンノイズ等
が発生する可能性があり好ましくない。 磁気再生トラック幅方向寸法Tw、および、前記フリ
ー磁性層14の磁歪λsが、点A2 ,点B2 ,点C2
点D2 ,点E2 ,点F2 ,点G2 ,点H2 ,点I 2 ,点
2 より外側に設定された場合には、スピンバルブ型薄
膜磁気素子の10MMz〜20MHz程度の低周波数帯
における再生出力が実用上限値約2.0mVを上まわっ
てしまい、再生波形の不安定性(instability )が増加
する可能性があり、好ましくない。さらに、上記のよう
な、点A2 ないし点J2 の内側に設定されることによ
り、トラック幅Twが狭くなるにしたがって、フリー磁
性層14の変動磁化を安定化するためのハードバイアス
層17の残留磁化×膜厚積は少なくてよいため、磁気的
再生トラック幅の制御の上でより好ましい。 前記フリー磁性層14の磁歪λsが、点J2 ,点K2
より上側に設定された場合には、フリー磁性層14にお
ける保磁力が400A/m程度以上になり、フリー磁性
層14の軟磁気特性が低下し、再生波形の歪みや不安定
性(instability)が増加するするため好ましくない。 磁気再生トラック幅方向寸法Tw、および、前記フリ
ー磁性層14の磁歪λsが、点L12 ,点M2 ,点N
2 ,点O2 ,点P2 ,点Q2 ,点R2 ,点S2 ,点T
2 ,点U2 ,点V2 より下側に設定された場合には、フ
リー磁性層14の変動磁化がハードバイアス層17に必
要以上に強固に固定されてしまい、印加される外部磁界
に対して、感度好く変動磁化が回転せず、スピンバルブ
型薄膜磁気素子の10MMz〜20MHz程度の低周波
数帯における再生出力が実用下限値1.2mVを下まわ
ってしまい好ましくない。さらに、上記のような、点E
2 ないし点V2 の内側に設定されることにより、トラッ
ク幅が狭くなるにしたがって、フリー磁性層14の変動
磁化×膜厚積を、再生波形の不安定性をより確実に防止
するために必要とされる以下に小さくしなくてよいた
め、より好ましい。
In the present embodiment, further, the magnetic
The width Tw (μm) in the reproduction track width direction and the free magnetic
Λs of the conductive layer 14 (× 10-6) And attached figure 2
As shown by each point (Tw, λs), the point ATwo(0.4,
6), point BTwo (0.35,6), point CTwo(0.3, 7.
5), point DTwo(0.25, 10.5), point ETwo(0.2
3,11), point FTwo(0.22, 12), point GTwo(0.
2,13.5), point HTwo(0.17,16), point I
Two(0.15, 17.5), point JTwo(0.13, 2
0), point KTwo(0.1, 20), point LTwo(0.1,
9), point MTwo(0.13,5), point NTwo(0.15
3.5), point OTwo(0.17, 2), point PTwo(0.2,
1), point QTwo(0.22,0), point RTwo(0.23, −
0.5), point STwo(0.25, -1), point TTwo(0.
3, -1.5), point UTwo(0.35, -1.6), point V
TwoSet to a value within the range enclosed by (0.4, -1.5)
More preferably. And set outside this range
In this case, there were the following inconveniences. The dimension Tw in the width direction of the magnetic reproduction track is a point in FIG.
ATwo , Point VTwo If set to the right,
As shown, domain walls are formed in the free magnetic layer 14
(Instability) causes bulk noise, etc.
May occur, which is not preferable. The magnetic reproduction track width dimension Tw and the free
The magnetostriction λs of the magnetic layer 14 isTwo , Point BTwo , Point CTwo ,
Point DTwo , Point ETwo , Point FTwo , Point GTwo , Point HTwo , Point I Two ,point
JTwo If it is set outside, the spin valve type
Low frequency band of about 10 MMz to 20 MHz for film magnetic element
Playback output exceeds the practical upper limit of about 2.0 mV
And the instability of the playback waveform increases
It is not preferable because it may cause Furthermore, as described above
A, point ATwo Or point JTwo By being set inside
As the track width Tw becomes narrower, the free magnetic
Bias for stabilizing the fluctuation magnetization of the conductive layer 14
Since the product of the residual magnetization and the film thickness of the layer 17 may be small,
It is more preferable in controlling the reproduction track width. The magnetostriction λs of the free magnetic layer 14Two , Point KTwo 
If it is set higher, the free magnetic layer 14
Coercive force of about 400 A / m or more, free magnetic
The soft magnetic properties of the layer 14 are reduced, and the reproduced waveform is distorted or unstable.
It is not preferable because instability is increased. The magnetic reproduction track width dimension Tw and the free
The magnetostriction λs of the magnetic layer 14 is12 , Point MTwo , Point N
Two , Point OTwo , Point PTwo , Point QTwo , Point RTwo , Point STwo , Point T
Two , Point UTwo , Point VTwo If it is set lower,
The fluctuation magnetization of the lead magnetic layer 14 is necessary for the hard bias layer 17.
External magnetic field that is fixed more strongly than necessary
In contrast, the fluctuation magnetization does not rotate favorably and the spin valve
Low frequency of about 10 MMz to 20 MHz of the thin film type magnetic element
The reproduction output in several bands is lower than the practical lower limit of 1.2 mV.
It is not preferable. Further, as described above, the point E
Two Or point VTwo Is set inside the
Fluctuation of the free magnetic layer 14 as the work width decreases.
Magnetization × film thickness product more reliably prevents instability of the playback waveform
Do not need to be as small as needed to
Is more preferable.

【0065】さらに、前記フリー磁性層14において
は、そのトラック幅方向の幅寸法と前記フリー磁性層の
素子高さ方向寸法とが略1:1ないし3:2の比率に設
定され、図20に示すように、Y方向の寸法、つまり前
記フリー磁性層の素子高さ方向寸法MRhが0.06μ
m〜0.4μmの範囲に設定されてなることができ、こ
れにより、横長の形状による形状磁気異方性によっって
素子高さ方向における磁区の単一性を向上して、不安定
性(instability )の原因となるバルクハイゼンノイズ
等が発生する可能性を低減することができる。
Further, in the free magnetic layer 14, the width dimension in the track width direction and the dimension in the element height direction of the free magnetic layer are set at a ratio of about 1: 1 to 3: 2, and FIG. As shown, the dimension in the Y direction, that is, the dimension MRh in the element height direction of the free magnetic layer is 0.06 μm.
m to 0.4 μm, thereby improving the unity of magnetic domains in the element height direction due to the shape magnetic anisotropy due to the oblong shape, thereby improving instability ( It is possible to reduce the possibility of occurrence of bulk Heisen noise or the like which causes instability.

【0066】保護層15は、Taからなり、その表面
が、酸化された酸化層15aとされている。バイアス下
地層17aは、緩衝膜および配向膜であり、Crなどで
形成されることが好ましく、例えば、20〜100オン
グストローム程度、好ましくは50オングストローム程
度の厚さとされ、中間層19は例えばTaからなり、5
0オングストローム程度の膜厚とされる。これらバイア
ス下地層17aおよび中間層19により、後工程のイン
ダクティブヘッド(書込ヘッド)の製造プロセスでおこ
なう絶縁レジストの硬化工程(UVキュアまたはハード
ベーク)等で高温に曝される場合に、拡散バリアーとし
て機能し、ハードバイアス層17,17と周辺層の間で
熱拡散がおこり、ハードバイアス層17,17の磁気特
性が劣化することを防止することができる。
The protective layer 15 is made of Ta, and its surface is an oxidized oxide layer 15a. The bias underlayer 17a is a buffer film and an alignment film, and is preferably formed of Cr or the like, for example, has a thickness of about 20 to 100 Å, preferably about 50 Å, and the intermediate layer 19 is made of, for example, Ta. , 5
The film thickness is about 0 Å. Due to the bias underlayer 17a and the intermediate layer 19, when exposed to a high temperature in a curing step (UV cure or hard bake) of an insulating resist performed in a manufacturing process of an inductive head (write head) in a later step, a diffusion barrier is formed. And prevents thermal diffusion from occurring between the hard bias layers 17 and the peripheral layers, thereby preventing the magnetic characteristics of the hard bias layers 17 from deteriorating.

【0067】前記ハードバイアス層17,17は、通
常、200〜700オングストローム程度の厚さとさ
れ、例えば、Co−Pt合金やCo−Cr−Pt合金や
Co−Cr−Ta(コバルト−クロム−タンタル)合金
などで形成されることが好ましい。また、前記ハードバ
イアス層17,17が、図示X1方向に磁化されている
ことで、前記フリー磁性層14の磁化が、図示X1方向
に揃えられている。これにより、前記フリー磁性層14
の変動磁化と前記第2の固定磁性層12Cの固定磁化と
が90度で交差する関係となっている。
The hard bias layers 17, 17 are usually formed to have a thickness of about 200 to 700 angstroms, for example, a Co-Pt alloy, a Co-Cr-Pt alloy, or Co-Cr-Ta (cobalt-chromium-tantalum). It is preferably formed of an alloy or the like. Since the hard bias layers 17, 17 are magnetized in the X1 direction, the magnetization of the free magnetic layer 14 is aligned in the X1 direction. Thereby, the free magnetic layer 14
And the fixed magnetization of the second fixed magnetic layer 12C intersects at 90 degrees.

【0068】前記ハードバイアス層17,17は、前記
フリー磁性層14と同じ階層位置に配置され、前記フリ
ー磁性層14の膜厚方向に前記フリー磁性層14の膜厚
よりも大きな膜厚とされることが好ましい。また、前記
ハードバイアス層17,17の上面17b,17bは、
フリー磁性層14の上面14Aよりも基板10から離れ
た位置に(すなわち、図1では上側に)配置され、前記
ハードバイアス層17,17の下面は、前記フリー磁性
層14の下面よりも基板10側の位置に(すなわち、図
1では下側に)配置されている。
The hard bias layers 17, 17 are arranged at the same hierarchical position as the free magnetic layer 14, and have a thickness greater than the thickness of the free magnetic layer 14 in the thickness direction of the free magnetic layer 14. Preferably. The upper surfaces 17b, 17b of the hard bias layers 17, 17
The lower surface of the hard bias layers 17 is disposed at a position farther from the substrate 10 than the upper surface 14A of the free magnetic layer 14 (that is, the upper side in FIG. 1). (That is, on the lower side in FIG. 1).

【0069】電極層18,18が、ハードバイアス層1
7,17の上側に、Cr、Au、Ta、Wから選択され
る1種またはそれ以上からなる単層膜もしくはその多層
膜で形成されて、積層体16へセンス電流を与える。こ
こで、電極層18,18としてCrが選択されて、Ta
からなる中間層19上にエピタキシャル成長することに
より形成されることにより電気抵抗値を低減することが
できる。
The electrode layers 18 are formed on the hard bias layer 1.
On the upper side of the layers 7 and 17, a single-layer film or a multilayer film of one or more selected from Cr, Au, Ta, and W is provided, and a sense current is applied to the stacked body 16. Here, Cr is selected as the electrode layers 18 and
By being formed by epitaxial growth on the intermediate layer 19 made of, the electric resistance value can be reduced.

【0070】図19,20に示す構造のスピンバルブ型
薄膜素子においては、電極層18,18から積層体16
にセンス電流が与えられる。ハードディスク等のメディ
ア(磁気記録媒体)から図示Y方向に磁界が与えられる
と、フリー磁性層14の磁化は、図示X1方向からY方
向に変動する。このときの非磁性導電層13とフリー磁
性層14との界面で、いわゆるGMR効果によってスピ
ンに依存した伝導電子の散乱が起こることにより、電気
抵抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
In the spin-valve thin film device having the structure shown in FIGS.
Is supplied with a sense current. When a magnetic field is applied in the Y direction in the figure from a medium (magnetic recording medium) such as a hard disk, the magnetization of the free magnetic layer 14 changes in the Y direction from the X1 direction in the figure. At this time, at the interface between the nonmagnetic conductive layer 13 and the free magnetic layer 14, the spin-dependent scattering of conduction electrons occurs due to the so-called GMR effect, so that the electric resistance changes and the leakage magnetic field from the recording medium is detected. You.

【0071】ここで、本実施形態においては、上記のよ
うに前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、
前記フリー磁性層14の磁歪λs(×10-6)とが設定
されていることにより、スピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいて、フリー磁性層14の変動磁化方向が、逆磁歪効
果により固定磁性層12の固定磁化方向に対して回転し
やすくなることにより発現する磁気抵抗効果による抵抗
変化がおこりやすくなるため、再生出力の増大を見込む
ことができる。同時に、スピンバルブ型薄膜素子におい
て、磁気記録媒体からの信号の処理が不正確になる不安
定性(instability )の原因となるバルクハイゼンノイ
ズ等が発生することを防止することができる。
Here, in the present embodiment, as described above, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproduction track,
By setting the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer 14, in the spin-valve thin-film magnetic element, the fluctuating magnetization direction of the free magnetic layer 14 is reduced by the inverse magnetostriction effect of the fixed magnetic layer 12. Since the resistance change due to the magnetoresistance effect that occurs due to the easy rotation with respect to the fixed magnetization direction is likely to occur, an increase in the reproduction output can be expected. At the same time, in the spin-valve type thin film element, it is possible to prevent the occurrence of bulk Heisen noise or the like which causes instability in which processing of a signal from a magnetic recording medium becomes inaccurate.

【0072】本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子にお
いて、その上下方向(Z方向)両側には、図30,図3
1において後述するように、それぞれ下部シールド層2
53、下部ギャップ層254、上部ギャップ層256、
および、上部シールド層257が、フリー磁性層14の
膜面内方向(X1−Y面内方向)に形成されている。こ
れら、下部シールド層253、下部ギャップ層254、
上部ギャップ層256、上部シールド層257にかかっ
ている応力は、ABS面によって一部が開放されている
ため、膜面内における応力分布が異方的になっている。
例えば、この場合、フリー磁性層14において、素子高
さ方向(ストライプハイト方向)に引張応力が異方的に
はたらくように、これら、下部シールド層253、下部
ギャップ層254、上部ギャップ層256、上部シール
ド層257にかかっている応力を所望の状態に設定す
る。その結果、フリー磁性層14内において、上記の範
囲に磁歪を設定することが可能になる。あるいは、フリ
ー磁性層14の組成や、成膜時のスパッタ条件等を制御
して、上記の範囲に磁歪を設定することもできる。
In the spin-valve thin-film element of this embodiment, both sides in the vertical direction (Z direction) are shown in FIGS.
1, the lower shield layer 2
53, a lower gap layer 254, an upper gap layer 256,
Further, the upper shield layer 257 is formed in the in-plane direction of the free magnetic layer 14 (in the X1-Y plane direction). These lower shield layer 253, lower gap layer 254,
Since the stress applied to the upper gap layer 256 and the upper shield layer 257 is partially released by the ABS, the stress distribution in the film surface is anisotropic.
For example, in this case, in the free magnetic layer 14, the lower shield layer 253, the lower gap layer 254, the upper gap layer 256, and the upper The stress applied to the shield layer 257 is set to a desired state. As a result, it is possible to set the magnetostriction in the above range in the free magnetic layer 14. Alternatively, the composition of the free magnetic layer 14, the sputtering conditions during film formation, and the like may be controlled to set the magnetostriction in the above range.

【0073】以下、本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁
気素子およびこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドの第2実施形態を、図面に基づいて説明
する。 [第2実施形態]図21は、本発明の第2実施形態のス
ピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対向面側から見た
場合の構造を示した断面図である。本実施形態において
も、ボトム型(Bottom type )のシンセティックフェリ
ピンド型(synthetic-ferri-pinned spin-valves)とさ
れ、図19,図20に示した第1実施形態と異なるとこ
ろは、バックド層B1を設けた点、および、フリー磁性
層14に関する点である。それ以外、第1実施形態の構
成要素と対応する構成要素には同一の符号を付して説明
を省略する。
Hereinafter, a second embodiment of a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention and a thin-film magnetic head provided with the spin-valve thin-film magnetic element will be described with reference to the drawings. [Second Embodiment] FIG. 21 is a cross-sectional view showing the structure of a spin-valve thin film element according to a second embodiment of the present invention when viewed from the side facing a recording medium. Also in the present embodiment, a bottom-type (synthetic-ferri-pinned spin-valves) is used, and the difference from the first embodiment shown in FIGS. And the point relating to the free magnetic layer 14. Otherwise, components corresponding to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0074】図21において、符号B1は、バックド層
である。このバックド層B1は、図21に示すように、
前記フリー磁性層14の上に設けられ、このバックド層
B1の上には、Taなどで形成された保護層15が形成
されて、積層体16が構成されている。バックド層B1
は、Cu等の金属材料や、非磁性導電材料からなり、A
u、Ag、Cu,Ru等からなる群から選択された材料
から構成されることができ、例えばその膜厚が5〜20
オングストロームに設定される。
In FIG. 21, reference numeral B1 denotes a backed layer. This backed layer B1 is, as shown in FIG.
A protective layer 15 made of Ta or the like is formed on the free magnetic layer 14 and the back layer B1 to form a laminate 16. Backed layer B1
Is made of a metal material such as Cu or a non-magnetic conductive material;
u, Ag, Cu, Ru, or the like.
Set to Angstroms.

【0075】図3,4は、本実施形態における磁気再生
トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層
の磁歪λs(×10-6)との範囲を示す図である。本実
施形態において、前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層14の素子高さ方向の磁
歪λs(×10-6)とが、添付図面図3に各点(Tw,
λs)で示すように、点B1 (0.35,8),点C1
(0.3,12.5),点D1 (0.25,18),点
1 (0.23,20),点F1 (0.19,20),
点G1 (0.18,20),点H1 (0.17,2
0),点I1 (0.15,20),点J1 (0.13,
20),点K1 (0.1,20),点L1 (0.1,
9),点M1 (0.13,5),点N1 (0.15,
3.5),点O1 (0.17,2),点P1 (0.1
8,1),点Q1 (0.19,0),点R1 (0.2
2,−2),点S1 (0.25,−3),点T1 (0.
3,−5),点U1 (0.35,−6.3)で囲まれる
範囲内の値に設定されることができ、この範囲である
と、特に、0.35μm以下の再生トラック幅のヘッド
において、再生波形の歪みや不安定性(instability )
を抑制しつつ必要な再生出力を確保する上でより好まし
い。
FIGS. 3 and 4 are diagrams showing the range of the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer in this embodiment. In the present embodiment, the dimension Tw in the width direction of the magnetic reproduction track is used.
(Μm) and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer 14 in the element height direction are shown in FIG.
λs), point B 1 (0.35,8), point C 1
(0.3, 12.5), point D 1 (0.25, 18), point E 1 (0.23, 20), point F 1 (0.19, 20),
Point G 1 (0.18, 20), Point H 1 (0.17, 2)
0), point I 1 (0.15, 20), point J 1 (0.13,
20), the point K 1 (0.1,20), the point L 1 (0.1,
9), point M 1 (0.13, 5), point N 1 (0.15,
3.5), point O 1 (0.17, 2), point P 1 (0.1
8, 1), point Q 1 (0.19, 0), point R 1 (0.2
2, -2), the point S 1 (0.25, -3), the point T 1 (0.
3, -5) and a point U 1 (0.35, -6.3). In this range, in particular, a reproduction track width of 0.35 μm or less is set. Distortion and instability of the reproduced waveform in the head
It is more preferable to secure a necessary reproduction output while suppressing the noise.

【0076】さらに、本実施形態において、前記磁気再
生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性
層14の磁歪λs(×10-6)とが、添付面図4に各点
(Tw,λs)で示すように、点B2 (0.35,
6),点C2 (0.3,7.5),点D2 (0.25,
10.5),点E2 (0.23,11),点F2 (0.
22,12),点G2 (0.2,13.5),点H
2 (0.17,16),点I2(0.15,17.
5),点J2 (0.13,20),点K2 (0.1,2
0),点L2 (0.1,9),点M2 (0.13,
5),点N2 (0.15,3.5),点O2 (0.1
7,2),点P2 (0.2,1),点Q2 (0.22,
0),点R2 (0.23,−0.5),点S2 (0.2
5,−1),点T2 (0.3,−1.5),点U
2 (0.35,−1.6)で囲まれる範囲内の値に設定
されることができ、この範囲であると、特に、0.35
μm以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形
の歪みや不安定性(instability )をさらに効果的に抑
制する上でと、磁気的再生トラック幅の制御の上で好適
なハードバイアス層の残留磁化×膜厚積にハードバイア
ス層を設定しつつ、必要な再生出力を確保する上で、よ
り好ましい。
Further, in the present embodiment, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproducing track and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer 14 are shown in FIG. λs), the point B 2 (0.35,
6), point C 2 (0.3, 7.5), point D 2 (0.25,
10.5), point E 2 (0.23, 11), point F 2 (0.
22, 12), point G 2 (0.2, 13.5), point H
2 (0.17,16), point I 2 (0.15,17.
5), point J 2 (0.13, 20), point K 2 (0.1, 2
0), point L 2 (0.1, 9), point M 2 (0.13,
5), point N 2 (0.15, 3.5), point O 2 (0.1
7, 2), point P 2 (0.2, 1), point Q 2 (0.22,
0), point R 2 (0.23, −0.5), point S 2 (0.2
5, -1), the point T 2 (0.3, -1.5), the point U
2 can be set to a value within a range surrounded by (0.35, -1.6).
In a head having a reproduction track width of μm or less, the residual magnetization of the hard bias layer is suitable for suppressing distortion and instability of the reproduction waveform more effectively and controlling the magnetic reproduction track width. It is more preferable to secure a necessary reproduction output while setting the hard bias layer in the film thickness product.

