JP3868975B2 - Magnetoresistive sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、スピンバルブ磁気抵抗センサ又はトランスデューサ及び該センサを用いたスピンバルブ磁気抵抗ヘッドに関する。   The present invention relates to a spin valve magnetoresistive sensor or transducer and a spin valve magnetoresistive head using the sensor.

近年、磁気ディスク装置の小型化・高密度化に伴い、ヘッドスライダーの浮上量が減少し、極低浮上或いはスライダが記録媒体に接触する接触記録／再生の実現が望まれている。   In recent years, with the miniaturization and high density of magnetic disk devices, the flying height of the head slider has decreased, and it has been desired to realize extremely low flying or contact recording / reproduction in which the slider contacts the recording medium.

また、従来の磁気誘導ヘッドは、磁気ディスクの小径化により周速（ヘッドと媒体との間の相対速度）が減少すると、再生出力が劣化する。そこで最近は、再生出力が周速に依存せず、低周速でも大出力の得られる磁気抵抗ヘッド（ＭＲヘッド）が盛んに開発され、磁気ヘッドの主流となっている。更に現在は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利用した磁気ヘッドも市販されている。   Further, in the conventional magnetic induction head, when the peripheral speed (relative speed between the head and the medium) decreases due to the reduction in the diameter of the magnetic disk, the reproduction output deteriorates. Therefore, recently, a magnetoresistive head (MR head) that can obtain a large output even at a low peripheral speed without depending on the peripheral speed has been actively developed and has become the mainstream of the magnetic head. At present, magnetic heads utilizing the giant magnetoresistance (GMR) effect are also commercially available.

磁気ディスク装置の高記録密度化により、１ビットの記録面積が減少するとともに、発生する磁場は小さくなる。現在市販されている磁気ディスク装置の記録密度は１０Ｇｂｉｔ／ｉｎ2前後であるが、記録密度の上昇は年率約２倍で大きくなっている。このため、更に微小な磁場範囲に対応するとともに、小さい外部磁場の変化を感知できる磁気抵抗センサ及び磁気抵抗ヘッドが要望されている。 As the recording density of the magnetic disk drive increases, the recording area of 1 bit decreases and the generated magnetic field decreases. The recording density of magnetic disk devices currently on the market is around 10 Gbit / in 2 , but the increase in recording density is about twice as large as the annual rate. For this reason, there is a demand for a magnetoresistive sensor and a magnetoresistive head that can cope with a smaller magnetic field range and can sense a change in a small external magnetic field.

現在、磁気ヘッドにはスピンバルブＧＭＲ効果を利用したスピンバルブ磁気抵抗センサが広く用いられている。スピンバルブ構造の磁気抵抗センサでは、フリー強磁性層（フリー層）の磁化方向が記録媒体からの信号磁界により変化し、ピンド強磁性層（ピンド層）の磁化方向との相対角が変化することにより、磁気抵抗センサの抵抗が変化する。   Currently, spin valve magnetoresistive sensors using the spin valve GMR effect are widely used for magnetic heads. In a magnetoresistive sensor with a spin valve structure, the magnetization direction of the free ferromagnetic layer (free layer) changes due to the signal magnetic field from the recording medium, and the relative angle with the magnetization direction of the pinned ferromagnetic layer (pinned layer) changes. As a result, the resistance of the magnetoresistive sensor changes.

この磁気抵抗センサを磁気ヘッドに用いる場合には、ピンド層の磁化方向を磁気抵抗素子の素子高さ方向に固定し、外部磁界が印加されていない状態におけるフリー層の磁化方向を、ピンド層と直交する素子幅方向に一般的に設計する。   When this magnetoresistive sensor is used for a magnetic head, the magnetization direction of the pinned layer is fixed to the element height direction of the magnetoresistive element, and the magnetization direction of the free layer when no external magnetic field is applied is It is generally designed in the element width direction orthogonal to each other.

これにより、磁気抵抗センサの抵抗を、磁気記録媒体からの信号磁界方向がピンド層の磁化方向と平行か反平行かにより、直線的に増減させることができる。このような直線的な抵抗変化は、磁気ディスク装置の信号処理を容易にする。   Thereby, the resistance of the magnetoresistive sensor can be linearly increased or decreased depending on whether the signal magnetic field direction from the magnetic recording medium is parallel or antiparallel to the magnetization direction of the pinned layer. Such linear resistance change facilitates signal processing of the magnetic disk device.

従来の磁気抵抗センサでは、センス電流を膜面に平行に流し、外部磁界による抵抗変化を読み取っている。この、ＧＭＲ膜面に平行に電流を流す（Current in the plane、ＣＩＰ）構造の場合、一対の電極端子で画成されたセンス領域が小さくなると、出力が低下する。また、ＣＩＰ構造のスピンバルブ磁気抵抗センサの場合、ＧＭＲ膜と上下磁気シールドとの間に絶縁膜が必要となる。   In a conventional magnetoresistive sensor, a sense current is passed in parallel to the film surface, and a change in resistance due to an external magnetic field is read. In the case of the current flowing in parallel to the GMR film surface (Current in the plane, CIP) structure, the output is reduced when the sense region defined by the pair of electrode terminals is reduced. In the case of a spin valve magnetoresistive sensor having a CIP structure, an insulating film is required between the GMR film and the upper and lower magnetic shields.

即ち、磁気シールド間距離＝ＧＭＲ膜厚さ＋絶縁膜厚さ×２となる。絶縁膜厚さは、現在２０ｎｍ程度が下限であるので、磁気シールド間距離＝ＧＭＲ膜厚差＋約４０ｎｍとなる。   That is, the distance between magnetic shields = GMR film thickness + insulation film thickness × 2. Since the lower limit of the insulating film thickness is currently about 20 nm, the distance between magnetic shields = GMR film thickness difference + about 40 nm.

記録媒体上の記録ビットの長さが短くなると対応が困難となり、磁気シールド間距離を４０ｎｍ以下にしたいという要望には現在のところＣＩＰスピンバルブ磁気抵抗センサでは対応不可能である。   When the length of the recording bit on the recording medium becomes short, it becomes difficult to cope with it, and at present, the CIP spin valve magnetoresistive sensor cannot respond to the desire to reduce the distance between the magnetic shields to 40 nm or less.

これらのことから、スピンバルブＧＭＲ効果を利用したＣＩＰ構造の磁気ヘッドは、２０〜４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ2の記録密度まで対応可能と考えられている。また、最新技術のスペキュラー散乱を応用したとしても、６０Ｇｂｉｔ／ｉｎ2の記録密度が上限と考えられている。 For these reasons, it is considered that a magnetic head having a CIP structure using the spin valve GMR effect can cope with a recording density of 20 to 40 Gbit / in 2 . Even if the latest technology of specular scattering is applied, the recording density of 60 Gbit / in 2 is considered to be the upper limit.

上述したように、磁気ディスク装置の記録密度の向上は急激であり、２００２年には８０Ｇｂｉｔ／ｉｎ2の記録密度が求められている。記録密度が８０Ｇｂｉｔ／ｉｎ2以上では、最新のスペキュラー散乱を応用したＣＩＰスピンバルブＧＭＲ磁気ヘッドでも、出力及び磁気シールド間距離の点で対応が非常に困難である。 As described above, the recording density of the magnetic disk device is rapidly increasing, and in 2002, a recording density of 80 Gbit / in 2 is required. When the recording density is 80 Gbit / in 2 or more, even the latest CIP spin valve GMR magnetic head using specular scattering is very difficult to cope with in terms of output and distance between magnetic shields.

このような問題に対し、ポストスピンバルブＧＭＲとして、トンネルＭＲ（ＴＭＲ）や多層膜ＣＰＰ（Current perpendicular to the Plane）構造等が提案されている。   For such problems, tunnel MR (TMR), multilayer film CPP (Current perpendicular to the Plane) structures, and the like have been proposed as post spin valves GMR.

ＴＭＲは、二つの強磁性層間に薄い絶縁層を挟んだ構造で、二つの強磁性層の磁化方向により絶縁層を通過するトンネル電流量が変化するものである。ＴＭＲは非常に大きな抵抗変化を示すとともに感度も良いので、ポストスピンバルブＧＭＲとして有望視されている。   TMR has a structure in which a thin insulating layer is sandwiched between two ferromagnetic layers, and the amount of tunneling current passing through the insulating layer varies depending on the magnetization direction of the two ferromagnetic layers. Since TMR exhibits a very large resistance change and good sensitivity, it is promising as a post spin valve GMR.

多層膜ＣＰＰ構造は、ＧＭＲ膜面に垂直に（少なくとも垂直成分を含む方向に）電流を流した場合、ＧＭＲ膜の抵抗変化が室温で約２倍となる効果を応用し、出力の向上を図ったものである。また、ＣＰＰ構造の場合、ＧＭＲ膜のセンス電流が通過する部分の断面積が小さくなると、出力が大きくなるという特徴を有する。   The multilayer CPP structure applies the effect that the resistance change of the GMR film is approximately doubled at room temperature when a current flows perpendicularly to the GMR film surface (in a direction including at least the vertical component) to improve output. It is a thing. In addition, the CPP structure is characterized in that the output is increased when the cross-sectional area of the portion through which the sense current of the GMR film passes is reduced.

これは、ＣＩＰ構造のＧＭＲに対する大きなアドバンテージである。尚、ＴＭＲも一方の強磁性層から絶縁層を横切って他方の強磁性層へと電流が通過することから、ＣＰＰ構造の一種と考えることができ、前述したアドバンテージも同様である。このように有望なＴＭＲや多層膜ＣＰＰ構造であるが、未だ実用化には至っておらず、ともに幾つかの問題点を抱えている。   This is a great advantage over CMR GMR. Note that TMR can also be considered as a kind of CPP structure because current passes from one ferromagnetic layer to the other ferromagnetic layer across the insulating layer, and the above-described advantage is also the same. Thus, although it is a promising TMR or multilayer film CPP structure, it has not yet been put into practical use, and both have some problems.

多層膜ＣＰＰ構造における問題点として以下の問題点が挙げられる。   The following problems are mentioned as problems in the multilayer film CPP structure.

（１） 素子（デバイス）作成プロセスが複雑で精度を要求される。   (1) The element creation process is complicated and requires high precision.

多層膜ＣＰＰ構造のデバイスの作成には、成膜、レジスト形成、イオンミリング又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、レジスト剥離といったプロセスを少なくとも３回以上繰り返す必要があり、レジスト形成の際に非常に高い位置合わせ精度が要求される。イオンミリング又は反応性イオンエッチングの際には、基板面まで加工又はエッチングせず、金属層途中で止める技術も要求される。   In order to produce a device having a multilayer CPP structure, it is necessary to repeat processes such as film formation, resist formation, ion milling or reactive ion etching (RIE), and resist stripping at least three times, which is very high when forming a resist. Alignment accuracy is required. In the case of ion milling or reactive ion etching, a technique for stopping the metal layer halfway without processing or etching to the substrate surface is also required.

（２） ＣＰＰ部分のサイズが１μｍ前後若しくはサブミクロンサイズにならないと特性評価が難しい。   (2) Characteristic evaluation is difficult unless the size of the CPP portion is about 1 μm or submicron.

ＣＰＰ部分のサイズが約３μｍ以上になると、電流分布の影響によりセンス電流に対する電圧がマイナスの値として測定される。この影響でＣＰＰ部分のサイズが約３μｍ前後において、ＭＲ比が非常に大きな値となる。このため、従来の評価基準を適用できない。   When the size of the CPP portion is about 3 μm or more, the voltage with respect to the sense current is measured as a negative value due to the influence of the current distribution. As a result, the MR ratio becomes a very large value when the size of the CPP portion is about 3 μm. For this reason, the conventional evaluation standard cannot be applied.

（３）デバイス化のプロセスの良否に特性が左右され易い。   (3) The characteristics are easily influenced by the quality of the device fabrication process.

これは、従来のＣＩＰ構造のＧＭＲについてもいえることではあるが、ＣＰＰ構造の場合この傾向が顕著である。ＧＭＲ膜や絶縁膜の加工時の断面形状やバリの発生状況により、ＧＭＲ特性が大幅に変化するため、不良品が発生した場合の原因の特定が困難となる。   This is also true for the conventional CIP structure GMR, but this tendency is remarkable in the case of the CPP structure. Since the GMR characteristics vary greatly depending on the cross-sectional shape and the state of occurrence of burrs during processing of the GMR film or insulating film, it becomes difficult to identify the cause when a defective product occurs.

（４） ヒシテリシスの存在、磁区制御が困難、外部磁界を感知する部分の厚さが厚い。   (4) The existence of hysteresis, the magnetic domain control is difficult, and the thickness of the part that senses an external magnetic field is thick.

多層膜ＣＰＰ構造では、各磁性層が磁気的に結合しているためヒシテリシスが存在する。また、磁性層数が多いため、各磁性層の磁区制御が困難である。更に、基本的に全ての磁性層が外部磁界を感知して磁化方向が変化するため、外部磁界を感知する部分の厚さが厚い等の問題点がある。   In the multilayer CPP structure, hysteresis exists because each magnetic layer is magnetically coupled. In addition, since the number of magnetic layers is large, it is difficult to control the magnetic domain of each magnetic layer. Furthermore, since all the magnetic layers basically sense the external magnetic field and change the magnetization direction, there is a problem that the thickness of the portion that senses the external magnetic field is thick.

上記問題点のうち、（１）〜（３）は、素子構造の改良及び加工精度の向上等により、解決が可能である。しかし、（４）の問題点については、多層膜ＧＭＲの根本的な問題点であり、現在のところ具体的な解決手段はない。   Among the above problems, (1) to (3) can be solved by improving the element structure and improving the processing accuracy. However, the problem (4) is a fundamental problem of the multilayer GMR, and there is no concrete solution at present.

高記録密度化に伴いＧＭＲ素子の微細化が進み、これまでのようにＧＭＲ素子の高さを直接研磨加工によって作成するプロセスでは、その加工精度から歩留まり良く生産することが難しくなると予想される。   As the recording density increases, miniaturization of the GMR element advances, and it is expected that it is difficult to produce the GMR element with a high yield in the process of creating the height of the GMR element by direct polishing as in the past.

そこで、ＧＭＲ素子高さを直接研磨加工する必要のない、フラックスガイド型ＧＭＲヘッドも知られている。フラックスガイド型ＧＭＲヘッドを従来のようなＣＩＰ構造で用いると、フラックスガイドへの電流の分流を防ぐためにフラックスガイドとＧＭＲ素子との間は絶縁されていなければならない。   Therefore, a flux guide type GMR head that does not require the GMR element height to be directly ground is also known. When the flux guide type GMR head is used in a conventional CIP structure, the flux guide and the GMR element must be insulated in order to prevent a current from flowing to the flux guide.

よって、フラックスガイドとＧＭＲ素子との間を十分離さなければならず、媒体磁界をフラックスガイドから十分にＧＭＲ素子へ渡すことができないために再生出力が低下してしまう。   Therefore, the flux guide and the GMR element must be sufficiently separated, and the medium magnetic field cannot be sufficiently transferred from the flux guide to the GMR element, so that the reproduction output is lowered.

また、従来のＣＰＰ構造のようにＧＭＲ素子部を小さく加工すると、端面の反磁界により磁化が動かない領域が大きくなり、再生感度が落ちてしまう。   Further, when the GMR element portion is processed to be small as in the conventional CPP structure, the region where the magnetization does not move due to the demagnetizing field on the end surface increases, and the reproduction sensitivity decreases.

ＧＭＲヘッドは、ＧＭＲ膜が単磁区とならない場合バルクハウゼンノイズが発生し、再生出力が大きく変動する問題がある。このため、ＧＭＲ膜の磁区を制御するため、磁区制御膜が設けられている。   The GMR head has a problem that Barkhausen noise is generated when the GMR film does not have a single magnetic domain, and the reproduction output varies greatly. For this reason, a magnetic domain control film is provided to control the magnetic domain of the GMR film.

