JP2003045010A - Magneto-resistance effect device, its manufacturing method, thin-film magnetic head and its manufacturing method - Google Patents

Magneto-resistance effect device, its manufacturing method, thin-film magnetic head and its manufacturing method

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JP2003045010A
JP2003045010A JP2002111587A JP2002111587A JP2003045010A JP 2003045010 A JP2003045010 A JP 2003045010A JP 2002111587 A JP2002111587 A JP 2002111587A JP 2002111587 A JP2002111587 A JP 2002111587A JP 2003045010 A JP2003045010 A JP 2003045010A
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magnetoresistive effect
layers
magnetoresistive
effect element
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Kenji Inage
健治 稲毛
Yoshihiro Kudo
良弘 工藤
Kenichi Takano
研一 高野
Koichi Terunuma
幸一 照沼
Yuzuru Iwai
譲 岩井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the sensitivity, the output and the output stability of a magneto-resistance effect device, and to accurately decide an effective reading track width. SOLUTION: The magneto-resistance effect device is provided with an MR element 5, a bias magnetic field application layer 18 arranged to be adjacent to each side of the MR element 5, and tow electrode layers 6 for supplying sense currents to the MR element 5. The electrode layers 6 are arranged to overlap each other in one surface of the MR element 5. The total overlapping amount of the two electrode layers 6 is less than 0.3 μm. The MR element 5 has a substrate layer, a free layer, a spacer layer, a pind layer, an aitiferromagnetic layer and a gap layer, which are laminated from the lower aide in this order. The free layer includes a first soft magnetic layer, a middle layer and a second soft magnetic layer. The middle layer limits the path of the movement of electrons at least partially reflected when the sense current flows through the MR element 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
を有する磁気抵抗効果装置およびその製造方法、ならび
に磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッドおよびその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive effect device having a magnetoresistive effect element and a manufacturing method thereof, and a thin film magnetic head having a magnetoresistive effect element and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ハードディスク装置の面記録密度
の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められ
ている。薄膜磁気ヘッドとしては、読み出し用の磁気抵
抗効果素子(以下、MR(Magneto-resistive)素子と
も記す。)を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電
磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合
型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the areal recording density of hard disk devices has increased, there has been a demand for improved performance of thin film magnetic heads. The thin film magnetic head has a structure in which a read head having a magnetoresistive effect element for reading (hereinafter also referred to as an MR (Magneto-resistive) element) and a recording head having an inductive electromagnetic conversion element for writing are stacked. Composite thin film magnetic heads are widely used.

【0003】MR素子としては、異方性磁気抵抗(Anis
otropic Magneto-resistive)効果を用いたAMR素子
や、巨大磁気抵抗(Giant Magneto-resistive )効果を
用いたGMR素子や、トンネル磁気抵抗(Tunnel-type
Magnetoresistive)効果を用いたTMR素子等がある。
As an MR element, an anisotropic magnetoresistive (Anis
AMR element using the tropic magneto-resistive effect, GMR element using the giant magnetoresistive effect, and tunneling magneto-resistance (Tunnel-type)
There is a TMR element using the magnetoresistive effect.

【0004】再生ヘッドの特性としては、高感度および
高出力であることが要求される。この要求を満たす再生
ヘッドとして、既に、スピンバルブ型GMR素子を用い
たGMRヘッドが量産されている。
The reproducing head is required to have high sensitivity and high output. As a reproducing head satisfying this requirement, a GMR head using a spin valve type GMR element has already been mass-produced.

【0005】再生ヘッドの特性としては、更に、バルク
ハウゼンノイズが小さいことが要求される。バルクハウ
ゼンノイズは、MR素子における磁区の磁壁の移動に起
因して発生するノイズである。このバルクハウゼンノイ
ズが発生すると、出力が急激に変化するため、信号対雑
音比(SN比)の低下、エラーレートの増加をまねく。
Further, the reproducing head is required to have a small Barkhausen noise. Barkhausen noise is noise generated due to the movement of the domain wall of the magnetic domain in the MR element. When this Barkhausen noise occurs, the output changes abruptly, resulting in a decrease in the signal-to-noise ratio (SN ratio) and an increase in the error rate.

【0006】バルクハウゼンノイズを低減する手段とし
ては、MR素子に対して長手方向にバイアス磁界(以
下、縦バイアス磁界とも言う。)を印加することが行わ
れている。MR素子に対する縦バイアス磁界の印加は、
例えば、MR素子の両側に、永久磁石や、強磁性層と反
強磁性層との積層体等によって構成されたバイアス磁界
印加層を配置することによって行われる。
As a means for reducing Barkhausen noise, a bias magnetic field (hereinafter also referred to as a longitudinal bias magnetic field) is applied to the MR element in the longitudinal direction. The longitudinal bias magnetic field applied to the MR element is
For example, it is carried out by disposing a permanent magnet or a bias magnetic field applying layer composed of a laminated body of a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer on both sides of the MR element.

【0007】MR素子の両側にバイアス磁界印加層を配
置した構造の再生ヘッドでは、MR素子に信号検出用の
電流(以下、センス電流と言う。)を流すための2つの
電極層は、バイアス磁界印加層に接するように配置され
る。
In the reproducing head having a structure in which the bias magnetic field applying layers are arranged on both sides of the MR element, the two electrode layers for supplying a current for signal detection (hereinafter referred to as a sense current) to the MR element have a bias magnetic field. It is arranged so as to be in contact with the application layer.

【0008】ところで、例えば特開平11−31313
号公報に記載されているように、MR素子の両側にバイ
アス磁界印加層を配置すると、MR素子においてバイア
ス磁界印加層に隣接する端部近傍に、バイアス磁界印加
層からの磁界によって磁化の方向が固定されて信号磁界
を感知することができない領域(以下、不感領域と言
う。)が生じることが知られている。
By the way, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-31313.
As described in the publication, when the bias magnetic field applying layers are arranged on both sides of the MR element, the direction of magnetization is changed by the magnetic field from the bias magnetic field applying layer in the vicinity of the end portion of the MR element adjacent to the bias magnetic field applying layer. It is known that a region where the signal magnetic field is fixed and cannot be sensed (hereinafter referred to as a dead region) occurs.

【0009】そのため、電極層をMR素子に重ならない
ように配置した場合には、センス電流が不感領域を通過
するため、再生ヘッドの出力が低下するという問題があ
った。
Therefore, when the electrode layer is arranged so as not to overlap the MR element, there is a problem that the output of the reproducing head is lowered because the sense current passes through the dead region.

【0010】この問題を解決するために、特開平8−4
5037号公報、特開平9−282618号公報、特開
平11−31313号、特開2000−76629号公
報等に示されるように、電極層をMR素子に部分的に重
なる(以下、オーバーラップすると言う。)ように配置
することが行われている。
In order to solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 8-4
As shown in JP-A-5037, JP-A-9-2821818, JP-A-11-31313, and JP-A-2000-76629, the electrode layer partially overlaps the MR element (hereinafter, referred to as overlapping). It is being arranged as.

