JPH09270544A - 巨大磁気抵抗効果素子 - Google Patents

巨大磁気抵抗効果素子

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JPH09270544A
JPH09270544A JP8077972A JP7797296A JPH09270544A JP H09270544 A JPH09270544 A JP H09270544A JP 8077972 A JP8077972 A JP 8077972A JP 7797296 A JP7797296 A JP 7797296A JP H09270544 A JPH09270544 A JP H09270544A
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Junji Matsuzono
淳史 松園
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 センス電流の密度に依存する抵抗変化率の低
下を防止することができ、センス電流の密度が大きい領
域であっても高い磁界感度を得ることを可能とする 【解決手段】 磁気媒体平面に対して直交方向にセンス
電流が流れる縦型の磁気抵抗効果素子において、少なく
とも２層以上の軟磁性層と非磁性導電層とが多層に積層
されてなり、センス電流の電流経路となる領域２に幅広
な領域３を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高密度の磁気記録
装置に内蔵された薄膜磁気ヘッド及び高感度磁気センサ
一等に用いられる巨大磁気抵抗効果素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハードディスクドライブ等の磁気記憶装
置の面記録密度をより高めるために、磁界感度の高い磁
気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッドが実用化されて
おり、その有効性が確かめられている。
【０００３】実用されている磁気抵抗効果素子は、異方
性磁気抵抗効果と呼ばれる効果に基づいており、一般に
２％程度の抵抗変化率を示す。一方で、巨大磁気抵抗効
果と呼ばれる全く異なる原理に基づいて５％以上の抵抗
変化率を示す素子が種々の構成で提案されている。
【０００４】この巨大磁気抵抗効果を利用した素子（以
下、ＭＲ素子という。）を用いて、従来の異方性磁気抵
抗効果を使ったものより更に大きな磁界感度を有する薄
膜磁気ヘッドを実現するための研究も盛んに行われてい
る。
【０００５】巨大磁気抵抗効果は、Ｃｕ、Ａｇ等からな
る非磁性導電層によって適当な距離だけ隔てられた磁性
層間の磁気モーメントであるスピン間の角度が変化する
ことによって発生する。その抵抗変化量は、スピン間の
角度をθとすればｃｏｓθに比例する。従って、巨大磁
気抵抗効果を発現するためには、隣接する磁性層のスピ
ン同士が外部磁界に対して異なった動きをして、角度変
化を生じる必要がある。
【０００６】ＭＲ素子の膜構成には、隣接スピン間に角
度変化を生じさせるメカニズムに対応して、大きく分け
て例えば結合型の多層膜、誘導フェリ型の多層膜及びス
ピンバルブ膜の三つの種類がある。
【０００７】結合型の多層膜では、磁性層間の交換結合
力を負にすることによって、磁性層が反強磁性的に配列
する状態にされている。したがって、この結合型の多層
膜では、磁性層のスピンの向きが交互にそれぞれ１８０
°逆方向の状態とされている。
【０００８】誘導フェリ型の多層膜は、硬磁性層と軟磁
性層とが交互に積層されている。この誘導フェリ型の多
層膜では、軟磁性層のみが外部磁界に応答する状態にさ
れている。
【０００９】スピンバルブ膜は、非磁性導電層を挟んで
磁性層が２層に配置されている。このスピンバルブ膜で
は、硬磁性層もしくは反強磁性層の交換バイアス磁界に
よって一方の磁性層にピンニングされた軟磁性層を用い
て他方の磁性層のみが外部磁界に応答する状態にされて
いる。
【００１０】これらのうち、結合型の多層膜及び誘導フ
ェリ型の多層膜では、シート形状で１０％以下の大きい
抵抗変化率を得ることができる。
【００１１】しかしながら、これら結合型の多層膜及び
誘導フェリ型の多層膜では、素子形状で高電流密度下で
はセンス電流から発生する磁界によって隣接するスピン
の向きが揃ってしまうために、抵抗変化率が低下すると
いう問題点があった。
【００１２】これに対してスピンバルブ膜は、シート形
状で４％以下の抵抗変化率を示し、結合型の多層膜及び