磁区制御膜としては高保磁力膜の硬質磁性膜を設置し、この硬質磁性膜が発生するバイアス磁界によりフリー層の磁化方向を素子幅方向に制御している。   As the magnetic domain control film, a hard magnetic film having a high coercive force film is provided, and the magnetization direction of the free layer is controlled in the element width direction by a bias magnetic field generated by the hard magnetic film.

この硬質磁性膜より発生する磁界の強度及び分布は形成された硬質磁性膜形状に強く依存するが、通常リフトオフ等のプロセスにより形成される硬質磁性膜形状はプロセス精度の影響を受け、安定したバイアス磁界を得ることが困難である。   The strength and distribution of the magnetic field generated by this hard magnetic film strongly depends on the shape of the hard magnetic film formed, but the shape of the hard magnetic film usually formed by a process such as lift-off is affected by the process accuracy and has a stable bias. It is difficult to obtain a magnetic field.

素子上部に硬質磁性膜が回りこんだ形状となった場合には、所望の磁化制御方向に対し部分的にバイアス磁界が反対方向に印加され、バルクハウゼンノイズ等の発生を誘引し、素子特性が劣化することが考えられる。   When the hard magnetic film wraps around the top of the element, a bias magnetic field is partially applied in the opposite direction to the desired magnetization control direction, inducing the occurrence of Barkhausen noise, etc. It may be deteriorated.

これに対し、フリー層の両端部にバイアス磁界印加層としての反強磁性層を積層し、フリー層と反強磁性層の間の交換結合を利用してフリー層の磁化方向を制御する交換結合型磁区制御方法がある。   On the other hand, an antiferromagnetic layer as a bias magnetic field application layer is laminated on both ends of the free layer, and exchange coupling that controls the magnetization direction of the free layer using exchange coupling between the free layer and the antiferromagnetic layer There is a magnetic domain control method.

この方法は、磁性層間の交換結合を利用するため硬質磁性膜磁界による制御方法よりも安定したバイアス効果が得られる。この交換結合型磁区制御素子を形成する場合、フリー層とバイアス磁界印加層としての反強磁性層を連続して形成することにより十分なバイアス磁界が得られる。   Since this method uses exchange coupling between magnetic layers, a more stable bias effect can be obtained than a control method using a hard magnetic film magnetic field. When this exchange coupling type magnetic domain control element is formed, a sufficient bias magnetic field can be obtained by continuously forming a free layer and an antiferromagnetic layer as a bias magnetic field application layer.

しかし、素子感度を向上させるためにはフリー層の磁界感知部のバイアス磁界を消滅させる必要がある。従来、ＦｅＭｎのような耐久性に乏しい反強磁性層に対しては、酸素と反応させることで反強磁性層の構成元素との酸化物を形成し、磁界感知部のバイアス磁界を消滅させていた。   However, in order to improve the element sensitivity, it is necessary to extinguish the bias magnetic field of the magnetic layer sensing unit of the free layer. Conventionally, for an antiferromagnetic layer with poor durability such as FeMn, an oxide with a constituent element of the antiferromagnetic layer is formed by reacting with oxygen, and the bias magnetic field of the magnetic field sensing unit is extinguished. It was.

しかしながら、現状では磁気ヘッドの信頼性の点からＦｅＭｎよりも耐久性に優れたＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｄＰｔＭｎ，ＩｒＭｎ等の反強磁性層が用いられるようになり、そのため酸化に対する耐性が向上し、バイアス磁界を消失させるプロセスが困難になるといった問題が生じている。   However, at present, an antiferromagnetic layer such as NiMn, PtMn, PdPtMn, IrMn and the like having higher durability than FeMn is used from the viewpoint of the reliability of the magnetic head. There is a problem that the process of disappearing becomes difficult.

本発明の目的は、フリー強磁性層の磁区制御を反強磁性層との交換結合により安定して行うことができ、且つ感度及び信頼性の高いスピンバルブ磁気抵抗センサを提供することである。   An object of the present invention is to provide a spin valve magnetoresistive sensor that can stably control the magnetic domain of a free ferromagnetic layer by exchange coupling with an antiferromagnetic layer, and has high sensitivity and reliability.

本発明の一つの側面によると、磁気抵抗センサであって、第１反強磁性層と、該第１反強磁性層上に配置されたピンド強磁性層と、該ピンド強磁性層上に配置された非磁性中間層と、該非磁性中間層上に配置されたフリー強磁性層と、該フリー強磁性層上に配置された、交換結合力により該フリー強磁性層の磁区制御を行う第２反強磁性層とを具備し、前記フリー強磁性層の磁界感知部と接する前記第２反強磁性層の部分が、該第２反強磁性層の構成元素とフッ素及び塩素からなる群から選択された反応性元素との化合物から構成されることを特徴とする磁気抵抗センサが提供される。   According to one aspect of the present invention, a magnetoresistive sensor is a first antiferromagnetic layer, a pinned ferromagnetic layer disposed on the first antiferromagnetic layer, and disposed on the pinned ferromagnetic layer. A non-magnetic intermediate layer, a free ferromagnetic layer disposed on the non-magnetic intermediate layer, and a second magnetic domain control of the free ferromagnetic layer disposed on the free ferromagnetic layer by an exchange coupling force A portion of the second antiferromagnetic layer that is in contact with the magnetic field sensing part of the free ferromagnetic layer and is selected from the group consisting of constituent elements of the second antiferromagnetic layer and fluorine and chlorine There is provided a magnetoresistive sensor comprising a compound with a reactive element formed.

好ましくは、第２反強磁性層はＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｄＰｔＭｎ，ＩｒＭｎからなる群から選択される合金から構成される。   Preferably, the second antiferromagnetic layer is made of an alloy selected from the group consisting of NiMn, PtMn, PdPtMn, and IrMn.

本発明の他の側面によると、磁気抵抗センサの製造方法であって、第１反強磁性層を形成し、該第１反強磁性層上にピンド強磁性層を形成し、該ピンド強磁性層上に非磁性中間層を形成し、該非磁性中間層上にフリー強磁性層を形成し、該フリー強磁性層上に、交換結合力により該フリー強磁性層の磁区制御を行う第２反強磁性層を形成し、前記フリー強磁性層の磁界感知部と接する前記第２反強磁性層の部分に、フッ素及び塩素からなる群から選択される反応性元素ガスを照射することにより、前記部分に前記第２反強磁性層の構成元素と前記反応性元素との化合物を形成する、各ステップから構成されることを特徴とする磁気抵抗センサの製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a magnetoresistive sensor, wherein a first antiferromagnetic layer is formed, a pinned ferromagnetic layer is formed on the first antiferromagnetic layer, and the pinned ferromagnetic layer is formed. Forming a non-magnetic intermediate layer on the non-magnetic intermediate layer, forming a free ferromagnetic layer on the non-magnetic intermediate layer, and controlling a magnetic domain of the free ferromagnetic layer on the free ferromagnetic layer by an exchange coupling force; By irradiating a reactive element gas selected from the group consisting of fluorine and chlorine onto the portion of the second antiferromagnetic layer that forms a ferromagnetic layer and contacts the magnetic field sensing portion of the free ferromagnetic layer, There is provided a method of manufacturing a magnetoresistive sensor, comprising each step of forming a compound of a constituent element of the second antiferromagnetic layer and the reactive element in a part.

本発明の一つの特徴によれば、酸素に対する耐性が高い反強磁性層に対しても、フッ素又は塩素によりフリー層の磁界感知部の交換結合力を消失させることが可能である。その上、フッ素又は塩素で処理後、フリー層上に安定なフッ化物又は塩化物が形成されるため、ＧＭＲ膜の特性劣化を抑制する効果も同時に得ることができる。   According to one aspect of the present invention, it is possible to eliminate the exchange coupling force of the magnetic field sensing portion of the free layer by fluorine or chlorine even for an antiferromagnetic layer having high resistance to oxygen. In addition, after treatment with fluorine or chlorine, stable fluoride or chloride is formed on the free layer, so that the effect of suppressing the characteristic deterioration of the GMR film can be obtained at the same time.

更に、フッ素又は塩素でエッチング可能なＴａ，ＴｉＷ，Ｍｏ等の電極材料を用いることで、電極端子形成とバイアス磁界消滅の工程が単一のガスで連続的に行うことが可能になるため、プロセスが容易になるとともに電極端子とスピンバルブ磁気抵抗素子の位置併せの問題も回避することができ、安定して良好な特性のスピンバルブ磁気抵抗センサを提供することが可能となる。   Furthermore, by using an electrode material such as Ta, TiW, or Mo that can be etched with fluorine or chlorine, the electrode terminal formation and bias magnetic field extinction steps can be performed continuously with a single gas. Thus, the problem of alignment between the electrode terminal and the spin valve magnetoresistive element can be avoided, and a spin valve magnetoresistive sensor having stable and good characteristics can be provided.

以下、図面を参照して本発明の数多くの実施形態について詳細に説明する。各実施形態の説明において、実質的に同一構成部分については同一符号を付し、重複を避けるためその説明を省略する。   Hereinafter, a number of embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of each embodiment, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted to avoid duplication.

図１を参照すると、本発明第１実施形態によるＣＰＰ（カラント・パーペンディキュラ・ツー・ザ・プレイン）構造のスピンバルブ磁気抵抗センサの断面図が示されている。   Referring to FIG. 1, there is shown a cross-sectional view of a spin valve magnetoresistive sensor having a CPP (currant perpendicular to the plain) structure according to a first embodiment of the present invention.

Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ基板２上には４００ｎｍのＣｕ及び１００ｎｍのＡｕから形成された下端子４が形成されている。下端子４上にはスピンバルブ巨大磁気抵抗膜（ＧＭＲ膜）６が形成されている。 A lower terminal 4 made of 400 nm Cu and 100 nm Au is formed on the Al 2 O 3 —TiC substrate 2. A spin valve giant magnetoresistive film (GMR film) 6 is formed on the lower terminal 4.

ＧＭＲ膜６上には１０ｎｍのＣｕと１０ｎｍのＡｕからなるキャップ層８が形成され、更にキャップ層８上には３００ｎｍのＣｕからなる上端子１０が形成されている。符号１２は１５０ｎｍのＳｉＯ2からなる絶縁層である。 A cap layer 8 made of 10 nm Cu and 10 nm Au is formed on the GMR film 6, and an upper terminal 10 made of 300 nm Cu is formed on the cap layer 8. Reference numeral 12 denotes an insulating layer made of SiO 2 having a thickness of 150 nm.

本発明の磁気抵抗センサは、ＧＭＲ膜６をスピンバルブ構造とし、更にセンス電流を膜面に垂直に流すＣＰＰ構造としたことを特徴とするものである。   The magnetoresistive sensor of the present invention is characterized in that the GMR film 6 has a spin valve structure and further has a CPP structure in which a sense current flows perpendicularly to the film surface.

発明者は、ＣＰＰスピンバルブ磁気抵抗センサにおいて、ピンド強磁性層（以下ピンド層と省略する）、非磁性中間層（以下中間層と省略する）及びフリー強磁性層（以下フリー層と省略する）の各層厚を厚くして、バルク散乱を最大限に引き出すことにより、大きな抵抗変化を得ることを考えた。   The inventor in the CPP spin valve magnetoresistive sensor, a pinned ferromagnetic layer (hereinafter abbreviated as pinned layer), a nonmagnetic intermediate layer (hereinafter abbreviated as intermediate layer) and a free ferromagnetic layer (hereinafter abbreviated as free layer). It was considered that a large resistance change can be obtained by increasing the thickness of each layer to maximize the bulk scattering.

反強磁性層、下地層及び表面保護層（キャップ層）を厚くしても抵抗変化は大きくならない。ピンド層、中間層及びフリー層を厚くすると、以下のことが考えられる。   Even if the antiferromagnetic layer, the underlayer and the surface protective layer (cap layer) are thickened, the resistance change does not increase. When the pinned layer, the intermediate layer, and the free layer are thickened, the following can be considered.

（１） ピンド層を厚くすると、Ｈｕａ（反強磁性層とピンド層の結合の強さ）が小さくなるとともに、漏れ磁界によりフリー層の感度が小さくなり、バイアス点の調整が困難となる。そこで、ピンド層を積層フェリ構造とすることにより、Ｈｕａを大きくし、漏れ磁界を小さくすることができる。   (1) When the pinned layer is thickened, Hua (strength of coupling between the antiferromagnetic layer and the pinned layer) decreases, and the sensitivity of the free layer decreases due to the leakage magnetic field, making it difficult to adjust the bias point. Therefore, by forming the pinned layer with a laminated ferrimagnetic structure, Hua can be increased and the leakage magnetic field can be reduced.

（２） フリー層を厚くすると、磁化方向を変化させるための外部磁界の量が多く必要となるため、フリー層の感度が小さくなる。これに対しても、フリー層を積層フェリ構造とすることにより小さな外部磁界でフリー層の磁化方向を変化させることができるため、感度が大きくなる。尚、ピンド層及びフリー層を厚くする場合においては、ピンド層とフリー層間の磁気的結合を切るために、中間層を厚くすることが望ましい。   (2) When the free layer is thickened, a large amount of external magnetic field is required to change the magnetization direction, so that the sensitivity of the free layer is reduced. Against this, since the free layer has a laminated ferrimagnetic structure, the magnetization direction of the free layer can be changed with a small external magnetic field, so that the sensitivity is increased. When the pinned layer and the free layer are thickened, it is desirable to thicken the intermediate layer in order to cut the magnetic coupling between the pinned layer and the free layer.

（３） ＧＭＲ膜をデュアルスピンバルブ構造とする。この場合は、ピンド層、中間層及びフリー層の部分が厚くなるだけではなく、界面数も多くなるため、界面散乱による抵抗変化も大きくなり抵抗変化量の向上には効果的である。   (3) The GMR film has a dual spin valve structure. In this case, not only the pinned layer, the intermediate layer, and the free layer become thick, but also the number of interfaces increases, so that the resistance change due to interface scattering increases, which is effective in improving the resistance change amount.

上記（１）〜（３）の対策を単独ではなく、二つ若しくは三つを組み合わせて適用するとより効果的である。   It is more effective to apply the above measures (1) to (3) in combination of two or three instead of a single measure.

上記（１）及び（２）の対策において、ピンド層及び／又はフリー層の厚さを無条件に厚くすることはできない。発明者は、ピンド層及びフリー層の材料をＣｏＦｅＢとし、各層厚の最適値を実験的に求めた。   In the measures (1) and (2) above, the thickness of the pinned layer and / or the free layer cannot be increased unconditionally. The inventor experimentally determined the optimum value of each layer thickness by setting the material of the pinned layer and the free layer to CoFeB.

この結果、ピンド層及び／又はフリー層をＣＩＰ（カラント・イン・ザ・プレイン）構造における最適値よりも厚くすると抵抗変化量が増加することが判明した。   As a result, it has been found that when the pinned layer and / or the free layer is made thicker than the optimum value in the CIP (currant in the plain) structure, the resistance change amount increases.

即ち、本発明の一つの特徴は、フリー層及びピンド層の少なくとも一方が、面内方向に電流を流した場合に最も大きな抵抗変化量が得られる層厚よりも厚い層厚を有していることである。   That is, one feature of the present invention is that at least one of the free layer and the pinned layer has a layer thickness that is thicker than a layer thickness that provides the largest amount of resistance change when a current is passed in the in-plane direction. That is.