【0011】ここで、一方の電極層がMR素子にオーバ
ーラップする領域の長さ、すなわち一方の電極層の端部
とそれに対応するMR素子の一方の端部との距離(以
下、オーバーラップ量と言う。)に注目する。特開平8
−45037号公報には、特にオーバーラップ量の範囲
は記載されていない。特開平9−282618号公報に
記載されているオーバーラップ量の範囲は0.25〜2
μmになっている。特開平11−31313号に記載さ
れているオーバーラップ量の範囲は0.15〜0.5μ
mになっている。また、特開2000−76629号公
報に記載されているオーバーラップ量の範囲は0.15
〜5μmになっている。
Here, the length of the region where one electrode layer overlaps with the MR element, that is, the distance between one end of the one electrode layer and one end of the corresponding MR element (hereinafter referred to as "overlap amount"). Pay attention to). JP-A-8
-45037 gazette does not particularly describe the range of the overlap amount. The range of the overlap amount described in JP-A-9-2821818 is 0.25 to 2
It is μm. The range of the overlap amount described in JP-A-11-31313 is 0.15 to 0.5 μ.
It has become m. Moreover, the range of the overlap amount described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-76629 is 0.15.
It is about 5 μm.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、再生ヘ
ッドを、MR素子の両側にバイアス磁界印加層を配置す
ると共に電極層をMR素子にオーバーラップするように
配置した構造(以下、電極層オーバーラップ構造と言
う。)とすることによって、再生ヘッドの出力の低下を
防止しながら、バルクハウゼンノイズを低減することが
可能になる。
As described above, the reproducing head has the structure in which the bias magnetic field applying layers are arranged on both sides of the MR element and the electrode layers are arranged so as to overlap with the MR element (hereinafter referred to as the electrode layer). It is possible to reduce Barkhausen noise while preventing the output of the reproducing head from being lowered by adopting the overlap structure).

【0013】しかしながら、本発明者の研究により、電
極層オーバーラップ構造の再生ヘッドでは、2つの電極
層の間隔すなわち光学的な磁気的読み出しトラック幅
と、実効的な磁気的読み出しトラック幅とが異なること
が分かった。更に、前記の各公報に記載されているオー
バーラップ量の範囲では、光学的な磁気的読み出しトラ
ック幅と実効的な磁気的読み出しトラック幅との差、お
よび実効的な磁気的読み出しトラック幅のばらつきが大
きく、再生ヘッドの特性上および歩留まり上、問題があ
ることが分かった。
However, according to the research by the present inventor, in the reproducing head having the electrode layer overlapping structure, the distance between the two electrode layers, that is, the optical magnetic read track width and the effective magnetic read track width are different. I found out. Further, in the range of the overlap amount described in each of the above publications, the difference between the optical magnetic read track width and the effective magnetic read track width, and the variation of the effective magnetic read track width. It was found that there was a problem in terms of reproducing head characteristics and yield.

【0014】なお、特開2000−187813号公報
には、スピンバルブ膜の感磁部の幅L2と永久磁石膜お
よび電極膜が感磁部にオーバーラップする部分の長さL
1との比L1/L2を0〜10%にする技術が開示され
ている。この技術は、永久磁石膜がスピンバルブ膜にオ
ーバーラップすることによるノイズの発生を防止するこ
とを目的としている。前記公報には、感磁部に永久磁石
膜のみがオーバーラップする構造と、感磁部に永久磁石
膜と電極膜の双方がオーバーラップする構造とが開示さ
れているが、感磁部に永久磁石膜はオーバーラップせず
に、電極膜のみがオーバーラップする構造は開示されて
いない。
In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-187813, the width L2 of the magnetic sensitive portion of the spin valve film and the length L of the portion where the permanent magnet film and the electrode film overlap the magnetic sensitive portion.
A technique of setting the ratio L1 / L2 of 1 to 0 to 10% is disclosed. This technique aims to prevent the generation of noise due to the permanent magnet film overlapping the spin valve film. The publication discloses a structure in which only the permanent magnet film overlaps the magnetic sensing part and a structure in which both the permanent magnet film and the electrode film overlap the magnetic sensing part. No structure is disclosed in which the magnet films do not overlap and only the electrode films overlap.

【0015】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、感度、出力および出力安定性を向上
させると共に、実効読み出しトラック幅を精度よく決定
できるようにした磁気抵抗効果装置および薄膜磁気ヘッ
ドならびにそれらの製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve sensitivity, output and output stability, and to effectively determine an effective read track width, and a magnetoresistive device. It is to provide a thin film magnetic head and a manufacturing method thereof.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗効果装
置または薄膜磁気ヘッドは、互いに反対側を向く2つの
面と、それぞれ2つの面を連結する2つの側部とを有す
る磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子の各側部に隣
接するように配置され、磁気抵抗効果素子に対してバイ
アス磁界を印加する2つのバイアス磁界印加層と、それ
ぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接するように
配置され、磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流
を流す2つの電極層とを備え、2つの電極層のうちの少
なくとも一方は、磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的
に重なるように配置され、電極層が磁気抵抗効果素子の
一方の面に重なる領域の合計の長さは0.3μm未満で
あり、磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く2つの
面を有する非磁性層と、非磁性層の一方の面に隣接する
ように配置された軟磁性層と、非磁性層の他方の面に隣
接するように配置され、磁化の方向が固定されたピンド
層と、ピンド層における非磁性層とは反対側の面に隣接
するように配置され、ピンド層における磁化の方向を固
定する反強磁性層と、信号検出用の電流が磁気抵抗効果
素子を流れる際に少なくとも一部の電子を反射して電子
の移動する経路を制限する層とを有するものである。
A magnetoresistive device or a thin film magnetic head according to the present invention has a magnetoresistive element having two surfaces facing each other and two side portions respectively connecting the two surfaces. And two bias magnetic field applying layers which are arranged so as to be adjacent to each side portion of the magnetoresistive effect element and apply a bias magnetic field to the magnetoresistive effect element, and which are respectively adjacent to one surface of each bias magnetic field applying layer. And two electrode layers for passing a current for signal detection to the magnetoresistive effect element, and at least one of the two electrode layers is partially disposed on one surface of the magnetoresistive effect element. The total length of the regions where the electrode layers overlap with one surface of the magnetoresistive effect element is less than 0.3 μm, and the magnetoresistive effect element has two surfaces facing each other. Non-magnetic A soft magnetic layer disposed adjacent to one surface of the non-magnetic layer, a pinned layer disposed adjacent to the other surface of the non-magnetic layer and having a fixed magnetization direction, and a pinned layer. Of the antiferromagnetic layer, which is arranged so as to be adjacent to the surface opposite to the non-magnetic layer, fixes the direction of magnetization in the pinned layer, and at least a part of the current for signal detection flows through the magnetoresistive element. And a layer for restricting the path of movement of the electrons by reflecting the electrons.

【0017】本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気
ヘッドでは、磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するよう
にバイアス磁界印加層を設け、2つの電極層のうちの少
なくとも一方を、磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的
に重なるように配置することにより、磁気抵抗効果装置
または薄膜磁気ヘッドの感度、出力および出力安定性が
向上する。更に、本発明では、電極層が磁気抵抗効果素
子の一方の面に重なる領域の合計の長さを0.3μm未
満とすることにより、実効読み出しトラック幅を精度よ
く決定することが可能になる。更に、本発明では、磁気
抵抗効果素子が、電子の移動する経路を制限する層を有
することから、磁気抵抗効果素子の抵抗変化率を大きく
することができる。
In the magnetoresistive device or thin film magnetic head of the present invention, a bias magnetic field applying layer is provided so as to be adjacent to each side of the magnetoresistive element, and at least one of the two electrode layers is provided with the magnetoresistive effect. By arranging the element so as to partially overlap with one surface thereof, the sensitivity, output and output stability of the magnetoresistive device or the thin film magnetic head are improved. Furthermore, in the present invention, the effective read track width can be accurately determined by setting the total length of the region where the electrode layer overlaps one surface of the magnetoresistive effect element to less than 0.3 μm. Furthermore, in the present invention, since the magnetoresistive effect element has the layer that restricts the path through which electrons move, the resistance change rate of the magnetoresistive effect element can be increased.