【0077】前記フリー磁性層14のトラック幅方向の
幅寸法と素子高さ方向寸法とが略1:1ないし3:2の
比率に設定され、前記フリー磁性層の素子高さ方向寸法
が0.06μm〜0.4μmの範囲に設定される。
The width of the free magnetic layer 14 in the track width direction and the dimension in the element height direction are set at a ratio of approximately 1: 1 to 3: 2. It is set in the range of 06 μm to 0.4 μm.

【0078】本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、電極層18,18から積層体16にセンス電流
を与えられる。磁気記録媒体から図示Y方向に磁界が与
えられると、フリー磁性層14の磁化は、図示X1方向
からY方向に変動する。このときの非磁性導電層13と
フリー磁性層14との界面で、いわゆるGMR効果によ
ってスピンに依存した伝導電子の散乱が起こることによ
り、電気抵抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出
される。
In the spin-valve thin film element of this embodiment, a sense current is applied to the stacked body 16 from the electrode layers 18. When a magnetic field is applied from the magnetic recording medium in the Y direction in the figure, the magnetization of the free magnetic layer 14 changes in the Y direction from the X1 direction in the figure. At this time, at the interface between the nonmagnetic conductive layer 13 and the free magnetic layer 14, the spin-dependent scattering of conduction electrons occurs due to the so-called GMR effect, so that the electric resistance changes and the leakage magnetic field from the recording medium is detected. You.

【0079】ここで、バックド層B1によって、磁気抵
抗効果に寄与する+スピン(上向きスピン:up spin )
の電子における平均自由行程(mean free path)をのば
し、いわゆるスピンフィルター効果(spin filter effe
ct)によりスピンバルブ型薄膜素子において、大きな△
R/R(抵抗変化率)が得られ、高密度記録化に対応で
きるものとすることができる。ここで、上記のバックド
層によって磁気抵抗変化率が高くなる理由を簡単に述べ
る。スピンバルブ型薄膜磁気素子にセンス電流を印加し
たときには、伝導電子が主に電気抵抗の小さい非磁性導
電層付近を移動する。この伝導電子にはアップスピン
(up spin )とダウンスピン(down spin )の2種類の
伝導電子が確率的に等量存在する。スピンバルブ型薄膜
磁気素子の磁気抵抗変化率は、これらの2種類の伝導電
子の平均自由行程(mean free path)の行程差に対して
正の相関を示す。
Here, + spin (up spin) which contributes to the magnetoresistance effect by the backed layer B1
Extending the mean free path of electrons in the electron, the so-called spin filter effect
ct), a large △
R / R (rate of change in resistance) is obtained, and it is possible to cope with high-density recording. Here, the reason why the magnetoresistance ratio is increased by the backed layer will be briefly described. When a sense current is applied to the spin-valve thin-film magnetic element, conduction electrons mainly move near the nonmagnetic conductive layer having a small electric resistance. Two kinds of conduction electrons, up spin and down spin, are stochastically present in the conduction electrons. The rate of change in magnetoresistance of the spin-valve thin film magnetic element shows a positive correlation with the difference between the mean free paths of these two types of conduction electrons.

【0080】ダウンスピン電子については、印加される
外部磁界の向きにかかわらず、非磁性導電層13とフリ
ー磁性層14との界面で常に散乱され、フリー磁性層1
4に移動する確率は低いまま維持され、その平均自由行
程はアップスピン電子の平均自由行程に比べて短いまま
である。一方、アップスピン電子については、外部磁界
によってフリー磁性層14の磁化方向が固定磁性層12
の磁化方向と平行状態になったときに、非磁性導電層1
3からフリー磁性層14に移動する確率が高くなり、平
均自由行程が長くなっている。これに対し、外部磁界に
よってフリー磁性層14の磁化方向が固定磁性層12の
磁化方向に対して平行状態から変化するに従って、非磁
性導電層13とフリー磁性層14との界面で散乱される
確率が増加し、アップスピン電子の平均自由行程が短く
なる。このように外部磁界の作用によって、アップスピ
ン電子の平均自由行程がダウンスピン電子の平均自由行
程に比べて大きく変化し、行程差が大きく変化すること
によって、抵抗率が変化し、スピンバルブ型薄膜磁気素
子の磁気抵抗変化率(△R/R)が大きくなる。
The down-spin electrons are always scattered at the interface between the nonmagnetic conductive layer 13 and the free magnetic layer 14 regardless of the direction of the applied external magnetic field, and the free magnetic layer 1
The probability of moving to 4 remains low, and its mean free path remains short compared to the mean free path of up-spin electrons. On the other hand, for the up-spin electrons, the magnetization direction of the free magnetic layer 14 is changed by the external magnetic field to the fixed magnetic layer 12.
When the non-magnetic conductive layer 1 becomes parallel to the magnetization direction of
3 has a higher probability of moving to the free magnetic layer 14, and the mean free path is longer. On the other hand, as the magnetization direction of the free magnetic layer 14 changes from a state parallel to the magnetization direction of the pinned magnetic layer 12 due to an external magnetic field, the probability of scattering at the interface between the nonmagnetic conductive layer 13 and the free magnetic layer 14 increases. And the mean free path of the up-spin electron is shortened. As described above, the action of the external magnetic field causes the mean free path of the up-spin electrons to change significantly compared to the mean free path of the down-spin electrons. The magnetoresistance change rate (抵抗 R / R) of the magnetic element increases.

【0081】ここで、フリー磁性層14にバックド層B
1を接続すると、フリー磁性層14中を移動するアップ
スピン電子がバックド層B1内にまで移動することが可
能となり、バックド層B1の膜厚に比例してアップスピ
ン電子の平均自由行程を更に延ばすことができる。この
ため、いわゆるスピンフィルター効果を発現させること
が可能となり、伝導電子の平均自由行程の行程差が大き
くなって、スピンバルブ型薄膜磁気素子の磁気抵抗変化
率(△R/R)をより向上させることができる。
Here, the backed layer B
When 1 is connected, the upspin electrons moving in the free magnetic layer 14 can move into the backed layer B1, and the mean free path of the upspin electrons is further extended in proportion to the film thickness of the backed layer B1. be able to. Therefore, the so-called spin filter effect can be exhibited, and the difference in the mean free path of the conduction electrons increases, thereby further improving the magnetoresistance ratio (△ R / R) of the spin-valve thin-film magnetic element. be able to.

【0082】本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子によ
れば、図19,図20に示す第1実施形態におけるスピ
ンバルブ型薄膜素子と同等の効果を奏するとともに、バ
ックド層B1が形成されているため、スピンフィルター
効果により、特にフリー磁性層が薄い場合に磁気抵抗変
化率(△R/R)をより向上させることができる。
According to the spin-valve thin-film element of the present embodiment, the same effects as those of the spin-valve thin-film element of the first embodiment shown in FIGS. 19 and 20, and the backed layer B1 is formed. Due to the spin filter effect, the magnetoresistance ratio (△ R / R) can be further improved particularly when the free magnetic layer is thin.

【0083】また、フリー磁性層14の磁気再生トラッ
ク幅方向寸法Tw(μm)と素子高さ方向の磁歪λs
(×10-6)とが、上記の値に設定されているために、
再生波形の歪みや不安定性(instability )を増加させ
ることなしに、狭いトラック幅のヘッドにおいても必要
な再生出力を確保することができる。
The dimension Tw (μm) of the free magnetic layer 14 in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs in the element height direction
(× 10 −6 ) is set to the above value,
The necessary reproduction output can be ensured even in a head having a narrow track width without increasing distortion and instability of the reproduction waveform.

【0084】なお、本実施形態のみならず本発明におい
ては、図22に示すように、固定磁性層12を単層から
なる構成とすることも可能である。この場合、固定磁性
層12の固定磁化は、反強磁性層1との交換結合によっ
て、図22に示すように、図示Y方向と逆方向に固定す
ることができる。
In the present invention as well as in the present embodiment, as shown in FIG. 22, the pinned magnetic layer 12 may be formed of a single layer. In this case, the fixed magnetization of the fixed magnetic layer 12 can be fixed by exchange coupling with the antiferromagnetic layer 1 in a direction opposite to the Y direction as shown in FIG.

【0085】以下、本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁
気素子およびこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドの第3実施形態を、図面に基づいて説明
する。 [第3実施形態]図23は、本発明の第3実施形態のス
ピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対向面側から見た
場合の構造を示した断面図である。本実施形態において
も、ボトム型(Bottom type )のシンセティックフェリ
ピンド型(synthetic-ferri-pinned spin-valves)とさ
れ、、図21に示した第2実施形態と異なるところは、
バックド層B1に替えて鏡面反射層S1を設けた点、お
よび、フリー磁性層に関する点である。それ以外、第2
実施形態の構成要素と対応する構成要素には同一の符号
を付して説明を省略する。
Hereinafter, a third embodiment of a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention and a thin-film magnetic head provided with the spin-valve thin-film magnetic element will be described with reference to the drawings. [Third Embodiment] FIG. 23 is a sectional view showing the structure of a spin-valve thin film element according to a third embodiment of the present invention when viewed from the side facing a recording medium. Also in the present embodiment, a bottom type (Bottom type) synthetic ferri-pinned type (synthetic-ferri-pinned spin-valves), which is different from the second embodiment shown in FIG.
The point is that a mirror reflection layer S1 is provided in place of the backed layer B1, and that the free magnetic layer is provided. Otherwise, second
The same reference numerals are given to the components corresponding to the components of the embodiment, and the description is omitted.

【0086】図23において、符号S1は、鏡面反射層
である。この鏡面反射層S1は、図23に示すように、
前記フリー磁性層14の上に設けられ、この鏡面反射層
S1の上には、Taなどで形成された保護層15が形成
されて、積層体16が構成されている。
In FIG. 23, reference numeral S1 is a specular reflection layer. As shown in FIG. 23, the specular reflection layer S1
A protective layer 15 made of Ta or the like is formed on the free magnetic layer 14 and on the specular reflection layer S1 to form a laminate 16.

【0087】図5,6は、本実施形態における磁気再生
トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層
の磁歪λs(×10-6)との範囲を示す図である。本実
施形態において、前記磁再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6
とが、添付図面図5に各点(Tw,λs)で示すよう
に、点C1 (0.3,12.5),点D1 (0.25,
18),点E1(0.23,20),点F1 (0.1
9,20),点G1 (0.18,20),点H1 (0.
17,20),点I1 (0.15,20),点J1
(0.13,20),点K1 (0.1,20),点L1
(0.1,9),点M1 (0.13,5),点N1
(0.15,3.5),点O1 (0.17,2),点P
1 (0.18,1),点Q1 (0.19,0),点R1
(0.22,−2),点S1 (0.25,−3),点T
1 (0.3,−5)で囲まれる範囲内の値に設定される
ことができ、この範囲であると、特に、0.3μm以下
の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪みや
不安定性(instability )を抑制しつつ必要な再生出力
を確保する上でより好ましい。
FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the range of the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer in this embodiment. In the present embodiment, the dimension Tw in the width direction of the magnetic reproducing track is used.
(Μm) and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer.
As shown at each point (Tw, λs) in FIG. 5 of the accompanying drawings, points C 1 (0.3, 12.5) and points D 1 (0.25,
18), point E 1 (0.23, 20), point F 1 (0.1
9, 20), point G 1 (0.18, 20), point H 1 (0.
17, 20), point I 1 (0.15, 20), point J 1
(0.13, 20), point K 1 (0.1, 20), point L 1
(0.1, 9), point M 1 (0.13, 5), point N 1
(0.15, 3.5), point O 1 (0.17, 2), point P
1 (0.18, 1 ), point Q 1 (0.19, 0), point R 1
(0.22, -2), the point S 1 (0.25, -3), the point T
1 The value can be set to a value within a range surrounded by (0.3, -5). In this range, particularly, in a head having a reproduction track width of 0.3 μm or less, distortion or instability of a reproduction waveform may occur. It is more preferable to secure necessary reproduction output while suppressing instability.

【0088】本実施形態において、前記磁気再生トラッ
ク幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪
λs(×10-6)とが、添付図面図6に各点(Tw,λ
s)で示すように、点C2 (0.3,7.5),点D2
(0.25,10.5),点E2 (0.23,11),
点F2 (0.22,12),点G2 (0.2,13.
5),点H2 (0.17,16),点I2 (0.15,
17.5),点J2 (0.13,20),点K2 (0.
1,20),点L2 (0.1,9),点M2 (0.1
3,5),点N2 (0.15,3.5),点O2 (0.
17,2),点P2(0.2,1),点Q2 (0.2
2,0),点R2 (0.23,−0.5),点S
2 (0.25,−1),点T2 (0.3,−1.5)で
囲まれる範囲内の値に設定されることができ、この範囲
であると、特に、0.3μm以下の再生トラック幅のヘ
ッドにおいて、再生波形の歪みや不安定性(instabilit
y )をさらに効果的に抑制する上と、磁気的な実効再生
トラック幅の制御の上で好適なハードバイアス層の残留
磁化×膜厚積にハードバイアス層を設定しつつ、必要な
再生出力を確保する上で、より好ましい。
In the present embodiment, the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer are shown in FIG.
s), the point C 2 (0.3, 7.5), the point D 2
(0.25, 10.5), point E 2 (0.23, 11),
Point F 2 (0.22,12), point G 2 (0.2,13.
5), point H 2 (0.17, 16), point I 2 (0.15,
17.5), point J 2 (0.13, 20), point K 2 (0.
1, 20), point L 2 (0.1,9), point M 2 (0.1
3,5), the point N 2 (0.15,3.5), the point O 2 (0.
17, 2), point P 2 (0.2, 1), point Q 2 (0.2
2,0), point R 2 (0.23, -0.5), point S
2 (0.25, −1) and a point T 2 (0.3, −1.5). Distortion and instability (instabilit
y) is further effectively suppressed, and the required reproduction output is set while setting the hard bias layer to a product of the residual magnetization and the thickness of the hard bias layer, which is suitable for controlling the magnetic effective reproduction track width. It is more preferable in securing.

【0089】本実施形態において、鏡面反射層S1は、
伝導電子の平均自由行程を鏡面反射効果により延長する
平均自由行程延長層として形成され、後述するように、
磁気抵抗効果に寄与する+スピン(上向きスピン:up s
pin )の伝導電子における平均自由行程(mean free pa
th)をのばし、いわゆる鏡面反射効果(specular effec
t )によりスピンバルブ型薄膜素子において、大きな△
R/R(抵抗変化率)を得ることが可能となり、これに
より、高密度記録化に対応できるものとすることができ
る。この鏡面反射層S1の厚さは、10〜400オング
ストロームの範囲に設定されることが好ましく、より好
ましくは10〜200オングストロームの範囲に設定さ
れることができる。この鏡面反射層S1の膜厚が、10
オングストロームよりも薄い値に設定されると、ポテン
シャル障壁を形成可能な結晶構造を有する酸化物として
連続した一様な膜にならず、鏡面反射の効果が充分得ら
れないため、好ましくない。また、この鏡面反射層S1
の膜厚が、厚くなるに従い、反強磁性層11と同様に、
反強磁性膜として機能する可能性が増大してしまい、予
期しない交換結合磁界(Hex)を生じてしまう可能性
が生じる。このため、上記の値よりも厚い値に設定され
ると、好ましくない。同時に、薄膜磁気ヘッドとして構
成した場合に、再生ギャップであるシールド間隔が広く
なり過ぎ、ヘッドの分解能が低下するため好ましくない
という問題が発生する。
In the present embodiment, the specular reflection layer S1 is
It is formed as a mean free path extension layer that extends the mean free path of conduction electrons by a specular reflection effect.
+ Spin (up spin: up s) that contributes to the magnetoresistance effect
mean free path in conduction electrons of pin)
th), the so-called specular effec
t), a large △
It is possible to obtain R / R (rate of change in resistance), which makes it possible to cope with high-density recording. The thickness of the specular reflection layer S1 is preferably set in a range of 10 to 400 angstroms, and more preferably in a range of 10 to 200 angstroms. When the film thickness of the mirror reflection layer S1 is 10
If the thickness is set to a value smaller than Å, an oxide having a crystal structure capable of forming a potential barrier will not be a continuous and uniform film, and the effect of specular reflection will not be sufficiently obtained. Further, the mirror reflection layer S1
As the film thickness of the antiferromagnetic layer 11 increases,
The possibility of functioning as an antiferromagnetic film is increased, and an unexpected exchange coupling magnetic field (Hex) may be generated. Therefore, it is not preferable to set a value larger than the above value. At the same time, when the magnetic head is configured as a thin-film magnetic head, the shield interval, which is the reproducing gap, becomes too wide, and the resolution of the head is lowered, which causes a problem that it is not preferable.

【0090】このように設定することにより、鏡面反射
層S1は、フリー磁性層14と鏡面反射層S1との界面
付近においてポテンシャル障壁を形成し、フリー磁性層
14を移動してきたアップスピンの伝導電子を、フリー
磁性層14と鏡面反射層S1との界面付近においてスピ
ンの状態を保存したまま反射させることができ、アップ
スピンの伝導電子の平均自由行程をさらに延ばして、後
述するように、いわゆる鏡面反射効果を示す。
With this setting, the specular reflection layer S 1 forms a potential barrier near the interface between the free magnetic layer 14 and the specular reflection layer S 1, and the conduction electrons of the up spin that have moved through the free magnetic layer 14. Can be reflected near the interface between the free magnetic layer 14 and the specular reflection layer S1 while maintaining the spin state, further extending the mean free path of up-spin conduction electrons, and, as described later, Shows the reflection effect.

【0091】ここで、伝導電子をスピンの状態を保存し
たまま反射させるために、フリー磁性層14と鏡面反射
層S1との界面でポテンシャル障壁を形成すること、す
なわち、フリー磁性層14は良好な導電体であるのに対
し、鏡面反射層S1は電気的に絶縁体であることが有効
である。
Here, in order to reflect the conduction electrons while keeping the spin state, a potential barrier is formed at the interface between the free magnetic layer 14 and the specular reflection layer S1, that is, the free magnetic layer 14 has a good potential. It is effective that the specular reflection layer S1 is an electrically insulating material, while being a conductor.

【0092】この様な条件を満たす絶縁材料としては、
酸化物が適用されることが好ましく、例えば、α−Fe
23,NiO,CoO,Co−Fe−O,Co−Fe−
Ni−O,Al23,Al−Q−O(ここでQはB,S
i,N,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Niから
選択される一種以上),R−O(ここでRはTi,V,
Cr,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,Wから選択され
る1種以上)等の酸化膜を採用することができる。この
ような酸化物絶縁材料によって、鏡面反射層S1を構成
することができる。また、Al−N,Al−Q−N(こ
こでQはB,Si,O,Ti,V,Cr,Mn,Fe,
Co,Niから選択される一種以上),R−N(ここで
RはTi,V,Cr,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,
Wから選択される1種以上)等の窒化膜等を採用するこ
とも可能で、同様な効果を得ることができる。また、鏡
面反射層S1としてα−Fe23やNiOなどの反強磁
性体を用いた場合には、ハードバイアス層17のかわり
にフリー磁性層14の磁化を図示X1方向に揃えて、バ
イアス層を兼ねることも可能となる。
As an insulating material satisfying such conditions,
An oxide is preferably applied, for example, α-Fe
2 O 3 , NiO, CoO, Co-Fe-O, Co-Fe-
Ni—O, Al 2 O 3 , Al—Q—O (where Q is B, S
i, N, Ti, V, one or more selected from Cr, Mn, Fe, Co, Ni), RO (where R is Ti, V,
An oxide film of at least one selected from Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W) can be employed. The specular reflection layer S1 can be constituted by such an oxide insulating material. Al-N, Al-QN (where Q is B, Si, O, Ti, V, Cr, Mn, Fe,
One or more selected from Co, Ni), RN (where R is Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta,
It is also possible to employ a nitride film such as one or more selected from W), and the same effect can be obtained. When an antiferromagnetic material such as α-Fe 2 O 3 or NiO is used as the specular reflection layer S1, the magnetization of the free magnetic layer 14 is aligned in the X1 direction in the drawing instead of the hard bias layer 17, and the bias is adjusted. It is also possible to double as a layer.

【0093】ここで、フリー磁性層14の前記非磁性導
電層13に接しない位置に鏡面反射層S1を積層する
と、この鏡面反射層S1はフリー磁性層14との界面に
おいてポテンシャル障壁を形成し、フリー磁性層14中
を移動するアップスピンの伝導電子を、そのスピンの状
態を保存させたまま反射させることができ、アップスピ
ンの伝導電子を鏡面反射することが可能となり、アップ
スピンの伝導電子の平均自由行程をさらに延ばすことが
できる。つまり、いわゆる鏡面反射効果(specular eff
ect )を発現させることが可能となり、スピンに依存し
た伝導電子における平均自由行程の行程差がさらに大き
くなって、スピンバルブ型薄膜磁気素子の磁気抵抗変化
率をより向上させることができる。
Here, when the specular reflection layer S1 is laminated on the free magnetic layer 14 at a position not in contact with the nonmagnetic conductive layer 13, the mirror reflection layer S1 forms a potential barrier at the interface with the free magnetic layer 14, The up-spin conduction electrons moving in the free magnetic layer 14 can be reflected while keeping the state of the spin, and the up-spin conduction electrons can be specularly reflected. The mean free path can be further extended. In other words, the so-called specular reflection effect (specular eff
ect), the difference in the mean free path of the conduction electrons depending on the spin is further increased, and the magnetoresistance ratio of the spin-valve thin-film magnetic element can be further improved.