好ましくは、フリー層及び／又はピンド層の層厚は３ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内である。より好ましくは、この層厚は５ｎｍ〜７ｎｍの範囲内である。 好ましくは、中間層の層厚は４ｎｍ〜６ｎｍの範囲内である。   Preferably, the thickness of the free layer and / or pinned layer is in the range of 3 nm to 12 nm. More preferably, this layer thickness is in the range of 5 nm to 7 nm. Preferably, the thickness of the intermediate layer is in the range of 4 nm to 6 nm.

換言すると、フリー層及び／又はピンド層の層厚は、その層の磁化方向に対してスピン依存散乱されないスピン方向の伝動電子の平均自由行程の０．５〜２．０倍の範囲内であるのが好ましい。より好ましくは、フリー層又はピンド層の層厚は、スピン依存散乱されないスピン方向の伝動電子の平均自由行程とほぼ同程度の値である。   In other words, the layer thickness of the free layer and / or pinned layer is in the range of 0.5 to 2.0 times the mean free path of the propagation electrons in the spin direction that are not spin-dependently scattered with respect to the magnetization direction of the layer. Is preferred. More preferably, the thickness of the free layer or the pinned layer is approximately the same as the mean free path of the propagation electrons in the spin direction that are not spin-dependently scattered.

これは、平均自由行程と同程度の層厚を通過するとき、スピン依存散乱しない電子とスピン依存散乱する電子の電気抵抗の差が最も大きくなるためと考えられる。実際には、平均自由行程の２倍程度を超える厚さになると、電子のスピンが変化する可能性が大きくなるため、抵抗変化量が小さくなると考えられる。   This is presumably because the difference in electrical resistance between electrons that are not spin-dependently scattered and electrons that are spin-dependently scattered becomes the largest when passing through a layer thickness comparable to the mean free path. Actually, when the thickness exceeds about twice the mean free path, the possibility that the spin of electrons increases will increase, and the resistance change amount is considered to be small.

この考え方を推し進めると、フリー層及びピンド層をＣｏＦｅＢから形成した場合だけでなく、別の強磁性材料或いは２種類以上の強磁性材料を組み合わせてフリー層及びピンド層を形成した場合でも、スピン依存散乱されないスピン方向の伝動電子の平均自由行程を持って厚さを最適化することが可能である。   When this idea is pushed forward, not only when the free layer and the pinned layer are formed of CoFeB, but also when the free layer and the pinned layer are formed by combining another ferromagnetic material or two or more types of ferromagnetic materials, it depends on the spin. It is possible to optimize the thickness with the mean free path of spin-direction transmission electrons that are not scattered.

以下、図２乃至図９を参照してスピンバルブＧＭＲ膜６の膜構成について説明する。図２を参照すると、試料（ａ）の膜構成が示されている。試料（ａ）はＣＩＰ最適層厚シングルスピンバルブである。   Hereinafter, the film configuration of the spin valve GMR film 6 will be described with reference to FIGS. Referring to FIG. 2, the film configuration of sample (a) is shown. Sample (a) is a CIP optimum layer thickness single spin valve.

下端子層４上に５ｎｍのＴａ層１６がスパッタ成膜されている。以下の各層もすべてスパッタリングにより成膜されている。Ｔａ層１６上には２ｎｍのＮｉＦｅ層１８が成膜されており、Ｔａ層１６とＮｉＦｅ層１８の一部により下地層を構成する。   A 5 nm Ta layer 16 is formed on the lower terminal layer 4 by sputtering. All the following layers are also formed by sputtering. A 2 nm NiFe layer 18 is formed on the Ta layer 16, and the Ta layer 16 and a part of the NiFe layer 18 constitute an underlayer.

ＮｉＦｅ層１８上には２ｎｍのＣｏＦｂＢ層２０が成膜されている。ＮｉＦｅ層１８の一部とＣｏＦｅＢ層２０によりフリー層が構成される。   A 2 nm CoFbB layer 20 is formed on the NiFe layer 18. A part of the NiFe layer 18 and the CoFeB layer 20 constitute a free layer.

ＣｏＦｅＢ層２０上には２．８ｎｍのＣｕ中間層２２が成膜されている。Ｃｕ中間層２２上には２．５ｎｍのＣｏＦｅＢピンド層２４が成膜されている。   On the CoFeB layer 20, a 2.8 nm Cu intermediate layer 22 is formed. A 2.5 nm CoFeB pinned layer 24 is formed on the Cu intermediate layer 22.

ＣｏＦｅＢピンド層２４上には１５ｎｍのＰｄＰｔＭｎ反強磁性層２６が成膜されている。そして、反強磁性層２６上には５ｎｍのＴａキャップ層２８が成膜されている。キャップ層２８は反強磁性層２６を保護するものである。   A 15 nm PdPtMn antiferromagnetic layer 26 is formed on the CoFeB pinned layer 24. A 5 nm Ta cap layer 28 is formed on the antiferromagnetic layer 26. The cap layer 28 protects the antiferromagnetic layer 26.

図３を参照すると、試料（ｂ）のスピンバルブＧＭＲ膜の膜構成が示されている。この試料（ｂ）はＣＩＰ最適層厚でピンド層を積層フェリとしたシングルスピンバルブである。   Referring to FIG. 3, the film configuration of the spin valve GMR film of the sample (b) is shown. This sample (b) is a single spin valve in which a pinned layer is a laminated ferri with an optimum CIP layer thickness.

試料（ｂ）は試料（ａ）とピンド層の構成のみが相違し、他の層構成は試料（ａ）と同様である。即ち、試料（ｂ）では、Ｃｕ中間層２２上に２．５ｎｍのＣｏＦｅＢ層２４が成膜され、ＣｏＦｅＢ層２４上に０．８ｎｍのＲｕ層３０が成膜され、Ｒｕ層３０上に１．５ｎｍのＣｏＦｅＢ層３２が成膜されている。即ち、試料（ｂ）では、Ｒｕ層３０で分離された二つのＣｏＦｅＢ層２４，３２で積層フェリピンド層を構成する。図２の形態では下地層１６上に、フリー層から順に反強磁性層まで積層されているが、積層順は逆でも良い。   The sample (b) is different from the sample (a) only in the configuration of the pinned layer, and the other layer configuration is the same as that of the sample (a). That is, in the sample (b), a 2.5 nm CoFeB layer 24 is formed on the Cu intermediate layer 22, a 0.8 nm Ru layer 30 is formed on the CoFeB layer 24, and 1. A 5 nm CoFeB layer 32 is formed. That is, in the sample (b), the laminated Felipind layer is constituted by the two CoFeB layers 24 and 32 separated by the Ru layer 30. In the form of FIG. 2, the free layer and the antiferromagnetic layer are stacked on the underlayer 16 in order, but the stacking order may be reversed.

図４を参照すると、試料（ｃ）のスピンバルブＧＭＲ膜の膜構成が示されている。試料（ｃ）は、ピンド層及び中間層の厚さを増加し、且つピンド層を積層フェリ構造としたシングルスピンバルブである。   Referring to FIG. 4, the film configuration of the spin valve GMR film of sample (c) is shown. Sample (c) is a single spin valve in which the thickness of the pinned layer and the intermediate layer is increased and the pinned layer has a laminated ferri structure.

Ｃｕ中間層３６の厚さを５ｎｍに増加し、積層フェリピンド層をＲｕ層３０で分離された厚さ５ｎｍと４ｎｍの二つのＣｏＦｅＢ層３８，４０から構成したものである。   The thickness of the Cu intermediate layer 36 is increased to 5 nm, and the laminated ferri-pinned layer is composed of two CoFeB layers 38 and 40 having a thickness of 5 nm and 4 nm separated by the Ru layer 30.

更に、ＣｏＦｅＢフリー層３４の層厚を２ｎｍ〜１２ｎｍの間で変化させて、層厚に応じた抵抗変化量の測定を行った。   Further, the resistance change amount corresponding to the layer thickness was measured by changing the layer thickness of the CoFeB free layer 34 between 2 nm and 12 nm.

図５を参照すると、試料（ｄ）のスピンバルブＧＭＲ膜の膜構成が示されている。試料（ｄ）は、ＣＩＰ最適層厚のデュアルスピンバルブである。   Referring to FIG. 5, the film configuration of the spin valve GMR film of the sample (d) is shown. Sample (d) is a dual spin valve with a CIP optimum layer thickness.

試料（ｄ）では、下地層は５ｎｍのＴａ層１６と２ｎｍのＮｉＦｅ層１８から構成される。下地層上には１５ｎｍのＰｄＰｔＭｎ反強磁性層４２が成膜されている。   In the sample (d), the underlayer is composed of a 5 nm Ta layer 16 and a 2 nm NiFe layer 18. A 15 nm PdPtMn antiferromagnetic layer 42 is formed on the underlayer.

反強磁性層４２上には２．５ｎｍのＣｏＦｅＢピンド層４６が成膜されており、ＣｏＦｅＢピンド層４４上には２．８ｎｍのＣｕ中間層４６が成膜されている。   A 2.5 nm CoFeB pinned layer 46 is formed on the antiferromagnetic layer 42, and a 2.8 nm Cu intermediate layer 46 is formed on the CoFeB pinned layer 44.

Ｃｕ中間層４６上には、試料（ａ）と同様にＣｏＦｅＢフリー層２０，Ｃｕ中間層２２，ＣｏＦｅＢピンド層２４、ＰｄＰｔＭｎ反強磁性層２６及びＴａキャップ層２８がそれぞれ成膜されている。   On the Cu intermediate layer 46, the CoFeB free layer 20, the Cu intermediate layer 22, the CoFeB pinned layer 24, the PdPtMn antiferromagnetic layer 26, and the Ta cap layer 28 are formed as in the sample (a).

図６を参照すると、試料（ｅ）のスピンバルブＧＭＲ膜の膜構成が示されている。試料（ｅ）は、ＣＩＰ最適層厚で二つのピンド層をフェリ磁性構造としたデュアルスピンバルブである。   Referring to FIG. 6, the film configuration of the spin valve GMR film of the sample (e) is shown. Sample (e) is a dual spin valve having a CIP optimum layer thickness and two pinned layers having a ferrimagnetic structure.

即ち、ＰｄＰｔＭｎ反強磁性層４２上に１．５ｎｍのＣｏＥｅＢ層４８が成膜されている。ＣｏＦｅＢ層４８上には０．８ｎｍのＲｕ層５０が成膜され、Ｒｕ層５０上には２．５ｎｍのＣｏＦｅＢ層５２が成膜されている。Ｒｕ層５０で分離された二つのＣｏＦｅＢ層４８，５２で積層フェリ構造を構成する。   That is, a 1.5 nm CoEeB layer 48 is formed on the PdPtMn antiferromagnetic layer 42. A 0.8 nm Ru layer 50 is formed on the CoFeB layer 48, and a 2.5 nm CoFeB layer 52 is formed on the Ru layer 50. The two CoFeB layers 48 and 52 separated by the Ru layer 50 constitute a laminated ferri structure.

Ｃｕ中間層４６上には、試料（ｂ）と同様なＣｏＦｅＢフリー層２０，Ｃｕ中間層２２、Ｒｕ層３０で分離された二つのＣｏＦｅＢ層２４，３２からなる積層フェリピンド層が成膜されている。更に、積層フェリピンド層上にＰｄＰｔＭｎ反強磁性層２６が成膜され、反強磁性層２６上にＴａキャップ層２８が成膜されている。   On the Cu intermediate layer 46, a laminated ferri-pinned layer composed of two CoFeB layers 24 and 32 separated by the CoFeB free layer 20, the Cu intermediate layer 22, and the Ru layer 30 similar to the sample (b) is formed. . Further, a PdPtMn antiferromagnetic layer 26 is formed on the laminated ferri-pinned layer, and a Ta cap layer 28 is formed on the antiferromagnetic layer 26.

図７を参照すると、試料（ｆ）のスピンバルブＧＭＲ膜の膜構成が示されている。試料（ｆ）は、ピンド層及び中間層の層厚を増加し、更に二つのピンド層を積層フェリ構造としたデュアルスピンバルブである。   Referring to FIG. 7, the film configuration of the spin valve GMR film of the sample (f) is shown. Sample (f) is a dual spin valve in which the thicknesses of the pinned layer and the intermediate layer are increased and two pinned layers are further laminated into a ferrimagnetic structure.

即ち、ＰｄＰｔＭｎ反強磁性層４２上に４ｎｍのＣｏＦｅＢ層５４が成膜され、ＣｏＦｅＢ層５４上に０．８ｎｍのＲｕ層５０が成膜され、Ｒｕ層５０上に５ｎｍのＣｏＦｅＢ層５６が成膜されている。   That is, a 4 nm CoFeB layer 54 is formed on the PdPtMn antiferromagnetic layer 42, a 0.8 nm Ru layer 50 is formed on the CoFeB layer 54, and a 5 nm CoFeB layer 56 is formed on the Ru layer 50. Has been.

Ｒｕ層５０で分離された二つのＣｏＦｅＢ層５４，５６で積層フェリピンド層を構成する。ＣｏＦｅＢ層５６上に５ｎｍのＣｕ中間層５８が成膜されている。   A laminated ferri-pinned layer is constituted by the two CoFeB layers 54 and 56 separated by the Ru layer 50. A 5 nm thick Cu intermediate layer 58 is formed on the CoFeB layer 56.

Ｃｕ中間層５８上には図４の試料（ｃ）と同様なフリー層３４、中間層３６、積層フェリピンド層３８，３０，４０，反強磁性層２６及びキャップ層２８が成膜されている。   On the Cu intermediate layer 58, the free layer 34, the intermediate layer 36, the laminated ferri-pinned layers 38, 30, 40, the antiferromagnetic layer 26, and the cap layer 28 similar to the sample (c) in FIG. 4 are formed.

試料（ｃ）と同様に、ＣｏＦｅＢフリー層３４の層厚を２ｎｍ〜１２ｎｍの間で変化させて、抵抗変化量を測定した。   Similar to the sample (c), the resistance change amount was measured by changing the thickness of the CoFeB free layer 34 between 2 nm and 12 nm.

図８を参照すると、試料（ｇ）のスピンバルブＧＭＲ膜の膜構成が示されている。試料（ｇ）は、ピンド層及び中間層の層厚を増加した点は図７の試料（ｆ）に類似しているが、フリー層を２ｎｍのＣｏＦｅＢ層６０と、３ｎｍのＮｉＦｅ層６２と、２ｎｍのＣｏＦｅＢ層６４から構成した点が試料（ｆ）と相違する。   Referring to FIG. 8, the film configuration of the spin valve GMR film of the sample (g) is shown. Sample (g) is similar to sample (f) in FIG. 7 in that the layer thickness of the pinned layer and the intermediate layer is increased, but the free layer is composed of a 2 nm CoFeB layer 60, a 3 nm NiFe layer 62, It differs from the sample (f) in that it is composed of a 2 nm CoFeB layer 64.

図９を参照すると、試料（ｈ）のスピンバルブＧＭＲ膜の膜構成が示されている。試料（ｈ）は図７に示した試料（ｆ）に類似しており、フリー層を積層フェリ構造とした点が試料（ｆ）と相違する。   Referring to FIG. 9, the film configuration of the spin valve GMR film of the sample (h) is shown. The sample (h) is similar to the sample (f) shown in FIG. 7, and is different from the sample (f) in that the free layer has a laminated ferri structure.

即ち、Ｃｕ中間層５８上に３ｎｍのＣｏＦｅＢ層６６が成膜され、ＣｏＦｅＢ層６６上に０．８ｎｍのＲｕ層６８が成膜され、Ｒｕ層６８上に６ｎｍのＣｏＦｅＢ層７０が成膜されている。   That is, a 3 nm CoFeB layer 66 is formed on the Cu intermediate layer 58, a 0.8 nm Ru layer 68 is formed on the CoFeB layer 66, and a 6 nm CoFeB layer 70 is formed on the Ru layer 68. Yes.