【0018】本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気
ヘッドにおいて、軟磁性層は2つの層を含み、電子の移
動する経路を制限する層は、この2つの層の間に設けら
れていてもよい。
In the magnetoresistive device or the thin-film magnetic head of the present invention, the soft magnetic layer includes two layers, and the layer that restricts the electron moving path may be provided between the two layers. .

【0019】また、本発明の磁気抵抗効果装置または薄
膜磁気ヘッドにおいて、ピンド層は2つの層を含み、電
子の移動する経路を制限する層は、この2つの層の間に
設けられていてもよい。
Further, in the magnetoresistive device or the thin film magnetic head of the present invention, the pinned layer includes two layers, and the layer for restricting the path of electron movement may be provided between the two layers. Good.

【0020】また、本発明の磁気抵抗効果装置または薄
膜磁気ヘッドにおいて、2つの電極層は共に磁気抵抗効
果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、各
電極層が磁気抵抗効果素子の一方の面に重なる領域の長
さは共に0.15μm未満であってもよい。
Further, in the magnetoresistive device or the thin film magnetic head of the present invention, the two electrode layers are both arranged so as to partially overlap with one surface of the magnetoresistive element, and each electrode layer is formed in the magnetoresistive element. The lengths of the regions overlapping the one surface may be less than 0.15 μm.

【0021】また、本発明の磁気抵抗効果装置または薄
膜磁気ヘッドにおいて、2つの電極層の間隔は0.6μ
m以下であってもよい。
In the magnetoresistive device or thin film magnetic head of the present invention, the distance between the two electrode layers is 0.6 μm.
It may be m or less.

【0022】本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法は、
互いに反対側を向く2つの面と、それぞれ2つの面を連
結する2つの側部とを有する磁気抵抗効果素子と、磁気
抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置され、磁気
抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する2つのバ
イアス磁界印加層と、それぞれ各バイアス磁界印加層の
一方の面に隣接するように配置され、磁気抵抗効果素子
に対して信号検出用の電流を流す2つの電極層とを備え
た磁気抵抗効果装置を製造する方法である。
The method of manufacturing a magnetoresistive device according to the present invention comprises:
A magnetoresistive effect element having two surfaces facing each other and two side portions respectively connecting the two surfaces, and a magnetoresistive effect element arranged so as to be adjacent to each side portion of the magnetoresistive effect element. And two bias magnetic field applying layers for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive effect element and two bias magnetic field applying layers which are arranged so as to be adjacent to one surface of each bias magnetic field applying layer. A method of manufacturing a magnetoresistive device including an electrode layer.

【0023】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、互
いに反対側を向く2つの面と、それぞれ2つの面を連結
する2つの側部とを有する磁気抵抗効果素子と、磁気抵
抗効果素子の各側部に隣接するように配置され、磁気抵
抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する2つのバイ
アス磁界印加層と、それぞれ各バイアス磁界印加層の一
方の面に隣接するように配置され、磁気抵抗効果素子に
対して信号検出用の電流を流す2つの電極層とを備えた
薄膜磁気ヘッドを製造する方法である。
According to the method of manufacturing a thin film magnetic head of the present invention, each of the magnetoresistive effect element and the magnetoresistive effect element having two surfaces facing each other and two side portions connecting the two surfaces, respectively. Two bias magnetic field applying layers that are arranged so as to be adjacent to the side portions and apply a bias magnetic field to the magnetoresistive effect element, and are arranged so as to be adjacent to one surface of each bias magnetic field applying layer, respectively. It is a method of manufacturing a thin film magnetic head including two electrode layers for flowing a current for signal detection to an effect element.

【0024】本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法また
は薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁気抵抗効果素子を形
成する工程と、バイアス磁界印加層を形成する工程と、
電極層を形成する工程とを含み、2つの電極層のうちの
少なくとも一方は、磁気抵抗効果素子の一方の面に部分
的に重なるように配置され、電極層が磁気抵抗効果素子
の一方の面に重なる領域の合計の長さは0.3μm未満
であり、磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く2つ
の面を有する非磁性層と、非磁性層の一方の面に隣接す
るように配置された軟磁性層と、非磁性層の他方の面に
隣接するように配置され、磁化の方向が固定されたピン
ド層と、ピンド層における非磁性層とは反対側の面に隣
接するように配置され、ピンド層における磁化の方向を
固定する反強磁性層と、信号検出用の電流が磁気抵抗効
果素子を流れる際に少なくとも一部の電子を反射して電
子の移動する経路を制限する層とを有するものである。
A method of manufacturing a magnetoresistive device or a method of manufacturing a thin film magnetic head according to the present invention comprises a step of forming a magnetoresistive element, a step of forming a bias magnetic field applying layer,
And a step of forming an electrode layer, at least one of the two electrode layers is arranged so as to partially overlap with one surface of the magnetoresistive effect element, and the electrode layer has one surface of the magnetoresistive effect element. The total length of the regions overlapping with each other is less than 0.3 μm, and the magnetoresistive effect element is arranged so as to be adjacent to the nonmagnetic layer having two surfaces facing each other and one surface of the nonmagnetic layer. The pinned layer, which is arranged so as to be adjacent to the other surface of the soft magnetic layer and the non-magnetic layer and has a fixed magnetization direction, and is adjacent to the surface of the pinned layer opposite to the non-magnetic layer. An antiferromagnetic layer that is arranged and fixes the direction of magnetization in the pinned layer, and a layer that reflects at least part of the electrons when the current for signal detection flows through the magnetoresistive element and limits the path through which the electrons move. And have.

【0025】本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法また
は薄膜磁気ヘッドの製造方法では、磁気抵抗効果素子の
各側部に隣接するようにバイアス磁界印加層を設け、2
つの電極層のうちの少なくとも一方を、磁気抵抗効果素
子の一方の面に部分的に重なるように配置することによ
り、磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドの感度、出
力および出力安定性が向上する。更に、本発明では、電
極層が磁気抵抗効果素子の一方の面に重なる領域の合計
の長さを0.3μm未満とすることにより、実効読み出
しトラック幅を精度よく決定することが可能になる。更
に、本発明では、磁気抵抗効果素子が、電子の移動する
経路を制限する層を有することから、磁気抵抗効果素子
の抵抗変化率を大きくすることができる。本発明の磁気
抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方
法において、軟磁性層は2つの層を含み、電子の移動す
る経路を制限する層は、この2つの層の間に設けられて
いてもよい。
In the method of manufacturing the magnetoresistive device or the method of manufacturing the thin film magnetic head of the present invention, the bias magnetic field applying layer is provided so as to be adjacent to each side of the magnetoresistive element.
By arranging at least one of the two electrode layers so as to partially overlap with one surface of the magnetoresistive effect element, the sensitivity, output and output stability of the magnetoresistive effect device or the thin film magnetic head are improved. Furthermore, in the present invention, the effective read track width can be accurately determined by setting the total length of the region where the electrode layer overlaps one surface of the magnetoresistive effect element to less than 0.3 μm. Furthermore, in the present invention, since the magnetoresistive effect element has the layer that restricts the path through which electrons move, the resistance change rate of the magnetoresistive effect element can be increased. In the method of manufacturing a magnetoresistive device or the method of manufacturing a thin-film magnetic head of the present invention, the soft magnetic layer includes two layers, and the layer that restricts the electron movement path is provided between the two layers. May be.