【0094】本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子によ
れば、図21に示す第2実施形態におけるスピンバルブ
型薄膜素子と同様の効果を奏するとともに、鏡面反射層
S1が形成されているため、鏡面反射効果により磁気抵
抗変化率(△R/R)をより向上させることができる。
According to the spin-valve thin-film element of this embodiment, the same effects as those of the spin-valve thin-film element of the second embodiment shown in FIG. 21 can be obtained. The magnetoresistance change rate (磁 気 R / R) can be further improved by the reflection effect.

【0095】また、フリー磁性層14の磁気記録トラッ
ク幅方向寸法Tw(μm)と磁歪λs(×10-6)と
が、上記の値に設定されているために、再生波形の歪み
や不安定性(instability )を増加させることなしに、
狭いトラック幅のヘッドにおいても必要な再生出力を確
保することができる。
Further, since the dimension Tw (μm) in the magnetic recording track width direction and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer 14 are set to the above values, the distortion and instability of the reproduced waveform are obtained. Without increasing (instability)
The required reproduction output can be ensured even with a head having a narrow track width.

【0096】以下、本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁
気素子およびこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドの第4実施形態を、図面に基づいて説明
する。 [第4実施形態]図24は、本発明の第4実施形態のス
ピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対向面側から見た
場合の構造を示した断面図である。本実施形態において
も、ボトム型(Bottom type )のシンセティックフェリ
ピンド型(synthetic-ferri-pinned spin-valves)とさ
れ、、図21に示した第2実施形態と異なるところは、
鏡面反射層S1,S2を設けた点、および、フリー磁性
層に関する点である。それ以外、第2実施形態の構成要
素と対応する構成要素には同一の符号を付して説明を省
略する。
Hereinafter, a fourth embodiment of a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention and a thin-film magnetic head provided with the spin-valve thin-film magnetic element will be described with reference to the drawings. [Fourth Embodiment] FIG. 24 is a sectional view showing the structure of a spin-valve thin film element according to a fourth embodiment of the present invention when viewed from the side facing a recording medium. Also in the present embodiment, a bottom type (Bottom type) synthetic ferri-pinned type (synthetic-ferri-pinned spin-valves), which is different from the second embodiment shown in FIG.
This is the point in which the specular reflection layers S1 and S2 are provided and the point relating to the free magnetic layer. Otherwise, components corresponding to those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0097】図24において、符号S1,S2は、鏡面
反射層である。この鏡面反射層S1は、図24に示すよ
うに、前記バックド層B1のフリー磁性層14と反対側
の上側に鏡面反射層S1が設けられ、図24に示す第3
実施形態と同様に、この鏡面反射層S1の上には、Ta
などで形成された保護層15が形成されて、積層体16
が構成されている。本実施形態においては、固定磁性層
12が多層膜からなる構造とされ、図24に示すよう
に、第2の固定磁性層12Cが、鏡面反射層S2によっ
てその膜厚方向(図24における上下方向)に分断され
て、三層からなる構造とされている。鏡面反射層S2の
上下の固定磁性層12C’,12C”は、図19に示す
第1実施形態の固定磁性層12Cと略同等の材質からな
るものとされ、これら固定磁性層12C’,固定磁性層
12C”の膜厚の合計が、図19に示す第1実施形態の
固定磁性層12Cの磁気的膜厚と等しくなるよう設定さ
れている。
In FIG. 24, reference numerals S1 and S2 are specular reflection layers. As shown in FIG. 24, the specular reflection layer S1 is provided with a specular reflection layer S1 on the upper side of the backed layer B1 on the side opposite to the free magnetic layer 14.
As in the embodiment, a Ta reflection layer S1 is formed on the specular reflection layer S1.
The protective layer 15 formed by, for example,
Is configured. In the present embodiment, the pinned magnetic layer 12 has a multi-layer structure. As shown in FIG. 24, the second pinned magnetic layer 12C is formed by the specular reflection layer S2 in the thickness direction (the vertical direction in FIG. 24). ), And has a three-layer structure. The fixed magnetic layers 12C ′ and 12C ″ above and below the specular reflection layer S2 are made of substantially the same material as the fixed magnetic layer 12C of the first embodiment shown in FIG. The total thickness of the layer 12C "is set to be equal to the magnetic thickness of the fixed magnetic layer 12C of the first embodiment shown in FIG.

【0098】鏡面反射層S2は、鏡面反射層S1と同様
に、固定磁性層12C”との界面付近においてポテンシ
ャル障壁を形成し、非磁性導電層13および固定磁性層
12C”を移動してきたアップスピンの伝導電子を、固
定磁性層12C”と鏡面反射層S2との界面付近におい
てスピンの状態を保存したまま反射させることができ、
アップスピンの伝導電子の平均自由行程をさらに延ばし
て、前述したように、いわゆる鏡面反射効果を示す。ま
た、鏡面反射層S2がフリー磁性層14に対して磁気的
相互作用が微小なため、フリー磁性層14に対する磁気
的影響を低減した状態で、鏡面反射層S1によって得ら
れる鏡面反射効果と同等の鏡面反射効果を得ることがで
きる。
The specular reflection layer S2, like the specular reflection layer S1, forms a potential barrier near the interface with the fixed magnetic layer 12C ″, and the upspin that has moved through the nonmagnetic conductive layer 13 and the fixed magnetic layer 12C ″. Can be reflected in the vicinity of the interface between the fixed magnetic layer 12C ″ and the specular reflection layer S2 while maintaining the spin state,
By further extending the mean free path of the up-spin conduction electrons, a so-called specular reflection effect is exhibited as described above. Further, since the magnetic interaction of the specular reflection layer S2 with the free magnetic layer 14 is small, the mirror effect of the specular reflection layer S1 is equal to that obtained by the specular reflection layer S1 in a state where the magnetic influence on the free magnetic layer 14 is reduced. A specular reflection effect can be obtained.

【0099】図7,8は、本実施形態における磁気再生
トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層
の磁歪λs(×10-6)との範囲を示す図である。本実
施形態において、前記磁気記録トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層の素子高さ方向の磁歪λ
s(×10-6)とが、添付図面図7に各点(Tw,λ
s)で示すように、点D1 (0.25,18),点E1
(0.23,20),点F1 (0.19,20),点G
1 (0.18,20),点H1 (0.17,20),点
1 (0.15,20),点J1 (0.13,20),
点K1(0.1,20),点L1 (0.1,9),点M1
(0.13,5),点N1 (0.15,3.5),点
1 (0.17,2),点P1 (0.18,1),点Q
1 (0.19,0),点R1 (0.22,−2),点S
1 (0.25,−3)で囲まれる範囲内の値に設定され
ることができ、この範囲であると、特に、0.25μm
以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪
みや不安定性(instability )を抑制しつつ必要な再生
出力を確保する上でより好ましい。
FIGS. 7 and 8 show magnetic reproduction in this embodiment.
The track width direction Tw (μm) and the free magnetic layer
Magnetostriction λs (× 10-6FIG. Real truth
In the embodiment, the magnetic recording track width direction size Tw
(Μm) and magnetostriction λ in the element height direction of the free magnetic layer.
s (× 10-6) And each point (Tw, λ) in FIG.
s), the point D1 (0.25, 18), point E1 
(0.23, 20), point F1 (0.19, 20), point G
1 (0.18, 20), point H1 (0.17, 20), point
I1 (0.15, 20), point J1 (0.13,20),
Point K1(0.1, 20), point L1 (0.1, 9), point M1
 (0.13,5), point N1 (0.15, 3.5), point
O1 (0.17, 2), point P1 (0.18, 1), point Q
1 (0.19,0), point R1 (0.22, -2), point S
1 Set to a value within the range enclosed by (0.25, -3)
In this range, in particular, 0.25 μm
For a head with the following playback track width,
Necessary reproduction while suppressing instability
It is more preferable in securing output.

【0100】本実施形態において、前記磁気再生トラッ
ク幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪
λs(×10-6)とが、添付図面図8に各点(Tw,λ
s)で示すように、点D2 (0.25,10.5),点
2 (0.23,11),点F2 (0.22,12),
点G2 (0.2,13.5),点H2 (0.17,1
6),点I2 (0.15,17.5),点J2 (0.1
3,20),点K2 (0.1,20),点L2 (0.
1,9),点M2 (0.13,5),点N2 (0.1
5,3.5),点O2 (0.17,2),点P2 (0.
2,1),点Q2 (0.22,0),点R2 (0.2
3,−0.5),点S2 (0.25,−1)で囲まれる
範囲内の値に設定されることができ、この範囲である
と、特に、0.13μm以下の再生トラック幅のヘッド
において、再生波形の歪みや不安定性(instability )
をさらに効果的に抑制する上と、磁気的な実効再生トラ
ック幅の制御の上で好適なハードバイアス層の残留磁化
×膜厚積にハードバイアス層を設定しつつ、必要な再生
出力を確保する上で、より好ましい。
In the present embodiment, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproduction track and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer are shown in FIG.
s), points D 2 (0.25, 10.5), point E 2 (0.23, 11), point F 2 (0.22, 12),
Point G 2 (0.2, 13.5), point H 2 (0.17, 1
6), point I 2 (0.15, 17.5), point J 2 (0.1
3, 20), point K 2 (0.1, 20), point L 2 (0.
1, 9), point M 2 (0.13, 5), point N 2 (0.1
5, 3.5), point O 2 (0.17, 2 ), point P 2 (0.
2,1), point Q 2 (0.22,0), point R 2 (0.2
3, -0.5), the point S 2 (0.25, surrounded by can be set to a value in the range -1), Within this range, in particular, the following reproduction track width 0.13μm Distortion and instability of the reproduced waveform in the head
In order to further effectively control the effective reproduction track width and to set the hard bias layer to a product of the residual magnetization and the film thickness of the hard bias layer, which is preferable, the necessary reproduction output is secured. Above, more preferred.

【0101】本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子によ
れば、図19ないし図22に示す第1,第2実施形態に
おけるスピンバルブ型薄膜素子と同様の効果を奏すると
ともに、さらに、鏡面反射層S2を設けたことにより、
抵抗変化率(ΔR/R)をより向上して、狭トラック
化、高記録密度化に対応することが可能となる。また、
フリー磁性層14の磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と磁歪λs(×10-6)とが、上記の値に設定
されているために、再生波形の歪みや不安定性(instab
ility )を増加させることなしに、狭いトラック幅のヘ
ッドにおいても必要な再生出力を確保することができ
る。
According to the spin-valve thin-film element of this embodiment, the same effects as those of the spin-valve thin-film elements of the first and second embodiments shown in FIGS. 19 to 22 can be obtained. By providing,
By improving the resistance change rate (ΔR / R), it is possible to cope with narrower tracks and higher recording density. Also,
The dimension Tw of the free magnetic layer 14 in the magnetic reproduction track width direction.
(Μm) and magnetostriction λs (× 10 −6 ) are set to the above values, so that the distortion and instability of the reproduced waveform (instab)
The required reproduction output can be ensured even in a head having a narrow track width without increasing ility).

【0102】以下、本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁
気素子およびこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドの第5実施形態を、図面に基づいて説明
する。 [第5実施形態]図25は、本発明の第5実施形態のス
ピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対向面側から見た
場合の構造を示した断面図である。本実施形態のスピン
バルブ型薄膜磁気素子は、基板側から、フリー磁性層、
非磁性導電層、固定磁性層、反強磁性層が形成されたト
ップタイプ(Top type)とされるシングルスピンバルブ
型薄膜磁気素子の一種である。
Hereinafter, a fifth embodiment of a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention and a thin-film magnetic head provided with the spin-valve thin-film magnetic element will be described with reference to the drawings. Fifth Embodiment FIG. 25 is a sectional view showing the structure of a spin-valve thin film element according to a fifth embodiment of the present invention when viewed from the side facing a recording medium. The spin-valve thin-film magnetic element of the present embodiment includes a free magnetic layer,
It is a type of single spin-valve thin film magnetic element of a top type in which a nonmagnetic conductive layer, a fixed magnetic layer, and an antiferromagnetic layer are formed.

【0103】図25において、符号1は、基板K上に設
けられた下地層である。この下地層1の上には、フリー
磁性層5、非磁性導電層4、固定磁性層3、反強磁性層
2、保護層7が積層され、これら、下地層1、フリー磁
性層5、非磁性導電層4、固定磁性層3、反強磁性層
2、保護層7は、断面略台形とされる積層体9を形成し
ている。この積層体9の両側には、バイアス下地層6A
と、ハードバイアス層6Bと、中間層6Cとが積層さ
れ、中間層6Cには電極層8が積層されている。ハード
バイアス層は、図において、X1方向に磁化されてお
り、これにより、フリー磁性層の磁化方向が、X1方向
に設定されている。
In FIG. 25, reference numeral 1 denotes an underlayer provided on the substrate K. On the underlayer 1, a free magnetic layer 5, a nonmagnetic conductive layer 4, a fixed magnetic layer 3, an antiferromagnetic layer 2, and a protective layer 7 are laminated. The magnetic conductive layer 4, the fixed magnetic layer 3, the antiferromagnetic layer 2, and the protective layer 7 form a laminate 9 having a substantially trapezoidal cross section. On both sides of the laminate 9, a bias underlayer 6A
, A hard bias layer 6B and an intermediate layer 6C, and an electrode layer 8 is laminated on the intermediate layer 6C. In the figure, the hard bias layer is magnetized in the X1 direction, whereby the magnetization direction of the free magnetic layer is set in the X1 direction.

【0104】さらに詳細に説明すると、前記反強磁性層
2は、積層体9中央部分において、50〜300オング
ストローム程度の厚さとされ、PtMn合金で形成され
ることが好ましい。PtMn合金は、従来から反強磁性
層として使用されているNiMn合金やFeMn合金な
どに比べて耐食性に優れ、しかもブロッキング温度が高
く、交換結合磁界(交換異方性磁界)も大きい。また、
前記PtMn合金に代えて、X−Mn(ただし、Xは、
Pd、Ru、Ir、Rh、Osのうちから選択される1
種の元素を示す。)の式で示される合金、あるいは、
X’−Pt−Mn(ただし、X’は、Pd、Ru、I
r、Rh、Os、Au、Ag、Cr、Ni、Ar、N
e、Xe、Krのうちから選択される1種または2種以
上の元素を示す。)の式で示される合金で形成されてい
てもよい。
More specifically, the antiferromagnetic layer 2 has a thickness of about 50 to 300 angstroms at the center of the laminated body 9 and is preferably formed of a PtMn alloy. The PtMn alloy has excellent corrosion resistance, a high blocking temperature, and a large exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) as compared with a NiMn alloy, a FeMn alloy, or the like which has been conventionally used as an antiferromagnetic layer. Also,
Instead of the PtMn alloy, X-Mn (where X is
1 selected from Pd, Ru, Ir, Rh, and Os
Indicates the species element. ), Or
X'-Pt-Mn (where X 'is Pd, Ru, I
r, Rh, Os, Au, Ag, Cr, Ni, Ar, N
Indicate one or more elements selected from e, Xe, and Kr. ) May be formed of an alloy represented by the formula:

【0105】また、前記PtMn合金および前記X−M
nの式で示される合金において、PtあるいはXが37
〜63原子%の範囲であることが望ましい。より好まし
くは、47〜57原子%の範囲である。ここで、特に規
定しない限り〜で示す数値範囲の上限と下限は、以下、
以上を意味する。さらにまた、X’−Pt−Mnの式で
示される合金において、X’+Ptが37〜63原子%
の範囲であることが望ましい。より好ましくは、47〜
57原子%の範囲である。さらに、前記X’−Pt−M
nの式で示される合金としては、X’が0.2〜10原
子%の範囲であることが望ましい。ただし、X’がP
d、Ru、Ir、Rh、Osの1種以上の場合は、X’
は0.2〜40原子%の範囲であることが望ましい。前
記反強磁性層2として、上記した適正な組成範囲の合金
を使用し、これをアニール処理することで、大きな交換
結合磁界を発生する反強磁性層2を得ることができる。
とくに、PtMn合金であれば、48kA/m以上、例
えば、64kA/mを越える交換結合磁界を有し、前記
交換結合磁界を失うブロッキング温度が380℃と極め
て高い優れた反強磁性層2を得ることができる。これら
の合金は、成膜したままでは不規則系の面心立方構造
(fcc:格子定数がa軸とc軸とで同じ値)である
が、熱処理により、CuAuIタイプの規則系の面心正
方構造(fct:a軸/c軸≒0.9)に構造変態す
る。
The PtMn alloy and the XM
In the alloy represented by the formula of n, Pt or X is 37
It is desirably in the range of ~ 63 atomic%. More preferably, it is in the range of 47 to 57 atomic%. Here, unless otherwise specified, the upper and lower limits of the numerical range indicated by are as follows:
It means the above. Furthermore, in the alloy represented by the formula of X'-Pt-Mn, X '+ Pt is 37 to 63 atomic%.
Is desirably within the range. More preferably, 47-
The range is 57 atomic%. Further, the X′-Pt-M
As for the alloy represented by the formula of n, it is desirable that X ′ is in the range of 0.2 to 10 atomic%. Where X 'is P
In the case of at least one of d, Ru, Ir, Rh and Os, X ′
Is desirably in the range of 0.2 to 40 atomic%. As the antiferromagnetic layer 2, an alloy having the above-described appropriate composition range is used, and the alloy is annealed, whereby the antiferromagnetic layer 2 that generates a large exchange coupling magnetic field can be obtained.
In particular, if the alloy is a PtMn alloy, an excellent antiferromagnetic layer 2 having an exchange coupling magnetic field of 48 kA / m or more, for example, exceeding 64 kA / m, and having a very high blocking temperature of 380 ° C. at which the exchange coupling magnetic field is lost is obtained. be able to. These alloys have an irregular face-centered cubic structure (fcc: the lattice constant is the same for the a-axis and the c-axis) as deposited, but are heat-treated to form a CuAuI-type ordered face-centered square. The structure is transformed into a structure (fct: a-axis / c-axis ≒ 0.9).

【0106】固定磁性層3は、強磁性体の薄膜からな
り、例えば、Co、NiFe合金、CoNiFe合金、
CoFe合金、CoNi合金などで形成され、10〜5
0オングストローム程度の厚さとされることが好まし
く、固定磁性層3は、例えばCoからなりその膜厚が3
0オングストロームに設定される。この固定磁性層3
は、反強磁性層2に接して形成され、磁場中アニール
(熱処理)を施すことにより、前記固定磁性層3と反強
磁性層2との界面にて交換結合磁界(交換異方性磁界)
が発生し、例えば図25に示すように、前記固定磁性層
3の磁化が、図示Y方向に固定される。
The pinned magnetic layer 3 is made of a ferromagnetic thin film, for example, Co, NiFe alloy, CoNiFe alloy,
Formed of a CoFe alloy, a CoNi alloy, or the like;
The fixed magnetic layer 3 is preferably made of Co, for example, and has a thickness of about 3 Å.
It is set to 0 angstroms. This fixed magnetic layer 3
Is formed in contact with the antiferromagnetic layer 2 and subjected to annealing (heat treatment) in a magnetic field, so that an exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) is generated at the interface between the fixed magnetic layer 3 and the antiferromagnetic layer 2.
Occurs, and the magnetization of the fixed magnetic layer 3 is fixed in the illustrated Y direction, for example, as shown in FIG.

【0107】前記フリー磁性層5は、NiFe,CoF
e,CoFeNi系合金からなる単層あるいはCoFe
等のCo合金とNiFe合金の積層膜とされ、その膜厚
が、10〜50オングストロームの範囲に設定され、よ
り好ましくは、20〜35オングストロームの範囲に設
定されることが好ましい。
The free magnetic layer 5 is made of NiFe, CoF
e, a single layer of CoFeNi-based alloy or CoFe
And the like, and the thickness thereof is set in the range of 10 to 50 Å, more preferably in the range of 20 to 35 Å.

【0108】図9,10は、本実施形態における磁気再
生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性
層の磁歪λs(×10-6)との範囲を示す図である。本
実施形態において、前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層5の磁歪λs(×10
-6)とが、添付図面図9に各点(Tw,λs)で示すよ
うに、点F1 (0.19,20),点G1 (0.18,
20),点H 1 (0.17,20),点I1 (0.1
5,20),点J1 (0.13,20),点K1 (0.
1,20),点L1 (0.1,9),点M1 (0.1
3,5),点N1 (0.15,3.5),点O1 (0.
17,2),点P1 (0.18,1),点Q1 (0.1
9,0)で囲まれる範囲内の値に設定されることがで
き、この範囲であると、特に、0.19μm以下の再生
トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪みや不安定
性(instability )を抑制しつつ必要な再生出力を確保
する上でより好ましい。
FIGS. 9 and 10 show the magnetic reproduction in this embodiment.
The raw track width dimension Tw (μm) and the free magnetic property
Layer magnetostriction λs (× 10-6FIG. Book
In the embodiment, the magnetic reproducing track width direction dimension T
w (μm) and the magnetostriction λs (× 10
-6) Is indicated by each point (Tw, λs) in FIG. 9 of the accompanying drawings.
U, point F1 (0.19, 20), point G1 (0.18,
20), point H 1 (0.17,20), point I1 (0.1
5, 20), point J1 (0.13, 20), point K1 (0.
1,20), point L1 (0.1, 9), point M1 (0.1
3,5), point N1 (0.15, 3.5), point O1 (0.
17, 2), point P1 (0.18, 1), point Q1 (0.1
9,0) can be set to a value within the range
In this range, particularly, reproduction of 0.19 μm or less
Distortion and instability of the playback waveform in a track width head
Required playback output while suppressing instability
It is more preferable in performing.