誘導フェリ型の多層膜の抵抗変化率に比較して小さい。
【００１３】しかしながら、スピンバルブ膜は、外部磁
界に応答する磁性層（以下、自由層という。）が一層の
みであるため、磁化が固定された層（以下、固定層とい
う。）からの反磁界と、センス電流による電流磁界（ｓ
ｅｌｆ ｆｉｅｌｄ）等とを相殺させて、適当なバイア
ス点、即ち、固定層のスピンと自由層のスピンが直交す
る状態に保持することができる。このため、スピンバル
ブ膜は、高電流密度下でも抵抗変化率が低下せずに自己
バイアスもかかるように設計することができる。
【００１４】このような理由から、実際に素子レベルで
の試作研究が行われている。そして、スピンバルプ膜だ
けが、現状で実用になり得るとされている。結合型の多
層膜及び誘導フェリ型の多層膜では、現状で実用になり
得る例が報告されていない。
【００１５】ところで、スピンバルブ膜は、上述した以
外にも、多数試作され発表されている。そして、これら
スピンバルブ膜は、いずれもがセンス電流を磁気媒体平
面に対して平行方向に流す、いわゆる横型の磁気抵抗効
果素子である。
【００１６】これに対して、異方性磁気抵抗効果を用い
た磁気抵抗効果型ヘッドには、センス電流を磁気媒体平
面に対して略直交方向に流す、いわゆる縦型のＭＲ素子
が研究されている。
【００１７】この縦型のＭＲ素子は、横型の磁気抵抗効
果素子と異なり一定電流密度下でトラック幅を減少して
も出力が一定であるため、狭トラック化の際に横型の磁
気抵抗効果素子よりも相対的に高出力となるといった長
所がある。
【００１８】また、縦型のＭＲ素子は、磁気記録媒体に
対する媒体対向面であるＡＢＳ（Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎ
ｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）に配置されている全ての導電部材
を同一電位にすることができるため、静電破壊に対して
強いといった長所がある。
【００１９】さらにまた、縦型の磁気抵抗効果素子は、
センス電流磁界によって、容易軸方向に安定化されるた
め、磁区安定化膜が不要であるといった長所がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、結合
型の多層膜及び誘導フェリ型の多層膜は、抵抗変化率が
大きくとれ、飽和磁界を小さくすることができるため、
シート形状での磁界感度を大きくすることができる。
【００２１】しかしながら、この結合型の多層膜及び誘
導フェリ型の多層膜は、素子形状で高い電流密度の領域
で動作させた場合に抵抗変化率が低下するため、磁界感
度が小さくなるといった問題点が生じる。
【００２２】この間題点が生じることの理由は、センス
電流によって発生する自己磁界の影響で隣接スピンの方
向が略平行となり、これら隣接する二つのスピンが応答
する角度の向きがほほ同じとなるので、隣接スピン間の
角度変化が小さくなるためである。
【００２３】そこで、本発明は、センス電流の密度に依
存する抵抗変化率の低下を防止することができ、センス
電流の密度が高い領域であっても高い磁界感度を得るこ
とを可能とする巨大磁気抵抗効果素子を提供することを
目的に提案されたものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成した本発
明に係る巨大磁気抵抗効果素子は、磁気媒体平面に対し
て直交方向にセンス電流が流れる縦型の磁気抵抗効果素
子である。この巨大磁気抵抗効果素子は、少なくとも２
層以上の軟磁性層と非磁性導電層とが多層に積層されて
なり、センス電流の電流経路となる領域に幅広な領域を
有する。
【００２５】以上のように構成された本発明に係る巨大
磁気抵抗効果素子では、電流経路の領域にセンス電流が
流され、幅広な領域にもセンス電流が流される。この巨
大磁気抵抗効果素子では、幅広な領域を流れるセンス電
流の密度が低下するため、センス電流により生じる電流
磁界が小さくなる。このため、この巨大磁気抵抗効果素
子では、幅広な領域に位置する各磁性層の隣接スピンが
略平行に揃い難くなる。したがって、この巨大磁気抵抗
効果素子では、幅広な領域に位置する各磁性層のスピン
が反強磁性的な配置に保持される。
【００２６】そして、この巨大磁気抵抗効果素子では、
幅広な領域に位置する各磁性層が、電流経路の幅広な領
域を除く領域に位置する各磁性層と面内で強磁性結合を
している。このため、この巨大磁気抵抗効果素子では、
幅広な領域に位置して反強磁性的な配置に保持された各
磁性層のスピンの影響により、電流経路の領域に位置す