【0026】また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方
法または薄膜磁気ヘッドの製造方法において、ピンド層
は2つの層を含み、電子の移動する経路を制限する層
は、この2つの層の間に設けられていてもよい。
Further, in the method of manufacturing the magnetoresistive device or the method of manufacturing the thin film magnetic head of the present invention, the pinned layer includes two layers, and the layer that restricts the electron movement path is between the two layers. May be provided.

【0027】また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方
法または薄膜磁気ヘッドの製造方法において、2つの電
極層は共に磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的に重な
るように配置され、各電極層が磁気抵抗効果素子の一方
の面に重なる領域の長さは共に0.15μm未満であっ
てもよい。
Further, in the method of manufacturing the magnetoresistive device or the method of manufacturing the thin film magnetic head of the present invention, the two electrode layers are arranged so as to partially overlap with one surface of the magnetoresistive element, and each of the electrodes is formed. The lengths of the regions where the layers overlap with one surface of the magnetoresistive effect element may be both less than 0.15 μm.

【0028】また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方
法または薄膜磁気ヘッドの製造方法において、2つの電
極層の間隔は0.6μm以下であってもよい。
In the method of manufacturing the magnetoresistive device or the method of manufacturing the thin film magnetic head of the present invention, the distance between the two electrode layers may be 0.6 μm or less.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。 [第1の実施の形態]始めに、図3ないし図6を参照し
て、本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドお
よびその製造方法の概略について説明する。なお、図3
ないし図6において、(a)はエアベアリング面に垂直
な断面を示し、(b)は磁極部分のエアベアリング面に
平行な断面を示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. [First Embodiment] First, an outline of a thin film magnetic head and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that FIG.
6 to 6, (a) shows a cross section perpendicular to the air bearing surface, and (b) shows a cross section parallel to the air bearing surface of the magnetic pole portion.

【0030】本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製
造方法では、まず、図3に示したように、アルティック
(Al23・TiC)等のセラミック材料よりなる基板
1の上に、スパッタ法等によって、アルミナ(Al
23)、二酸化ケイ素(SiO2)等の絶縁材料よりな
る絶縁層2を、例えば1〜20μmの厚さに形成する。
次に、絶縁層2の上に、磁性材料よりなる再生ヘッド用
の下部シールド層3を、例えば0.1〜5μmの厚さに
形成する。下部シールド層3に用いる磁性材料は、Fe
AiSi、NiFe、CoFe、CoFeNi、Fe
N、FeZrN、FeTaN、CoZrNb、CoZr
Ta等である。下部シールド層3は、スパッタ法または
めっき法等によって形成される。
In the method of manufacturing the thin film magnetic head according to the present embodiment, first, as shown in FIG. 3, a sputtering method is performed on a substrate 1 made of a ceramic material such as AlTiC (Al 2 O 3 .TiC). Alumina (Al
An insulating layer 2 made of an insulating material such as 2 O 3 ) or silicon dioxide (SiO 2 ) is formed to have a thickness of 1 to 20 μm, for example.
Next, a lower shield layer 3 for a reproducing head made of a magnetic material is formed on the insulating layer 2 to have a thickness of, for example, 0.1 to 5 μm. The magnetic material used for the lower shield layer 3 is Fe.
AiSi, NiFe, CoFe, CoFeNi, Fe
N, FeZrN, FeTaN, CoZrNb, CoZr
Ta and the like. The lower shield layer 3 is formed by a sputtering method, a plating method, or the like.

【0031】次に、下部シールド層3の上に、スパッタ
法等によって、Al23、SiO2等の絶縁材料よりな
る下部シールドギャップ膜4を、例えば10〜200n
mの厚さに形成する。次に、下部シールドギャップ膜4
の上に、スパッタ法等によって、再生用のMR素子(磁
気抵抗効果素子)5を、例えば数十nmの厚さに形成す
る。次に、図示しないが、スパッタ法等によって、下部
シールドギャップ膜4の上においてMR素子5の各側部
に隣接するように、MR素子5に対して縦バイアス磁界
を印加する2つのバイアス磁界印加層を形成する。次
に、下部シールドギャップ膜4およびバイアス磁界印加
層の上に、スパッタ法等によって、MR素子5に電気的
に接続される一対の電極層6を、数十nmの厚さに形成
する。次に、下部シールドギャップ膜4およびMR素子
5の上に、スパッタ法等によって、Al23、SiO2
等の絶縁材料よりなる上部シールドギャップ膜7を、例
えば10〜200nmの厚さに形成する。
Next, a lower shield gap film 4 made of an insulating material such as Al 2 O 3 or SiO 2 is formed on the lower shield layer 3 by a sputtering method or the like, for example, 10 to 200 n.
It is formed to a thickness of m. Next, the lower shield gap film 4
An MR element (magnetoresistive effect element) 5 for reproduction is formed thereon with a thickness of, for example, several tens of nm by a sputtering method or the like. Next, although not shown, two bias magnetic fields are applied by a sputtering method or the like to apply a longitudinal bias magnetic field to the MR element 5 so as to be adjacent to each side of the MR element 5 on the lower shield gap film 4. Form the layers. Next, on the lower shield gap film 4 and the bias magnetic field applying layer, a pair of electrode layers 6 electrically connected to the MR element 5 are formed with a thickness of several tens nm by a sputtering method or the like. Next, on the lower shield gap film 4 and the MR element 5, Al 2 O 3 and SiO 2 are formed by a sputtering method or the like.
The upper shield gap film 7 made of an insulating material such as is formed to a thickness of, for example, 10 to 200 nm.

【0032】なお、上記の再生ヘッドを構成する各層
は、レジストパターンを用いた一般的なエッチング方法
やリフトオフ法やこれらを併用した方法によってパター
ニングされる。
Each layer constituting the reproducing head is patterned by a general etching method using a resist pattern, a lift-off method or a method using these in combination.

【0033】次に、上部シールドギャップ膜7の上に、
磁性材料からなり、再生ヘッドと記録ヘッドの双方に用
いられる上部シールド層兼下部磁極層(以下、上部シー
ルド層と記す。)8を、例えば0.5〜4.0μmの厚
さに形成する。なお、上部シールド層8に用いる磁性材
料は、NiFe、CoFe、CoFeNi、FeN等の
軟磁性材料である。上部シールド層8は、スパッタ法ま
たはめっき法等によって形成される。
Next, on the upper shield gap film 7,
An upper shield layer / lower pole layer (hereinafter, referred to as an upper shield layer) 8 made of a magnetic material and used for both a reproducing head and a recording head is formed to a thickness of 0.5 to 4.0 μm, for example. The magnetic material used for the upper shield layer 8 is a soft magnetic material such as NiFe, CoFe, CoFeNi, and FeN. The upper shield layer 8 is formed by a sputtering method, a plating method, or the like.

【0034】次に、上部シールド層8の上に、スパッタ
法等によって、Al23、SiO2等の絶縁材料よりな
る記録ギャップ層9を、例えば10〜500nmの厚さ
に形成する。次に、磁路形成のために、後述する薄膜コ
イルの中心部分において、記録ギャップ層9を部分的に
エッチングしてコンタクトホール9aを形成する。
Next, a recording gap layer 9 made of an insulating material such as Al 2 O 3 or SiO 2 is formed on the upper shield layer 8 by a sputtering method or the like to have a thickness of 10 to 500 nm, for example. Next, in order to form a magnetic path, the recording gap layer 9 is partially etched to form a contact hole 9a in the central portion of a thin film coil described later.