【0109】本実施形態において、前記磁気再生トラッ
ク幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層5の磁
歪λs(×10-6)とが、添付図面図10に各点(T
w,λs)で示すように、点E2 (0.23,11),
点F2 (0.22,12),点G2 (0.2,13.
5),点H2 (0.17,16),点I2 (0.15,
17.5),点J2 (0.13,20),点K2 (0.
1,20),点L2 (0.1,9),点M2 (0.1
3,5),点N2 (0.15,3.5),点O2 (0.
17,2),点P2 (0.2,1),点Q2 (0.2
2,0),点R2 (0.23,−0.5)で囲まれる範
囲内の値に設定されることができ、この範囲であると、
特に、0.23μm以下の再生トラック幅のヘッドにお
いて、再生波形の歪みや不安定性(instability )をさ
らに効果的に抑制する上と、磁気的な実効再生トラック
幅の制御の上で好適なハードバイアス層の残留磁化×膜
厚積にハードバイアス層を設定しつつ、必要な再生出力
を確保する上で、より好ましい。
In this embodiment, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproduction track and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer 5 are shown in FIG.
w, λs), the point E 2 (0.23,11),
Point F 2 (0.22,12), point G 2 (0.2,13.
5), point H 2 (0.17, 16), point I 2 (0.15,
17.5), point J 2 (0.13, 20), point K 2 (0.
1, 20), point L 2 (0.1,9), point M 2 (0.1
3,5), the point N 2 (0.15,3.5), the point O 2 (0.
17, 2), point P 2 (0.2, 1), point Q 2 (0.2
2,0) and a value within a range surrounded by the point R 2 (0.23, −0.5).
Particularly, in a head having a reproduction track width of 0.23 μm or less, a hard bias suitable for more effectively suppressing distortion and instability of a reproduction waveform and controlling magnetically effective reproduction track width is preferable. It is more preferable to secure a necessary reproduction output while setting the hard bias layer to the product of the residual magnetization and the thickness of the layer.

【0110】非磁性導電層4は、Cu(銅)等からな
り、その膜厚は、20〜30オングストロームに設定さ
れる。保護層7は、Taからなり、その表面が、酸化さ
れた酸化層7aとされている。
The nonmagnetic conductive layer 4 is made of Cu (copper) or the like, and has a thickness of 20 to 30 Å. The protective layer 7 is made of Ta, and its surface is an oxidized oxide layer 7a.

【0111】バイアス下地層6Aは、緩衝膜および配向
膜であり、Crなどで形成されることが好ましく、例え
ば、20〜100オングストローム程度、好ましくは5
0オングストローム程度の厚さとされ、中間層6Cは、
例えばTaからなり50オングストローム程度の膜厚と
される。これらバイアス下地層6Aおよび中間層6C
が、後工程のインダクティブヘッド(書込ヘッド)の製
造プロセスでおこなう絶縁レジストの硬化工程(UVキ
ュアまたはハードベーク)等で高温に曝される場合に、
拡散バリアーとして機能することにより、ハードバイア
ス層6B,6Bと周辺層の間で熱拡散がおこり、ハード
バイアス層6B,6Bの磁気特性が劣化することを防止
することができる。
The bias underlayer 6A is a buffer film and an alignment film, and is preferably made of Cr or the like, for example, about 20 to 100 angstroms, preferably about 5 to 100 angstroms.
The thickness of the intermediate layer 6C is about 0 Å.
For example, it is made of Ta and has a thickness of about 50 angstroms. These bias underlayer 6A and intermediate layer 6C
However, when exposed to a high temperature in a curing process (UV cure or hard bake) of an insulating resist performed in a manufacturing process of an inductive head (write head) in a later process,
By functioning as a diffusion barrier, it is possible to prevent thermal diffusion from occurring between the hard bias layers 6B, 6B and the peripheral layers, thereby preventing the magnetic characteristics of the hard bias layers 6B, 6B from deteriorating.

【0112】前記ハードバイアス層6B,6Bは、通
常、200〜700オングストローム程度の厚さとさ
れ、例えば、Co−Pt合金やCo−Cr−Pt合金や
Co−Cr−Ta(コバルト−クロム−タンタル)合金
などで形成されることが好ましい。また、前記ハードバ
イアス層6B,6Bが、図示X1方向に磁化されている
ことで、前記フリー磁性層5の磁化が、図示X1方向に
揃えられている。これにより、前記フリー磁性層5の変
動磁化と前記固定磁性層3の固定磁化とが90度で交差
する関係となっている。
The hard bias layers 6B, 6B are usually formed to have a thickness of about 200 to 700 angstroms. It is preferably formed of an alloy or the like. Further, since the hard bias layers 6B, 6B are magnetized in the X1 direction in the drawing, the magnetization of the free magnetic layer 5 is aligned in the X1 direction in the drawing. Thus, the variable magnetization of the free magnetic layer 5 and the fixed magnetization of the fixed magnetic layer 3 intersect at 90 degrees.

【0113】前記ハードバイアス層6B,6Bは、前記
フリー磁性層5と同じ階層位置に配置され、前記フリー
磁性層5の膜厚方向に前記フリー磁性層5の膜厚よりも
大きな膜厚とされることが好ましい。また、前記ハード
バイアス層6B,6Bの上面(基板Kに対向する面と反
対側の面)は、フリー磁性層5の上面(基板Kに対向す
る面と反対側の面)よりも基板Kから離れた位置に(す
なわち、図では上側に)配置され、前記ハードバイアス
層6B,6Bの下面は、前記フリー磁性層5の下面と略
等しいかフリー磁性層5の下面よりも基板K側の位置に
(すなわち、図では下側に)配置されている。前記ハー
ドバイアス層6B,6Bは、前記フリー磁性層5と同じ
階層位置に配置さられて前記積層体9と接合されている
が、ここで、「前記フリー磁性層5と同じ階層位置に配
置されて前記積層体9と接合され」とは、少なくともハ
ードバイアス層6B,6Bとフリー磁性層5とが磁気的
に主に接合されている状態を意味し、前記ハードバイア
ス層6B,6Bと前記フリー磁性層5との接合部分の厚
さが、前記フリー磁性層5の膜厚に等しいかこのフリー
磁性層5の膜厚よりも薄い状態も含まれる。また、ここ
で、ハードバイアス層6B,6Bの上面とは、基板K側
と反対側の面を意味している。さらに、「接合」とは、
磁気的に主に接合されていればよく、直接接触して接続
することのみならず、例えばバイアス下地層6A、中間
層6C等を介して積層体9と接続されることをも意味し
ている。
The hard bias layers 6 B, 6 B are arranged at the same hierarchical position as the free magnetic layer 5, and have a thickness greater than the thickness of the free magnetic layer 5 in the thickness direction of the free magnetic layer 5. Preferably. The upper surfaces of the hard bias layers 6B, 6B (the surface opposite to the surface facing the substrate K) are closer to the substrate K than the upper surface of the free magnetic layer 5 (the surface opposite to the surface facing the substrate K). The lower surfaces of the hard bias layers 6B, 6B are substantially equal to or lower than the lower surface of the free magnetic layer 5 on the substrate K side with respect to the lower surface of the free magnetic layer 5. (That is, on the lower side in the figure). The hard bias layers 6B, 6B are arranged at the same hierarchical position as the free magnetic layer 5 and joined to the multilayer body 9. Here, "the hard bias layers 6B, 6B are arranged at the same hierarchical position as the free magnetic layer 5". The term “joined with the laminate 9” means that at least the hard bias layers 6B, 6B and the free magnetic layer 5 are mainly joined magnetically, and the hard bias layers 6B, 6B and the free magnetic layer 5 are not joined. The state where the thickness of the joint portion with the magnetic layer 5 is equal to or smaller than the thickness of the free magnetic layer 5 is also included. Here, the upper surfaces of the hard bias layers 6B, 6B mean surfaces opposite to the substrate K side. Furthermore, "joining"
It only needs to be magnetically joined, which means that it is not only connected by direct contact but also connected to the laminate 9 via, for example, the bias underlayer 6A, the intermediate layer 6C, and the like. .

【0114】電極層8,8が、Cr、Au、Ta、Wか
ら選択される1種またはそれ以上からなる単層膜もしく
はその多層膜で形成されたことにより、抵抗値を低減す
ることができる。ここでは、電極層8,8としてCrが
選択されて、Taからなる中間層6C上にエピタキシャ
ル成長することにより形成されることにより電気抵抗値
を低減することができる。
Since the electrode layers 8, 8 are formed of a single layer film or a multilayer film of one or more selected from Cr, Au, Ta, and W, the resistance value can be reduced. . Here, Cr is selected as the electrode layers 8 and 8 and is formed by epitaxial growth on the intermediate layer 6C made of Ta, whereby the electric resistance value can be reduced.

【0115】図25に示す構造のスピンバルブ型薄膜磁
気素子においては、電極層8,8から積層体9にセンス
電流を与えられる。磁気記録媒体から図示Y方向に磁界
が印加されると、フリー磁性層5の磁化は、図示X1方
向からY方向に変動する。このときの非磁性導電層4と
フリー磁性層5との界面および非磁性導電層4と固定磁
性層3との界面で、いわゆるGMR効果によってスピン
に依存した伝導電子の散乱が起こることにより、電気抵
抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
In the spin-valve thin-film magnetic element having the structure shown in FIG. 25, a sense current is applied to the laminated body 9 from the electrode layers 8. When a magnetic field is applied from the magnetic recording medium in the illustrated Y direction, the magnetization of the free magnetic layer 5 changes from the illustrated X1 direction to the Y direction. At this time, at the interface between the nonmagnetic conductive layer 4 and the free magnetic layer 5 and at the interface between the nonmagnetic conductive layer 4 and the pinned magnetic layer 3, the spin-dependent scattering of conduction electrons occurs due to the so-called GMR effect. The resistance changes, and a leakage magnetic field from the recording medium is detected.

【0116】本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子によ
れば、図19ないし図24に示す第1ないし第4実施形
態におけるスピンバルブ型薄膜素子と同等の効果を奏す
ることができ、抵抗変化率(ΔR/R)をより向上し
て、狭トラック化、高記録密度化に対応することが可能
となる。また、フリー磁性層5の磁気再生トラック幅方
向寸法Tw(μm)と磁歪λs(×10-6)とが、上記
の値に設定されているために再生波形の歪みや不安定性
(instability )を増加させることなしに、狭いトラッ
ク幅のヘッドにおいても必要な再生出力を確保すること
ができる。
According to the spin-valve thin film element of this embodiment, the same effects as those of the spin-valve thin film elements of the first to fourth embodiments shown in FIGS. ΔR / R) can be further improved to cope with narrower tracks and higher recording density. Further, since the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer 5 are set to the above values, distortion and instability of the reproduction waveform are reduced. The required reproduction output can be ensured even in a head having a narrow track width without increasing.

【0117】以下、本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁
気素子およびこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドの第6実施形態を、図面に基づいて説明
する。 [第6実施形態]図26は、本発明の第6実施形態のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から
見た場合の構造を示した断面図である。本実施形態のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子は、先に説明した図25に示
す第5実施形態のものと略同等のトップタイプ(Top ty
pe)とされるシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子とさ
れ、対応する構成には、同一の符号を付けその説明を省
略する。
Hereinafter, a sixth embodiment of a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention and a thin-film magnetic head provided with the spin-valve thin-film magnetic element will be described with reference to the drawings. Sixth Embodiment FIG. 26 is a cross-sectional view showing the structure of a spin-valve thin film magnetic element according to a sixth embodiment of the present invention when viewed from the side facing a recording medium. The spin-valve thin-film magnetic element of the present embodiment has a top type (Top type) substantially equivalent to that of the fifth embodiment shown in FIG.
pe), which is a single spin-valve thin film magnetic element, and corresponding components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

【0118】本実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子
において、図25に示す第5実施形態と異なる点は、固
定磁性層が、第1の固定磁性層と、前記第1の固定磁性
層に非磁性中間層を介して形成され、前記第1の固定磁
性層の磁化方向と反平行に磁化方向が揃えられた第2の
固定磁性層と、を有し、固定磁性層が合成フェリ磁性状
態とされてなる手段、いわゆる、シンセティックフェリ
ピンド型(synthetic-ferri-pinned type )とされた点
である。
The spin-valve thin-film magnetic element of this embodiment is different from the fifth embodiment shown in FIG. 25 in that the pinned magnetic layer is formed by the first pinned magnetic layer and the first pinned magnetic layer. A second pinned magnetic layer formed via a magnetic intermediate layer and having a magnetization direction antiparallel to the magnetization direction of the first pinned magnetic layer, wherein the pinned magnetic layer is in a synthetic ferrimagnetic state. This is the point of what has been called a synthetic-ferri-pinned type.

【0119】本実施形態においては、Cu(銅)等から
なる非磁性導電層4の上に、固定磁性層3A,3B,3
Cが形成されている。この固定磁性層3A,3B,3C
は、非磁性導電層4の上に積層された第2の固定磁性層
3Cと、前記第2の固定磁性層3Cの上に非磁性中間層
3Bを介して形成され、前記第2の固定磁性層3Cの磁
化方向と反平行に磁化方向が揃えられた第1の固定磁性
層3Aとからなる。この第1の固定磁性層3Aの上に
は、PtMn合金からなる反強磁性層13が形成され
る。第1および第2の固定磁性層3A,3Cは、強磁性
体の薄膜からなり、例えば、Co、NiFe合金、Co
NiFe合金、CoFe合金、CoNi合金などで形成
され、両者の合計が40オングストローム程度の厚さと
されることが好ましく、第1の固定磁性層3Aは、例え
ばCoからなりその膜厚が13〜20オングストローム
に設定され。第2の固定磁性層3Cは、例えばCoから
なりその膜厚が15〜25オングストロームに設定され
る。また、前記非磁性中間層3B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ことが好ましく、通常、8オングス
トローム程度の厚さに形成されている。
In this embodiment, the fixed magnetic layers 3A, 3B and 3 are provided on the nonmagnetic conductive layer 4 made of Cu (copper) or the like.
C is formed. The fixed magnetic layers 3A, 3B, 3C
A second pinned magnetic layer 3C laminated on the non-magnetic conductive layer 4 and a non-magnetic intermediate layer 3B formed on the second pinned magnetic layer 3C; The first pinned magnetic layer 3A has a magnetization direction antiparallel to the magnetization direction of the layer 3C. An antiferromagnetic layer 13 made of a PtMn alloy is formed on the first pinned magnetic layer 3A. The first and second pinned magnetic layers 3A and 3C are made of a ferromagnetic thin film, for example, Co, NiFe alloy, Co
The first pinned magnetic layer 3A is made of, for example, Co and has a thickness of 13 to 20 Angstroms. The first fixed magnetic layer 3A is preferably made of a NiFe alloy, a CoFe alloy, a CoNi alloy, or the like, and has a total thickness of about 40 Angstroms. Set to The second pinned magnetic layer 3C is made of, for example, Co and has a thickness of 15 to 25 Å. The nonmagnetic intermediate layer 3B is made of Ru, Rh, I
It is preferably formed of one or more alloys of r, Cr, Re, and Cu, and is usually formed to a thickness of about 8 angstroms.

【0120】この第1の固定磁性層3Aは、反強磁性層
2に接して形成され、磁場中アニール(熱処理)を施す
ことにより、前記第1の固定磁性層3Aと反強磁性層2
との界面にて交換結合磁界(交換異方性磁界)が発生
し、例えば図に示すように、前記第1の固定磁性層3A
の磁化が、図示Y方向に固定される。前記第1の固定磁
性層3Aの磁化が、図示Y方向に固定されると、非磁性
中間層3Bを介して対向する第2の固定磁性層3Cの磁
化は、第1の固定磁性層3Aの磁化と反平行の状態、つ
まり、図示Y方向と逆方向に固定される。図26に示す
ように、これら下地層1から酸化層7aまでの各層によ
り、略台形状の断面形状を有する積層体91が構成され
ている。
The first pinned magnetic layer 3A is formed in contact with the antiferromagnetic layer 2 and is annealed (heat-treated) in a magnetic field to form the first pinned magnetic layer 3A and the antiferromagnetic layer 2A.
An exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) is generated at the interface with the first fixed magnetic layer 3A as shown in FIG.
Are fixed in the illustrated Y direction. When the magnetization of the first fixed magnetic layer 3A is fixed in the Y direction in the figure, the magnetization of the second fixed magnetic layer 3C opposed via the nonmagnetic intermediate layer 3B becomes the same as that of the first fixed magnetic layer 3A. It is fixed in a state antiparallel to the magnetization, that is, in a direction opposite to the Y direction in the figure. As shown in FIG. 26, each of the layers from the underlayer 1 to the oxide layer 7a forms a laminate 91 having a substantially trapezoidal cross-sectional shape.

【0121】図11,12は、本実施形態における磁気
再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁
性層の磁歪λs(×10-6)との範囲を示す図である。
本実施形態において、前記磁気記録トラック幅方向寸法
Tw(μm)と、前記フリー磁性層5の素子高さ方向の
磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図11に各点(T
w,λs)で示すように、点G1 (0.18,20),
点H1 (0.17,20),点I1 (0.15,2
0),点J1 (0.13,20),点K1 (0.1,2
0),点L1 (0.1,9),点M1 (0.13,
5),点N1 (0.15,3.5),点O1 (0.1
7,2),点P1 (0.18,1)で囲まれる範囲内の
値に設定されることができ、この範囲であると、特に、
0.18μm以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、
再生波形の歪みや不安定性(instability )を抑制しつ
つ必要な再生出力を確保する上でより好ましい。
FIGS. 11 and 12 are diagrams showing the range of the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer in this embodiment.
In the present embodiment, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic recording track and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) in the element height direction of the free magnetic layer 5 are shown in FIG.
w, λs), the point G 1 (0.18, 20),
Point H 1 (0.17,20), point I 1 (0.15,2
0), point J 1 (0.13, 20), point K 1 (0.1, 2
0), point L 1 (0.1, 9), point M 1 (0.13,
5), point N 1 (0.15, 3.5), point O 1 (0.1
7,2) and a value within a range surrounded by a point P 1 (0.18,1).
In a head having a reproduction track width of 0.18 μm or less,
It is more preferable to secure necessary reproduction output while suppressing distortion and instability of the reproduction waveform.

【0122】本実施形態において、前記磁気再生トラッ
ク幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層5の磁
歪λs(×10-6)とが、添付図面図12に各点(T
w,λs)で示すように、点G2 (0.2,13.
5),点H2 (0.17,16),点I2 (0.15,
17.5),点J2 (0.13,20),点K2 (0.
1,20),点L2 (0.1,9),点M2 (0.1
3,5),点N2 (0.15,3.5),点O2 (0.
17,2),点P2 (0.2,1)で囲まれる範囲内の
値に設定されることができ、この範囲であると、特に、
0.2μm以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再
生波形の歪みや不安定性(instability )をさらに効果
的に抑制する上と、磁気的な実効再生トラック幅の制御
の上で好適なハードバイアス層の残留磁化×膜厚積にハ
ードバイアス層を設定しつつ、必要な再生出力を確保す
る上で、より好ましい。
In the present embodiment, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproduction track and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer 5 are shown in FIG.
w, λs), the point G 2 (0.2, 13.
5), point H 2 (0.17, 16), point I 2 (0.15,
17.5), point J 2 (0.13, 20), point K 2 (0.
1, 20), point L 2 (0.1,9), point M 2 (0.1
3,5), the point N 2 (0.15,3.5), the point O 2 (0.
17, 2) and a point P 2 (0.2, 1).
In a head having a reproduction track width of 0.2 μm or less, a hard bias layer suitable for suppressing distortion and instability of a reproduction waveform more effectively and controlling a magnetic effective reproduction track width is preferable. It is more preferable to secure a necessary reproduction output while setting the hard bias layer to the product of the residual magnetization and the film thickness.