る各磁性層のスピンも反強磁性的な配置に保持される。
【００２７】また、この目的を達成した本発明に係る他
の巨大磁気抵抗効果素子は、磁気媒体平面に対して直交
方向にセンス電流が流れる縦型磁気抵抗効果素子であ
る。この巨大磁気抵抗効果素子は、軟磁性層と非磁性導
電層とを多層に積層してなる素子部材と、この素子部材
のセンス電流の電流経路となる領域に接触した導電部材
とを備えている。上記導電部材は、素子部材のセンス電
流の電流経路となる領域より幅広に形成されている。
【００２８】以上のように構成された本発明に係る巨大
磁気抵抗効果素子では、素子部材にセンス電流が流さ
れ、導電部材にもセンス電流が流される。この巨大磁気
抵抗効果素子では、素子部材において導電部材と接続さ
れている領域を流れるセンス電流の密度が低下するた
め、センス電流により生じる電流磁界が小さくなる。こ
のため、この巨大磁気抵抗効果素子では、素子部材にお
いて導電部材と接続されている領域に位置する各磁性層
の隣接スピンが略平行に揃い難くなる。したがって、こ
の巨大磁気抵抗効果素子では、素子部材において導電部
材と接続されている領域に位置する各磁性層のスピンが
反強磁性的な配置に保持される。
【００２９】そして、この巨大磁気抵抗効果素子は、素
子部材において導電部材と接続されている領域に位置す
る各磁性層が、素子部材において導電部材と接続されて
いる領域を除く領域に位置する各磁性層と面内で強磁性
結合をしている。このため、この巨大磁気抵抗効果素子
では、素子部材において導電部材と接続されている領域
に位置して反強磁性的な配置に保持された各磁性層のス
ピンの影響により、素子部材において導電部材と接続さ
れている領域を除く領域に位置する各磁性層のスピンが
反強磁性的な配置に保持される。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について、図１乃至図１０の図面を参照して詳細に説
明する。本発明の第１の実施の形態として示す巨大磁気
抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子という。）１は、実際
の応用に際して、センス電流を流すために先端部４及び
後端部５に先端電極及び後端電極がそれぞれ配置されて
いる。また、ＧＭＲ素子１は、線密度方向の分解能が得
られるように上下シールド磁性体のギャップ部に素子全
体が配置されている。
【００３１】本発明の第１の実施の形態として示すＧＭ
Ｒ素子１は、図１に示すように、少なくとも２層以上の
軟磁性層と非磁性導電層とが多層に積層されて構成され
ている。このＧＭＲ素子１は、縦長矩形状の電流経路部
２の長手方向の中央領域が幅広部３とされている。電流
経路部２及び幅広部３は、エッチングにより所定形状に
形成されている。この電流経路部２には、先端部４及び
後端部５にそれぞれ接続された先端電極及び後端電極に
より、長手方向にセンス電流が流される。
【００３２】幅広部３は、電流経路部２に対して直交し
た状態に一体に突出された横長矩形状とされている。こ
の幅広部３は、電流経路部２の厚さ寸法と略々等しい厚
さ寸法を有している。また、この幅広部３は、電流経路
部２の幅寸法より大とされた幅寸法を有している。さら
に、この幅広部３は、電流経路部２の長さ寸法より小と
された長さ寸法を有している。
【００３３】以上のように構成された第１の実施の形態
ＧＭＲ素子１は、先端電極及び後端電極により、図１に
矢印Ｍで示す方向に電流経路部２の後端部５から先端部
４へとセンス電流が流されるとともに、図１中に矢印Ｎ
で示すように、幅広部３にもセンス電流が流される。こ
のとき、ＧＭＲ素子１では、電流経路部２の幅広部３を
流れるセンス電流の密度が低下するため、センス電流に
より生じる電流磁界が小さくなる。このため、ＧＭＲ素
子１では、電流経路部２の幅広部３に位置する各磁性層
の隣接スピンが略平行に揃い難くなる。したがって、こ
のＧＭＲ素子１では、電流経路部２の幅広部３に位置す
る各磁性層のスピンが反強磁性的な配置に保持される。
【００３４】また、幅広部３では、幅寸法を十分に広く
した場合に、この両端部に位置する各磁性層の隣接スピ
ンが略平行に揃い難くなることが一層顕著となる。この
ため、この幅広部３では、両端部に位置する各磁性層の
スピンが反強磁的な配置に保持される。
【００３５】そして、このＧＭＲ素子１は、電流経路部
２の幅広部３に位置する各磁性層が、電流経路部２の先
端部４及び後端部５に位置する各磁性層と面内で強磁性
結合をしている。このため、このＧＭＲ素子１では、幅
広部３に位置して反強磁性的な配置に保持された各磁性