【0035】次に、記録ギャップ層9の上において、薄
膜コイルを形成する部分に、例えば熱硬化させたフォト
レジストよりなる絶縁層10を形成する。次に、絶縁層
10の上に、フレームめっき法等によって、Cu等の導
電性材料よりなる薄膜コイルの第1層部分11を形成す
る。次に、絶縁層10および薄膜コイルの第1層部分1
1を覆うように、例えば熱硬化させたフォトレジストよ
りなる絶縁層12を形成する。次に、絶縁層12の上
に、フレームめっき法等によって、Cu等の導電性材料
よりなる薄膜コイルの第2層部分13を形成する。次
に、絶縁層12および薄膜コイルの第2層部分13を覆
うように、例えば熱硬化させたフォトレジストよりなる
絶縁層14を形成する。薄膜コイルの第1層部分11と
第2層部分13は、互いに接続され、コンタクトホール
9aの回りに巻回される。第1層部分11と第2層部分
13を合わせた部分の厚さは例えば2〜5μmとし、絶
縁層10,12,14を合わせた部分の厚さは例えば3
〜20μmとする。
Next, an insulating layer 10 made of, for example, a thermosetting photoresist is formed on the recording gap layer 9 at the portion where the thin film coil is to be formed. Next, the first layer portion 11 of the thin film coil made of a conductive material such as Cu is formed on the insulating layer 10 by frame plating or the like. Next, the insulating layer 10 and the first layer portion 1 of the thin-film coil
An insulating layer 12 made of, for example, a thermosetting photoresist is formed so as to cover 1. Next, the second layer portion 13 of the thin-film coil made of a conductive material such as Cu is formed on the insulating layer 12 by frame plating or the like. Next, an insulating layer 14 made of, for example, thermosetting photoresist is formed so as to cover the insulating layer 12 and the second layer portion 13 of the thin-film coil. The first layer portion 11 and the second layer portion 13 of the thin-film coil are connected to each other and wound around the contact hole 9a. The combined thickness of the first layer portion 11 and the second layer portion 13 is, for example, 2 to 5 μm, and the combined thickness of the insulating layers 10, 12, and 14 is, for example, 3
˜20 μm.

【0036】次に、図4に示したように、エアベアリン
グ面(媒体対向面)30から絶縁層12,14の上を経
て、コンタクトホール9aにかけて、磁性材料からなる
記録ヘッド用の上部磁極層15を、例えば3〜5μmの
厚さに形成する。なお、上部磁極層15に用いる磁性材
料は、NiFe、CoFe、CoFeNi、FeN等の
軟磁性材料である。
Next, as shown in FIG. 4, from the air bearing surface (medium facing surface) 30 to the contact holes 9a through the insulating layers 12 and 14, the upper magnetic pole layer for a recording head made of a magnetic material. 15 is formed to a thickness of 3 to 5 μm, for example. The magnetic material used for the top pole layer 15 is a soft magnetic material such as NiFe, CoFe, CoFeNi, and FeN.

【0037】下部磁極層(上部シールド層8)および上
部磁極層15のうち、エアベアリング面30側において
記録ギャップ層9を介して互いに対向する部分が、それ
ぞれ下部磁極層(上部シールド層8)の磁極部分および
上部磁極層15の磁極部分である。本実施の形態では、
上部磁極層15の磁極部分は、記録トラック幅に等しい
幅を有し、記録トラック幅を規定している。また、下部
磁極層(上部シールド層8)と上部磁極層15は、コン
タクトホール9aを介して互いに磁気的に連結されてい
る。
Of the lower magnetic pole layer (upper shield layer 8) and the upper magnetic pole layer 15, portions of the lower magnetic pole layer (upper shield layer 8) facing each other with the recording gap layer 9 on the air bearing surface 30 side are respectively the lower magnetic pole layer (upper shield layer 8). The magnetic pole portion and the magnetic pole portion of the upper magnetic pole layer 15. In this embodiment,
The magnetic pole portion of the upper magnetic pole layer 15 has a width equal to the recording track width and defines the recording track width. The lower magnetic pole layer (upper shield layer 8) and the upper magnetic pole layer 15 are magnetically coupled to each other through the contact hole 9a.

【0038】次に、図5に示したように、上部磁極層1
5の磁極部分をマスクとして、ドライエッチングによ
り、記録ギャップ層9を選択的にエッチングする。この
ときのドライエッチングには、例えば、BCl2,Cl2
等の塩素系ガスや、CF4,SF6等のフッ素系ガス等の
ガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)が用い
られる。次に、例えばアルゴンイオンミリングによっ
て、上部シールド層8を選択的に例えば0.3〜0.6
μm程度エッチングして、図5(b)に示したようなト
リム構造とする。このトリム構造によれば、狭トラック
の書き込み時に発生する磁束の広がりによる実効的なト
ラック幅の増加を防止することができる。
Next, as shown in FIG. 5, the top pole layer 1
The recording gap layer 9 is selectively etched by dry etching using the magnetic pole portion 5 as a mask. In this dry etching, for example, BCl 2 , Cl 2 is used.
Reactive ion etching (RIE) using a gas such as chlorine-based gas such as CF 4 or SF 6 or fluorine-based gas such as SF 6 is used. Next, the upper shield layer 8 is selectively etched, for example, by 0.3 to 0.6 by, for example, argon ion milling.
Etching is performed by about μm to obtain a trim structure as shown in FIG. With this trim structure, it is possible to prevent an effective increase in the track width due to the spread of the magnetic flux generated when writing a narrow track.

【0039】次に、図6に示したように、スパッタ法等
によって、全体に、Al23、SiO2等の絶縁材料よ
りなる保護層16を、例えば5〜50μmの厚さに形成
し、その表面を平坦化して、その上に、図示しない電極
用パッドを形成する。最後に、上記各層を含むスライダ
の研磨加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドのエ
アベアリング面30を形成して本実施の形態に係る薄膜
磁気ヘッドが完成する。
Next, as shown in FIG. 6, by sputtering or the like, the whole, the Al 2 O 3, a protective layer 16 made of an insulating material such as SiO 2, for example, is formed on the 5~50μm thickness The surface is flattened, and an electrode pad (not shown) is formed thereon. Finally, the slider including each of the above layers is polished to form the air bearing surfaces 30 of the recording head and the reproducing head, and the thin film magnetic head according to the present embodiment is completed.

【0040】このようにして製造される本実施の形態に
係る薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面
(エアベアリング面30)と再生ヘッドと記録ヘッドと
を備えている。再生ヘッドは、MR素子5と、エアベア
リング面30側の一部がMR素子5を挟んで対向するよ
うに配置された、MR素子5をシールドするための下部
シールド層3および上部シールド層8とを有している。
再生ヘッドは、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置で
もある。
The thin-film magnetic head according to the present embodiment manufactured in this manner has a medium facing surface (air bearing surface 30) facing the recording medium, a reproducing head and a recording head. The reproducing head includes an MR element 5, a lower shield layer 3 and an upper shield layer 8 for shielding the MR element 5, which are arranged so that a part of the air bearing surface 30 side faces the MR element 5. have.
The reproducing head is also the magnetoresistive device according to this embodiment.