【0123】本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子によ
れば、図19ないし図25に示す第1ないし第5実施形
態におけるスピンバルブ型薄膜素子と同様の効果を奏す
ることができ、抵抗変化率(ΔR/R)をより向上し
て、狭トラック化、高記録密度化に対応することが可能
となる。また、いわゆる、シンセティックフェリピンド
型(synthetic-ferri-pinned type )としたことによ
り、特に薄いフリー磁性層を用いた時の再生波形の非対
称性(Asymmetry )が防止できるとともに、磁気記録媒
体からの信号の処理が不正確になる不安定性(instabil
ity )の原因となるバルクハイゼンノイズ等が発生する
ことを防止することができる。また、フリー磁性層5の
磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と磁歪λs
(×10-6)とが、上記の値に設定されているために再
生波形の歪みや不安定性(instability )を増加させる
ことなしに、狭いトラック幅のヘッドにおいても必要な
再生出力を確保することができる。
According to the spin-valve thin-film element of this embodiment, the same effects as those of the spin-valve thin-film elements of the first to fifth embodiments shown in FIGS. 19 to 25 can be obtained. ΔR / R) can be further improved to cope with narrower tracks and higher recording density. In addition, the so-called synthetic-ferri-pinned type prevents the asymmetry of the reproduced waveform, particularly when a thin free magnetic layer is used, and also reduces the signal from the magnetic recording medium. Processing becomes inaccurate (instabil
) can be prevented from occurring. Further, the dimension Tw (μm) of the free magnetic layer 5 in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs
Since (× 10 −6 ) is set to the above value, the necessary reproduction output is ensured even in a head having a narrow track width without increasing the distortion and instability of the reproduction waveform. be able to.

【0124】以下、本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁
気素子およびこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドの第7実施形態を、図面に基づいて説明
する。 [第7実施形態]図27は、本発明の第7実施形態のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から
見た場合の構造を示した断面図である。このスピンバル
ブ型薄膜磁気素子は、フリー磁性層を中心としてその膜
厚方向両側に非磁性導電層、固定磁性層、および反強磁
性層がそれぞれ形成された、いわゆるデュアルスピンバ
ルブ型(Dual spin-valves)とされる。このデュアルス
ピンバルブ型薄膜磁気素子では、磁気抵抗効果を発現す
るフリー磁性層/非磁性導電層/固定磁性層のこの3層
の組合わせが2組存在するためシングルスピンバルブ型
薄膜磁気素子に比べて大きな△R/Rを期待でき、高密
度記録化に対応できるものとなっている。
Hereinafter, a seventh embodiment of a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention and a thin-film magnetic head provided with the spin-valve thin-film magnetic element will be described with reference to the drawings. Seventh Embodiment FIG. 27 is a sectional view showing the structure of a spin-valve thin film magnetic element according to a seventh embodiment of the present invention when viewed from the side facing a recording medium. This spin-valve thin-film magnetic element has a so-called dual spin-valve type (Dual spin-type) in which a nonmagnetic conductive layer, a pinned magnetic layer, and an antiferromagnetic layer are formed on both sides of a free magnetic layer in the thickness direction. valves). In this dual spin-valve thin-film magnetic element, there are two combinations of these three layers of the free magnetic layer / non-magnetic conductive layer / fixed magnetic layer that exhibit the magnetoresistance effect, and therefore, compared to the single spin-valve thin-film magnetic element. Therefore, a large ΔR / R can be expected, and it is possible to cope with high-density recording.

【0125】図27に示すスピンバルブ型薄磁気膜素子
は、基板側から下地層30、反強磁性層31、第1の固
定磁性層(下)32、非磁性中間層(下)33、第2の
固定磁性層(下)34、非磁性導電層35、フリー磁性
層36、非磁性導電層40、第2の固定磁性層(上)4
1、非磁性中間層(上)42、第1の固定磁性層(上)
43、反強磁性層44、および保護層45の順で積層さ
れている。なお図7に示すように、下地層30から保護
層45までの積層体46の両側には、バイアス下地層1
30a、ハードバイアス層130、中間層131a、電
極層131が形成されている。
The spin-valve thin magnetic film element shown in FIG. 27 has an underlayer 30, an antiferromagnetic layer 31, a first pinned magnetic layer (lower) 32, a nonmagnetic intermediate layer (lower) 33, 2 fixed magnetic layer (lower) 34, nonmagnetic conductive layer 35, free magnetic layer 36, nonmagnetic conductive layer 40, second fixed magnetic layer (upper) 4
1. Non-magnetic intermediate layer (upper) 42, first fixed magnetic layer (upper)
43, an antiferromagnetic layer 44, and a protective layer 45 are stacked in this order. As shown in FIG. 7, the bias underlayer 1 is provided on both sides of the laminate 46 from the underlayer 30 to the protective layer 45.
30a, a hard bias layer 130, an intermediate layer 131a, and an electrode layer 131 are formed.

【0126】図27に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
の反強磁性層31,44は、PtMn合金で形成されて
いることが好ましく、あるいはPtMn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)合金、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)合金で形成されていてもよい。
The antiferromagnetic layers 31 and 44 of the spin-valve thin-film magnetic element shown in FIG. 27 are preferably formed of a PtMn alloy.
X-Mn (where X is one or more elements of Pd, Ir, Rh, and Ru) alloys or Pt-Mn-X '(where X' is Pd, Ir, R
h, Ru, Au, or Ag).

【0127】前記フリー磁性層36は、前述した図19
〜図26に示す第1〜第6実施形態と同様に、NiF
e,CoFe,CoFeNi系合金からなる単層あるい
はCoFe等のCo合金とNiFe合金の積層膜とさ
れ、その膜厚が、10〜50オングストローム程度の厚
さの範囲に設定され、より好ましくは、20〜35オン
グストロームの範囲に設定されることが好ましい。
The free magnetic layer 36 corresponds to the above-described FIG.
To the sixth embodiment shown in FIG.
e, a single layer of CoFe, CoFeNi-based alloy or a laminated film of a Co alloy such as CoFe and a NiFe alloy, the thickness of which is set in a range of about 10 to 50 Å, more preferably 20 to 50 Å. Preferably, it is set in the range of ~ 35 angstroms.

【0128】図13,14は、本実施形態における磁気
再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁
性層の磁歪λs(×10-6)との範囲を示す図である。
本実施形態において、前記磁気記録トラック幅方向寸法
Tw(μm)と、前記フリー磁性層36の素子高さ方向
の磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図13に各点
(Tw,λs)で示すように、点H1 (0.17,2
0),点I1 (0.15,20),点J1 (0.13,
20),点K1 (0.1,20),点L1 (0.1,
9),点M1 (0.13,5),点N1 (0.15,
3.5),点O1(0.17,2)で囲まれる範囲内の
値に設定されることができ、この範囲であると、特に、
0.17μm以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、
再生波形の歪みや不安定性(instability )を抑制しつ
つ必要な再生出力を確保する上でより好ましい。
FIGS. 13 and 14 are diagrams showing the range of the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer in this embodiment.
In the present embodiment, the dimension Tw (μm) in the magnetic recording track width direction and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) in the element height direction of the free magnetic layer 36 are shown in FIG. λs), the point H 1 (0.17,2
0), point I 1 (0.15, 20), point J 1 (0.13,
20), the point K 1 (0.1,20), the point L 1 (0.1,
9), point M 1 (0.13, 5), point N 1 (0.15,
3.5), it can be set to a value within a range surrounded by the point O 1 (0.17, 2).
In a head having a reproduction track width of 0.17 μm or less,
It is more preferable to secure necessary reproduction output while suppressing distortion and instability of the reproduction waveform.

【0129】本実施形態において、前記磁気再生トラッ
ク幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層36の
磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図14に各点(T
w,λs)で示すように、点H2 (0.17,16),
点I2 (0.15,17.5),点J2 (0.13,2
0),点K2 (0.1,20),点L2 (0.1,
9),点M2 (0.13,5),点N2 (0.15,
3.5),点O2 (0.17,2)で囲まれる範囲内の
値に設定されることができ、この範囲であると、特に、
0.17μm以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、
再生波形の歪みや不安定性(instability )を更に効果
的に抑制する上でと、磁気的な実効再生トラック幅の制
御の上で好適なハードバイアス層の残留磁化×膜厚積に
ハードバイアス層を設定しつつ、必要な再生出力を確保
する上で、より好ましい。
In the present embodiment, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproducing track and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer 36 are shown at each point (T
w, λs), the point H 2 (0.17,16),
Point I 2 (0.15, 17.5), point J 2 (0.13, 2
0), the point K 2 (0.1,20), point L 2 (0.1,
9), point M 2 (0.13, 5), point N 2 (0.15,
3.5), it can be set to a value within a range surrounded by the point O 2 (0.17, 2 ).
In a head having a reproduction track width of 0.17 μm or less,
In order to more effectively suppress distortion and instability of the reproduction waveform, and to control the effective magnetic reproduction track width, the hard bias layer should be provided with a product of the residual magnetization and the thickness of the hard bias layer. It is more preferable to secure necessary reproduction output while setting.

【0130】このスピンバルブ型薄膜磁気素子において
も、前記第1の固定磁性層(下)32の膜厚tP1と、
第2の固定磁性層(下)34の膜厚tP2との膜厚比、
および第1の固定磁性層(上)43の膜厚tP1と第2
の固定磁性層41(上)の膜厚tP2との膜厚比(第1
の固定磁性層の膜厚tP1)/(第2の固定磁性層の膜
厚tP2)は、0.33〜0.95、あるいは1.05
〜4の範囲内であることが好ましい。さらには、膜厚比
が上記範囲内であり、第1の固定磁性層(下)32,
(上)43の膜厚tP1および第2の固定磁性層(下)
34,(上)41の膜厚tP2が10〜70オングスト
ロームの範囲内で、かつ第1の固定磁性層32,43の
膜厚tP1から第2の固定磁性層34,41の膜厚tP2
を引いた絶対値が2オングストローム以上であると、4
0kA/m以上の交換結合磁界を得ることが可能であ
る。なお第1の固定磁性層(下)32,(上)43と第
2の固定磁性層(下)34,(上)41との膜厚比や膜
厚、非磁性中間層(下)33,(上)42の膜厚、およ
び反強磁性層31,44の膜厚を上述した範囲内で適正
に調節することにより、充分な△R/R(抵抗変化率)
を保つことができる。
Also in this spin-valve thin film magnetic element, the film thickness tP 1 of the first fixed magnetic layer (lower) 32 is
A film thickness ratio of the second pinned magnetic layer (lower) 34 to the film thickness tP 2 ,
And the thickness tP 1 of the first pinned magnetic layer (upper) 43 and the second
The thickness ratio of the fixed magnetic layer 41 (upper) to the thickness tP 2 (first
The film thickness of the pinned magnetic layer tP 1) / (film thickness tP 2 of the second pinned magnetic layer), from 0.33 to 0.95 or 1.05,
It is preferably in the range of 4 to 4. Further, the film thickness ratio is within the above range, and the first fixed magnetic layer (lower) 32,
(Top) 43 film thickness tP 1 and second pinned magnetic layer (bottom)
34, (top) with 41 thickness tP 2 is in the range of 10 to 70 angstroms, and the first film thickness tP 1 of the fixed magnetic layer 32, 43 a second film thickness of the pinned magnetic layer 34, 41 tP Two
If the absolute value after subtracting is 2 angstrom or more, 4
It is possible to obtain an exchange coupling magnetic field of 0 kA / m or more. The film thickness ratio and film thickness of the first fixed magnetic layers (lower) 32 and (upper) 43 and the second fixed magnetic layers (lower) 34 and (upper) 41, the non-magnetic intermediate layer (lower) 33, By appropriately adjusting the thickness of the (upper) 42 and the thicknesses of the antiferromagnetic layers 31 and 44 within the above ranges, a sufficient ΔR / R (resistance change rate) can be obtained.
Can be kept.

【0131】バイアス下地層130aは、緩衝膜および
配向膜であり、Crなどで形成されることが好ましく、
例えば、20〜100オングストローム程度、好ましく
は50オングストローム程度の厚さとされ、中間層13
1aは、例えばTaからなり50オングストローム程度
の膜厚とされる。これらバイアス下地層130aおよび
中間層131aにより、後工程のインダクティブヘッド
(書込ヘッド)の製造プロセスでおこなう絶縁レジスト
の硬化工程(UVキュアまたはハードベーク)等で高温
に曝される場合に、拡散バリアーとして機能し、ハード
バイアス層130,130と周辺層の間で熱拡散がおこ
り、ハードバイアス層130,130の磁気特性が劣化
することおよび、電極層131,131と周辺層の間で
熱拡散がおこり、電極層131,131の特性が劣化す
ることを防止することができる。
The bias underlayer 130a is a buffer film and an alignment film, and is preferably formed of Cr or the like.
For example, the intermediate layer 13 has a thickness of about 20 to 100 Å, preferably about 50 Å.
1a is made of, for example, Ta and has a thickness of about 50 angstroms. The bias underlayer 130a and the intermediate layer 131a provide a diffusion barrier when exposed to a high temperature in a curing step (UV cure or hard bake) of an insulating resist performed in a manufacturing process of an inductive head (write head) in a later step. Function, the thermal diffusion occurs between the hard bias layers 130, 130 and the peripheral layer, and the magnetic characteristics of the hard bias layers 130, 130 deteriorate, and the thermal diffusion between the electrode layers 131, 131 and the peripheral layer. This can prevent the characteristics of the electrode layers 131 from deteriorating.

【0132】前記ハードバイアス層130,130は、
通常、200〜800オングストローム程度の厚さとさ
れ、例えば、Co−Pt合金やCo−Cr−Pt合金や
Co−Cr−Ta(コバルト−クロム−タンタル)合金
などで形成されることが好ましい。また、前記ハードバ
イアス層130,130が、図示X1方向に磁化されて
いることで、前記フリー磁性層36の磁化が、図示X1
方向に揃えられている。これにより、前記フリー磁性層
36の変動磁化と第2の固定磁性層(下)34,(上)
41の固定磁化とが略90度で交差する関係となってい
る。このハードバイアス層130,130はフリー磁性
層36と磁気的に結合されていればよく、このハードバ
イアス層130からの固定磁性層32,34,41,4
3への影響を低減するために、例えば、膜厚方向におけ
る配置位置をフリー磁性層36と略等しい位置に規定す
ることもできる。
The hard bias layers 130, 130
Usually, the thickness is about 200 to 800 angstroms, and for example, it is preferable to be formed of a Co-Pt alloy, a Co-Cr-Pt alloy, a Co-Cr-Ta (cobalt-chromium-tantalum) alloy, or the like. Further, since the hard bias layers 130 and 130 are magnetized in the X1 direction in the figure, the magnetization of the free magnetic layer 36 becomes
It is aligned in the direction. Thus, the fluctuation magnetization of the free magnetic layer 36 and the second pinned magnetic layers (lower) 34, (upper)
The fixed magnetization 41 intersects at approximately 90 degrees. The hard bias layers 130, 130 need only be magnetically coupled to the free magnetic layer 36, and the fixed magnetic layers 32, 34, 41, 4 from the hard bias layer 130 may be used.
In order to reduce the influence on No. 3, for example, the arrangement position in the film thickness direction can be set to a position substantially equal to the free magnetic layer 36.

【0133】電極層131,131が、Cr、Au、T
a、Wから選択される1種またはそれ以上からなる単層
膜もしくはその多層膜で形成されたことにより、抵抗値
を低減することができる。ここでは、電極層131,1
31としてCrが選択されて、Taからなる中間層13
1a上にエピタキシャル成長することにより形成される
ことにより電気抵抗値を低減することができる。
The electrode layers 131, 131 are made of Cr, Au, T
The resistance value can be reduced by being formed of a single layer film of one or more selected from a and W or a multilayer film thereof. Here, the electrode layers 131, 1
31 is selected as Cr and the intermediate layer 13 made of Ta is used.
The electrical resistance value can be reduced by being formed by epitaxial growth on 1a.

【0134】本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子によ
れば、図19ないし図26に示す第1ないし第6実施形
態におけるスピンバルブ型薄膜素子と同様の効果を奏す
ることができ、抵抗変化率(ΔR/R)をより向上し
て、狭トラック化、高記録密度化に対応することが可能
となる。また、いわゆる、シンセティックフェリピンド
型(synthetic-ferri-pinned type )としたことによ
り、再生波形の非対称性(Asymmetry )が低減されると
ともに、磁気記録媒体からの信号の処理が不正確になる
不安定性(instability )の原因となるバルクハイゼン
ノイズ等が発生することを防止することができる。ま
た、フリー磁性層5の磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と磁歪λs(×10-6)とが、上記の値に設定
されているために、再生波形の歪みや不安定性(instab
ility )を増加させることなしに、狭いトラック幅のヘ
ッドにおいても必要な再生出力を確保することができ
る。
According to the spin-valve thin film element of this embodiment, the same effects as those of the spin-valve thin film elements of the first to sixth embodiments shown in FIGS. ΔR / R) can be further improved to cope with narrower tracks and higher recording density. In addition, by using a so-called synthetic-ferri-pinned type, asymmetry of the reproduced waveform is reduced, and instability that the processing of the signal from the magnetic recording medium is inaccurate. It is possible to prevent the occurrence of bulk Heisen noise or the like which causes (instability). In addition, the dimension Tw of the free magnetic layer 5 in the magnetic reproduction track width direction is set.
(Μm) and magnetostriction λs (× 10 −6 ) are set to the above values, so that the distortion and instability of the reproduced waveform (instab)
The required reproduction output can be ensured even in a head having a narrow track width without increasing ility).

【0135】以下、本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁
気素子、およびこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備え
た薄膜磁気ヘッドの第8実施形態を、図面に基づいて説
明する。 [第8実施形態]図28は、本発明の第8実施形態のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から
見た場合の構造を示した断面図である。本実施形態のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子は、先に説明した図27に示
す第7実施形態のものと略同等のシンセティックフェリ
ピンド型(synthetic-ferri-pinned type )とされるデ
ュアルシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子とされ、対
応する構成には、同一の符号を付けその説明を省略す
る。本実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子におい
て、図27に示す第7実施形態と異なる点は、第2の固
定磁性層(下)34,(上)41の一部に、強磁性絶縁
材料からなる鏡面反射層51,52を設けた点である。
Hereinafter, an eighth embodiment of a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention and a thin-film magnetic head provided with the spin-valve thin-film magnetic element will be described with reference to the drawings. [Eighth Embodiment] FIG. 28 is a sectional view showing the structure of a spin-valve thin film magnetic element according to an eighth embodiment of the present invention when viewed from the side facing a recording medium. The spin-valve thin-film magnetic element of the present embodiment is a dual-single spin-valve type that is a synthetic-ferri-pinned type substantially equivalent to that of the seventh embodiment shown in FIG. 27 described above. A thin-film magnetic element is used, and the corresponding components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. The spin valve thin film magnetic element of this embodiment is different from the seventh embodiment shown in FIG. 27 in that a part of the second fixed magnetic layers (lower) 34 and (upper) 41 is made of a ferromagnetic insulating material. Is that mirror reflection layers 51 and 52 are provided.

【0136】この鏡面反射層51,52はともに、図2
4に示す第4実施形態における鏡面反射層S1に対応し
て鏡面反射効果により大きな△R/R(抵抗変化率)が
得られ、高密度記録化に対応できるものとすることがで
きるもので、その詳細な説明は省略する。
The specular reflection layers 51 and 52 are both shown in FIG.
4, a large ΔR / R (rate of change in resistance) is obtained by the specular reflection effect corresponding to the specular reflection layer S1 in the fourth embodiment shown in FIG. 4, and it is possible to cope with high-density recording. Detailed description is omitted.

【0137】図15,16は、本実施形態における磁気
再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁
性層の磁歪λs(×10-6)との範囲を示す図である。
本実施形態において、前記磁気再生トラック幅方向寸法
Tw(μm)と、前記フリー磁性層36の磁歪λs(×
10-6)とが、添付図面図15に各点(Tw,λs)で
示すように、点I1 (0.15,20),点J1 (0.
13,20),点K1 (0.1,20),点L1 (0.
1,9),点M1 (0.13,5),点N1 (0.1
5,3.5)で囲まれる範囲内の値に設定されることが
でき、この範囲であると、特に、0.15μm以下の再
生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪みや不安
定性(instability )を抑制しつつ必要な再生出力を確
保する上でより好ましい。
FIGS. 15 and 16 are diagrams showing the range between the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer in this embodiment.
In this embodiment, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproduction track and the magnetostriction λs (×
10 -6 ), as shown by each point (Tw, λs) in FIG. 15 of the accompanying drawings, the point I 1 (0.15, 20) and the point J 1 (0.
13, 20), point K 1 (0.1, 20), point L 1 (0.
1, 9), point M 1 (0.13, 5), point N 1 (0.1
5, 3.5), and within this range, the distortion and instability of the reproduction waveform (instability) especially in a head having a reproduction track width of 0.15 μm or less. Is more preferable for securing necessary reproduction output while suppressing the above.

【0138】本実施形態において、前記磁気再生トラッ
ク幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層36の
磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図16に各点(T
w,λs)で示すように、点I2 (0.15,17.
5),点J2 (0.13,20),点K2 (0.1,2
0),点L2 (0.1,9),点M2 (0.13,
5),点N2 (0.15,3.5)で囲まれる範囲内の
値に設定されることができ、この範囲であると、特に、
0.15μm以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、
再生波形の歪みや不安定性(instability )をさらに効
果的に抑制する上でと、磁気的な実効再生トラック幅の
制御の上で好適なハードバイアス層の残留磁化×膜厚積
にハードバイアス層を設定しつつ、必要な再生出力を確
保する上で、より好ましい。
In the present embodiment, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproduction track and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer 36 are shown in FIG.
w, λs), the point I 2 (0.15, 17.
5), point J 2 (0.13, 20), point K 2 (0.1, 2
0), point L 2 (0.1, 9), point M 2 (0.13,
5), it can be set to a value within a range surrounded by a point N 2 (0.15, 3.5).
In a head having a reproduction track width of 0.15 μm or less,
In order to more effectively suppress the distortion and instability of the reproduction waveform and to control the magnetic effective reproduction track width, the hard bias layer should be formed with the product of the residual magnetization and the thickness of the hard bias layer. It is more preferable to secure necessary reproduction output while setting.