更に、ＣｏＦｅＢ層７０上に０．８ｎｍのＲｕ層７２が成膜され、Ｒｕ層７２上に３ｎｍのＣｏＦｅＢ層７４が成膜されている。Ｒｕ層６８，７２で分離された三つのＣｏＦｅＢ層６６，７０，７４で積層フェリ構造を構成する。   Further, a 0.8 nm Ru layer 72 is formed on the CoFeB layer 70, and a 3 nm CoFeB layer 74 is formed on the Ru layer 72. The three CoFeB layers 66, 70, 74 separated by the Ru layers 68, 72 constitute a laminated ferri structure.

図５〜図９に示した試料（ｄ）〜試料（ｈ）のデュアルスピンバルブでは、何れもピンド層が上下に２層配置され、フリー層は真中に１層のみ配置されている。   In each of the dual spin valves of the samples (d) to (h) shown in FIGS. 5 to 9, two pinned layers are arranged on the top and bottom, and only one free layer is arranged in the middle.

特に図示しないが、フリー層を上下に２層配置し、反強磁性層を真中に１層のみ配置した以下に示す積層構造のデュアルスピンバルブ磁気抵抗センサも本発明の範囲内である。   Although not particularly illustrated, a dual spin valve magnetoresistive sensor having the following laminated structure in which two free layers are arranged vertically and only one antiferromagnetic layer is arranged in the middle is also within the scope of the present invention.

即ち、このデュアルスピンバルブ磁気抵抗センサは、第１の導体層と、該第１の導体層上に配置された第１フリー強磁性層と、該第１フリー強磁性層上に配置された第１非磁性中間層と、該第１非磁性中間層上に配置された第１ピンド強磁性層と、該第１ピンド強磁性層上に配置された反強磁性層と、該反強磁性層上に配置された第２ピンド強磁性層と、該第２ピンド強磁性層上に配置された第２非磁性中間層と、該第２非磁性中間層上に配置された第２フリー強磁性層とを含んでいる。   That is, the dual spin valve magnetoresistive sensor includes a first conductor layer, a first free ferromagnetic layer disposed on the first conductor layer, and a first conductor layer disposed on the first free ferromagnetic layer. 1 nonmagnetic intermediate layer, a first pinned ferromagnetic layer disposed on the first nonmagnetic intermediate layer, an antiferromagnetic layer disposed on the first pinned ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer A second pinned ferromagnetic layer disposed thereon, a second nonmagnetic intermediate layer disposed on the second pinned ferromagnetic layer, and a second free ferromagnetic layer disposed on the second nonmagnetic intermediate layer Including layers.

次に、図１０（Ａ）〜図１４（Ｃ）及び図１０（Ａ´）〜図１４（Ｃ´）を参照して、本発明の磁気抵抗センサの製造プロセスについて説明する。図１０（Ａ）〜図１４（Ｃ）は断面図であり、図１０（Ａ´）〜図１４（Ｃ´）は平面図を示している。   Next, with reference to FIGS. 10 (A) to 14 (C) and FIGS. 10 (A ') to 14 (C'), the manufacturing process of the magnetoresistive sensor of the present invention will be described. 10A to 14C are cross-sectional views, and FIGS. 10A to 14C are plan views.

まず、図１０（Ａ）に示すように、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ基板２上に４００ｎｍのＣｕ及び１００ｎｍのＡｕからなる下端子層４をスパッタリングにより成膜する。 First, as shown in FIG. 10A, a lower terminal layer 4 made of 400 nm Cu and 100 nm Au is formed on an Al 2 O 3 —TiC substrate 2 by sputtering.

次に、下端子層４上に図２〜図９の何れかに示したスピンバルブＧＭＲ膜６をスパッタリングにより成膜する。スピンバルブＧＭＲ膜６上に１０ｎｍのＣｕと１０ｎｍのＡｕからなるキャップ層８をスパッタリングにより成膜する。   Next, the spin valve GMR film 6 shown in any of FIGS. 2 to 9 is formed on the lower terminal layer 4 by sputtering. A cap layer 8 made of 10 nm Cu and 10 nm Au is formed on the spin valve GMR film 6 by sputtering.

キャップ層８成膜後、１００エルステッド（Ｏｅ）の磁場を印加しながら２８０℃で３時間の熱処理を行った。   After the cap layer 8 was formed, heat treatment was performed at 280 ° C. for 3 hours while applying a magnetic field of 100 oersted (Oe).

次いで、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｂ´）に示すように、キャップ層８上に下端子層形状のレジスト７６を形成する。図１０（Ｃ）及び図１０（Ｃ´）に示すように、Ａｒイオンによりイオンミル加工を行って、レジスト７６を剥離すると、図１１（Ａ）及び図１１（Ａ´）に示す状態となる。   Next, as shown in FIGS. 10B and 10B ′, a lower terminal layer-shaped resist 76 is formed on the cap layer 8. As shown in FIGS. 10C and 10C ′, when ion milling is performed with Ar ions and the resist 76 is peeled off, the state shown in FIGS. 11A and 11A ′ is obtained.

次いで、図１１（Ｂ）及び図１１（Ｂ´）に示すように、ＧＭＲ部にレジスト７８を形成し、図１１（Ｃ）及び図１１（Ｃ´）に示すように、イオンミル加工を行い、レジスト７８を剥離すると、図１２（Ａ）及び図１２（Ａ´）に示す状態となる。   Next, as shown in FIGS. 11 (B) and 11 (B ′), a resist 78 is formed on the GMR portion, and as shown in FIGS. 11 (C) and 11 (C ′), ion mill processing is performed. When the resist 78 is peeled, the state shown in FIGS. 12A and 12A ′ is obtained.

次いで、図１２（Ｂ）及び図１２（Ｂ´）に示すように、１５０ｎｍのＳｉＯ2からなる絶縁層８０をスパッタリングにより成膜する。次いで、図１２（Ｃ）及び図１２（Ｃ´）に示すように、絶縁層８０上に絶縁層形状レジスト８２を形成し、図１３（Ａ）及び図１３（Ａ´）に示すように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）加工を行い、レジストを剥離すると、図１３（Ｂ）及び図１３（Ｂ´）に示す状態となる。 Next, as shown in FIGS. 12B and 12B ′, an insulating layer 80 made of 150 nm of SiO 2 is formed by sputtering. Next, as shown in FIGS. 12 (C) and 12 (C ′), an insulating layer-shaped resist 82 is formed on the insulating layer 80, and as shown in FIGS. 13 (A) and 13 (A ′), When the reactive ion etching (RIE) process is performed and the resist is removed, the state shown in FIGS. 13B and 13B ′ is obtained.

次いで、図１３（Ｃ）及び図１３（Ｃ´）に示すように、３００ｎｍのＣｕからなる上端子層８４を一様に形成する。図１４（Ａ）及び図１４（Ａ´）に示すように、上端子層８４上に上端子層形状レジスト８６を形成し、図１４（Ｂ）及び図１４（Ｂ´）に示すように、ＲＩＥ加工を行い、レジスト８６を剥離すると図１４（Ｃ）及び図１４（Ｃ´）に示す状態となり、ＣＰＰスピンバルブ磁気抵抗センサが完成する。   Next, as shown in FIG. 13C and FIG. 13C ′, an upper terminal layer 84 made of 300 nm Cu is uniformly formed. As shown in FIGS. 14A and 14A ′, an upper terminal layer shape resist 86 is formed on the upper terminal layer 84, and as shown in FIGS. 14B and 14B ′, When RIE processing is performed and the resist 86 is peeled off, the state shown in FIGS. 14C and 14C 'is obtained, and the CPP spin valve magnetoresistive sensor is completed.

このようにして作成したＣＰＰスピンバルブ磁気抵抗センサについて、±５００エルステッド（Ｏｅ）の磁場を印加しながら、四端子法による抵抗測定を行った。   The resistance measurement by the four-terminal method was performed on the CPP spin valve magnetoresistive sensor thus prepared while applying a magnetic field of ± 500 oersted (Oe).

図７に示したＣｏＦｅＢフリー層３４の厚さ７ｎｍの試料（ｆ）について、素子サイズ（面積、μｍ2）による抵抗変化量ΔＲ（ｍΩ）の変化を図１５に示す。測定データをｙ＝Ａ／ｘの曲線に回帰させ、１μｍ2時のΔＲを算出すると３．８ｍΩμｍ2が得られた。 FIG. 15 shows the change in resistance change ΔR (mΩ) depending on the element size (area, μm 2 ) for the sample (f) having a thickness of 7 nm of the CoFeB free layer 34 shown in FIG. The measured data was regressed on a curve of y = A / x, and ΔR at 1 μm 2 was calculated to obtain 3.8 mΩμm 2 .

試料（ａ）〜（ｈ）についても同様に１μｍ2時のΔＲを算出した、これを図１６及び図１７に示す。図１６の試料（ｃ）及び（ｆ）はフリー層の層厚が２ｎｍのときの抵抗変化量ΔＲである。 Similarly, ΔR at 1 μm 2 was calculated for samples (a) to (h), which are shown in FIGS. 16 and 17. Samples (c) and (f) in FIG. 16 show the resistance change ΔR when the thickness of the free layer is 2 nm.

シングルスピンバルブＧＭＲ膜については、試料（ａ）に対し、積層フェリ化した試料（ｂ）では１μｍ2時のΔＲは約１．５倍となっている。更に、ピンド層及び中間層を増厚した試料（ｃ）では１μｍ2時のΔＲは約２倍となっている。 For the single spin-valve GMR film, ΔR at 1 μm 2 is about 1.5 times that of sample (a) in sample (b) formed into a laminated ferrimagnetic material. Further, in the sample (c) having a thickened pinned layer and intermediate layer, ΔR at 1 μm 2 is about twice.

また、試料（ａ）をデュアルスピンバルブ化した試料（ｄ）では１μｍ2時のΔＲは約２倍となっている。更に、積層フェリ化した試料（ｅ）ではΔＲは試料（ｄ）より大きくなっており、ピンド層を積層フェリ化し、更にピンド層及び中間層を増厚した試料（ｆ）ではピンド層を積層フェリ化した試料（ｅ）よりもΔＲは大きくなっている。 Further, in the sample (d) in which the sample (a) is made into a dual spin valve, ΔR at 1 μm 2 is about double. Further, in the sample (e) obtained by laminating the ferrimagnetic layer, ΔR is larger than that of the sample (d). In the sample (f) in which the pinned layer is laminated and the pinned layer and the intermediate layer are thickened, the pinned layer is laminated. ΔR is larger than that of the converted sample (e).

試料（ｃ）及び試料（ｆ）ではフリー層の厚さを変化させた。この結果を図１７に示す。図１７を観察すると明らかなように、シングルスピンバルブの試料（ｃ）では、フリー層の厚さ５ｎｍで、デュアルスピンバルブの試料（ｆ）では、フリー層の厚さが７ｎｍで１μｍ2時のΔＲは最も大きくなっている。 In the sample (c) and the sample (f), the thickness of the free layer was changed. The result is shown in FIG. As is apparent from observation of FIG. 17, the single spin valve sample (c) has a free layer thickness of 5 nm, and the dual spin valve sample (f) has a free layer thickness of 7 nm at 1 μm 2 . ΔR is the largest.

フリー層の構成を試料（ｆ）から変化させた試料（ｇ）及び試料（ｈ）でもそれぞれ３．４，２．８ｍΩμｍ2と大きなΔＲが得られた。 A large ΔR of 3.4 and 2.8 mΩμm 2 was obtained also in the sample (g) and the sample (h) in which the configuration of the free layer was changed from the sample (f).

以上の実験結果から以下のように結論付けることができる。スピンバルブＧＭＲ膜をＣＰＰ構造で用いる場合、デュアルスピンバルブ化、積層フェリ化、ピンド層／中間層／フリー層の層厚を厚くすることにより抵抗変化量ΔＲが向上する。   From the above experimental results, it can be concluded as follows. When the spin valve GMR film is used in a CPP structure, the resistance change amount ΔR is improved by increasing the thickness of the pinned layer / intermediate layer / free layer by making dual spin valves, stacking ferrimagnetic layers, and pinned layers / intermediate layers / free layers.

デュアルスピンバルブ化、積層フェリ化、ピンド層／中間層／フリー層の層厚を厚くすることは、単独でも抵抗変化量ΔＲ向上の効果があるが、これらを組み合わせることにより抵抗変化量ΔＲをより大きく向上することができる。   Making dual spin valves, stacking ferrimagnetic layers, and increasing the thickness of the pinned layer / intermediate layer / free layer alone has the effect of improving the resistance change ΔR, but by combining them, the resistance change ΔR can be further increased. It can be greatly improved.

尚、本実施形態では、積層フェリ化せずにピンド層及び中間層を増厚させた試料は特に図示されてないが、これらもΔＲが向上することを確認している。   In the present embodiment, a sample in which the pinned layer and the intermediate layer are thickened without forming a laminated ferrimagnetic material is not particularly shown, but it has been confirmed that ΔR is also improved.

フリー層又はピンド層の層厚はＣＩＰ最適層厚よりも厚ければ抵抗変化量ΔＲは向上する。フリー層又はピンド層の層厚は３ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内が好ましく、５ｎｍ〜７ｎｍの範囲内がより好ましい。   If the thickness of the free layer or the pinned layer is thicker than the CIP optimum layer thickness, the resistance change ΔR is improved. The layer thickness of the free layer or pinned layer is preferably in the range of 3 nm to 12 nm, and more preferably in the range of 5 nm to 7 nm.

この最適層厚は、磁性材料のＣｏＦｅＢ内でスピン依存散乱しない電子の平均自由行程と同等である。フリー層及びピンド層の材料が変化してもスピン依存散乱しない電子の平均自由行程と同等の層厚が最適である。   This optimum layer thickness is equivalent to the mean free path of electrons that are not spin-dependently scattered in the magnetic material CoFeB. A layer thickness equivalent to the mean free path of electrons that do not undergo spin-dependent scattering even when the material of the free layer and the pinned layer is changed is optimal.

尚、Ｃｕ中間層の層厚については、ピンド層又はフリー層を増厚した場合に磁性層間の層間結合を十分に遮断する必要がある。ＣＩＰ最適層厚では、中間層の層厚は２．８ｎｍ前後であるが、ピンド層又はフリー層を増厚した場合はこれより厚くする必要があり、磁性層間の層間結合を十分に遮断するために４ｎｍ〜６ｎｍの範囲内が好ましい。   As for the thickness of the Cu intermediate layer, it is necessary to sufficiently block the interlayer coupling between the magnetic layers when the pinned layer or the free layer is thickened. In CIP optimum layer thickness, the thickness of the intermediate layer is around 2.8 nm. However, if the pinned layer or free layer is thickened, it must be thicker than this, in order to sufficiently block the interlayer coupling between the magnetic layers. In the range of 4 nm to 6 nm.

上述したＣＰＰスピンバルブ磁気抵抗センサは、主としてコンピュータの記録／再生装置である磁気ディスク装置の磁気抵抗ヘッドとして使用される。   The above-described CPP spin valve magnetoresistive sensor is mainly used as a magnetoresistive head of a magnetic disk device that is a recording / reproducing device of a computer.

図１８を参照すると本発明第２実施形態の磁気抵抗ヘッド８８の断面図が示されている。符号９０は例えばＮｉＦｅから形成された第１磁気シールドであり、第１磁気シールド９０上には例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）からなる絶縁層９２が積層されている。９６，１１２も同様に例えばアルミナ等から形成された絶縁層である。 Referring to FIG. 18, a sectional view of a magnetoresistive head 88 according to the second embodiment of the present invention is shown. Reference numeral 90 denotes a first magnetic shield made of, for example, NiFe, and an insulating layer 92 made of, for example, alumina (Al 2 O 3 ) is laminated on the first magnetic shield 90. Similarly, 96 and 112 are insulating layers made of alumina or the like.