【0041】記録ヘッドは、互いに磁気的に連結され、
エアベアリング面30側において互いに対向する磁極部
分を含み、それぞれ少なくとも1つの層を含む下部磁極
層(上部シールド層8)および上部磁極層15と、この
下部磁極層(上部シールド層8)の磁極部分と上部磁極
層15の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層9
と、少なくとも一部が下部磁極層(上部シールド層8)
および上部磁極層15の間に、これらに対して絶縁され
た状態で配設された薄膜コイル11,13とを有してい
る。上部磁極層15の磁極部分は記録トラック幅を規定
している。
The recording heads are magnetically coupled to each other,
A lower magnetic pole layer (upper shield layer 8) and an upper magnetic pole layer 15 including magnetic pole portions facing each other on the air bearing surface 30 side and each including at least one layer, and a magnetic pole portion of the lower magnetic pole layer (upper shield layer 8). And the recording gap layer 9 provided between the upper magnetic pole layer 15 and the magnetic pole portion of the upper magnetic pole layer 15.
And at least part of the lower magnetic pole layer (upper shield layer 8)
And the thin film coils 11 and 13 disposed between the upper magnetic pole layer 15 and the upper magnetic pole layer 15 while being insulated from them. The magnetic pole portion of the upper magnetic pole layer 15 defines the recording track width.

【0042】次に、図1を参照して、本実施の形態にお
ける再生ヘッド、すなわち本実施の形態に係る磁気抵抗
効果装置の構成とその製造方法について詳しく説明す
る。図1は本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置のエア
ベアリング面に平行な断面を示す断面図である。
Next, with reference to FIG. 1, the structure of the reproducing head according to the present embodiment, that is, the structure of the magnetoresistive device according to the present embodiment, and the manufacturing method thereof will be described in detail. FIG. 1 is a sectional view showing a section parallel to the air bearing surface of the magnetoresistive effect device according to the present embodiment.

【0043】図1に示したように、本実施の形態に係る
磁気抵抗効果装置は、互いに反対側を向く2つの面と、
それぞれ2つの面を連結する2つの側部とを有するMR
素子5と、このMR素子5の各側部に隣接するように配
置され、MR素子5に対して縦バイアス磁界を印加する
2つのバイアス磁界印加層18と、それぞれ各バイアス
磁界印加層18の一方の面に隣接するように配置され、
MR素子5に対して信号検出用の電流であるセンス電流
を流す2つの電極層6とを備えている。図1では、電極
層6はバイアス磁界印加層18の上に配置されている
が、バイアス磁界印加層18のない領域では、電極層6
は下部シールドギャップ膜4の上に配置されている。磁
気抵抗効果装置は、下部シールドギャップ膜4と上部シ
ールドギャップ膜7とによって覆われている。
As shown in FIG. 1, the magnetoresistive device according to the present embodiment has two surfaces facing each other.
MR having two sides each connecting two faces
The element 5, two bias magnetic field applying layers 18 arranged adjacent to each side of the MR element 5 and applying a longitudinal bias magnetic field to the MR element 5, and one of the bias magnetic field applying layers 18 respectively. Placed adjacent to the face of
The MR element 5 is provided with two electrode layers 6 for flowing a sense current which is a current for signal detection. In FIG. 1, the electrode layer 6 is arranged on the bias magnetic field applying layer 18, but in the region where the bias magnetic field applying layer 18 is not present, the electrode layer 6 is formed.
Are arranged on the lower shield gap film 4. The magnetoresistive device is covered with the lower shield gap film 4 and the upper shield gap film 7.

【0044】磁気抵抗効果装置の製造方法は、下部シー
ルドギャップ膜4の上にMR素子5を形成する工程と、
下部シールドギャップ膜4の上にバイアス磁界印加層1
8を形成する工程と、下部シールドギャップ膜4および
バイアス磁界印加層18の上に電極層6を形成する工程
とを含む。
The method of manufacturing the magnetoresistive device includes a step of forming the MR element 5 on the lower shield gap film 4,
A bias magnetic field applying layer 1 is formed on the lower shield gap film 4.
8 and a step of forming the electrode layer 6 on the lower shield gap film 4 and the bias magnetic field applying layer 18.

【0045】本実施の形態では、2つの電極層6のうち
の少なくとも一方は、MR素子5の一方の面に部分的に
重なる(以下、オーバーラップすると言う。)ように配
置されている。2つの電極層6がMR素子5の一方の面
にオーバーラップする領域の合計の長さは0.3μm未
満である。なお、一方の電極層6がMR素子5の一方の
面にオーバーラップする領域の長さ(以下、オーバーラ
ップ量と言う。)は、一方の電極層6の端部とそれに対
応するMR素子5の一方の端部との距離とする。また、
本実施の形態では、2つのバイアス磁界印加層18は、
いずれもMR素子5の一方の面にオーバーラップしてい
ない。
In the present embodiment, at least one of the two electrode layers 6 is arranged so as to partially overlap with one surface of the MR element 5 (hereinafter referred to as “overlap”). The total length of the regions where the two electrode layers 6 overlap one surface of the MR element 5 is less than 0.3 μm. The length of the region where one electrode layer 6 overlaps with one surface of the MR element 5 (hereinafter referred to as the amount of overlap) is equal to the end of the one electrode layer 6 and the MR element 5 corresponding thereto. The distance from one end of the. Also,
In the present embodiment, the two bias magnetic field applying layers 18 are
Neither overlaps one surface of the MR element 5.

【0046】図2は本実施の形態におけるMR素子5の
層の構成を示す斜視図である。本実施の形態におけるM
R素子5は、スピンバルブ型GMR素子となっている。
このMR素子5は、下部シールドギャップ膜4側から順
に積層された下地層21、軟磁性層よりなり、記録媒体
からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層
22、非磁性の導電層よりなるスペーサ層23、磁化の
方向が固定されたピンド層24、ピンド層24における
磁化の方向を固定する反強磁性層25、およびキャップ
層26を有している。MR素子5は、上記各層を下部シ
ールドギャップ膜4側から順に積層することによって製
造される。
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of layers of the MR element 5 in the present embodiment. M in the present embodiment
The R element 5 is a spin valve GMR element.
The MR element 5 is composed of an underlayer 21 and a soft magnetic layer which are sequentially stacked from the lower shield gap film 4 side, a free layer 22 in which the direction of magnetization changes according to a signal magnetic field from a recording medium, and a nonmagnetic conductive layer. It has a spacer layer 23 composed of layers, a pinned layer 24 whose magnetization direction is fixed, an antiferromagnetic layer 25 which fixes the magnetization direction in the pinned layer 24, and a cap layer 26. The MR element 5 is manufactured by sequentially stacking the above layers from the lower shield gap film 4 side.

【0047】このようにMR素子5は、互いに反対側を
向く2つの面を有するスペーサ層(非磁性層)23と、
このスペーサ層23の一方の面(下面)に隣接するよう
に配置されたフリー層(軟磁性層)22と、スペーサ層
23の他方の面(上面)に隣接するように配置され、磁
化の方向が固定されたピンド層24と、このピンド層2
4におけるスペーサ層23とは反対側の面に隣接するよ
うに配置され、ピンド層24における磁化の方向を固定
する反強磁性層25とを有している。
As described above, the MR element 5 has a spacer layer (nonmagnetic layer) 23 having two surfaces facing opposite sides,
The free layer (soft magnetic layer) 22 arranged so as to be adjacent to one surface (lower surface) of the spacer layer 23 and the other surface (upper surface) of the spacer layer 23 are arranged so as to have a magnetization direction. A pinned layer 24 having a fixed pin, and this pinned layer 2
4 has an antiferromagnetic layer 25 which is arranged so as to be adjacent to the surface opposite to the spacer layer 23 and fixes the magnetization direction of the pinned layer 24.