層のスピンの影響により、電流経路部２の先端部４及び
後端部５に位置する各磁性層のスピンが反強磁性的な配
置に保持される。
【００３６】さらに、このＧＭＲ素子１は、電流経路部
２の先端部４及び後端部５に先端電極及び後端電極が接
続された場合に、電流経路部２の先端部４と後端部５と
の電極が接続された領域を流れるセンス電流の密度が低
下する。したがって、電流経路部２の先端部４及び後端
部５の電極が接続された領域においては、センス電流に
より生じる電流磁界が小さくなる。このため、このＧＭ
Ｒ素子１は、これら先端部４及び後端部５の電極が接続
された領域に位置する各磁性層のスピンが反強磁性的な
配置に保持される。
【００３７】したがって、上述した第１の実施の形態Ｇ
ＭＲ素子１では、電流経路部２に位置する各磁性層のス
ピンが反強磁的な配置に保持されるため、この各磁性層
間における反強磁性結合が破壊されることが防止され
る。
【００３８】また、このＧＭＲ素子１では、電流経路部
２の幅広部３が、電流経路部２を流れるセンス電流の密
度を低下させ、センス電流により生じる熱の発生を防止
する。さらに、このＧＭＲ素子１では、電流経路部２に
位置する各磁性層間における反強磁性結合が破壊される
ことが防止される。
【００３９】このため、このＧＭＲ素子１では、電流経
路部２において先端部４と後端部５との間の領域である
感磁部で、センス電流の密度に依存する抵抗変化率の低
下を防止することができ、高い磁界感度を得ることがで
きる。
【００４０】さらに、このＧＭＲ素子１では、電流経路
部２の感磁部の長さである感磁部長が短く、センス電流
の密度が低い先端部４と後端部５とが近傍に位置する場
合に、電流経路部２に幅広部３を設けたとしてもこの感
磁部の領域でセンス電流の密度に依存する抵抗変化率の
低下を防止することができる。したがって、このＭＲ素
子では、センス電流の密度が高い領域であっても高い磁
界感度を得ることができる。
【００４１】特に、このＧＭＲ素子１は、図２に示すよ
うに、感磁部長が０μｍより大きく２μｍ以下の範囲に
ある場合に、各磁性層間における反強磁性結合が破壊し
ない範囲のセンス電流の密度において、抵抗変化率の低
下を防止することができる。
【００４２】また、第１の実施の形態ＧＭＲ素子１は、
電流経路部２の長手方向の中央領域の一部が幅広部３と
されているが、図３に示すように、感磁部長に応じて電
流経路部２の複数箇所が幅広部６とされても良い。
【００４３】本発明の第２の実施の形態として示すＧＭ
Ｒ素子１０は、図４に示すように、縦長矩形状の素子部
材１１と、この素子部材１１上に設けられた横長矩形状
の導電部材１２とを備えている。素子部材１１及び導電
部材１２は、エッチングによりそれぞれ所定形状に形成
されている。
【００４４】この素子部材１１は、少なくとも２層以上
の軟磁性層と非磁性導電層とが多層に積層されて構成さ
れている。この素子部材１１には、先端部１３及び後端
部１４にそれぞれ接続された先端電極及び後端電極によ
り、長手方向にセンス電流が流される。
【００４５】この導電部材１２は、素子部材１１に対し
て直交した状態に電気的に接続されている。この導電部
材１２は、素子部材１１の厚さ寸法の１０倍程度とされ
た厚さ寸法を有している。この導電部材１２の厚さ寸法
は、素子部材１１の後端部１４に接続される後端電極の
厚さ寸法と略等しいとされている。また、この導電部材
１２は、素子部材１１の幅寸法より大とされた幅寸法を
有している。さらに、この導電部材１２は、素子部材１
１の長さ寸法より小とされた長さ寸法を有している。
【００４６】以上のように構成された第２の実施の形態
ＧＭＲ素子１０は、先端電極及び後端電極により、図４
中に矢印Ｍで示す方向に、素子部材１１の後端部１４か
ら先端部１３へとセンス電流が流されるとともに、図４
中に矢印Ｎで示す方向に、導電部材１２にもセンス電流
が流される。このとき、ＧＭＲ素子１０では、素子部材
１１において導電部材１２と接続されている領域を流れ
るセンス電流の密度が低下するため、センス電流により
生じる電流磁界がより小さくなる。このため、ＧＭＲ素
子１０では、素子部材１１において導電部材１２と接続
されている領域に位置する各磁性層の隣接スピンが略平
行に揃い難くなる。したがって、このＧＭＲ素子１０で
は、素子部材１１において導電部材１２と接続されてい
る領域に位置する各磁性層のスピンが反強磁性的な配置
に保持される。
【００４７】そして、このＧＭＲ素子１０は、素子部材
１１において導電部材１２と接続されている領域に位置
する各磁性層が、素子部材１１の先端部１３及び後端部
１４に位置する各磁性層と強磁性結合をしている。この