絶縁層９２上には下部電極端子９４，９８がめっき法又は蒸着法により形成されている。１０６はスピンバルブ磁気抵抗素子であり、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＩｒＭｎ等のスピンバルブＧＭＲ膜、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅＢ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＢ／ＰｄＰｔＭｎ等の積層フェリスピンバルブＧＭＲ膜、ＮｉＦｅ／Ａｌ2Ｏ3／ＮｉＦｅ／ＰｄＰｔＭｎ等のトンネル接合型ＭＲ膜（ＴＭＲ膜）を用いることができる。 Lower electrode terminals 94 and 98 are formed on the insulating layer 92 by plating or vapor deposition. A spin valve magnetoresistive element 106 is a spin valve GMR film such as NiFe / Cu / NiFe / IrMn, a laminated ferri-spin valve GMR film such as NiFe / Cu / CoFeB / Ru / CoFeB / PdPtMn, and NiFe / Al 2 O 3. A tunnel junction type MR film (TMR film) such as / NiFe / PdPtMn can be used.

１０２は例えばＮｉＦｅから形成された第１フラックスガイドであり、一端がヘッド８８の媒体対向面８８ａに露出し、他端がスピンバルブ磁気抵抗素子１０６の１端と重なって配置されている。   Reference numeral 102 denotes a first flux guide made of, for example, NiFe. One end of the first flux guide is exposed on the medium facing surface 88a of the head 88, and the other end is disposed so as to overlap one end of the spin valve magnetoresistive element 106.

第１フラックスガイド１０２はスピンバルブ磁気抵抗素子１０６と接触していることが望ましいが、磁気的に結合できる程度に近接していれば電気的に導通していてもしていなくとも良い。   The first flux guide 102 is preferably in contact with the spin valve magnetoresistive element 106, but may or may not be electrically conductive as long as it is close enough to be magnetically coupled.

１０４は例えばＮｉＦｅから形成された第２フラックスガイドであり、一端がスピンバルブ磁気抵抗素子１０６の他端と重なって配置されている。第２フラックスガイド１０４はスピンバルブ磁気抵抗素子１０６と接触していることが望ましいが、磁気的に結合できる程度に近接していれば電気的に導通していてもしていなくとも良い。   Reference numeral 104 denotes a second flux guide made of, for example, NiFe, and one end thereof is disposed so as to overlap the other end of the spin valve magnetoresistive element 106. The second flux guide 104 is preferably in contact with the spin valve magnetoresistive element 106, but may or may not be electrically conductive as long as it is close enough to be magnetically coupled.

第１磁気シールド９０と第２フラックスガイド１０４の間には、例えばＮｉＦｅから形成されたフラックスパス１００が形成されている。フラックスパス１００は第１磁気シールド９０及び第２フラックスガイド１０４に接触していることが望ましいが、磁気的に結合できる程度に近接していれば電気的に導通していてもしていなくても良い。   A flux path 100 made of, for example, NiFe is formed between the first magnetic shield 90 and the second flux guide 104. The flux path 100 is preferably in contact with the first magnetic shield 90 and the second flux guide 104, but may or may not be electrically conductive as long as it is close enough to be magnetically coupled. .

スピンバルブ磁気抵抗素子１０６の上には上部電極端子１１０が形成されており、更に上部電極端子１１０に電気的に導通して例えばＮｉＦｅから形成された第２磁気シールド１１４が形成されており、第２６磁気シールド１１４が電極端子として機能する。   An upper electrode terminal 110 is formed on the spin valve magnetoresistive element 106, and a second magnetic shield 114 made of, for example, NiFe is formed in electrical conduction with the upper electrode terminal 110. 26 magnetic shield 114 functions as an electrode terminal.

本実施形態の磁気抵抗ヘッド８８はスピンバルブ磁気抵抗素子１０６の上下に電極９４，９８，１１０が配置されているため、スピンバルブ磁気抵抗素子１０６の膜面に垂直に電流を流すＣＰＰ構造である。１１６は記録トラック１１８を有する磁気記録媒体である。   The magnetoresistive head 88 of this embodiment has a CPP structure in which current is passed perpendicularly to the film surface of the spin valve magnetoresistive element 106 because the electrodes 94, 98, and 110 are disposed above and below the spin valve magnetoresistive element 106. . Reference numeral 116 denotes a magnetic recording medium having a recording track 118.

本実施形態のスピンバルブ磁気抵抗ヘッド８８は、磁気記録媒体１１６から漏洩する信号磁界は第１フラックスガイド１０２を通ってスピンバルブ磁気抵抗素子１０６に案内される。更に、スピンバルブ磁気抵抗素子１０６からの信号磁界は第２フラックスガイド１０４及びフラックスパス１００を通って第１磁気シールド９０に至る。   In the spin valve magnetoresistive head 88 of this embodiment, the signal magnetic field leaking from the magnetic recording medium 116 is guided to the spin valve magnetoresistive element 106 through the first flux guide 102. Further, the signal magnetic field from the spin valve magnetoresistive element 106 reaches the first magnetic shield 90 through the second flux guide 104 and the flux path 100.

更に、電極端子９８，１１０はスピンバルブ磁気抵抗素子１０６の膜面の一部に接触しており、該膜面内において電極端子９８，１１０の方がスピンバルブ磁気抵抗素子１０６よりも小さなサイズを有している。   Further, the electrode terminals 98 and 110 are in contact with a part of the film surface of the spin valve magnetoresistive element 106, and the electrode terminals 98 and 110 have a smaller size than the spin valve magnetoresistive element 106 in the film surface. Have.

よって、最も感度の高いスピンバルブ磁気抵抗素子１０６の中央部の磁化の動きのみを電極端子９８，１１０で検出することから、高感度なヘッド再生特性を得ることができる。   Therefore, since only the movement of magnetization in the central portion of the spin valve magnetoresistive element 106 having the highest sensitivity is detected by the electrode terminals 98 and 110, a highly sensitive head reproducing characteristic can be obtained.

更に、フラックスガイド型構造であるため、スピンバルブ磁気抵抗素子１０６を直接研磨加工する必要がないので、歩留まり良くスピンバルブ磁気抵抗ヘッドを生産できる。   Furthermore, since it is a flux guide type structure, it is not necessary to directly polish the spin valve magnetoresistive element 106, so that a spin valve magnetoresistive head can be produced with a high yield.

以下、図１９（Ａ）〜図２１（Ｃ）及び図１９（Ａ´）〜図２１（Ｃ´）を参照して、スピンバルブ磁気抵抗ヘッド８８の製造方法について説明する。図１９（Ａ）〜図２１（Ｃ）はスピンバルブ磁気抵抗素子の高さ方向の断面図であり、図１９（Ａ´）〜図２１（Ｃ´）はトラック幅方向の断面図である。   Hereinafter, with reference to FIGS. 19A to 21C and FIGS. 19A ′ to 21C ′, a method of manufacturing the spin valve magnetoresistive head 88 will be described. FIGS. 19A to 21C are cross-sectional views in the height direction of the spin valve magnetoresistive element, and FIGS. 19A to 21C are cross-sectional views in the track width direction.

まず、図示しない基板上に第１磁気シールド９０，絶縁層９２及び電極端子９４を順次成膜する。次に、図１９（Ａ）及び図１９（Ａ´）に示すように、この電極端子９４を所望の形状にパターニングする。   First, a first magnetic shield 90, an insulating layer 92, and electrode terminals 94 are sequentially formed on a substrate (not shown). Next, as shown in FIGS. 19A and 19A, the electrode terminal 94 is patterned into a desired shape.

次に、絶縁層９６を成膜し、絶縁層９６上にレジスト９７を形成し、このレジスト９７を所望の形状にパターニングする。レジスト９７をマスクとして、図１９（Ｂ）及び図１９（Ｂ´）に示すように、絶縁層９６にイオンミリング等により穴を開ける。   Next, an insulating layer 96 is formed, a resist 97 is formed on the insulating layer 96, and the resist 97 is patterned into a desired shape. Using the resist 97 as a mask, holes are formed in the insulating layer 96 by ion milling or the like, as shown in FIGS.

次に、図１９（Ｃ）及び図１９（Ｃ´）に示すように、レジスト９７は除去せずに電極端子９４上に電極端子９８を形成する。電極端子９４と電極端子９８は電気的に導通している。   Next, as shown in FIG. 19C and FIG. 19C ′, an electrode terminal 98 is formed on the electrode terminal 94 without removing the resist 97. The electrode terminal 94 and the electrode terminal 98 are electrically connected.

次に、電極端子９８を形成したのと同様な方法で、図１９（Ｄ）に示すように、フラックスパス１００を絶縁層９２，９６に穴を開けることにより形成する。ここで、第１磁気シールド９０とフラックスパス１００は接触していることが望ましいが、磁気的に結合できる程度に近接していれば電気的に導通していてもしていなくても良い。   Next, the flux path 100 is formed by making holes in the insulating layers 92 and 96 as shown in FIG. Here, the first magnetic shield 90 and the flux path 100 are preferably in contact with each other, but may or may not be electrically connected as long as they are close enough to be magnetically coupled.

次に、図２０（Ａ）に示すように、第１フラックスガイド１０２と第２フラックスガイド１０４を電極端子９８を形成したのと同様な方法で、絶縁層９６に穴を開けることにより形成する。   Next, as shown in FIG. 20A, the first flux guide 102 and the second flux guide 104 are formed by making a hole in the insulating layer 96 in the same manner as the electrode terminal 98 is formed.

ここで、第１フラックスガイド１０２は電極端子９４，９８及び第１磁気シールド９０と電気的に接触しないように形成するのが望ましい。第２フラックスガイド１０４も電極端子９４，９８及び第１磁気シールド９０と電気的に接触しないように形成するのが望ましい。   Here, the first flux guide 102 is preferably formed so as not to be in electrical contact with the electrode terminals 94 and 98 and the first magnetic shield 90. The second flux guide 104 is also preferably formed so as not to be in electrical contact with the electrode terminals 94 and 98 and the first magnetic shield 90.

更に、第２フラックスガイド１０４はフラックスパス１００と接触していることが望ましいが、磁気的に結合できる程度に近接していれば、電気的に導通していてもしていなくとも良い。   Further, the second flux guide 104 is preferably in contact with the flux path 100, but may or may not be electrically conductive as long as it is close enough to be magnetically coupled.

次に、スピンバルブ磁気抵抗素子としてのＧＭＲ膜１０６をスパッタリングにより成膜し、ＧＭＲ膜１０６上にレジスト１０７を形成して所望の形状にパターニングする。   Next, a GMR film 106 as a spin valve magnetoresistive element is formed by sputtering, and a resist 107 is formed on the GMR film 106 and patterned into a desired shape.

図２０（Ｂ）及び図２０（Ｂ´）に示すように、このレジスト１０７をマスクとしてスピンバルブ磁気抵抗素子１０６を所望の形状にパターニングする。   As shown in FIGS. 20B and 20B ′, the spin valve magnetoresistive element 106 is patterned into a desired shape using the resist 107 as a mask.

ここで、スピンバルブ磁気抵抗素子１０６と第１、第２フラックスガイド１０２，１０４は膜面の一部において重なるように配置する。スピンバルブ磁気抵抗素子１０６と第１、第２フラックスガイド１０２，１０４は接触していることが望ましいが、磁気的に結合できる程度に近接していれば電気的に導通していてもしていなくても良い。   Here, the spin valve magnetoresistive element 106 and the first and second flux guides 102 and 104 are arranged so as to overlap part of the film surface. It is desirable that the spin valve magnetoresistive element 106 and the first and second flux guides 102 and 104 are in contact with each other. Also good.

次に、図２０（Ｃ´）に示すように、レジスト１０７は除去しない状態で磁区制御膜１０８をスパッタリングによりスピンバルブ磁気抵抗素子１０６の両側に成膜する。この磁区制御膜１０８としては、ＣｏＣｒＰｔ等の高保磁力膜やＰｄＰｔＭｎ等の反強磁性膜を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 20C ′, a magnetic domain control film 108 is formed on both sides of the spin valve magnetoresistive element 106 by sputtering without removing the resist 107. As the magnetic domain control film 108, a high coercive force film such as CoCrPt or an antiferromagnetic film such as PdPtMn can be used.

次に、電極端子１１０を一様に形成し、電極端子１１０上にレジスト１１１を形成してこのレジストを所望の形状にパターリングする。図２１（Ａ）及び図２１（Ａ´）に示すように、レジスト１１１をマスクとして電極端子１１０をパターニングする。   Next, the electrode terminals 110 are uniformly formed, a resist 111 is formed on the electrode terminals 110, and the resist is patterned into a desired shape. As shown in FIGS. 21A and 21A ′, the electrode terminal 110 is patterned using the resist 111 as a mask.

次に、レジスト１１１を除去せずに絶縁層１１２を成膜し、その後図２１（Ｂ）及び図２１（Ｂ´）に示すように、レジスト１１１を除去する。次に、図２１（Ｃ）及び図２１（Ｃ´）に示すように、絶縁層１１２上に第２磁気シールド１１４を形成してスピンバルブ磁気抵抗ヘッド８８が完成する。ここで、電極端子１１０と第２磁気シールド１１４は電気的に導通している。   Next, the insulating layer 112 is formed without removing the resist 111, and then the resist 111 is removed as illustrated in FIGS. 21B and 21B ′. Next, as shown in FIG. 21C and FIG. 21C ′, the second magnetic shield 114 is formed on the insulating layer 112 to complete the spin valve magnetoresistive head 88. Here, the electrode terminal 110 and the second magnetic shield 114 are electrically connected.

第１、第２磁気シールド９０，１１４，及び電極端子１１０はメッキ法や蒸着法により形成し、絶縁層９２，９６，１１２はスパッタリング法等により形成する。以上の製造方法により、フラックスガイド型でＣＰＰ構造の高感度のスピンバルブ磁気抵抗ヘッドが得られる。   The first and second magnetic shields 90 and 114 and the electrode terminal 110 are formed by plating or vapor deposition, and the insulating layers 92, 96 and 112 are formed by sputtering or the like. With the above manufacturing method, a highly sensitive spin valve magnetoresistive head having a flux guide type and a CPP structure can be obtained.

図２２を参照すると、本発明第３実施形態のスピンバルブ磁気抵抗ヘッド８８´の断面図が示されている。本実施形態のスピンバルブ磁気抵抗ヘッド８８´は図１８に示した第２実施形態のスピンバルブ磁気抵抗ヘッド８８に類似しているが、第２実施形態の電極９４，９８を有しない点で相違する。   Referring to FIG. 22, a cross-sectional view of a spin valve magnetoresistive head 88 ′ according to a third embodiment of the present invention is shown. The spin valve magnetoresistive head 88 ′ of this embodiment is similar to the spin valve magnetoresistive head 88 of the second embodiment shown in FIG. 18, but differs in that the electrodes 94 and 98 of the second embodiment are not provided. To do.

本実施形態のスピンバルブ磁気抵抗ヘッド８８´では、スピンバルブ磁気抵抗素子１０６と第２フラックスガイド１０４は接触しており、フラックスパス１００は第２フラックスガイド１０４と第１磁気シールド９０に接触している。   In the spin valve magnetoresistive head 88 ′ of this embodiment, the spin valve magnetoresistive element 106 and the second flux guide 104 are in contact, and the flux path 100 is in contact with the second flux guide 104 and the first magnetic shield 90. Yes.

よって、第１磁気シールド９０とスピンバルブ磁気抵抗素子１０６はフラックスパス１００、第２フラックスガイド１０４を介して電気的に導通している。よって、本実施形態のスピンバルブ磁気抵抗ヘッド８８´では、第１磁気シールド９０が一方の電極端子として作用する。なお第３実施形態においても、シールド１１４は電極端子として作用する。   Therefore, the first magnetic shield 90 and the spin valve magnetoresistive element 106 are electrically connected via the flux path 100 and the second flux guide 104. Therefore, in the spin valve magnetoresistive head 88 ′ of the present embodiment, the first magnetic shield 90 acts as one electrode terminal. In the third embodiment, the shield 114 also functions as an electrode terminal.