【0139】本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子によ
れば、図19ないし図27に示す第1ないし第7実施形
態におけるスピンバルブ型薄膜素子と同様の効果を奏す
ることができ、抵抗変化率(ΔR/R)をより向上し
て、狭トラック化、高記録密度化に対応することが可能
となる。また、フリー磁性層36の磁気再生トラック幅
方向寸法Tw(μm)と磁歪λs(×10-6)とが、上
記の値に設定されているために再生波形の歪みや不安定
性(instability )を増加させることなしに、狭いトラ
ック幅のヘッドにおいても必要な再生出力を確保するこ
とができる。
According to the spin-valve thin-film element of this embodiment, the same effects as those of the spin-valve thin-film elements of the first to seventh embodiments shown in FIGS. 19 to 27 can be obtained. ΔR / R) can be further improved to cope with narrower tracks and higher recording density. Also, since the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer 36 are set to the above values, distortion and instability of the reproduction waveform are reduced. The required reproduction output can be ensured even in a head having a narrow track width without increasing.

【0140】なお、本発明においては、上記の各実施形
態におけるフリー磁性層5,14,36において、他の
実施形態のフリー磁性層における磁気再生トラック幅方
向寸法Tw(μm)と磁歪λs(×10-6)とを適用す
ることが可能である。さらに、上記の各実施形態におけ
るフリー磁性層5,14,36において、前記磁気再生
トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層
の磁歪λs(×10-6)とが、添付図面図17に各点
(Tw,λs)で示すように、点J1 (0.13,2
0),点K1 (0.1,20),点L1 (0.1,
9),点M1 (0.13,5)で囲まれる範囲内の値に
設定されることができ、この範囲であると、特に、0.
13μm以下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生
波形の歪みや不安定性(instability )を抑制しつつ必
要な再生出力を確保する上でより好ましい。
In the present invention, in the free magnetic layers 5, 14, and 36 in the above embodiments, the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs (× 10 -6 ) can be applied. Further, in the free magnetic layers 5, 14, and 36 in each of the above embodiments, the dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproduction track and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer are shown in the accompanying drawings. As shown by each point (Tw, λs) in FIG. 17, the point J 1 (0.13, 2
0), the point K 1 (0.1,20), the point L 1 (0.1,
9), it can be set to a value within a range surrounded by the point M 1 (0.13, 5).
In a head having a reproduction track width of 13 μm or less, it is more preferable to secure a required reproduction output while suppressing distortion and instability of a reproduction waveform.

【0141】さらに、上記の各実施形態におけるフリー
磁性層5,14,36において、前記磁気再生トラック
幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λ
s(×10-6)とが、添付図面図18に各点(Tw,λ
s)で示すように、点J2 (0.13,20),点K2
(0.1,20),点L2 (0.1,9),点M
2 (0.13,5)で囲まれる範囲内の値に設定される
ことができ、この範囲であると、特に、0.13μm以
下の再生トラック幅のヘッドにおいて、再生波形の歪み
や不安定性(instability )をさらに効果的に抑制する
上と、磁気的な実効再生トラック幅の制御の上で好適な
ハードバイアス層の残留磁化×膜厚積にハードバイアス
層を設定しつつ、必要な再生出力を確保する上で、より
好ましい。
Further, in the free magnetic layers 5, 14, and 36 in each of the above embodiments, the dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λ
s (× 10 −6 ) corresponds to each point (Tw, λ) in FIG.
s), the point J 2 (0.13, 20) and the point K 2
(0.1, 20), point L 2 (0.1, 9), point M
2 The value can be set to a value within a range surrounded by (0.13, 5). In this range, distortion and instability of the reproduced waveform are obtained particularly in a head having a reproduced track width of 0.13 μm or less. (Instability) is more effectively suppressed, and the required reproduction output is set while setting the hard bias layer to the product of the residual magnetization and the thickness of the hard bias layer, which is suitable for controlling the magnetic effective reproduction track width. It is more preferable to ensure the following.

【0142】次に、本発明の薄膜磁気へッドについて詳
しく説明する。図30は、本発明の薄膜磁気ヘッドの一
例を示した斜視図である。この薄膜磁気ヘッドは、ハー
ドディスク装置などの磁気記録媒体に搭載される浮上式
のものである。この薄膜磁気ヘッドのスライダ251
は、図30において符号235で示す側がディスク面の
移動方向の上流側に向くリーディング側で、符号236
で示す側がトレーリング側である。このスライダ251
のディスクに対向する面では、レール状のABS面(エ
アーベアリング面:レール部の浮上面)251a、25
1a、251bと、エアーグルーブ251c、251c
とが形成されている。そして、このスライダ251のト
レーリング側の端面251dには、磁気コア部250が
設けられている。
Next, the thin film magnetic head of the present invention will be described in detail. FIG. 30 is a perspective view showing an example of the thin-film magnetic head of the present invention. This thin-film magnetic head is of a floating type mounted on a magnetic recording medium such as a hard disk device. The slider 251 of this thin-film magnetic head
In FIG. 30, the side indicated by reference numeral 235 is the leading side facing the upstream side in the moving direction of the disk surface, and the side indicated by reference numeral 236
The side indicated by is the trailing side. This slider 251
On the surface facing the disk, the rail-shaped ABS surface (air bearing surface: floating surface of the rail portion) 251a, 25
1a, 251b and air grooves 251c, 251c
Are formed. A magnetic core 250 is provided on the trailing end surface 251d of the slider 251.

【0143】この例で示す薄膜磁気ヘッドの磁気コア部
250は、図31および図32に示す構造の複合型磁気
ヘッドであり、スライダ251のトレーリング側端面2
51d上に、MRヘッド(読出ヘッド)h1と、インダ
クティブヘッド(書込ヘッド)h2とが順に積層されて
構成されている。
The magnetic core section 250 of the thin film magnetic head shown in this example is a composite magnetic head having the structure shown in FIGS. 31 and 32, and the trailing end face 2 of the slider 251 is provided.
An MR head (read head) h1 and an inductive head (write head) h2 are sequentially stacked on 51d.

【0144】この例のMRヘッドh1は、基板を兼ねる
スライダ251のトレーリング側端部に形成された磁性
合金からなる下部シールド層253上に、下部ギャップ
層254が設けられている。そして、下部ギャップ層2
54上には、磁気抵抗効果素子層245が積層されてい
る。この磁気抵抗効果素子層245上には、上部ギャッ
プ層256が形成され、その上に上部シールド層257
が形成されている。この上部シールド層257は、その
上に設けられるインダクティブヘッドh2の下部コア層
と兼用にされている。このMRヘッドh1は、ハードデ
ィスクのディスクなどの磁気記録媒体からの微小の漏れ
磁界の有無により、磁気抵抗効果素子層245の抵抗を
変化させ、この抵抗変化を読み取ることで記録媒体の記
録内容を読み取るものである。
In the MR head h1 of this example, a lower gap layer 254 is provided on a lower shield layer 253 made of a magnetic alloy and formed at a trailing end of a slider 251 also serving as a substrate. And the lower gap layer 2
A magnetoresistive effect element layer 245 is stacked on 54. An upper gap layer 256 is formed on the magnetoresistive element layer 245, and an upper shield layer 257 is formed thereon.
Are formed. The upper shield layer 257 is also used as a lower core layer of the inductive head h2 provided thereon. The MR head h1 changes the resistance of the magnetoresistive element layer 245 depending on the presence or absence of a small leakage magnetic field from a magnetic recording medium such as a hard disk, and reads the recorded contents of the recording medium by reading the change in resistance. Things.

【0145】前記MRヘッドh1に設けられている磁気
抵抗効果素子層245には、上述したスピンバルブ型薄
膜素子が備えられている。前記スピンバルブ型薄膜素子
は、薄膜磁気へッド(再生用ヘッド)を構成する最も重
要なものである。
The magnetoresistive element layer 245 provided in the MR head h1 has the above-described spin-valve thin film element. The spin valve type thin film element is the most important element constituting a thin film magnetic head (read head).

【0146】また、インダクティブヘッドh2は、下部
コア層257の上に、ギャップ層264が形成され、そ
の上に平面的に螺旋状となるようにパターン化されたコ
イル層266が形成されている。前記コイル層266
は、第1の絶縁材料層267Aおよび第2の絶縁材料層
267Bに囲まれている。第2絶縁材料層267Bの上
に形成された上部コア層268は、ABS面251bに
て、その磁極端部268aを下部コア層257に、磁気
ギャップGの厚みをあけて対向させ、図31および図3
2に示すように、その基端部268bを下部コア層25
7と磁気的に接続させて設けられている。また、上部コ
ア層268の上には、アルミナなどからなる保護層26
9が設けられている。
In the inductive head h2, a gap layer 264 is formed on a lower core layer 257, and a coil layer 266 patterned to be spiral in a plane is formed thereon. The coil layer 266
Is surrounded by a first insulating material layer 267A and a second insulating material layer 267B. 31. The upper core layer 268 formed on the second insulating material layer 267B has its magnetic pole end 268a opposed to the lower core layer 257 on the ABS 251b with a gap G between the magnetic poles. FIG.
As shown in FIG. 2, the base end 268b is connected to the lower core layer 25.
7 is provided so as to be magnetically connected. On the upper core layer 268, a protective layer 26 made of alumina or the like is provided.
9 are provided.

【0147】このようなインダクティブヘッドh2で
は、コイル層266に記録電流が与えられ、コイル層2
66からコア層に記録磁束が与えられる。そして、前記
インダクティブヘッドh2は、磁気ギャップGの部分で
の下部コア層257と上部コア層268の先端部からの
漏れ磁界により、ハードディスクなどの磁気記録媒体に
磁気信号を記録するものである。
In such an inductive head h2, a recording current is applied to the coil layer 266,
From 66, a recording magnetic flux is applied to the core layer. The inductive head h2 records a magnetic signal on a magnetic recording medium such as a hard disk by a leakage magnetic field from the tip of the lower core layer 257 and the upper core layer 268 at the magnetic gap G.

【0148】本発明の薄膜磁気へッドを製造するには、
まず、図31に示す磁性材料製の下部シールド層253
上に下部ギャップ層254を形成した後、磁気抵抗効果
素子層254を形成する前記スピンバルブ型薄膜素子を
成膜する。その後、前記スピンバルブ型薄膜素子の上
に、上部ギヤップ層256を介して上部シールド層25
7を形成すると、MRヘッド(読出ヘッド)h1が完成
する。続いて、前記MRヘッドh1の上部シールド層2
57と兼用である下部コア層257の上に、ギャップ層
264を形成し、その上に螺旋状のコイル層266を、
第1の絶縁材料層267Aおよび第2の絶縁材料層26
7Bで囲むように形成する。さらに、第2絶縁材料層2
67Bの上に上部コア層268を形成し、上部コア層2
68の上に、保護層269を設けることによって薄膜磁
気へッドとされる。
To manufacture the thin-film magnetic head of the present invention,
First, a lower shield layer 253 made of a magnetic material shown in FIG.
After the lower gap layer 254 is formed thereon, the spin-valve thin film element for forming the magnetoresistive element layer 254 is formed. Then, the upper shield layer 25 is formed on the spin-valve thin film element via the upper gap layer 256.
By forming 7, the MR head (read head) h1 is completed. Subsequently, the upper shield layer 2 of the MR head h1
A gap layer 264 is formed on the lower core layer 257 which is also used as the lower layer 57, and a spiral coil layer 266 is formed thereon.
First insulating material layer 267A and second insulating material layer 26
7B. Further, the second insulating material layer 2
An upper core layer 268 is formed on the upper core layer 268.
By providing a protective layer 269 on the top 68, a thin-film magnetic head is obtained.

【0149】このような薄膜磁気へッドは、上述したス
ピンバルブ型薄膜素子が備えられてなる薄膜磁気へッド
であるので、耐熱性、信頼性に優れ、アシンメトリーの
小さい薄膜磁気へッドとなる。
Since such a thin-film magnetic head is a thin-film magnetic head provided with the above-described spin-valve type thin-film element, it is excellent in heat resistance and reliability and has small asymmetry. Becomes

【0150】なお、薄膜磁気ヘッドのスライダ部分の構
成およびインダクティブヘッドの構成は、図30〜図3
2に示すものに限定されず、その他の種々の構造のスラ
イダおよびインダクティブヘッドを採用することができ
るのは勿論である。
The structure of the slider portion of the thin-film magnetic head and the structure of the inductive head are shown in FIGS.
The slider and the inductive head are not limited to those shown in FIG. 2 and may have various other structures.

【0151】(実施例)本発明では、スピンバルブ型薄
膜磁気素子において、トラック幅寸法Twと、フリー磁
性層における磁歪λsと、再生出力との関係について測
定した。実験に使用したスピンバルブ型薄膜磁気素子
は、図21に示す第2実施形態のスピンバルブ型薄膜磁
気素子である。ここで、積層体における各層の膜厚は、
下から PtMn110/Co15/Ru8/Co25/Cu2
4/Co5/NiFe/Cu15/Ta11(各数字は
それぞれの膜厚のオングストローム単位に対応する) に設定されている。
(Example) In the present invention, the relationship between the track width Tw, the magnetostriction λs in the free magnetic layer, and the reproduction output was measured in the spin-valve thin-film magnetic element. The spin valve thin film magnetic element used in the experiment is the spin valve thin film magnetic element of the second embodiment shown in FIG. Here, the thickness of each layer in the laminate is
From below PtMn110 / Co15 / Ru8 / Co25 / Cu2
4 / Co5 / NiFe / Cu15 / Ta11 (each number corresponds to angstrom unit of each film thickness).

【0152】まず、このスピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいて、 ハードバイアス層の残留磁束密度×膜厚Brt=22
T・nm フリー磁性層膜厚3.6nm ハードバイアス層の残留磁束密度×膜厚Brt=14
T・nm フリー磁性層膜厚3.6nm ハードバイアス層の残留磁束密度×膜厚Brt=14
T・nm) フリー磁性層膜厚2.5nm に設定したものにおいて、それぞれ、トラック幅寸法と
して、0.15μm,0.22μm,0.3μm,0.
4μm,のものを作成し、同時に、このときのフリー磁
性層の磁歪λsを変化させて、出力を測定した。このと
きの外部からの磁気信号の発生源となる磁気記録媒体と
しては、 磁気記録層の残留磁化×膜厚Mr・t=5T・nm 保磁力296kA/m 残留磁束密度×膜厚Brt=5T・nm かつ、センス電流の大きさを5mAとした。そして、こ
れらの再生出力のうち10MMz〜20MHz程度の低
周波数帯における再生出力が実用下限値(a)1.2m
Vを上回り、かつ、実用上限値(b)2.0mVを下回
った範囲をピックアップした。その結果を、図29に示
す。
First, in this spin-valve thin film magnetic element, the residual magnetic flux density of the hard bias layer × the film thickness Brt = 22
T · nm Free magnetic layer thickness 3.6 nm Residual magnetic flux density of hard bias layer × film thickness Brt = 14
T · nm Free magnetic layer thickness 3.6 nm Residual magnetic flux density of hard bias layer × film thickness Brt = 14
T · nm) In the case where the thickness of the free magnetic layer was set to 2.5 nm, the track width dimensions were 0.15 μm, 0.22 μm, 0.3 μm, 0.
4 μm, and at the same time, the output was measured while changing the magnetostriction λs of the free magnetic layer at this time. At this time, the magnetic recording medium serving as a source of a magnetic signal from the outside includes: the residual magnetization of the magnetic recording layer × the film thickness Mr · t = 5 T · nm coercive force 296 kA / m the residual magnetic flux density × the film thickness Brt = 5T · nm and the magnitude of the sense current was 5 mA. Then, among these reproduced outputs, the reproduced output in a low frequency band of about 10 MMz to 20 MHz has a practical lower limit (a) of 1.2 m.
A range exceeding V and below the practical upper limit (b) 2.0 mV was picked up. FIG. 29 shows the result.

【0153】これによれば、図1〜図18に示す範囲に
磁気再生トラック幅方向寸法Twと、前記フリー磁性層
の素子高さ方向の磁歪λsを設定することにより、再生
出力が適正な範囲に設定されていることがわかる。そし
て、トラック幅Twが狭くなるほど適正なフリー磁性層
の磁歪λsはプラス符号側に大きくなる方向に変化する
傾向は〜のどの場合も一致している。ハードバイア
ス層の残留磁化×膜厚積およびフリー磁性層の厚みが比
較的大きく設定されたの場合には、比較的大きな磁歪
に設定しないと再生出力が確保されないため適正な再生
出力の範囲となるためのフリー磁性層の磁歪の範囲は比
較的プラス符号の側に大きくなる傾向がある。一方、ハ
ードバイアス層の残留磁化×膜厚積およびフリー磁性層
の厚みが比較的小さく設定されたの場合には、比較的
小さな磁歪でも出力が確保できる一方で、あまり磁歪が
大きすぎると再生波形の歪みや不安定性(instability
)の発生確率が増加するため、適正な再生出力の範囲
とするためのフリー磁性層の磁歪の範囲は比較的マイナ
ス符号の側にずれる傾向がある。の場合は、との
中間的な範囲となる。
According to this, by setting the dimension Tw in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs in the element height direction of the free magnetic layer in the range shown in FIGS. You can see that it is set to The tendency that the more appropriate the magnetostriction λs of the free magnetic layer increases toward the plus sign side as the track width Tw becomes narrower is the same in all of the cases. When the product of the residual magnetization × film thickness of the hard bias layer and the thickness of the free magnetic layer are set to be relatively large, the reproduction output cannot be secured unless the magnetostriction is set to a relatively large value. Therefore, the range of the magnetostriction of the free magnetic layer tends to be relatively large on the plus sign side. On the other hand, when the product of the residual magnetization × film thickness of the hard bias layer and the thickness of the free magnetic layer are set to be relatively small, the output can be secured even with a relatively small magnetostriction. Distortion and instability
) Increases, the range of the magnetostriction of the free magnetic layer for achieving an appropriate range of the reproduction output tends to be relatively shifted to the minus sign side. In the case of, the range is intermediate between and.

【0154】[0154]

【発明の効果】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子お
よびこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドによれば、以下の効果を奏する。 (1) トラック幅寸法Twを0.4μm以下に設定す
ることにより、フリー磁性層にはハードバイアス層から
距離的に離れている部分がないため、再生トラック幅が
0.4μmより広い場合に比較して、トラック幅方向に
おいてフリー磁性層へ前記ハードバイアス層からの影響
が大きく変動することが防止される。同時に、フリー磁
性層の磁歪λsを設定することで、逆磁歪効果により、
作用する引張応力の方向に磁化が向きやすくなり、磁気
異方性が現出し、素子高さ方向(ハイト方向)を磁化容
易軸とすることができるため、磁気記録媒体からの磁界
に対してフリー磁性層の磁化を感度よく回転させ、再生
出力を向上することができる。この場合、前述したよう
にトラック幅Twが0.4μm以下に設定されることで
トラック幅方向の位置によるハードバイアス磁界の分布
が小さいために、トラック幅方向において、フリー磁性
層の変動磁化の回転容易性が大きな分布を有し、磁壁が
できて磁区が不安定になることをトラック幅が広い場合
と比較して防止することができる。このため、フリー磁
性層には、トラック幅方向において、感度のばらつく領
域が形成されることがなく、フリー磁性層内に磁壁がで
きて単磁区化が妨げられ、磁化の不均一が発生し、スピ
ンバルブ型薄膜素子において、磁気記録媒体からの信号
の処理が不正確になる不安定性(instability )の原因
となるバルクハイゼンノイズ等が発生することを防止す
ることができる。
According to the spin-valve thin-film magnetic element of the present invention and the thin-film magnetic head having the spin-valve thin-film magnetic element, the following effects can be obtained. (1) By setting the track width Tw to 0.4 μm or less, the free magnetic layer does not have a portion separated from the hard bias layer by distance, so that the comparison is made when the reproduction track width is wider than 0.4 μm. As a result, the influence of the hard bias layer on the free magnetic layer in the track width direction is prevented from greatly changing. At the same time, by setting the magnetostriction λs of the free magnetic layer,
The magnetization tends to be oriented in the direction of the applied tensile stress, magnetic anisotropy appears, and the element height direction (height direction) can be set as the easy axis of magnetization, so it is free from the magnetic field from the magnetic recording medium. By rotating the magnetization of the magnetic layer with high sensitivity, the reproduction output can be improved. In this case, since the distribution of the hard bias magnetic field at the position in the track width direction is small by setting the track width Tw to 0.4 μm or less as described above, the rotation of the fluctuating magnetization of the free magnetic layer in the track width direction is reduced. It is possible to prevent a magnetic domain from becoming unstable due to a domain wall having a large easiness as compared with a case where the track width is wide. For this reason, in the free magnetic layer, a region where the sensitivity varies in the track width direction is not formed. In the spin-valve type thin-film element, it is possible to prevent the occurrence of bulk Heisen noise or the like which causes instability that causes inaccurate processing of a signal from a magnetic recording medium.