ため、このＧＭＲ素子１０では、素子部材１１において
導電部材１２と接続されている領域に位置して反強磁性
的な配置に保持された各磁性層のスピンの影響により、
素子部材１１の先端部１３及び後端部１４に位置する各
磁性層のスピンが反強磁性的な配置に保持される。
【００４８】さらに、このＧＭＲ素子１０は、素子部材
１１の先端部１３及び後端部１４に先端電極及び後端電
極が接続された場合に、素子部材１１の先端部１３と後
端部１４との電極が接続された領域をそれぞれ流れるセ
ンス電流の密度が低下する。したがって、素子部材１１
の先端部１３及び後端部１４においては、センス電流に
より生じる電流磁界が小さくなる。このため、このＧＭ
Ｒ素子１０は、これら先端部１３及び後端部１４の電極
が接続されて領域に位置する磁性層のスピンが反強磁性
的な配置に保持される。
【００４９】したがって、上述した第２の実施の形態Ｇ
ＭＲ素子１０では、素子部材１１に位置する各磁性層の
スピンが反強磁的な配置に保持されるため、この各磁性
層間における反強磁性結合が破壊されることが防止され
る。
【００５０】また、このＧＭＲ素子１０では、導電部材
１２にセンス電流が流れるため、素子部材１１が放熱効
果を生じる。さらに、このＧＭＲ素子１０では、素子部
材１１に位置する各磁性層間における反強磁性結合が破
壊されることから防止される。
【００５１】したがって、このＧＭＲ素子１０では、素
子部材１１において先端部１３と後端部１４との間の領
域である感磁部で、センス電流の密度に依存する抵抗変
化率の低下を防止することができ、高い磁界感度を得る
ことができる。
【００５２】さらに、このＧＭＲ素子１０では、素子部
材１１の感磁部の長さである感磁部長が短く、センス電
流の密度が低い先端部１３と後端部１４とが近傍に位置
する場合に、この感磁部の領域でセンス電流の密度に依
存する抵抗変化率の低下を防止することができる。した
がって、このＭＲ素子では、センス電流の密度が高い領
域であっても高い磁界感度を得ることができる。
【００５３】また、第２の実施の形態ＧＭＲ素子１０
は、図５に示すように、導電部材１２が非磁性導電材料
の他、軟磁性導電材料等の磁性導電材料により形成され
ても良い。このとき、このＧＭＲ素子２０は、素子部材
１１において磁性導電部材２１と接続されている領域
で、抵抗変化率が低下し、検出される信号電圧の変化量
が小さくなる。このため、このＧＭＲ素子２０は、素子
部材１１において磁性導電部材２１と接続されている領
域が感磁部として有効に機能しなくなり、導磁路として
のみ機能する。したがって、このＧＭＲ素子２０では、
素子部材１１において磁性導電部材２１と接続されてい
る領域が、導磁路として作用するので外部からの磁束を
感磁部まで効率良く入力することができる。
【００５４】この結果、例えば、巨大磁気抵抗効果型磁
気ヘッド（以下、ＧＭＲヘッドという。）に備えられた
場合に、磁気媒体からの磁束を感磁部まで効率良く入力
することができるため、より大きな再生出力を得るよう
に作用することができる。
【００５５】また、第２の実施の形態ＧＭＲ素子１０
は、図６に示すように、素子部材１１と導電部材１２と
の間に位置して、導電部材１２と略々同形状の絶縁膜３
１を設けても良い。このＧＭＲ素子３０では、絶縁膜３
１及び導電部材１２にセンス電流が流れるため、素子部
材１１が放熱効果を生じる。このため、ＧＭＲ素子１０
は、素子部材１１に位置する各磁性層間における反強磁
性結合が破壊されることが防止される。
【００５６】本発明の第３の実施の形態として示すＧＭ
Ｒ素子４０は、図７に示すように、略十字状の素子部材
４１と、この素子部材４１上に設けられた横長矩形状の
導電部材４２とを備えている。素子部材４１及び導電部
材４２は、エッチングによりそれぞれ所定形状に形成さ
れている。
【００５７】素子部材４１は、少なくとも２層以上の軟
磁性層と非磁性導電層とが多層に積層されて構成されて
いる。このＧＭＲ素子４０は、縦長矩形状の電流経路部
４３の長手方向の中央領域が幅広部４４とされている。
この電流経路部４３には、先端部４５及び後端部４６に
それぞれ接続された先端電極及び後端電極により、長手
方向にセンス電流が流される。
【００５８】幅広部４４は、電流経路部４３に対して直
交した状態に一体に突出された横長矩形状とされてい
る。この幅広部４４は、電流経路部４３の厚さ寸法と略
々等しい厚さ寸法を有している。また、この幅広部４４
は、電流経路部４３の幅寸法より大とされた幅寸法を有
している。さらに、この幅広部４４は、電流経路部４３
の長さ寸法より小とされた長さ寸法を有している。