第１フラックスガイド１０２と第２フラックスガイド１０４の間には、Ｃｕ，Ａｌ2Ｏ3等から形成された非磁性膜１２２が形成されている。符号１２０は絶縁層である。 A nonmagnetic film 122 made of Cu, Al 2 O 3 or the like is formed between the first flux guide 102 and the second flux guide 104. Reference numeral 120 denotes an insulating layer.

以下、図２３（Ａ）〜図２５（Ｂ）及び図２３（Ａ´）〜図２５（Ｂ´）を参照して、第３実施形態のスピンバルブ磁気抵抗ヘッド８８´の製造方法について説明する。図２３（Ａ）〜図２５（Ｂ）はスピンバルブ磁気抵抗素子の高さ方向の断面図であり、図２３（Ａ´）〜図２５（Ｂ´）はトラック幅方向の断面図である。   Hereinafter, with reference to FIGS. 23A to 25B and FIGS. 23A ′ to 25B ′, a method of manufacturing the spin valve magnetoresistive head 88 ′ of the third embodiment will be described. . FIGS. 23A to 25B are cross-sectional views in the height direction of the spin valve magnetoresistive element, and FIGS. 23A to 25B are cross-sectional views in the track width direction.

図示しない基板上に第１磁気シールド９０、絶縁層１２０を順次成膜する。次に図２３（Ａ）に示すように、フラックスパス１００を絶縁層１２０に穴を開けることにより作成する。ここで、第１磁気シールド９０とフラックスパス１００は接触しており、電気的に導通している。   A first magnetic shield 90 and an insulating layer 120 are sequentially formed on a substrate (not shown). Next, as shown in FIG. 23A, the flux path 100 is formed by making a hole in the insulating layer 120. Here, the first magnetic shield 90 and the flux path 100 are in contact and are electrically connected.

次に非磁性膜１２２を成膜し、非磁性膜１２２上にレジスト１２３を形成して、レジスト１２３を所望の形状にパターニングする。図２３（Ｂ）及び図２３（Ｂ´）に示すように、このレジスト１２３をマスクとして非磁性膜１２２をパターニングする。非磁性膜１２２としてはＣｕ，Ａｌ2Ｏ3等を用いることができる。 Next, a nonmagnetic film 122 is formed, a resist 123 is formed on the nonmagnetic film 122, and the resist 123 is patterned into a desired shape. As shown in FIGS. 23B and 23B ′, the nonmagnetic film 122 is patterned using the resist 123 as a mask. As the nonmagnetic film 122, Cu, Al 2 O 3 or the like can be used.

次にレジスト１２３を除去せずに第１フラックスガイド１０２と第２フラックスガイド１０４を成膜し、レジスト１２３除去後再度パターニングすることで、図２３（Ｃ）及び図２３（Ｃ´）に示すように、第１及び第２フラックスガイド１０２，１０４を形成する。ここで、第２フラックスガイド１０４はフラックスパス１００と接触しており、電気的に導通している。   Next, the first flux guide 102 and the second flux guide 104 are formed without removing the resist 123, and patterned again after removing the resist 123, as shown in FIGS. 23C and 23C '. In addition, the first and second flux guides 102 and 104 are formed. Here, the second flux guide 104 is in contact with the flux path 100 and is electrically conductive.

次に、スピンバルブ磁気抵抗素子としてのスピンバルブＧＭＲ膜１０６をスパッタリング法等により成膜し、ＧＭＲ膜１０６上にレジスト１０７を一様に形成し、このレジスト１０７を所望形状にパターニングする。   Next, a spin valve GMR film 106 as a spin valve magnetoresistive element is formed by sputtering or the like, a resist 107 is uniformly formed on the GMR film 106, and this resist 107 is patterned into a desired shape.

図２４（Ａ）及び図２４（Ａ´）に示すように、レジスト１０７をマスクとして、ＧＭＲ膜１０６を所望形状にパターニングする。ここで、スピンバルブ磁気抵抗素子（ＧＭＲ膜）１０６と第１、第２フラックスガイド１０２，１０４は膜面の一部において重なるように配置する。   As shown in FIGS. 24A and 24A ′, the GMR film 106 is patterned into a desired shape using the resist 107 as a mask. Here, the spin valve magnetoresistive element (GMR film) 106 and the first and second flux guides 102 and 104 are arranged so as to overlap each other on a part of the film surface.

スピンバルブ磁気抵抗素子１０６と第１フラックスガイド１０２は接触していることが望ましいが、磁気的に結合できる程度に近接していれば電気的に導通してもしていなくとも良い。スピンバルブ磁気抵抗素子１０６と第２フラックスガイド１０４は接触しており、電気的に導通している。   The spin valve magnetoresistive element 106 and the first flux guide 102 are preferably in contact with each other, but may not be electrically connected as long as they are close enough to be magnetically coupled. The spin valve magnetoresistive element 106 and the second flux guide 104 are in contact with each other and are electrically connected.

次に、レジスト１０７を除去しない状態で、磁区制御膜１０８をスパッタリング法等により成膜し、レジスト１０７を除去すると、図２４（Ｂ´）に示すように、スピンバルブ磁気抵抗素子１０６の両側に磁区制御膜１０８が形成される。磁区制御膜１０８としては、ＣｏＣｒＢｔ等の高保磁力膜、ＰｄＰｔＭｎ等の反強磁性膜を用いることができる。   Next, when the resist 107 is not removed, the magnetic domain control film 108 is formed by sputtering or the like, and when the resist 107 is removed, the spin valve magnetoresistive element 106 is formed on both sides as shown in FIG. A magnetic domain control film 108 is formed. As the magnetic domain control film 108, a high coercive force film such as CoCrBt or an antiferromagnetic film such as PdPtMn can be used.

次に、電極端子１１０を一様に形成し、この電極端子１１０上にレジスト１１１を一様に形成してから、レジスト１１１を所望形状にパターニングする。図２４（Ｃ）及び図２４（Ｃ´）に示すように、レジスト１１１をマスクとして、電極端子１１０を所望形状にパターニングする。   Next, the electrode terminal 110 is uniformly formed, and the resist 111 is uniformly formed on the electrode terminal 110, and then the resist 111 is patterned into a desired shape. As shown in FIGS. 24C and 24C ′, the electrode terminal 110 is patterned into a desired shape using the resist 111 as a mask.

次に、レジスト１１１を除去せずに絶縁層１１２を成膜し、その後レジスト１１１を除去することにより、図２５（Ａ）及び図２５（Ａ´）に示す状態が得られる。   Next, the insulating layer 112 is formed without removing the resist 111, and then the resist 111 is removed, whereby the states shown in FIGS. 25A and 25A 'are obtained.

次に、図２５（Ｂ）及び図２５（Ｂ´）に示すように、絶縁層１１２上に第２磁気シールド１１４を形成することにより、スピンバルブ磁気抵抗ヘッド８８´が完成する。電極端子１１０と第２磁気シールド１１４は接触しており、電気的に導通している。   Next, as shown in FIG. 25B and FIG. 25B ′, the second magnetic shield 114 is formed on the insulating layer 112, thereby completing the spin valve magnetoresistive head 88 ′. The electrode terminal 110 and the second magnetic shield 114 are in contact with each other and are electrically connected.

本実施形態のスピンバルブ磁気抵抗ヘッド８８´では、第１磁気シールド９０が一方の電極端子を兼用することになり、ＣＰＰ構造のスピンバルブ磁気抵抗ヘッド８８´を構成することができる。   In the spin valve magnetoresistive head 88 ′ of the present embodiment, the first magnetic shield 90 also serves as one electrode terminal, so that a spin valve magnetoresistive head 88 ′ having a CPP structure can be configured.

図２６を参照すると、スピンバルブ磁気抵抗素子としての逆積層型のスピンバルブＧＭＲ膜の構造が示されている。図示しないＳｉ基板上に５ｎｍのＴａ下地層１３０，５ｎｍのＮｉＦｅバッファ層１３２、２５ｎｍのＰｄＰｔＭｎ反強磁性層１３４、２．２ｎｍのＣｏＦｅＢピンド層１３６がＤＣマグネトロンスパッタ法により成膜されている。   Referring to FIG. 26, there is shown the structure of an inversely stacked spin valve GMR film as a spin valve magnetoresistive element. On a Si substrate (not shown), a 5 nm Ta underlayer 130, a 5 nm NiFe buffer layer 132, a 25 nm PdPtMn antiferromagnetic layer 134, and a 2.2 nm CoFeB pinned layer 136 are formed by DC magnetron sputtering.

ピンド層１３６上に３．５ｎｍのＣｕ中間層１３８、Ｃｕ中間層１３８上に１．５ｎｍのＣｏＦｅＢ及び２ｎｍのＮｉＦｅからなるフリー層１４０が成膜されている。   A 3.5 nm Cu intermediate layer 138 is formed on the pinned layer 136, and a free layer 140 made of 1.5 nm CoFeB and 2 nm NiFe is formed on the Cu intermediate layer 138.

フリー層１４０上に連続して、１０ｎｍのＩｒＭｎからなるフリー層１４０へのバイアス磁界印加層としての反強磁性層１４２、５ｎｍのＴａキャップ層１４４を成膜した。   On the free layer 140, an antiferromagnetic layer 142 as a bias magnetic field applying layer to the free layer 140 made of 10 nm IrMn and a Ta cap layer 144 of 5 nm were formed.

この試料は規則系反強磁性材料であるＰｄＰｔＭｎの規則化のため、８×１０-5パスカル（Ｐａ）以下の真空中で２．５ｋエルステッド（Ｏｅ）の磁場を印加しながら２８０℃で３時間の熱処理を行った。 This sample was ordered at 280 ° C. for 3 hours while applying a magnetic field of 2.5 kOersted (Oe) in a vacuum of 8 × 10 −5 Pascal (Pa) or less in order to order PdPtMn, which is an ordered antiferromagnetic material. The heat treatment was performed.

その後、この試料についてＳＦ6ガスを用いてＲＩＥ処理を行った。ＲＩＥ処理の条件は、プロセスガス圧０．５Ｐａ、基板温度２０℃、基板電位１ボルト、アンテナ電力１００Ｗ、バイアス電力２Ｗであった。キャップ層１４４のＴａはＳＦ6ガスでエッチングされる。 Thereafter, this sample was subjected to RIE treatment using SF 6 gas. The conditions of the RIE process were a process gas pressure of 0.5 Pa, a substrate temperature of 20 ° C., a substrate potential of 1 volt, an antenna power of 100 W, and a bias power of 2 W. Ta of the cap layer 144 is etched with SF 6 gas.

図２７にＳＦ6ガスでのＲＩＥ処理時間とスピンバルブＧＭＲ膜の諸特性との関係を示す。Ｈｕａはフリー層とＩｒＭｎ反強磁性層との間に動くバイアス磁界、Ｈｃはフリー層の保磁力、Ｍｓはフリー層の飽和磁化である。 FIG. 27 shows the relationship between the RIE processing time with SF 6 gas and various characteristics of the spin valve GMR film. Hua is a bias magnetic field that moves between the free layer and the IrMn antiferromagnetic layer, Hc is the coercivity of the free layer, and Ms is the saturation magnetization of the free layer.

図２７を観察すると、１０分のＲＩＥ処理でフリー層１４０とＩｒＭｎバイアス磁界印加層１４２との間のバイアス磁界Ｈｕａは消失し、フリー層の保磁力Ｈｃは約８エルステッド（Ｏｅ）となり、フリー層単層膜の特性と同等の値を示している。   When observing FIG. 27, the bias magnetic field Hua between the free layer 140 and the IrMn bias magnetic field applying layer 142 disappears after 10 minutes of RIE processing, and the free layer has a coercive force Hc of about 8 Oersted (Oe). The value is equivalent to the characteristics of the single layer film.

一方、フリー層１４０の飽和磁化Ｍｓ及びスピンドルバルブＧＭＲ膜のＭＲ比は殆ど変化していない。これによりフッ素を用いた場合にスピンバルブＧＭＲ膜の特性を維持したままで、ＩｒＭｎ反強磁性層（バイアス磁界印加層）１４２とフリー層１４０との間の交換結合力を消滅できることが理解される。   On the other hand, the saturation magnetization Ms of the free layer 140 and the MR ratio of the spindle valve GMR film hardly change. Thus, it is understood that the exchange coupling force between the IrMn antiferromagnetic layer (bias magnetic field application layer) 142 and the free layer 140 can be eliminated while maintaining the characteristics of the spin valve GMR film when fluorine is used. .

図２８にスピンバルブＧＭＲ膜をＳＦ6でＲＩＥ処理したときのＦ，Ｉｒ，Ｍｎのピーク強度（含有量）とフリー層に働くＨｕａとの関係を示す。ＧＭＲ膜中のＦ量は処理時間とともに増加しており、Ｈｕａの減少との間に相関が見られる。 FIG. 28 shows the relationship between the peak intensity (content) of F, Ir, and Mn when the spin valve GMR film is RIE-treated with SF 6 and Hua acting on the free layer. The amount of F in the GMR film increases with the processing time, and there is a correlation with the decrease in Hua.

一方、Ｉｒ及びＭｎの含有量は殆ど変化していないことから、ＩｒＭｎは物理的にエッチングされずに残っていることがわかる。ＲＩＥを２０分行った試料に２８０℃の熱処理を行ったところ、Ｆ量の変化はマイナス８％と殆ど減少しておらず、ＦはＧＭＲ膜中で化合物をつくり安定した状態であると言える。   On the other hand, since the contents of Ir and Mn are hardly changed, it is understood that IrMn remains without being physically etched. When a heat treatment at 280 ° C. was performed on a sample that had been subjected to RIE for 20 minutes, the change in F amount was hardly reduced to minus 8%, and it can be said that F was in a stable state because a compound was formed in the GMR film.

図２９にＲＩＥ処理前後のスピンバルブＧＭＲ膜のＸ線回折特性を示す。ＲＩＥ処理前の試料では２θが４１℃付近にＨｕａの発現に寄与するＩｒＭｎのｆｃｃ（１１１）ピークが観察される。一方、ＲＩＥ処理後の試料ではそのピークが見られない。   FIG. 29 shows the X-ray diffraction characteristics of the spin valve GMR film before and after the RIE treatment. In the sample before the RIE treatment, an IrMn fcc (111) peak contributing to the expression of Hua is observed when 2θ is around 41 ° C. On the other hand, the peak is not seen in the sample after RIE treatment.

このことからＧＭＲ膜中でフッ化物が形成されることにより、ＩｒＭｎの結晶性が乱れたことがＨｕａが消滅した原因といえる。また、２θが４４度付近に観察されるフリー層のｆｃｃ（１１１）のピークはＲＩＥ処理前後で変化していないことから、上述した条件でＲＩＥ処理を行うことで、フリー層１４０へ悪影響を与えず、反強磁性層１４２とフリー層１４０との間の交換結合力を消滅できることがわかる。   From this, it can be said that Hua disappeared because the crystallinity of IrMn was disturbed by the formation of fluoride in the GMR film. Moreover, since the peak of fcc (111) of the free layer observed when 2θ is around 44 degrees does not change before and after the RIE process, the RIE process is performed under the above-described conditions, and the free layer 140 is adversely affected. It can be seen that the exchange coupling force between the antiferromagnetic layer 142 and the free layer 140 can be eliminated.