【0155】(2) 前記磁気再生トラック幅方向寸法
Tw(μm)と、前記フリー磁性層14の磁歪λs(×
10-6)とを、添付図面図1に各点(Tw,λs)で示
すように、点A1 〜点V1 で囲まれる範囲内の値に設定
することにより、フリー磁性層内に磁壁ができて不安定
性(instability )の原因となるバルクハイゼンノイズ
等が発生する可能性を低減することができる。すなわ
ち、スピンバルブ型薄膜磁気素子の低周波数帯における
再生出力が実用上限値約2.0mVを上まわってしまい
再生波形の不安定性(instability )が増加する可能性
を低減することができる。また、フリー磁性層における
保磁力が400A/m程度以上になり、フリー磁性層の
軟磁気特性が低下し、再生波形の歪みや不安定性が増加
することを防止することができる。一方、フリー磁性層
の変動磁化がハードバイアス層に必要以上に強固に固定
されることが防止でき、印加される外部磁界に対して、
感度好く変動磁化が回転し、検出感度を向上することが
できる。すなわち、スピンバルブ型薄膜磁気素子の低周
波数帯における再生出力が実用下限値1.2mVを下ま
わることを防止することができる。
(2) The dimension Tw (μm) in the width direction of the magnetic reproduction track and the magnetostriction λs (×
10 −6 ) is set to a value within a range surrounded by points A 1 to V 1 as shown by each point (Tw, λs) in FIG. And the likelihood of occurrence of bulk Heisen noise or the like which causes instability can be reduced. That is, it is possible to reduce the possibility that the reproduction output of the spin-valve thin-film magnetic element in the low frequency band exceeds the practical upper limit of about 2.0 mV, thereby increasing the instability of the reproduction waveform. In addition, the coercive force of the free magnetic layer becomes about 400 A / m or more, so that the soft magnetic characteristics of the free magnetic layer are prevented from deteriorating, and the distortion and instability of the reproduction waveform can be prevented from increasing. On the other hand, it is possible to prevent the fluctuation magnetization of the free magnetic layer from being firmly fixed to the hard bias layer more than necessary.
The fluctuation magnetization rotates with good sensitivity, and the detection sensitivity can be improved. That is, it is possible to prevent the reproduction output in the low frequency band of the spin-valve thin film magnetic element from falling below the practical lower limit of 1.2 mV.

【0156】(3) 前記磁気再生トラック幅方向寸法
Tw(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10
-6)とを、添付図面図2に各点(Tw,λs)で示すよ
うに、点A2 〜点V2 で囲まれる範囲内の値に設定する
ことにより、フリー磁性層内に磁壁ができて不安定性
(instability )の原因となるバルクハイゼンノイズ等
が発生する可能性を低減することができる。同時に、ハ
ードバイアス層の残留磁化×膜厚積を磁気的な実効再生
トラック幅の制御性の上で好適な値に設定した状態で、
スピンバルブ型薄膜磁気素子の低周波数帯における再生
出力が実用上限値約2.0mVを上まわってしまい再生
波形の不安定性(instability )が増加する可能性を低
減することができる。また、フリー磁性層における保磁
力が400A/m程度以上になり、フリー磁性層の軟磁
気特性が低下し、再生波形の歪みや不安定性(instabil
ity )が増加することを防止することができる。一方、
ハードバイアス層の残留磁化×膜厚積を、再生波形の歪
みや不安定性(instability )をより効果的に抑制する
上で好適な値に設定した状態で、フリー磁性層の変動磁
化がハードバイアス層に必要以上に強固に固定されるこ
とが防止でき、印加される外部磁界に対して、感度好く
変動磁化が回転し、再生感度を向上することができる。
すなわち、スピンバルブ型薄膜磁気素子の低周波数帯に
おける再生出力が実用下限値1.2mVを下まわること
を防止することができる。
(3) The dimension Tw (μm) in the magnetic reproduction track width direction and the magnetostriction λs (× 10
-6 ) is set to a value within a range surrounded by points A 2 to V 2 as shown by each point (Tw, λs) in the attached drawing FIG. As a result, it is possible to reduce the possibility of occurrence of bulk Heisen noise or the like which causes instability. At the same time, in a state where the product of the residual magnetization × the film thickness of the hard bias layer is set to a suitable value on the controllability of the magnetic effective reproduction track width,
It is possible to reduce the possibility that the reproduction output in the low frequency band of the spin-valve thin film magnetic element exceeds the practical upper limit of about 2.0 mV and the instability of the reproduction waveform increases. In addition, the coercive force of the free magnetic layer becomes about 400 A / m or more, the soft magnetic characteristics of the free magnetic layer deteriorate, and the distortion and instability of the reproduced waveform (instabilization) occur.
ity) can be prevented from increasing. on the other hand,
When the product of the residual magnetization and the thickness of the hard bias layer is set to a value suitable for more effectively suppressing the distortion and instability of the reproduced waveform, the fluctuation magnetization of the free magnetic layer is changed to the value of the hard bias layer. It can be prevented from being fixed more strongly than necessary, and the fluctuation magnetization rotates with good sensitivity to the applied external magnetic field, and the reproduction sensitivity can be improved.
That is, it is possible to prevent the reproduction output in the low frequency band of the spin-valve thin film magnetic element from falling below the practical lower limit of 1.2 mV.

【0157】(4) 再生トラック幅Twが変化する
と、フリー磁性層に作用するハードバイアス層からの磁
界も変化することになり、トラック幅寸法に応じて好適
なフリー磁性層の磁歪の範囲が変化することになる。本
発明では、種種のトラック幅方向寸法毎で好適なフリー
磁性層の磁歪の範囲を規定することで、再生波形の歪み
や不安定性の防止と必要十分な再生出力の領地を図るこ
とができる。 (5) 上記により、磁歪のコントロールを図ることが
でき、スピンバルブ型薄膜素子において狭トラック化に
対応し出力特性の向上を図ることができる。 (6) 上記のようなスピンバルブ型薄膜素子を備えた
薄膜磁気ヘッドを提供することができる。
(4) When the reproduction track width Tw changes, the magnetic field from the hard bias layer acting on the free magnetic layer also changes, and the suitable magnetostriction range of the free magnetic layer changes according to the track width dimension. Will do. In the present invention, by defining a preferable magnetostriction range of the free magnetic layer for each of various dimensions in the track width direction, it is possible to prevent distortion and instability of a reproduction waveform and to obtain necessary and sufficient reproduction output. (5) As described above, the magnetostriction can be controlled, and the output characteristics can be improved in the spin-valve thin-film element in response to the narrow track. (6) It is possible to provide a thin-film magnetic head including the above-described spin-valve thin-film element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子
の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フ
リー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲を
示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproduction track width direction of a spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図2】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子
の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フ
リー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲を
示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproduction track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図3】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子
の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フ
リー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲を
示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproduction track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図4】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子
の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フ
リー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲を
示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproducing track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図5】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子
の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フ
リー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲を
示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproduction track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図6】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子
の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フ
リー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲を
示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproduction track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図7】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子
の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フ
リー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲を
示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproduction track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図8】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子
の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フ
リー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲を
示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproducing track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図9】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子
の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フ
リー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲を
示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproducing track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図10】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素
子の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記
フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲
を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproduction track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図11】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素
子の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記
フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲
を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproduction track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図12】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素
子の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記
フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲
を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproducing track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図13】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素
子の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記
フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲
を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproducing track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図14】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素
子の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記
フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲
を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproducing track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図15】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素
子の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記
フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲
を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproducing track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図16】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素
子の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記
フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲
を示すグラフである。
FIG. 16 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproduction track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図17】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素
子の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記
フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲
を示すグラフである。
FIG. 17 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproducing track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図18】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素
子の磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記
フリー磁性層の磁歪λs(×10-6)とを設定する範囲
を示すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing a range for setting a dimension Tw (μm) in a magnetic reproduction track width direction of the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer. .

【図19】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素
子の第1実施形態を記録媒体との対向面側から見た場合
の構造を示した断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing the structure of the first embodiment of the spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention when viewed from the side facing the recording medium.

【図20】 図19のスピンバルブ型薄膜磁気素子に
おけるフリー磁性層14に等しい階層で図19における
X1−Y平面を示す断面図である。
20 is a cross-sectional view showing the X1-Y plane in FIG. 19 at the same level as the free magnetic layer 14 in the spin-valve thin-film magnetic element of FIG. 19;

【図21】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の
製造方法の第2実施形態を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示した断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing the structure of the second embodiment of the method of manufacturing a spin-valve thin film element according to the present invention when viewed from the side facing the recording medium.

【図22】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の
製造方法の他の実施形態を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示した断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a structure of another embodiment of the method of manufacturing a spin-valve thin film element according to the present invention when viewed from the side facing the recording medium.

【図23】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の
製造方法の第3実施形態を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示した断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a structure of a third embodiment of the method of manufacturing a spin-valve thin film element according to the present invention when viewed from the side facing the recording medium.

【図24】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の
製造方法の第4実施形態を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示した断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view showing the structure of the fourth embodiment of the method for manufacturing a spin-valve thin film element according to the present invention when viewed from the side facing the recording medium.

【図25】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の
製造方法の第5実施形態を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示した断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view showing the structure of the fifth embodiment of the method for manufacturing a spin-valve thin film element according to the present invention when viewed from the side facing the recording medium.

【図26】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の
製造方法の第6実施形態を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示した断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing the structure of a sixth embodiment of the method for manufacturing a spin-valve thin film element according to the present invention when viewed from the side facing the recording medium.

【図27】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の
製造方法の第7実施形態を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示した断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a structure of the seventh embodiment of the method of manufacturing a spin-valve thin film element according to the present invention when viewed from the side facing the recording medium.

【図28】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の
製造方法の第8実施形態を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示した断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view showing the structure of the eighth embodiment of the method for manufacturing a spin-valve thin film element according to the present invention when viewed from the side facing the recording medium.

【図29】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素
子において、再生出力の下限値および上限値に対する、
磁気再生トラック幅方向寸法Tw(μm)と、前記フリ
ー磁性層の磁歪λs(×10-6)との関係を示すグラフ
である。
FIG. 29 is a graph showing the relationship between the lower limit and the upper limit of the reproduction output in the spin-valve thin film magnetic element according to the present invention.
4 is a graph showing a relationship between a dimension Tw (μm) in a width direction of a magnetic reproducing track and a magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer.

【図30】 本発明の薄膜磁気ヘッドの一例を示した
斜視図である。
FIG. 30 is a perspective view showing an example of the thin-film magnetic head of the present invention.

【図31】 図30に示した薄膜磁気ヘッドの磁気コ
ア部を示した断面図である。
FIG. 31 is a sectional view showing a magnetic core portion of the thin-film magnetic head shown in FIG. 30;

【図32】 図30に示した薄膜磁気ヘッドを示した
概略斜視図である。
FIG. 32 is a schematic perspective view showing the thin-film magnetic head shown in FIG. 30.

【図33】 従来のスピンバルブ型薄膜素子の一例を
記録媒体との対向面(ABS面)側から見た場合の構造
を示した断面図である。
FIG. 33 is a cross-sectional view showing a structure of an example of a conventional spin-valve thin film element when viewed from a surface (ABS surface) facing a recording medium.

【図34】 図33に示すスピンバルブ型薄膜磁気ヘ
ッドのトラック幅方向における出力分布を示す模式グラ
フである。
FIG. 34 is a schematic graph showing an output distribution in the track width direction of the spin-valve thin-film magnetic head shown in FIG.

【図35】 図33に示すスピンバルブ型薄膜磁気ヘ
ッドのトラック幅方向における出力分布を示す模式グラ
フである。
FIG. 35 is a schematic graph showing an output distribution in the track width direction of the spin-valve thin-film magnetic head shown in FIG.

【図36】 フリー磁性層に磁壁ができた状態を示す
図である。
FIG. 36 is a diagram showing a state where a domain wall is formed in a free magnetic layer.

【図37】 スピンバルブ型薄膜素子の出力波形を示
すグラフである。
FIG. 37 is a graph showing an output waveform of a spin valve thin film element.

【図38】 スピンバルブ型薄膜素子の出力波形を示
すグラフである。
FIG. 38 is a graph showing an output waveform of a spin-valve thin film element.

【図39】 スピンバルブ型薄膜磁気素子の積層体に
占める感度領域と不感領域との測定方法を示す模式図で
ある。
FIG. 39 is a schematic view showing a method for measuring a sensitive region and a dead region in the stacked body of the spin-valve thin-film magnetic element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

K,10…基板 1…下地層 11,2…反強磁性層 3,12…固定磁性層 3A,12A…第1の固定磁性層 3B,12B…非磁性中間層 3C,12C…第2の固定磁性層 4,13…非磁性導電層 5,14…フリー磁性層 7,15…保護層 9,16,91…積層体 6A,6B,6C,17…ハードバイアス層 17b…上面 8,18…電極層 B1…バックド層 S1,S2…鏡面反射層 30…下地層 31…反強磁性層 32…第1の固定磁性層(下) 33…非磁性中間層(下) 34…第2の固定磁性層(下) 35…非磁性導電層 36…フリー磁性層 40…非磁性導電層 41…第2の固定磁性層(上) 42…非磁性中間層(上) 43…第1の固定磁性層(上) 44…反強磁性層 45…保護層 46…積層体 51,52…鏡面反射層 130a…バイアス下地層 130…ハードバイアス層 131a…中間層 131…電極層 K, 10: Substrate 1: Underlayer 11, 2: Antiferromagnetic layer 3, 12: Fixed magnetic layer 3A, 12A: First fixed magnetic layer 3B, 12B: Nonmagnetic intermediate layer 3C, 12C: Second fixed Magnetic layer 4, 13 Non-magnetic conductive layer 5, 14 Free magnetic layer 7, 15 Protective layer 9, 16, 91 ... Laminated body 6A, 6B, 6C, 17 Hard bias layer 17b Upper surface 8, 18 ... Electrode Layer B1 Backed layer S1, S2 Specular reflection layer 30 Underlayer 31 Antiferromagnetic layer 32 First fixed magnetic layer (lower) 33 Nonmagnetic intermediate layer (lower) 34 Second fixed magnetic layer (Lower) 35 Nonmagnetic conductive layer 36 Free magnetic layer 40 Nonmagnetic conductive layer 41 Second fixed magnetic layer (top) 42 Nonmagnetic intermediate layer (top) 43 First fixed magnetic layer (top) ) 44: antiferromagnetic layer 45: protective layer 46: laminate 51, 52: specular reflection layer 13 0a: bias underlayer 130: hard bias layer 131a: intermediate layer 131: electrode layer