【００５９】導電部材４２は、素子部材４１の幅広部４
４の領域に位置して電気的に接続されている。この導電
部材４２は、素子部材４１の幅広部４４と略々同形状に
形成されている。
【００６０】この導電部材４２は、素子部材４１の厚さ
寸法の１０倍程度とされた厚さ寸法を有している。この
導電部材４２の厚さ寸法は、素子部材４１の後端部４６
に接続される後端電極の厚さ寸法と略等しいとされてい
る。また、この導電部材４２は、素子部材４１の幅広部
４４の幅寸法と略等しい幅寸法を有している。さらに、
この導電部材４２は、素子部材４１の電流経路部４３の
長さ寸法より小とされた長さ寸法を有している。
【００６１】以上のように構成された第３の実施の形態
ＧＭＲ素子４０は、先端電極及び後端電極により、図７
中に矢印Ｍで示す方向に、素子部材４１の電流経路部４
３の後端部４６から先端部４５へとセンス電流が流され
るとともに、図７中に矢印Ｎで示す方向に、素子部材４
１の幅広部４４や導電部材４２にもセンス電流が流され
る。このとき、ＧＭＲ素子４０では、素子部材４１にお
いて導電部材４２と接続されている幅広部４４を流れる
センス電流の密度が低下するため、センス電流により生
じる電流磁界が小さくなる。このため、ＧＭＲ素子４０
では、素子部材４１の幅広部４４に位置する各磁性層の
隣接スピンが略平行に揃い難くなる。したがって、この
ＧＭＲ素子４０では、素子部材４１において導電部材４
２と接続されている幅広部４４に位置する各磁性層のス
ピンが反強磁性的な配置に保持される。
【００６２】また、素子部材４１では、幅広部４４の幅
寸法を十分に広くした場合に、この幅広部４４の両端部
に位置する各磁性層の隣接スピンが略平行に揃い難くな
ることが一層顕著となる。このため、この素子部材４１
の幅広部４４では、両端部に位置する各磁性層のスピン
が反強磁的な配置に保持される。
【００６３】そして、このＧＭＲ素子４０は、素子部材
４１において導電部材４２と接続されている幅広部４４
に位置する各磁性層が、素子部材４１の先端部４５及び
後端部４６に位置する各磁性層と面内で強磁性結合をし
ている。このため、このＧＭＲ素子４０では、素子部材
４１において導電部材４２と接続されている幅広部４４
に位置して反強磁性的な配置に保持された各磁性層のス
ピンの影響により、素子部材４１の先端部４５及び後端
部４６に位置する各磁性層のスピンが反強磁性的な配置
に保持される。
【００６４】さらに、このＧＭＲ素子４０は、素子部材
４１の先端部４５及び後端部４６に先端電極及び後端電
極が接続された場合に、素子部材４１の先端部４５と後
端部４６との電極が接続された領域を流れるセンス電流
の密度が低下する。したがって、素子部材４１の先端部
４５及び後端部４６の電極が接続された領域において
は、センス電流により生じる電流磁界が小さくなる。こ
のため、このＧＭＲ素子４０は、素子部材４１の先端部
４５及び後端部４６の電極が接続された領域に位置する
磁性層のスピンが反強磁性的な配置に保持される。
【００６５】したがって、上述した第３の実施の形態Ｇ
ＭＲ素子４０では、素子部材４１に位置する各磁性層の
スピンが反強磁的な配置に保持されるため、この各磁性
層間における反強磁性結合が破壊されることから防止さ
れる。
【００６６】また、このＧＭＲ素子４０では、導電部材
４２が、素子部材４１を流れるセンス電流の密度を低下
させ、センス電流により生じる熱の発生を防止する。ま
た、このＧＭＲ素子４０では、導電部材４２にセンス電
流が流れるため、素子部材４１が放熱効果を生じる。こ
のため、このＧＭＲ素子４０では、素子部材４１に位置
する各磁性層間における反強磁性結合が破壊されること
から防止される。
【００６７】したがって、このＧＭＲ素子４０では、素
子部材４１において先端部４５と後端部４６との間の領
域である感磁部で、センス電流の密度に依存する抵抗変
化率の低下を防止することができ、高い磁界感度を得る
ことができる。
【００６８】さらに、このＧＭＲ素子４０では、素子部
材４１の感磁部の長さである感磁部長が短く、センス電
流の密度が低い先端部４５と後端部４６とが近傍に位置
する場合に、この感磁部の領域でセンス電流の密度に依
存する抵抗変化率の低下を防止することができる。した
がって、このＭＲ素子では、センス電流の密度が高い領
域であっても高い磁界感度を得ることができる。
【００６９】また、第３の実施の形態ＧＭＲ素子４０
は、図８に示すように、導電部材４２が非磁性導電材料
の他、軟磁性材料等の磁性導電材料により形成されても
良い。このとき、このＧＭＲ素子５０は、素子部材４１