【0048】本実施の形態では、ピンド層24は、非磁
性スペーサ層24bと、この非磁性スペーサ層24bを
挟むように配置され2つの強磁性層24a,24cとを
含んでいる。ピンド層24は、スペーサ層23側から順
に強磁性層24a、非磁性スペーサ層24b、強磁性層
24cを積層することによって形成される。2つの強磁
性層24a,24cは、反強磁性結合し、磁化の方向が
互いに逆方向に固定されている。
In this embodiment, the pinned layer 24 includes a nonmagnetic spacer layer 24b and two ferromagnetic layers 24a and 24c arranged so as to sandwich the nonmagnetic spacer layer 24b. The pinned layer 24 is formed by stacking a ferromagnetic layer 24a, a nonmagnetic spacer layer 24b, and a ferromagnetic layer 24c in this order from the spacer layer 23 side. The two ferromagnetic layers 24a and 24c are antiferromagnetically coupled, and their magnetization directions are fixed in opposite directions.

【0049】下地層21の厚さは、例えば4〜6nmで
ある。下地層21の材料としては、例えばTaやNiC
rが用いられる。
The underlayer 21 has a thickness of 4 to 6 nm, for example. Examples of the material of the base layer 21 include Ta and NiC.
r is used.

【0050】フリー層22の厚さは、例えば3〜8nm
である。本実施の形態では、フリー層22は、2つの軟
磁性層を含んでいる。この2つの軟磁性層のうち、下地
層21側の層を第1の軟磁性層と呼び、スペーサ層23
側の層を第2の軟磁性層と呼ぶ。
The thickness of the free layer 22 is, for example, 3 to 8 nm.
Is. In the present embodiment, the free layer 22 includes two soft magnetic layers. Of these two soft magnetic layers, the layer on the side of the underlayer 21 is called the first soft magnetic layer, and the spacer layer 23
The layer on the side is called the second soft magnetic layer.

【0051】第1の軟磁性層の厚さは、例えば1〜8n
mである。第1の軟磁性層は、例えば、Ni、Co、F
e、Ta、Cr、Rh、MoおよびNbからなる群のう
ち少なくともNiを含む磁性材料により構成されてい
る。具体的には、第1の軟磁性層は、[NixCoyFe
100-(x+y)100-ZIZにより構成されることが好まし
い。式中、MIは、Ta、Cr、Rh、MoおよびNb
のうち少なくとも1種を表し、x、y、zはそれぞれ原
子%で75≦x≦90、0≦y≦15、0≦z≦15の
範囲内である。
The thickness of the first soft magnetic layer is, for example, 1 to 8 n.
m. The first soft magnetic layer is made of, for example, Ni, Co, F
It is made of a magnetic material containing at least Ni in the group consisting of e, Ta, Cr, Rh, Mo and Nb. Specifically, the first soft magnetic layer is formed of [Ni x Co y Fe
100- (x + y) ] 100-Z M IZ . In the formula, M I is Ta, Cr, Rh, Mo and Nb.
Of these, at least one is represented, and x, y, and z are in the range of 75 ≦ x ≦ 90, 0 ≦ y ≦ 15, and 0 ≦ z ≦ 15 in atomic%, respectively.

【0052】第2の軟磁性層の厚さは、例えば0.5〜
3nmである。第2の軟磁性層は、例えば、Ni、Co
およびFeからなる群のうちの少なくともCoを含む磁
性材料により構成されている。具体的には、第2の軟磁
性層は、(111)面が積層方向に配向しているCox
FeyNi100-(x+y)により構成されることが好ましい。
式中、x,yはそれぞれ原子%で70≦x≦100、0
≦y≦25の範囲内である。
The thickness of the second soft magnetic layer is, for example, 0.5 to
It is 3 nm. The second soft magnetic layer is made of, for example, Ni or Co.
And a magnetic material containing at least Co in the group consisting of Fe and Fe. Specifically, the second soft magnetic layer has a Co x whose (111) plane is oriented in the stacking direction.
It is preferably composed of Fe y Ni 100- (x + y) .
In the formula, x and y are 70% x% 100 and 0, respectively, in atomic%.
It is within the range of ≦ y ≦ 25.

【0053】スペーサ層23の厚さは、例えば1.8〜
3.0nmである。スペーサ層23は、例えば、Cu、
AuおよびAgからなる群のうち少なくとも1種を80
重量%以上含む非磁性の導電性材料により構成されてい
る。
The spacer layer 23 has a thickness of, for example, 1.8 to
It is 3.0 nm. The spacer layer 23 is, for example, Cu,
At least one selected from the group consisting of Au and Ag is 80
It is composed of a non-magnetic conductive material containing at least wt%.

【0054】ピンド層24の強磁性層24a,24c
は、例えば、CoおよびFeからなる群のうちの少なく
ともCoを含む強磁性材料により構成されている。特
に、この磁性材料の(111)面は積層方向に配向して
いることが好ましい。強磁性層24a,24cとを合わ
せた厚さは、例えば3〜4.5nmである。
Ferromagnetic layers 24a and 24c of the pinned layer 24
Is made of, for example, a ferromagnetic material containing at least Co in the group consisting of Co and Fe. In particular, the (111) plane of this magnetic material is preferably oriented in the stacking direction. The total thickness of the ferromagnetic layers 24a and 24c is, for example, 3 to 4.5 nm.

【0055】非磁性スペーサ層24bの厚さは、例えば
0.2〜1.2nmである。非磁性スペーサ層24b
は、例えば、Ru、Rh、Re、CrおよびZrからな
る群のうち少なくとも1種を含む非磁性材料により構成
されている。この非磁性スペーサ層24bは、強磁性層
24aと強磁性層24cとの間に反強磁性交換結合を生
じさせ、強磁性層24aの磁化と強磁性層24cの磁化
とを互いに逆方向に固定するためのものである。なお、
強磁性層24aの磁化と強磁性層24cの磁化が互いに
逆方向というのは、これら2つの磁化の方向が互いに1
80°異なる場合のみならず、2つの磁化の方向が18
0°±20°異なる場合を含む。
The thickness of the nonmagnetic spacer layer 24b is, for example, 0.2 to 1.2 nm. Non-magnetic spacer layer 24b
Is made of, for example, a non-magnetic material containing at least one selected from the group consisting of Ru, Rh, Re, Cr and Zr. The nonmagnetic spacer layer 24b causes antiferromagnetic exchange coupling between the ferromagnetic layers 24a and 24c, and fixes the magnetizations of the ferromagnetic layer 24a and the ferromagnetic layer 24c in opposite directions. It is for doing. In addition,
The magnetization of the ferromagnetic layer 24a and the magnetization of the ferromagnetic layer 24c are opposite to each other, which means that the directions of these two magnetizations are 1 with respect to each other.
Not only when they differ by 80 °, but the two magnetization directions are 18
Including the case of 0 ° ± 20 ° difference.