他の反強磁性層であるＰｄＰｔＭｎ材料においてもフッ素又は塩素によりＨｕａが消失することを確認しており、この結果から、ＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｄＰｔＭｎ，ＩｒＭｎと等のマンガン系の反強磁性材料に対し、フッ素又は塩素によりＧＭＲ膜の磁界感知部の交換結合力を消失できることが容易に類推できる。   In other PdPtMn materials, which are antiferromagnetic layers, it has been confirmed that Hua disappears due to fluorine or chlorine. It can be easily analogized that the exchange coupling force of the magnetic field sensing part of the GMR film can be eliminated by fluorine or chlorine.

本発明は以下の付記を含むものである。   The present invention includes the following supplementary notes.

（付記１） 磁気抵抗センサであって、
第１の導体層と、
該第１の導体層上に配置されたフリー強磁性層と、
該フリー強磁性層上に配置された非磁性中間層と、
該非磁性中間層上に配置されたピンド強磁性層と、
該ピンド強磁性層上に配置された反強磁性層と、
該反強磁性層上に配置された第２の導体層とを具備し、
前記フリー強磁性層及びピンド強磁性層の少なくとも一方が、面内方向に電流を流した場合に最も大きな抵抗変化率或いは抵抗変化量が得られる層厚よりも厚い層厚を有していることを特徴とする磁気抵抗センサ。 (Appendix 1) A magnetoresistive sensor,
A first conductor layer;
A free ferromagnetic layer disposed on the first conductor layer;
A nonmagnetic interlayer disposed on the free ferromagnetic layer;
A pinned ferromagnetic layer disposed on the nonmagnetic intermediate layer;
An antiferromagnetic layer disposed on the pinned ferromagnetic layer;
A second conductor layer disposed on the antiferromagnetic layer,
At least one of the free ferromagnetic layer and the pinned ferromagnetic layer has a layer thickness that is thicker than a layer thickness at which the greatest resistance change rate or resistance change amount can be obtained when a current flows in the in-plane direction. A magnetoresistive sensor.

（付記２） 前記フリー強磁性層及びピンド強磁性層の少なくとも一方の層厚が、その層の磁化方向に対してスピン依存散乱されないスピン方向の伝導電子の平均自由行程の０．５〜２．０倍の範囲内である付記１記載の磁気抵抗センサ。   (Supplementary note 2) The thickness of at least one of the free ferromagnetic layer and the pinned ferromagnetic layer is 0.5 to 2 of the mean free path of conduction electrons in the spin direction that is not spin-dependently scattered with respect to the magnetization direction of the layer. The magnetoresistive sensor according to appendix 1, which is in a range of 0 times.

（付記３） 前記フリー強磁性層及びピンド強磁性層の少なくとも一方の層厚が、３ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内である付記２記載の磁気抵抗センサ。   (Supplementary note 3) The magnetoresistive sensor according to supplementary note 2, wherein a thickness of at least one of the free ferromagnetic layer and the pinned ferromagnetic layer is in a range of 3 nm to 12 nm.

（付記４） 前記ピンド強磁性層が積層フェリ構造である付記１記載の磁気抵抗センサ。   (Additional remark 4) The magnetoresistive sensor of Additional remark 1 whose said pinned ferromagnetic layer is a laminated ferri structure.

（付記５） 前記フリー強磁性層が積層フェリ構造である付記１記載の磁気抵抗センサ。   (Supplementary note 5) The magnetoresistive sensor according to supplementary note 1, wherein the free ferromagnetic layer has a laminated ferrimagnetic structure.

（付記６） 前記非磁性中間層の層厚が、面内方向に電流を流した場合に最も大きな抵抗変化率或いは抵抗変化量が得られる層厚よりも厚い付記１記載の磁気抵抗センサ。   (Additional remark 6) The magnetoresistive sensor of Additional remark 1 whose layer thickness of the said nonmagnetic intermediate | middle layer is thicker than the layer thickness from which the largest resistance change rate or resistance change amount is obtained when an electric current is sent in an in-plane direction.

（付記７） 前記非磁性中間層はＣｕから形成され、その層厚が４ｎｍ〜６ｎｍの範囲内である付記５記載の磁気抵抗センサ。   (Additional remark 7) The said nonmagnetic intermediate | middle layer is formed from Cu, The magnetoresistive sensor of Additional remark 5 whose layer thickness exists in the range of 4 nm-6 nm.

（付記８） 前記フリー強磁性層及び前記ピンド強磁性層はＣｏ，ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢ，ＮｉＦｅからなる群から選択される付記３記載の磁気抵抗センサ。   (Supplementary note 8) The magnetoresistive sensor according to supplementary note 3, wherein the free ferromagnetic layer and the pinned ferromagnetic layer are selected from the group consisting of Co, CoFe, CoFeB, and NiFe.

（付記９） 磁気抵抗センサであって、
第１の導体層と、
該第１の導体層上に配置された第１反強磁性層と、
該第１反強磁性層上に配置された第１ピンド強磁性層と、
該第１ピンド強磁性層上に配置された第１非磁性中間層と、
該第１非磁性中間層上に配置されたフリー強磁性層と、
該フリー強磁性層上に配置された第２非磁性中間層と、
該第２非磁性中間層上に配置された第２ピンド強磁性層と、
該第２ピンド強磁性層上に配置された第２反強磁性層と、
該第２反強磁性層上に配置された第２の導体層と、
を具備したことを特徴とする磁気抵抗センサ。 (Appendix 9) A magnetoresistive sensor,
A first conductor layer;
A first antiferromagnetic layer disposed on the first conductor layer;
A first pinned ferromagnetic layer disposed on the first antiferromagnetic layer;
A first nonmagnetic interlayer disposed on the first pinned ferromagnetic layer;
A free ferromagnetic layer disposed on the first nonmagnetic intermediate layer;
A second nonmagnetic intermediate layer disposed on the free ferromagnetic layer;
A second pinned ferromagnetic layer disposed on the second nonmagnetic intermediate layer;
A second antiferromagnetic layer disposed on the second pinned ferromagnetic layer;
A second conductor layer disposed on the second antiferromagnetic layer;
A magnetoresistive sensor comprising:

（付記１０） 前記第１ピンド強磁性層、前記第２ピンド強磁性層及び前記フリー強磁性層のうち少なくとも一つの層厚が３ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内である付記９記載の磁気抵抗センサ。   (Supplementary note 10) The magnetoresistive sensor according to supplementary note 9, wherein a thickness of at least one of the first pinned ferromagnetic layer, the second pinned ferromagnetic layer, and the free ferromagnetic layer is in a range of 3 nm to 12 nm.

（付記１１） 前記第１及び第２ピンド強磁性層及び前記フリー強磁性層はＣｏ，ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢ，ＮｉＦｅからなる群から選択される付記１０記載の磁気抵抗センサ。   (Supplementary note 11) The magnetoresistive sensor according to supplementary note 10, wherein the first and second pinned ferromagnetic layers and the free ferromagnetic layer are selected from the group consisting of Co, CoFe, CoFeB, and NiFe.

（付記１２） 前記第１及び第２ピンド強磁性層及び前記フリー強磁性層のうち少なくとも一つが積層フェリ構造である付記９記載の磁気抵抗センサ。   (Supplementary note 12) The magnetoresistive sensor according to supplementary note 9, wherein at least one of the first and second pinned ferromagnetic layers and the free ferromagnetic layer has a laminated ferrimagnetic structure.

（付記１３） 前記第１及び第２非磁性中間層はＣｕから構成され、その層厚が４ｎｍ〜６ｎｍの範囲内である付記９記載の磁気抵抗センサ。   (Supplementary note 13) The magnetoresistive sensor according to supplementary note 9, wherein the first and second nonmagnetic intermediate layers are made of Cu, and the layer thickness thereof is in the range of 4 nm to 6 nm.

（付記１４） 磁気抵抗センサであって、
第１の導体層と、
該第１の導体層上に配置された第１フリー強磁性層と、
該第１フリー強磁性層上に配置された第１非磁性中間層と、
該第１非磁性中間層上に配置された第１ピンド強磁性層と、
該第１ピンド強磁性層上に配置された反強磁性層と、
該反強磁性層上に配置された第２ピンド強磁性層と、
該第２ピンド強磁性層上に配置された第２非磁性中間層と、
該第２非磁性中間層上に配置された第２フリー強磁性層と、
を具備したことを特徴とする磁気抵抗センサ。 (Supplementary note 14) A magnetoresistive sensor,
A first conductor layer;
A first free ferromagnetic layer disposed on the first conductor layer;
A first nonmagnetic intermediate layer disposed on the first free ferromagnetic layer;
A first pinned ferromagnetic layer disposed on the first nonmagnetic interlayer;
An antiferromagnetic layer disposed on the first pinned ferromagnetic layer;
A second pinned ferromagnetic layer disposed on the antiferromagnetic layer;
A second nonmagnetic interlayer disposed on the second pinned ferromagnetic layer;
A second free ferromagnetic layer disposed on the second nonmagnetic intermediate layer;
A magnetoresistive sensor comprising:

（付記１５） 第１の導体層と第２の導体層の間に磁気抵抗効果膜が配置された磁気抵抗センサであって、
前記磁気抵抗効果膜は、面内方向に電流を流した場合に最も大きな抵抗変化率或いは抵抗変化量が得られる層圧よりも厚い層圧を有していることを特徴とする磁気抵抗センサ。 (Supplementary Note 15) A magnetoresistive sensor in which a magnetoresistive film is disposed between a first conductor layer and a second conductor layer,
The magnetoresistive sensor according to claim 1, wherein the magnetoresistive film has a layer pressure that is thicker than a layer pressure at which a maximum resistance change rate or resistance change amount is obtained when a current flows in an in-plane direction.

（付記１６） 前記磁気抵抗効果膜はフリー強磁性層及びピンド強磁性層を有するスピンバルブ膜であり、
前記フリー強磁性層及びピンド強磁性層の少なくとも一方は、面内方向に電流を流した場合に最も大きな抵抗変化率又は抵抗変化量が得られることを特徴とする付記１５記載の磁気抵抗センサ。 (Supplementary Note 16) The magnetoresistive film is a spin valve film having a free ferromagnetic layer and a pinned ferromagnetic layer,
The magnetoresistive sensor according to appendix 15, wherein at least one of the free ferromagnetic layer and the pinned ferromagnetic layer has a maximum resistance change rate or resistance change amount when a current flows in an in-plane direction.

（付記１７） 記録媒体に記録された情報を再生する磁気抵抗ヘッドであって、
第１電極端子と、
記録媒体から漏洩する信号磁界の変化を抵抗変化に変換する、前記ヘッドの媒体対向面から後退して且つ前記第１電極端子上に設けられたスピンバルブ磁気抵抗素子と、
一端が前記ヘッドの媒体対向面に露出し、他端が前記スピンバルブ磁気抵抗素子の一端と重なって配置された、記録媒体からの磁束を前記スピンバルブ磁気抵抗素子に案内する第１フラックスガイドと、
一端が前記スピンバルブ磁気抵抗素子の他端と重なって配置された第２フラックスガイドと、
前記スピンバルブ磁気抵抗素子上に設けられた第２電極端子と、
を具備したことを特徴とする磁気抵抗ヘッド。 (Supplementary note 17) A magnetoresistive head for reproducing information recorded on a recording medium,
A first electrode terminal;
A spin-valve magnetoresistive element provided on the first electrode terminal that is retracted from the medium facing surface of the head and converts a change in the signal magnetic field leaking from the recording medium into a resistance change;
A first flux guide that has one end exposed at the medium facing surface of the head and the other end overlapped with one end of the spin valve magnetoresistive element to guide the magnetic flux from the recording medium to the spin valve magnetoresistive element; ,
A second flux guide having one end overlapped with the other end of the spin valve magnetoresistive element;
A second electrode terminal provided on the spin valve magnetoresistive element;
A magnetoresistive head comprising:

（付記１８） 前記スピンバルブ磁気抵抗素子は、前記第１電極端子上に設けられたフリー強磁性層と、該フリー強磁性層上に設けられた非磁性中間層と、該非磁性中間層上に設けられたピンド強磁性層と、該ピンド強磁性層上に設けられた反強磁性層とを含んでいる付記１７記載の磁気抵抗ヘッド。   (Supplementary Note 18) The spin valve magnetoresistive element includes a free ferromagnetic layer provided on the first electrode terminal, a nonmagnetic intermediate layer provided on the free ferromagnetic layer, and a nonmagnetic intermediate layer. 18. The magnetoresistive head according to appendix 17, comprising a pinned ferromagnetic layer provided and an antiferromagnetic layer provided on the pinned ferromagnetic layer.

（付記１９） 前記第１及び第２フラックスガイドの少なくとも一方が前記スピンバルブ磁気抵抗素子に接触している付記１７記載の磁気抵抗ヘッド。   (Supplementary note 19) The magnetoresistive head according to supplementary note 17, wherein at least one of the first and second flux guides is in contact with the spin valve magnetoresistive element.

（付記２０） 前記第１電極端子の下方に配置された第１磁気シールドと、
前記第２電極端子上に配置された第２磁気シールドとを更に具備し、
前記第２フラックスガイドと前記第１磁気シールドとはフラックスパスを介して磁気的に結合している付記１７記載の磁気抵抗ヘッド。 (Supplementary note 20) a first magnetic shield disposed below the first electrode terminal;
A second magnetic shield disposed on the second electrode terminal;
The magnetoresistive head according to claim 17, wherein the second flux guide and the first magnetic shield are magnetically coupled via a flux path.

（付記２１） 前記第１及び第２電極端子のうち少なくとも一方が前記スピンバルブ磁気抵抗素子の膜面の一部に接触しており、該膜面内において前記一方の電極端子の方が前記スピンバルブ磁気抵抗素子よりも小さい付記１７記載の磁気抵抗ヘッド。   (Supplementary Note 21) At least one of the first and second electrode terminals is in contact with a part of the film surface of the spin valve magnetoresistive element, and the one electrode terminal in the film surface is the spin electrode. 18. The magnetoresistive head according to appendix 17, which is smaller than the valve magnetoresistive element.

（付記２２） 前記第１及び第２電極端子の他方の電極端子が前記スピンバルブ磁気抵抗素子の膜面の一部に接触しており、該第１及び第２電極端子はほぼ同一サイズである付記２１記載の磁気抵抗ヘッド。   (Supplementary Note 22) The other electrode terminal of the first and second electrode terminals is in contact with a part of the film surface of the spin valve magnetoresistive element, and the first and second electrode terminals have substantially the same size. The magnetoresistive head according to appendix 21.

（付記２３） 前記スピンバルブ磁気抵抗素子の両側に配置された磁区制御膜を更に具備し、
該磁区制御膜は高保磁力膜及び反強磁性膜の何れかから構成される付記１７記載の磁気抵抗ヘッド。 (Supplementary note 23) Further comprising a magnetic domain control film disposed on both sides of the spin valve magnetoresistive element,
18. The magnetoresistive head according to appendix 17, wherein the magnetic domain control film is composed of either a high coercive force film or an antiferromagnetic film.