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、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結合磁
界により磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定
磁性層に非磁性導電層を介して形成され、前記固定磁性
層の磁化方向と交差する方向へ磁化方向が揃えられたフ
リー磁性層と、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差する方向へ揃えるためのハード
バイアス層と、前記固定磁性層,前記非磁性導電層,前
記フリー磁性層付近に検出電流を与える一対の電極層と
を有する素子であって、 磁気再生トラック幅方向寸法Twが0.4μm以下に設
定されるとともに、 前記フリー磁性層の磁歪λsが、―7.0×10-6≦λ
s≦2.0×10-5の範囲に設定されてなることを特徴
とするスピンバルブ型薄膜磁気素子。
1. An antiferromagnetic layer formed on a substrate and in contact with the antiferromagnetic layer, the fixed magnetic layer having a magnetization direction fixed by an exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer; A free magnetic layer formed on the magnetic layer with a non-magnetic conductive layer interposed therebetween and having a magnetization direction aligned in a direction intersecting with the magnetization direction of the fixed magnetic layer; An element having a hard bias layer for aligning in a direction intersecting the direction, and a pair of electrode layers for applying a detection current near the fixed magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, and the free magnetic layer; The width Tw is set to 0.4 μm or less, and the magnetostriction λs of the free magnetic layer is set to −7.0 × 10 −6 ≦ λ.
A spin-valve thin-film magnetic element, wherein s ≦ 2.0 × 10 −5 is set.
【請求項2】 前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6
とが、添付図面図1に各点(Tw,λs)で示すよう
に、 点A1 (0.4,6),点B1 (0.35,8),点C
1 (0.3,12.5),点D1 (0.25,18),
点E1 (0.23,20),点F1 (0.19,2
0),点G1 (0.18,20),点H1 (0.17,
20),点I1 (0.15,20),点J1 (0.1
3,20),点K1 (0.1,20),点L1(0.
1,9),点M1 (0.13,5),点N1 (0.1
5,3.5),点O 1 (0.17,2),点P1 (0.
18,1),点Q1 (0.19,0),点R 1 (0.2
2,−2),点S1 (0.25,−3),点T1 (0.
3,−5),点U1 (0.35,−6.3),点V1
(0.4,−7)で囲まれる範囲内の値に設定されるこ
とを特徴とする請求項1記載のスピンバルブ型薄膜磁気
素子。
2. The size Tw in the width direction of the magnetic reproduction track.
(Μm) and the magnetostriction λs (× 10-6)
Are indicated by points (Tw, λs) in FIG. 1 of the accompanying drawings.
At point A1 (0.4, 6), point B1 (0.35, 8), point C
1 (0.3, 12.5), point D1 (0.25, 18),
Point E1 (0.23, 20), point F1 (0.19,2
0), point G1 (0.18, 20), point H1 (0.17,
20), point I1 (0.15, 20), point J1 (0.1
3, 20), point K1 (0.1, 20), point L1(0.
1,9), point M1 (0.13,5), point N1 (0.1
5,3.5), point O 1 (0.17, 2), point P1 (0.
18, 1), point Q1 (0.19,0), point R 1 (0.2
2, -2), point S1 (0.25, -3), point T1 (0.
3, -5), point U1 (0.35, -6.3), point V1 
Set to a value within the range enclosed by (0.4, -7).
2. The spin-valve thin film magnet according to claim 1, wherein:
element.
【請求項3】 前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6
とが、添付図面図2に各点(Tw,λs)で示すよう
に、 点A2 (0.4,6),点B2 (0.35,6),点C
2 (0.3,7.5),点D2 (0.25,10.
5),点E2 (0.23,11),点F2 (0.22,
12),点G2 (0.2,13.5),点H2 (0.1
7,16),点I2(0.15,17.5),点J
2 (0.13,20),点K2 (0.1,20),点L
2 (0.1,9),点M2 (0.13,5),点N
2 (0.15,3.5),点O2 (0.17,2),点
2 (0.2,1),点Q2 (0.22,0),点R2
(0.23,−0.5),点S2 (0.25,−1),
点T2 (0.3,−1.5),点U2 (0.35,−
1.6),点V2 (0.4,−1.5)で囲まれる範囲
内の値に設定されることを特徴とする請求項1記載のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子。
3. The size Tw in the width direction of the magnetic reproduction track.
(Μm) and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer.
Are points A 2 (0.4, 6), points B 2 (0.35, 6), and points C as indicated by the points (Tw, λs) in FIG.
2 (0.3, 7.5), point D 2 (0.25, 10.
5), point E 2 (0.23, 11), point F 2 (0.22,
12), point G 2 (0.2, 13.5), point H 2 (0.1
7, 16), point I 2 (0.15, 17.5), point J
2 (0.13, 20), point K 2 (0.1, 20), point L
2 (0.1, 9), point M 2 (0.13, 5), point N
2 (0.15, 3.5), point O 2 (0.17, 2 ), point P 2 (0.2, 1), point Q 2 (0.22, 0), point R 2
(0.23, -0.5), the point S 2 (0.25, -1),
Point T 2 (0.3, −1.5), Point U 2 (0.35, −
2. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 1, wherein the spin-valve thin-film magnetic element is set to a value within a range surrounded by 1.6) and a point V2 (0.4, -1.5).
【請求項4】 前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6
とが、添付図面図3に各点(Tw,λs)で示すよう
に、 点B1 (0.35,8),点C1 (0.3,12.
5),点D1 (0.25,18),点E1 (0.23,
20),点F1 (0.19,20),点G1 (0.1
8,20),点H1 (0.17,20),点I1 (0.
15,20),点J1(0.13,20),点K1
(0.1,20),点L1 (0.1,9),点M
1(0.13,5),点N1 (0.15,3.5),点
1 (0.17,2),点P1 (0.18,1),点Q
1 (0.19,0),点R1 (0.22,−2),点S
1 (0.25,−3),点T1 (0.3,−5),点U
1 (0.35,−6.3)で囲まれる範囲内の値に設定
されることを特徴とする請求項2記載のスピンバルブ型
薄膜磁気素子。
4. The size Tw in the magnetic reproduction track width direction.
(Μm) and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer.
Are point B 1 (0.35, 8) and point C 1 (0.3, 12.
5), point D 1 (0.25, 18), point E 1 (0.23,
20), point F 1 (0.19, 20), point G 1 (0.1
8, 20), point H 1 (0.17, 20), point I 1 (0.
15, 20), point J 1 (0.13, 20), point K 1
(0.1, 20), point L 1 (0.1, 9), point M
1 (0.13, 5), point N 1 (0.15, 3.5), point O 1 (0.17, 2), point P 1 (0.18, 1 ), point Q
1 (0.19, 0), point R 1 (0.22, -2), point S
1 (0.25, -3), point T 1 (0.3, -5), point U
3. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 2, wherein the value is set to a value within a range surrounded by 1 (0.35, -6.3).
【請求項5】 前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6
とが、添付図面図4に各点(Tw,λs)で示すよう
に、 点B2 (0.35,6),点C2 (0.3,7.5),
点D2 (0.25,10.5),点E2 (0.23,1
1),点F2 (0.22,12),点G2 (0.2,1
3.5),点H2 (0.17,16),点I2 (0.1
5,17.5),点J2 (0.13,20),点K
2 (0.1,20),点L2 (0.1,9),点M
2 (0.13,5),点N2 (0.15,3.5),点
2 (0.17,2),点P2 (0.2,1),点Q2
(0.22,0),点R2 (0.23,−0.5),点
2 (0.25,−1),点T2 (0.3,−1.
5),点U2 (0.35,−1.6)で囲まれる範囲内
の値に設定されることを特徴とする請求項3記載のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子。
5. The dimension Tw in the width direction of the magnetic reproduction track.
(Μm) and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer.
As shown at each point (Tw, λs) in FIG. 4 of the accompanying drawings, points B 2 (0.35, 6), C 2 (0.3, 7.5),
Point D 2 (0.25,10.5), Point E 2 (0.23,1
1), point F 2 (0.22, 12), point G 2 (0.2, 1
3.5), point H 2 (0.17, 16), point I 2 (0.1
5,17.5), point J 2 (0.13, 20), point K
2 (0.1, 20), point L 2 (0.1, 9), point M
2 (0.13, 5), point N 2 (0.15, 3.5), point O 2 (0.17, 2 ), point P 2 (0.2, 1), point Q 2
(0.22,0), point R 2 (0.23, -0.5), the point S 2 (0.25, -1), the point T 2 (0.3, -1.
5), the point U 2 (0.35, spin valve thin film magnetic element according to claim 3, characterized in that it is set to a value within the range surrounded by -1.6).
【請求項6】 前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6
とが、添付図面図5に各点(Tw,λs)で示すよう
に、 点C1 (0.3,12.5),点D1 (0.25,1
8),点E1 (0.23,20),点F1 (0.19,
20),点G1 (0.18,20),点H1 (0.1
7,20),点I1 (0.15,20),点J1 (0.
13,20),点K 1 (0.1,20),点L1 (0.
1,9),点M1 (0.13,5),点N1(0.1
5,3.5),点O1 (0.17,2),点P1 (0.
18,1),点Q1 (0.19,0),点R1 (0.2
2,−2),点S1 (0.25,−3),点T1 (0.
3,−5)で囲まれる範囲内の値に設定されることを特
徴とする請求項4記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
6. The size Tw in the width direction of the magnetic reproduction track.
(Μm) and the magnetostriction λs (× 10-6)
Are shown at each point (Tw, λs) in FIG. 5 of the accompanying drawings.
At point C1 (0.3, 12.5), point D1 (0.25,1
8), point E1 (0.23, 20), point F1 (0.19,
20), point G1 (0.18, 20), point H1 (0.1
7, 20), point I1 (0.15, 20), point J1 (0.
13, 20), point K 1 (0.1, 20), point L1 (0.
1,9), point M1 (0.13,5), point N1(0.1
5,3.5), point O1 (0.17, 2), point P1 (0.
18, 1), point Q1 (0.19,0), point R1 (0.2
2, -2), point S1 (0.25, -3), point T1 (0.
It should be set to a value within the range enclosed by (3-5).
The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 4, wherein:
【請求項7】 前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6
とが、添付図面図6に各点(Tw,λs)で示すよう
に、 点C2 (0.3,7.5),点D2 (0.25,10.
5),点E2 (0.23,11),点F2 (0.22,
12),点G2 (0.2,13.5),点H2(0.1
7,16),点I2 (0.15,17.5),点J
2 (0.13,20),点K2 (0.1,20),点L
2 (0.1,9),点M2 (0.13,5),点N
2 (0.15,3.5),点O2 (0.17,2),点
2 (0.2,1),点Q2 (0.22,0),点R2
(0.23,−0.5),点S2 (0.25,−1),
点T2 (0.3,−1.5)で囲まれる範囲内の値に設
定されることを特徴とする請求項5記載のスピンバルブ
型薄膜磁気素子。
7. The size Tw in the width direction of the magnetic reproduction track.
(Μm) and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer.
Are indicated by points (Tw, λs) in FIG. 6 of the accompanying drawings, and points C 2 (0.3, 7.5) and D 2 (0.25, 10.
5), point E 2 (0.23, 11), point F 2 (0.22,
12), point G 2 (0.2, 13.5), point H 2 (0.1
7, 16), point I 2 (0.15, 17.5), point J
2 (0.13, 20), point K 2 (0.1, 20), point L
2 (0.1, 9), point M 2 (0.13, 5), point N
2 (0.15, 3.5), point O 2 (0.17, 2 ), point P 2 (0.2, 1), point Q 2 (0.22, 0), point R 2
(0.23, -0.5), the point S 2 (0.25, -1),
Point T 2 (0.3, -1.5) spin valve thin film magnetic element according to claim 5, characterized in that it is set to a value within the range surrounded by.
【請求項8】 前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6
とが、添付図面図7に各点(Tw,λs)で示すよう
に、 点D1 (0.25,18),点E1 (0.23,2
0),点F1 (0.19,20),点G1 (0.18,
20),点H1 (0.17,20),点I1 (0.1
5,20),点J1 (0.13,20),点K1 (0.
1,20),点L1 (0.1,9),点M1 (0.1
3,5),点N1 (0.15,3.5),点O1(0.
17,2),点P1 (0.18,1),点Q1 (0.1
9,0),点R1(0.22,−2),点S1 (0.2
5,−3)で囲まれる範囲内の値に設定されることを特
徴とする請求項6記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
8. The size Tw of the magnetic reproduction track in the width direction.
(Μm) and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer.
As shown at each point (Tw, λs) in FIG. 7 of the accompanying drawings, the point D 1 (0.25, 18) and the point E 1 (0.23, 2
0), point F 1 (0.19, 20), point G 1 (0.18,
20), point H 1 (0.17, 20), point I 1 (0.1
5, 20), point J 1 (0.13, 20), point K 1 (0.
1, 20), point L 1 (0.1,9), point M 1 (0.1
3,5), the point N 1 (0.15,3.5), the point O 1 (0.
17, 2), point P 1 (0.18, 1 ), point Q 1 (0.1
9,0), point R 1 (0.22, -2), point S 1 (0.2
7. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 6, wherein the value is set within a range enclosed by (5, -3).
【請求項9】 前記磁気再生トラック幅方向寸法Tw
(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×10-6
とが、添付図面図8に各点(Tw,λs)で示すよう
に、 点D2 (0.25,10.5),点E2 (0.23,1
1),点F2 (0.22,12),点G2 (0.2,1
3.5),点H2 (0.17,16),点I2(0.1
5,17.5),点J2 (0.13,20),点K
2 (0.1,20),点L2 (0.1,9),点M
2 (0.13,5),点N2 (0.15,3.5),点
2 (0.17,2),点P2 (0.2,1),点Q2
(0.22,0),点R2 (0.23,−0.5),点
2 (0.25,−1)で囲まれる範囲内の値に設定さ
れることを特徴とする請求項7記載のスピンバルブ型薄
膜磁気素子。
9. The size Tw in the width direction of the magnetic reproduction track.
(Μm) and the magnetostriction λs (× 10 −6 ) of the free magnetic layer.
As shown at each point (Tw, λs) in FIG. 8 of the accompanying drawings, a point D 2 (0.25, 10.5) and a point E 2 (0.23, 1
1), point F 2 (0.22, 12), point G 2 (0.2, 1
3.5), point H 2 (0.17, 16), point I 2 (0.1
5,17.5), point J 2 (0.13, 20), point K
2 (0.1, 20), point L 2 (0.1, 9), point M
2 (0.13, 5), point N 2 (0.15, 3.5), point O 2 (0.17, 2 ), point P 2 (0.2, 1), point Q 2
(0.22,0), point R 2 (0.23, -0.5), the point S 2 (0.25, -1) claims, characterized in that it is set to a value within the range surrounded by Item 7. A spin-valve thin-film magnetic element according to Item 7.
【請求項10】 前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×1
-6)とが、添付図面図9に各点(Tw,λs)で示す
ように、 点F1 (0.19,20),点G1 (0.18,2
0),点H1 (0.17,20),点I1 (0.15,
20),点J1 (0.13,20),点K1 (0.1,
20),点L1 (0.1,9),点M1 (0.13,
5),点N1 (0.15,3.5),点O1 (0.1
7,2),点P1 (0.18,1),点Q1 (0.1
9,0)で囲まれる範囲内の値に設定されることを特徴
とする請求項8記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
10. The dimension T of the magnetic reproduction track in the width direction.
w (μm) and the magnetostriction λs (× 1
0 -6 ) and the point F 1 (0.19, 20) and the point G 1 (0.18, 2) as shown by each point (Tw, λs) in FIG.
0), point H 1 (0.17, 20), point I 1 (0.15,
20), point J 1 (0.13, 20), point K 1 (0.1,
20), point L 1 (0.1, 9), point M 1 (0.13,
5), point N 1 (0.15, 3.5), point O 1 (0.1
7, 2), point P 1 (0.18, 1 ), point Q 1 (0.1
9. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 8, wherein the value is set to a value within a range enclosed by (9, 0).
【請求項11】 前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×1
-6)とが、添付図面図10に各点(Tw,λs)で示
すように、 点E2 (0.23,11),点F2 (0.22,1
2),点G2 (0.2,13.5),点H2 (0.1
7,16),点I2 (0.15,17.5),点J
2(0.13,20),点K2 (0.1,20),点L
2 (0.1,9),点M2(0.13,5),点N
2 (0.15,3.5),点O2 (0.17,2),点
2 (0.2,1),点Q2 (0.22,0),点R2
(0.23,−0.5)で囲まれる範囲内の値に設定さ
れることを特徴とする請求項9記載のスピンバルブ型薄
膜磁気素子。
11. The dimension T in the width direction of the magnetic reproduction track.
w (μm) and the magnetostriction λs (× 1
0 -6 ) are represented by points E 2 (0.23, 11) and F 2 (0.22, 1) as shown by each point (Tw, λs) in FIG.
2), point G 2 (0.2, 13.5), point H 2 (0.1
7, 16), point I 2 (0.15, 17.5), point J
2 (0.13, 20), point K 2 (0.1, 20), point L
2 (0.1, 9), point M 2 (0.13, 5), point N
2 (0.15, 3.5), point O 2 (0.17, 2 ), point P 2 (0.2, 1), point Q 2 (0.22, 0), point R 2
10. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 9, wherein the value is set to a value within a range surrounded by (0.23, -0.5).
【請求項12】 前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×1
-6)とが、添付図面図11に各点(Tw,λs)で示
すように、 点G1 (0.18,20),点H1 (0.17,2
0),点I1 (0.15,20),点J1 (0.13,
20),点K1 (0.1,20),点L1 (0.1,
9),点M1 (0.13,5),点N1 (0.15,
3.5),点O1 (0.17,2),点P1 (0.1
8,1)で囲まれる範囲内の値に設定されることを特徴
とする請求項10記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
12. The dimension T in the width direction of the magnetic reproduction track.
w (μm) and the magnetostriction λs (× 1
0 -6 ) and the point G 1 (0.18, 20) and the point H 1 (0.17, 2) as shown by each point (Tw, λs) in FIG.
0), point I 1 (0.15, 20), point J 1 (0.13,
20), the point K 1 (0.1,20), the point L 1 (0.1,
9), point M 1 (0.13, 5), point N 1 (0.15,
3.5), point O 1 (0.17, 2), point P 1 (0.1
11. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 10, wherein the value is set to a value within a range surrounded by 8,1).
【請求項13】 前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×1
-6)とが、添付図面図12に各点(Tw,λs)で示
すように、 点G2 (0.2,13.5),点H2 (0.17,1
6),点I2 (0.15,17.5),点J2 (0.1
3,20),点K2 (0.1,20),点L2 (0.
1,9),点M2 (0.13,5),点N2 (0.1
5,3.5),点O2(0.17,2),点P2 (0.
2,1)で囲まれる範囲内の値に設定されることを特徴
とする請求項11記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
13. The dimension T in the width direction of the magnetic reproduction track.
w (μm) and the magnetostriction λs (× 1
0 −6 ) and the point G 2 (0.2, 13.5) and the point H 2 (0.17, 1) as shown by each point (Tw, λs) in FIG.
6), point I 2 (0.15, 17.5), point J 2 (0.1
3, 20), point K 2 (0.1, 20), point L 2 (0.
1, 9), point M 2 (0.13, 5), point N 2 (0.1
5, 3.5), point O 2 (0.17, 2 ), point P 2 (0.
The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 11, wherein the spin-valve thin-film magnetic element is set to a value within a range surrounded by (2, 1).
【請求項14】 前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×1
-6)とが、添付図面図13に各点(Tw,λs)で示
すように、 点H1 (0.17,20),点I1 (0.15,2
0),点J1 (0.13,20),点K1 (0.1,2
0),点L1 (0.1,9),点M1 (0.13,
5),点N1 (0.15,3.5),点O1 (0.1
7,2)で囲まれる範囲内の値に設定されることを特徴
とする請求項12記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
14. The dimension T of the magnetic reproduction track in the width direction.
w (μm) and the magnetostriction λs (× 1
0 -6 ) and point H 1 (0.17,20) and point I 1 (0.15,2) as shown by each point (Tw, λs) in FIG.
0), point J 1 (0.13, 20), point K 1 (0.1, 2
0), point L 1 (0.1, 9), point M 1 (0.13,
5), point N 1 (0.15, 3.5), point O 1 (0.1
13. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 12, wherein the value is set to a value within a range enclosed by (7, 2).
【請求項15】 前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×1
-6)とが、添付図面図14に各点(Tw,λs)で示
すように、 点H2 (0.17,16),点I2 (0.15,17.
5),点J2 (0.13,20),点K2 (0.1,2
0),点L2 (0.1,9),点M2 (0.13,
5),点N2 (0.15,3.5),点O2 (0.1
7,2)で囲まれる範囲内の値に設定されることを特徴
とする請求項13記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
15. The dimension T in the width direction of the magnetic reproduction track.
w (μm) and the magnetostriction λs (× 1
0 -6 ) and point H 2 (0.17, 16) and point I 2 (0.15, 17.
5), point J 2 (0.13, 20), point K 2 (0.1, 2
0), point L 2 (0.1, 9), point M 2 (0.13,
5), point N 2 (0.15, 3.5), point O 2 (0.1
14. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 13, wherein the value is set to a value within a range enclosed by (7, 2).
【請求項16】 前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×1
-6)とが、添付図面図15に各点(Tw,λs)で示
すように、 点I1 (0.15,20),点J1 (0.13,2
0),点K1 (0.1,20),点L1 (0.1,
9),点M1 (0.13,5),点N1 (0.15,
3.5)で囲まれる範囲内の値に設定されることを特徴
とする請求項14記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
16. The dimension T in the width direction of the magnetic reproduction track.
w (μm) and the magnetostriction λs (× 1
0 -6 ) are represented by points I 1 (0.15, 20) and J 1 (0.13, 2) as shown by the respective points (Tw, λs) in FIG.
0), the point K 1 (0.1,20), the point L 1 (0.1,
9), point M 1 (0.13, 5), point N 1 (0.15,
15. The spin-valve thin film magnetic element according to claim 14, wherein the value is set to a value within a range surrounded by 3.5).
【請求項17】 前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×1
-6)とが、添付図面図16に各点(Tw,λs)で示
すように、 点I2 (0.15,17.5),点J2 (0.13,2
0),点K2 (0.1,20),点L2 (0.1,
9),点M2 (0.13,5),点N2 (0.15,
3.5)で囲まれる範囲内の値に設定されることを特徴
とする請求項15記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
17. The dimension T in the width direction of the magnetic reproduction track.
w (μm) and the magnetostriction λs (× 1
0 -6 ) are represented by points I 2 (0.15, 17.5) and J 2 (0.13, 2 ) as shown by the respective points (Tw, λs) in FIG.
0), the point K 2 (0.1,20), point L 2 (0.1,
9), point M 2 (0.13, 5), point N 2 (0.15,
16. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 15, wherein the value is set to a value within a range surrounded by 3.5).
【請求項18】 前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×1
-6)とが、添付図面図17に各点(Tw,λs)で示
すように、 点J1 (0.13,20),点K1 (0.1,20),
点L1 (0.1,9),点M1 (0.13,5)で囲ま
れる範囲内の値に設定されることを特徴とする請求項1
6記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
18. The dimension T of the magnetic reproduction track in the width direction.
w (μm) and the magnetostriction λs (× 1
0 -6 ), as shown by each point (Tw, λs) in FIG. 17 of the accompanying drawings, the points J 1 (0.13, 20), K 1 (0.1, 20),
2. A value set within a range surrounded by a point L 1 (0.1, 9) and a point M 1 (0.13, 5).
7. The spin-valve thin-film magnetic element according to 6.
【請求項19】 前記磁気再生トラック幅方向寸法T
w(μm)と、前記フリー磁性層の磁歪λs(×1
-6)とが、添付図面図18に各点(Tw,λs)で示
すように、 点J2 (0.13,20),点K2 (0.1,20),
点L2 (0.1,9),点M2 (0.13,5)で囲ま
れる範囲内の値に設定されることを特徴とする請求項1
7記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
19. The dimension T of the magnetic reproduction track in the width direction.
w (μm) and the magnetostriction λs (× 1
0 -6 ) and the points J 2 (0.13, 20), K 2 (0.1, 20),
The value is set to a value within a range surrounded by a point L 2 (0.1, 9) and a point M 2 (0.13, 5).
7. The spin-valve thin-film magnetic element according to 7.
【請求項20】 前記基板上には、前記各層が、少な
くとも前記反強磁性層、前記固定磁性層、前記非磁性導
電層、前記フリー磁性層の順に積層されてなることを特
徴とする請求項1から19のいずれか記載のスピンバル
ブ型薄膜素子。
20. The semiconductor device according to claim 20, wherein the respective layers are laminated on the substrate in the order of at least the antiferromagnetic layer, the fixed magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, and the free magnetic layer. 20. The spin-valve thin film element according to any one of 1 to 19.
【請求項21】 前記反強磁性層が、X−Mn合金,
Pt−Mn−X’合金(ただし前記組成式において、X
はPt,Pd,Ir,Rh,Ru、Osのなかから選択
される1種を示し、X’はPd、Cr、Ru、Ni、I
r、Rh、Os、Au、Ag、Ne、Ar、Xe、Kr
のなかから選択される1種または2種以上を示す)のい
ずれかからなることを特徴とする請求項1から20のい
ずれか記載のスピンバルブ型薄膜素子。
21. The antiferromagnetic layer is made of an X—Mn alloy,
Pt-Mn-X 'alloy (however, in the above composition formula, X
Represents one selected from Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, and Os, and X ′ represents Pd, Cr, Ru, Ni, I
r, Rh, Os, Au, Ag, Ne, Ar, Xe, Kr
21. The spin-valve thin-film element according to claim 1, wherein the spin-valve thin-film element comprises one or more selected from the group consisting of:
【請求項22】 前記固定磁性層とフリー磁性層との
少なくとも一方が非磁性層を介して2つに分断され、分
断された層どうしで磁化の向きが180゜異なるフェリ
磁性状態とされてなることを特徴とする請求項1から2
1のいずれか記載のスピンバルブ型薄膜素子。
22. At least one of the fixed magnetic layer and the free magnetic layer is divided into two via a non-magnetic layer, and the divided layers are in a ferrimagnetic state in which the directions of magnetization differ by 180 °. 3. The method according to claim 1, wherein
2. The spin-valve thin film element according to any one of 1.
【請求項23】 請求項1から22のいずれか記載の
スピンバルブ型薄膜磁気素子を備えたことを特徴とする
薄膜磁気ヘッド。
23. A thin-film magnetic head comprising the spin-valve thin-film magnetic element according to claim 1.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004172599A (en) * 2002-11-01 2004-06-17 Nec Corp Magnetoresistive device and method of manufacturing the same
US7379280B2 (en) 2002-12-16 2008-05-27 Nec Corporation Magnetic tunnel magneto-resistance device and magnetic memory using the same
US7394626B2 (en) 2002-11-01 2008-07-01 Nec Corporation Magnetoresistance device with a diffusion barrier between a conductor and a magnetoresistance element and method of fabricating the same
JP2008186496A (en) * 2007-01-26 2008-08-14 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv Magnetic head
JP2011086932A (en) * 2009-10-14 2011-04-28 Samsung Electronics Co Ltd Magneto-resistive device, information storage device including the same, and method of operating information storage device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004172599A (en) * 2002-11-01 2004-06-17 Nec Corp Magnetoresistive device and method of manufacturing the same
US7394626B2 (en) 2002-11-01 2008-07-01 Nec Corporation Magnetoresistance device with a diffusion barrier between a conductor and a magnetoresistance element and method of fabricating the same
US7742263B2 (en) 2002-11-01 2010-06-22 Nec Corporation Magnetoresistance device with a diffusion barrier between a conductor and a magnetoresistance element and method of fabricating the same
US7379280B2 (en) 2002-12-16 2008-05-27 Nec Corporation Magnetic tunnel magneto-resistance device and magnetic memory using the same
JP2008186496A (en) * 2007-01-26 2008-08-14 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv Magnetic head
US9245548B2 (en) 2007-01-26 2016-01-26 HGST Netherlands B.V. Magnetic head using a synthetic ferri free structure
JP2011086932A (en) * 2009-10-14 2011-04-28 Samsung Electronics Co Ltd Magneto-resistive device, information storage device including the same, and method of operating information storage device

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