において磁性導電部材５１と接続されている領域で、抵
抗変化率が低下し、検出される信号電圧の変化量が小さ
くなる。このため、このＧＭＲ素子５０は、素子部材４
１において磁性導電部材５１と接続されている領域が感
磁部として有効に機能しなくなり、導磁路としてのみ機
能する。したがって、このＧＭＲ素子５０では、素子部
材４１において磁性導電部材５１と接続されている領域
が、導磁路として作用するので外部からの磁束を感磁部
まで効率良く入力することができる。
【００７０】この結果、このＧＭＲ素子５０は、例え
ば、巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドに備えられた場合
に、磁気媒体からの磁束を感磁部まで効率良く入力する
ことができるため、より大きな再生出力を得るように作
用することができる。
【００７１】また、第３の実施の形態ＧＭＲ素子４０
は、図９に示すように、素子部材４１において電流経路
部４３を除く幅広部４４に対応して２箇所に一対の導電
部材６１、６１を設けても良い。このＧＭＲ素子６０で
は、一対の導電部材６１、６１が、素子部材４１を流れ
るセンス電流の密度を低下させ、センス電流により生じ
る熱の発生を防止する。また、このＧＭＲ素子６０で
は、導電部材６１、６１にセンス電流が流れるため、素
子部材４１が放熱効果を生じる。このため、ＧＭＲ素子
６０は、素子部材４１の各磁性層間における反強磁性結
合が破壊されることから防止される。
【００７２】さらに、第３の実施の形態ＧＭＲ素子４０
は、素子部材４１の長手方向の中央領域の一部が幅広部
４４とされているが、図１０に示すように、感磁部長に
応じて素子部材４１の複数箇所が幅広部４７とされても
良い。
【００７３】上述した実施の形態ＧＭＲ素子を備えたＧ
ＭＲヘッド７０の製造方法の一例について、図１１の図
面を参照して詳細に説明する。このＧＭＲヘッド７０を
製造する製造方法は、まず、非磁性基板上に下部磁性層
７１を積層する。次に、これら下部磁性層７１上にスパ
ッタリングにより下部絶縁層７２を積層する。下部絶縁
層７２上にＧＭＲ膜をスパッタリング装置、蒸着装置、
イオンビームスパッタリング装置、或いは分子ビームス
パッタリング装置等を用いて成膜する。そして、このＧ
ＭＲ膜の表面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグ
ラフィ手法により所定形状のレジストマスクを形成す
る。そして、エッチング装置を用いて、このレジストマ
スクに形成されたパターンに倣ってイオンミリングによ
りＧＭＲ膜を所定の平面形状に形成し、ＧＭＲ素子７３
とする。このとき、第１の実施の形態又は第３の実施の
形態のＧＭＲ素子を適用するときには、幅広部を有する
形状に形成される。
【００７４】また、下部絶縁層７２及びＧＭＲ素子７３
上にスパッタリングによりＳｉＯ2等の中間絶縁層７４
を０．３μｍ程度に積層する。次に、中間絶縁層７４
に、反応性イオンエッチング装置を用いてエッチングに
より、ＧＭＲ素子７３の後端部７３Ｂが露出する接続孔
を設ける。ＧＭＲ素子７３は、中間絶縁層７４に対して
エッチングレートが低い条件で、接続孔が設けられたと
きでも厚さ寸法が確保される。
【００７５】このとき、第２の実施の形態又は第３の実
施の形態のＧＭＲ素子を適用するときには、中間絶縁層
７４に、導電部材及び磁性導電部材とＧＭＲ素子７３と
の電気的接続する接続開口部も設ける。そして、これら
接続開口部を通じてＧＭＲ素子７３と電気的に接続する
ように、Ｃｕ等の非磁性導電材料やパーロマイ等の軟磁
性導電材料を０．２μｍ程度に積層する。この導電材料
をエッチングにより所定形状に形成する。
【００７６】このとき、第３の実施の形態ＧＭＲ素子に
おいては、この導電材料をエッチングにより所定形状に
形成して後端電極７５、導電部及び磁性導電部とする。
【００７７】また、中間絶縁層７４上にスパッタリング
によりＣｕ等の導電材料を０．３μｍ程度に積層する。
この導電材料をエッチングにより所定形状に形成してバ
イアス導体７６とする。次に、これら後端電極７５及び
バイアス導体７６上にスパッタリングによりエッチング
レートの大きいＳｉＯ2 等の上部絶縁層７７を０．３μ
ｍ程度に積層する。
【００７８】次に、この上部絶縁層７７の先端側の表面
にフォトレジストを塗布し、１５０℃以上の温度でハー
ドキュアしてテーパ状のレジストマスクを形成する。そ
して、このレジストマスクに形成されたパターンに倣っ
て反応性イオンエッチング装置を用いてエッチングによ
り、上部絶縁層７７の先端側をテーパ状に形成し、ＧＭ
Ｒ素子７３の先端部７３Ａが露出する接続孔を設ける。