（付記２４） 記録媒体に記録された情報を再生するスピンバルブ磁気抵抗ヘッドであって、
第１磁気シールドと、
該第１磁気シールド上に設けられた絶縁層と、
記録媒体から漏洩する信号磁界の変化を抵抗変化に変換する、前記ヘッドの媒体対向面から後退して且つ前記絶縁層上に設けられたスピンバルブ磁気抵抗素子と、
一端が前記ヘッドの媒体対向面に露出し、他端が前記スピンバルブ磁気抵抗素子の一端と重なって配置された、記録媒体からの磁束を前記スピンバルブ磁気抵抗素子に案内する第１フラックスガイドと、
一端が前記スピンバルブ磁気抵抗素子の他端と接触して配置された第２フラックスガイドと、
前記スピンバルブ磁気抵抗素子上に設けられた電極端子と、
該電極端子の上に配置された第２磁気シールドと、
前記第２フラックスガイドと前記第１磁気シールドとを接続するフラックスパスと、
を具備したことを特徴とする磁気抵抗ヘッド。 (Supplementary Note 24) A spin valve magnetoresistive head for reproducing information recorded on a recording medium,
A first magnetic shield;
An insulating layer provided on the first magnetic shield;
A spin-valve magnetoresistive element provided on the insulating layer and retreating from the medium facing surface of the head, which converts a change in the signal magnetic field leaking from the recording medium into a resistance change;
A first flux guide that has one end exposed at the medium facing surface of the head and the other end overlapped with one end of the spin valve magnetoresistive element to guide the magnetic flux from the recording medium to the spin valve magnetoresistive element; ,
A second flux guide having one end disposed in contact with the other end of the spin valve magnetoresistive element;
An electrode terminal provided on the spin valve magnetoresistive element;
A second magnetic shield disposed on the electrode terminal;
A flux path connecting the second flux guide and the first magnetic shield;
A magnetoresistive head comprising:

（付記２５） 前記スピンバルブ磁気抵抗素子は、前記第２フラックスガイドの一端に部分的に接触して前記絶縁層上に設けられたフリー強磁性層と、該フリー強磁性層上に設けられた非磁性中間層と、該非磁性中間層上に設けられたピンド強磁性層と、該ピンド強磁性層上に設けられた反強磁性層とを含む付記２４記載の磁気抵抗ヘッド。   (Supplementary Note 25) The spin valve magnetoresistive element is provided on a free ferromagnetic layer provided on the insulating layer in contact with one end of the second flux guide, and on the free ferromagnetic layer. 25. The magnetoresistive head according to appendix 24, comprising: a nonmagnetic intermediate layer; a pinned ferromagnetic layer provided on the nonmagnetic intermediate layer; and an antiferromagnetic layer provided on the pinned ferromagnetic layer.

（付記２６） 前記電極端子は、前記スピンバルブ磁気抵抗素子の膜面の一部に接触しており、該膜面内において前記電極端子は前記スピンバルブ磁気抵抗素子よりも小さい付記２４記載の磁気抵抗ヘッド。   (Supplementary note 26) The magnetism according to supplementary note 24, wherein the electrode terminal is in contact with a part of a film surface of the spin valve magnetoresistive element, and the electrode terminal is smaller than the spin valve magnetoresistive element in the film surface. Resistance head.

（付記２７） 前記絶縁層上で且つ前記第１及び第２フラックスガイドの間に配置された非磁性層を更に具備し、
前記スピンバルブ磁気抵抗素子は前記非磁性層上に設けられている付記２４記載の磁気抵抗ヘッド。 (Supplementary note 27) Further comprising a nonmagnetic layer disposed on the insulating layer and between the first and second flux guides,
25. The magnetoresistive head according to appendix 24, wherein the spin valve magnetoresistive element is provided on the nonmagnetic layer.

（付記２８） 前記スピンバルブ磁気抵抗素子の両側に配置された磁区制御膜を更に具備し、
該磁区制御膜は高保磁力膜及び反強磁性膜の何れかから構成される付記２４記載の磁気抵抗ヘッド。 (Additional remark 28) It further comprises a magnetic domain control film disposed on both sides of the spin valve magnetoresistive element,
25. The magnetoresistive head according to appendix 24, wherein the magnetic domain control film is composed of either a high coercive force film or an antiferromagnetic film.

（付記２９） 磁気抵抗センサであって、
第１反強磁性層と、
該第１反強磁性層上に配置されたピンド強磁性層と、
該ピンド強磁性層上に配置された非磁性中間層と、
該非磁性中間層上に配置されたフリー強磁性層と、
該フリー強磁性層上に配置された、交換結合力により該フリー強磁性層の磁区制御を行う第２反強磁性層とを具備し、
前記フリー強磁性層の磁界感知部と接する前記第２反強磁性層の部分が、該第２反強磁性層の構成元素とフッ素及び塩素からなる群から選択された反応性元素との化合物から構成されることを特徴とする磁気抵抗センサ。 (Supplementary note 29) A magnetoresistive sensor,
A first antiferromagnetic layer;
A pinned ferromagnetic layer disposed on the first antiferromagnetic layer;
A nonmagnetic interlayer disposed on the pinned ferromagnetic layer;
A free ferromagnetic layer disposed on the nonmagnetic intermediate layer;
A second antiferromagnetic layer disposed on the free ferromagnetic layer and performing magnetic domain control of the free ferromagnetic layer by an exchange coupling force;
The portion of the second antiferromagnetic layer in contact with the magnetic field sensing part of the free ferromagnetic layer is composed of a compound of a constituent element of the second antiferromagnetic layer and a reactive element selected from the group consisting of fluorine and chlorine. A magnetoresistive sensor comprising:

（付記３０） 前記第２反強磁性層はマンガンと他の金属元素との合金から構成される付記２９記載の磁気抵抗センサ。   (Additional remark 30) The said 2nd antiferromagnetic layer is a magnetoresistive sensor of Additional remark 29 comprised from the alloy of manganese and another metal element.

（付記３１） 前記第２反強磁性層はＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｄＰｔＭｎ，ＩｒＭｎからなる群から選択される合金から構成される付記３０記載の磁気抵抗センサ。   (Supplementary note 31) The magnetoresistive sensor according to supplementary note 30, wherein the second antiferromagnetic layer is made of an alloy selected from the group consisting of NiMn, PtMn, PdPtMn, and IrMn.

（付記３２） 磁気抵抗センサの製造方法であって、
第１反強磁性層を形成し、
該第１反強磁性層上にピンド強磁性層を形成し、
該ピンド強磁性層上に非磁性中間層を形成し、
該非磁性中間層上にフリー強磁性層を形成し、
該フリー強磁性層上に、交換結合力により該フリー強磁性層の磁区制御を行う第２反強磁性層を形成し、
前記フリー強磁性層の磁界感知部と接する前記第２反強磁性層の部分に、フッ素及び塩素からなる群から選択される反応性元素ガスを照射することにより、前記部分に前記第２反強磁性層の構成元素と前記反応性元素との化合物を形成する、
各ステップから構成されることを特徴とする磁気抵抗センサの製造方法。 (Supplementary note 32) A method of manufacturing a magnetoresistive sensor,
Forming a first antiferromagnetic layer;
Forming a pinned ferromagnetic layer on the first antiferromagnetic layer;
Forming a nonmagnetic interlayer on the pinned ferromagnetic layer;
Forming a free ferromagnetic layer on the nonmagnetic intermediate layer;
Forming a second antiferromagnetic layer on the free ferromagnetic layer for controlling the magnetic domain of the free ferromagnetic layer by an exchange coupling force;
By irradiating the portion of the second antiferromagnetic layer in contact with the magnetic field sensing portion of the free ferromagnetic layer with a reactive element gas selected from the group consisting of fluorine and chlorine, the second antiferromagnetic layer is applied to the portion. Forming a compound of a constituent element of the magnetic layer and the reactive element;
A method of manufacturing a magnetoresistive sensor comprising each step.

本発明第１実施形態のＣＰＰスピンバルブ磁気抵抗センサの断面図である。It is sectional drawing of the CPP spin valve magnetoresistive sensor of 1st Embodiment of this invention. 試料（ａ）の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a sample (a). 試料（ｂ）の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a sample (b). 試料（ｃ）の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a sample (c). 試料（ｄ）の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a sample (d). 試料（ｅ）の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a sample (e). 試料（ｆ）の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a sample (f). 試料（ｇ）の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a sample (g). 試料（ｈ）の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a sample (h). 図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）及び図１０（Ａ´）〜図１０（Ｃ´）は磁気抵抗センサ製造プロセスを示す図であり、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は断面図、図１０（Ａ´）〜図１０（Ｃ´）は平面図をそれぞれ示している。10 (A) to 10 (C) and 10 (A ') to 10 (C') are diagrams showing a magnetoresistive sensor manufacturing process, and FIGS. 10 (A) to 10 (C) are cross-sectional views. FIGS. 10A to 10C are plan views, respectively. 磁気抵抗センサの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a magnetoresistive sensor. 磁気抵抗センサの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a magnetoresistive sensor. 磁気抵抗センサの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a magnetoresistive sensor. 磁気抵抗センサの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a magnetoresistive sensor. ＧＭＲサイズに応じた抵抗変化量ΔＲを示す図である。It is a figure which shows resistance variation amount (DELTA) R according to GMR size. 試料（ａ）〜試料（ｆ）の抵抗変化量ΔＲを示す図である。It is a figure which shows resistance variation amount (DELTA) R of a sample (a)-a sample (f). フリー層の層厚による抵抗変化量ΔＲを示す図である。It is a figure which shows resistance variation amount (DELTA) R by the layer thickness of a free layer. 本発明第２実施形態のスピンバルブ磁気抵抗ヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the spin valve magnetoresistive head of 2nd Embodiment of this invention. 図１９（Ａ）〜図１９（Ｄ）及び図１９（Ａ´）〜図１９（Ｄ´）は磁気抵抗ヘッドの製造プロセスを示す図であり、図１９（Ａ）〜図１９（Ｄ）はスピンバルブ磁気抵抗素子の高さ方向の断面図、図１９（Ａ´）〜図１９（Ｄ´）はトラック幅方向の断面図である。19 (A) to 19 (D) and 19 (A ') to 19 (D') are diagrams showing the manufacturing process of the magnetoresistive head, and FIGS. 19 (A) to 19 (D) are diagrams. Cross-sectional views in the height direction of the spin valve magnetoresistive element, and FIGS. 19A to 19D are cross-sectional views in the track width direction. 磁気抵抗ヘッドの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a magnetoresistive head. 磁気抵抗ヘッドの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a magnetoresistive head. 本発明第３実施形態のスピンバルブ磁気抵抗ヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the spin valve magnetoresistive head of 3rd Embodiment of this invention. 図２３（Ａ）〜図２３（Ｃ）及び図２３（Ａ´）〜図２３（Ｃ´）は磁気抵抗ヘッドの製造プロセスを示す図であり、図２３（Ａ）〜図２３（Ｃ）はスピンバルブ磁気抵抗素子の高さ方向の断面図、図２３（Ａ´）〜図２３（Ｃ´）はトラック幅方向の断面図である。23 (A) to 23 (C) and 23 (A ') to 23 (C') are diagrams showing the manufacturing process of the magnetoresistive head, and FIGS. 23 (A) to 23 (C) are diagrams. Cross-sectional views in the height direction of the spin valve magnetoresistive element, and FIGS. 23 (A ′) to 23 (C ′) are cross-sectional views in the track width direction. 磁気抵抗ヘッドの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a magnetoresistive head. 磁気抵抗ヘッドの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a magnetoresistive head. 逆積層型のスピンバルブＧＭＲ膜の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a reverse lamination type spin-valve GMR film | membrane. スピンバルブＧＭＲ膜をＳＦ6でＲＩＥ処理したときの処理時間と膜特性との関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between the processing time and film properties when the spin valve GMR film was RIE treated with SF 6. スピンバルブＧＭＲ膜をＳＦ6でＲＩＥ処理したときのＦ，Ｉｒ，Ｍｎのピーク強度とフリー層に働くＨｕａとの関係を示す図である。Is a diagram showing the relationship between F, Ir, and Hua acting on the peak intensity of the free layer of Mn when the spin valve GMR film was RIE treated with SF 6. ＲＩＥ処理前後のスピンバルブＧＭＲ膜のＸ線回折特性を示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction characteristic of the spin valve GMR film | membrane before and behind RIE process.

符号の説明Explanation of symbols

２ 基板
４ 下端子
６ スピンバルブＧＭＲ膜
８ キャップ層
１０ 上端子
８８ スピンバルブ磁気抵抗ヘッド
９０ 第１磁気シールド
９４，９８，１１０ 電極
１００ フラックスパス
１０２ 第１フラックスガイド
１０４ 第２フラックスガイド
１０６ スピンバルブ磁気抵抗素子（スピンバルブＧＭＲ膜）
１１４ 第２磁気シールド
１１６ 磁気記録媒体 2 Substrate 4 Lower terminal 6 Spin valve GMR film 8 Cap layer 10 Upper terminal 88 Spin valve magnetoresistive head 90 First magnetic shield 94, 98, 110 Electrode 100 Flux path 102 First flux guide 104 Second flux guide 106 Spin valve magnetism Resistive element (spin valve GMR film)
114 Second magnetic shield 116 Magnetic recording medium

Claims (4)

磁気抵抗センサであって、
第１反強磁性層と、
該第１反強磁性層上に配置されたピンド強磁性層と、
該ピンド強磁性層上に配置された非磁性中間層と、
該非磁性中間層上に配置されたフリー強磁性層と、
該フリー強磁性層上に配置された、交換結合力により該フリー強磁性層の磁区制御を行う第２反強磁性層とを具備し、
前記フリー強磁性層の磁界感知部と接する前記第２反強磁性層の部分が、該第２反強磁性層の構成元素とフッ素及び塩素からなる群から選択された反応性元素との化合物から構成されることを特徴とする磁気抵抗センサ。 A magnetoresistive sensor,
A first antiferromagnetic layer;
A pinned ferromagnetic layer disposed on the first antiferromagnetic layer;
A nonmagnetic interlayer disposed on the pinned ferromagnetic layer;
A free ferromagnetic layer disposed on the nonmagnetic intermediate layer;
A second antiferromagnetic layer disposed on the free ferromagnetic layer and performing magnetic domain control of the free ferromagnetic layer by an exchange coupling force;
The portion of the second antiferromagnetic layer in contact with the magnetic field sensing part of the free ferromagnetic layer is composed of a compound of a constituent element of the second antiferromagnetic layer and a reactive element selected from the group consisting of fluorine and chlorine. A magnetoresistive sensor comprising: 前記第２反強磁性層はマンガンと他の金属元素との合金から構成される請求項１記載の磁気抵抗センサ。   The magnetoresistive sensor according to claim 1, wherein the second antiferromagnetic layer is made of an alloy of manganese and another metal element. 前記第２反強磁性層はＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｄＰｔＭｎ，ＩｒＭｎからなる群から選択される合金から構成される請求項２記載の磁気抵抗センサ。   The magnetoresistive sensor according to claim 2, wherein the second antiferromagnetic layer is made of an alloy selected from the group consisting of NiMn, PtMn, PdPtMn, and IrMn. 磁気抵抗センサの製造方法であって、
第１反強磁性層を形成し、
該第１反強磁性層上にピンド強磁性層を形成し、
該ピンド強磁性層上に非磁性中間層を形成し、
該非磁性中間層上にフリー強磁性層を形成し、
該フリー強磁性層上に、交換結合力により該フリー強磁性層の磁区制御を行う第２反強磁性層を形成し、
前記フリー強磁性層の磁界感知部と接する前記第２反強磁性層の部分に、フッ素及び塩素からなる群から選択される反応性元素ガスを照射することにより、前記部分に前記第２反強磁性層の構成元素と前記反応性元素との化合物を形成する、
各ステップから構成されることを特徴とする磁気抵抗センサの製造方法。 A method of manufacturing a magnetoresistive sensor, comprising:
Forming a first antiferromagnetic layer;
Forming a pinned ferromagnetic layer on the first antiferromagnetic layer;
Forming a nonmagnetic interlayer on the pinned ferromagnetic layer;
Forming a free ferromagnetic layer on the nonmagnetic intermediate layer;
Forming a second antiferromagnetic layer on the free ferromagnetic layer for controlling the magnetic domain of the free ferromagnetic layer by an exchange coupling force;
By irradiating the portion of the second antiferromagnetic layer in contact with the magnetic field sensing portion of the free ferromagnetic layer with a reactive element gas selected from the group consisting of fluorine and chlorine, the second antiferromagnetic layer is applied to the portion. Forming a compound of a constituent element of the magnetic layer and the reactive element;
A method of manufacturing a magnetoresistive sensor comprising each step.
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