【００７９】その後、上部絶縁層７７及び中間絶縁層７
４上にスパッタリングによりＴｉ等の導電材料を積層す
る。そして、導電材料をエッチングにより所定形状に形
成して先端電極７８とする。次に、この先端電極７８上
に上部磁性層７９を積層し、この上部磁性層７９上に記
録用のインダクティブヘッド８０、保護層を順次に積層
する。以上の工程の後、所定形状に切り出すことによっ
て、ＧＭＲヘッド７０が完成する。
【００８０】
【発明の効果】本発明に係る巨大磁気抵抗効果素子によ
れば、電流経路の領域に位置する各磁性層のスピンが反
強磁的な配置に保持されるため、この各磁性層間におけ
る反強磁性結合が破壊されることから防止される。
【００８１】また、この巨大磁気抵抗効果素子では、幅
広な領域が、電流経路の領域を流れるセンス電流の密度
を低下させ、センス電流により生じる熱の発生を防止す
る。さらに、この巨大磁気抵抗効果素子では、幅広な領
域により放熱効果を生じるため、電流経路の領域に位置
する各磁性層間における反強磁性結合が破壊されること
から防止される。
【００８２】したがって、この巨大磁気抵抗効果素子で
は、電流経路の領域で、センス電流の密度に依存する抵
抗変化率の低下を防止することができ、高い磁界感度を
得ることができる。
【００８３】また、本発明に係る巨大磁気抵抗効果素子
によれば、素子部材に位置する各磁性層のスピンが反強
磁的な配置に保持されるため、この各磁性層間における
反強磁性結合が破壊されることから防止される。
【００８４】また、この巨大磁気抵抗効果素子では、導
電部材が、素子部材を流れるセンス電流の密度を低下さ
せ、センス電流により生じる熱の発生を防止する。さら
に、この巨大磁気抵抗効果素子では、導電部材により放
熱効果を生じるため、素子部材に位置する各磁性層間に
おける反強磁性結合が破壊されることから防止される。
【００８５】したがって、この巨大磁気抵抗効果素子で
は、素子部材の領域で、センス電流の密度に依存する抵
抗変化率の低下を防止することができ、高い磁界感度を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態ＧＭＲ素子を示
す斜視図である。
【図２】各感磁部長におけるセンス電流の密度に対する
抵抗変化率を示す特性図である。
【図３】同ＧＭＲ素子の変形例を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態ＧＭＲ素子を示
す斜視図である。
【図５】同ＧＭＲ素子の変形例を示す斜視図である。
【図６】同ＧＭＲ素子の変形例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る第３の実施の形態ＧＭＲ素子を示
す斜視図である。
【図８】同ＧＭＲ素子の変形例を示す斜視図である。
【図９】同ＧＭＲ素子の変形例を示す斜視図である。
【図１０】同ＧＭＲ素子の変形例を示す斜視図である。
【図１１】上記各ＧＭＲ素子を備えたＧＭＲヘッドを示
す要部断面図である。
【符号の説明】
１ ＧＭＲ素子、 ２ 電流経路部、 ３ 幅広部、
１０ ＧＭＲ素子、１１ 素子部材、 １２ 導電部材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも２層以上の軟磁性層と非磁
    性導電層とが多層に積層されてなり、 センス電流の電流経路となる領域に再生トラック幅より
    も幅広な領域を有することを特徴とする巨大磁気抵抗効
    果素子。
  2. 【請求項２】 センス電流の電流経路となる領域の感磁
    部長が０μｍより大きく２μｍ以下であることを特徴と
    する請求項１に記載の巨大磁気抵抗効果素子。
  3. 【請求項３】 軟磁性層と非磁性導電層とを多層に積層
    してなる素子部材と、 この素子部材のセンス電流の電流経路となる領域に接触
    した導電部材とを備え、 上記導電部材は、素子部材のセンス電流の電流経路とな
    る領域より幅広に形成されていることを特徴とする巨大
    磁気抵抗効果素子。
  4. 【請求項４】 上記素子部材は、センス電流の電流経路
    となる領域に幅広な領域を有し、 上記導電部材は、素子部材の幅広な領域に設けられたこ
    とを特徴とする請求項３に記載の巨大磁気抵抗効果素
    子。
  5. 【請求項５】 導電部材は、磁性材料により形成された
    ことを特徴とする請求項３に記載の巨大磁気抵抗効果素
    子。
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