【0056】反強磁性層25の厚さは、例えば5〜30
nmである。反強磁性層25は、例えば、Pt、Ru、
Rh、Pd、Ni、Au、Ag、Cu、Ir、Crおよ
びFeからなる群のうちの少なくとも1種MIIと、Mn
とを含む反強磁性材料により構成されている。このうち
Mnの含有量は35原子%以上95原子%以下、その他
の元素MIIの含有量は5原子%以上65原子%以下であ
ることが好ましい。この反強磁性材料には、熱処理しな
くても反強磁性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁
界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により
反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがあ
る。この反強磁性層25は、そのどちらにより構成され
ていてもよい。
The thickness of the antiferromagnetic layer 25 is, for example, 5 to 30.
nm. The antiferromagnetic layer 25 is made of, for example, Pt, Ru,
At least one of the group consisting of Rh, Pd, Ni, Au, Ag, Cu, Ir, Cr and Fe, M II , and Mn
It is composed of an antiferromagnetic material including and. Of these, the Mn content is preferably 35 atom% or more and 95 atom% or less, and the content of the other element M II is preferably 5 atom% or more and 65 atom% or less. This antiferromagnetic material exhibits antiferromagnetism without heat treatment, and exhibits a non-heat treatment type antiferromagnetic material that induces an exchange coupling magnetic field with the ferromagnetic material and an antiferromagnetism by heat treatment. There is a heat treatment type antiferromagnetic material. The antiferromagnetic layer 25 may be composed of either of them.

【0057】なお、非熱処理系反強磁性材料にはγ相を
有するMn合金等があり、具体的には、RuRhMn、
FeMnあるいはIrMn等がある。熱処理系反強磁性
材料には規則結晶構造を有するMn合金等があり、具体
的には、PtMn、NiMnおよびPtRhMn等があ
る。
Non-heat-treatment type antiferromagnetic materials include Mn alloys having a γ phase. Specifically, RuRhMn,
There are FeMn, IrMn, and the like. The heat treatment type antiferromagnetic material includes Mn alloy having an ordered crystal structure and the like, and specifically includes PtMn, NiMn, PtRhMn and the like.

【0058】キャップ層26の厚さは、例えば4〜6n
mである。キャップ層26の材料としては、例えばTa
が用いられる。
The thickness of the cap layer 26 is, for example, 4 to 6 n.
m. The material of the cap layer 26 is, for example, Ta.
Is used.

【0059】図1に示したバイアス磁界印加層18は、
硬磁性層(ハードマグネット)や、強磁性層と反強磁性
層との積層体等によって構成される。ここでは、バイア
ス磁界印加層18が、下部シールドギャップ膜4側に配
置された強磁性層と、この強磁性層の上に形成された反
強磁性層との積層体によって構成される場合の例を挙げ
る。この場合、強磁性層の厚さは、例えば10〜40n
mである。強磁性層は、例えば、NiFe、NiFeと
CoFeの積層膜あるいはNi、Fe、Coからなる群
のうちの少なくとも1種を含む磁性材料により構成され
ている。反強磁性層の厚さは、例えば10〜20nmで
ある。反強磁性層は、例えば、非熱処理系反強磁性材料
で構成されてもよいし、熱処理系反強磁性材料で構成さ
れてもよいが、非熱処理系反強磁性材料のほうが好まし
い。
The bias magnetic field applying layer 18 shown in FIG.
It is composed of a hard magnetic layer (hard magnet), a laminated body of a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer, and the like. Here, an example in which the bias magnetic field applying layer 18 is composed of a laminated body of a ferromagnetic layer arranged on the lower shield gap film 4 side and an antiferromagnetic layer formed on this ferromagnetic layer I will give you. In this case, the thickness of the ferromagnetic layer is, for example, 10 to 40n.
m. The ferromagnetic layer is made of, for example, NiFe, a laminated film of NiFe and CoFe, or a magnetic material containing at least one selected from the group consisting of Ni, Fe, and Co. The thickness of the antiferromagnetic layer is, for example, 10 to 20 nm. The antiferromagnetic layer may be made of, for example, a non-heat treatment type antiferromagnetic material or a heat treatment type antiferromagnetic material, but a nonheat treatment type antiferromagnetic material is preferable.

【0060】バイアス磁界印加層18は、上記の例に限
らず、例えば、TiWとCoPtとの積層体、あるいは
TiWとCoCrPtとの積層体のような硬磁性層で構
成してもよい。
The bias magnetic field applying layer 18 is not limited to the above example, but may be a hard magnetic layer such as a laminated body of TiW and CoPt or a laminated body of TiW and CoCrPt.

【0061】図1に示した電極層6は、TaとAuとの
積層体、TiwとTaの積層体、あるいはTiNとTa
の積層体等によって構成される。
The electrode layer 6 shown in FIG. 1 is a laminated body of Ta and Au, a laminated body of Tiw and Ta, or TiN and Ta.
It is composed of a laminated body or the like.

【0062】次に、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装
置および薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜
磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記
録し、再生ヘッドである磁気抵抗効果装置によって、記
録媒体に記録されている情報を再生する。
Next, the operation of the magnetoresistive device and the thin film magnetic head according to this embodiment will be described. The thin-film magnetic head records information on a recording medium by a recording head, and reproduces the information recorded on the recording medium by a magnetoresistive device which is a reproducing head.

【0063】ここで、図2に示したように、磁気抵抗効
果装置のバイアス磁界印加層18によるバイアス磁界の
方向をX方向とし、エアベアリング面30に垂直な方向
をY方向とする。X方向とY方向は直交している。MR
素子5において、信号磁界がない状態では、フリー層2
2の磁化の方向は、バイアス磁界の方向であるX方向に
揃えられている。一方、ピンド層24では、強磁性層2
4cの磁化の方向は、反強磁性層25によってY方向に
固定され、強磁性層24aの磁化の方向は、強磁性層2
4cの磁化の方向とは逆方向のY方向に固定されてい
る。
Here, as shown in FIG. 2, the direction of the bias magnetic field by the bias magnetic field applying layer 18 of the magnetoresistive device is the X direction, and the direction perpendicular to the air bearing surface 30 is the Y direction. The X direction and the Y direction are orthogonal to each other. MR
In the element 5, in the absence of a signal magnetic field, the free layer 2
The magnetization direction of 2 is aligned with the X direction, which is the direction of the bias magnetic field. On the other hand, in the pinned layer 24, the ferromagnetic layer 2
The magnetization direction of 4c is fixed in the Y direction by the antiferromagnetic layer 25, and the magnetization direction of the ferromagnetic layer 24a is fixed in the ferromagnetic layer 2a.
It is fixed in the Y direction, which is the opposite direction to the magnetization direction of 4c.

【0064】MR素子5では、記録媒体からの信号磁界
に応じてフリー層22の磁化の方向が変化し、これによ
り、フリー層22の磁化の方向とピンド層24の強磁性
層24aの磁化の方向との間の相対角度が変化し、その
結果、MR素子5の抵抗値が変化する。MR素子5の抵
抗値は、2つの電極層6によってMR素子5にセンス電
流を流したときの2つの電極層6間の電位差より求める
ことができる。このようにして、磁気抵抗効果装置によ
って、記録媒体に記録されている情報を再生することが
できる。
In the MR element 5, the magnetization direction of the free layer 22 changes according to the signal magnetic field from the recording medium, whereby the magnetization direction of the free layer 22 and the magnetization of the ferromagnetic layer 24a of the pinned layer 24 are changed. The relative angle with respect to the direction changes, and as a result, the resistance value of the MR element 5 changes. The resistance value of the MR element 5 can be obtained from the potential difference between the two electrode layers 6 when a sense current is passed through the MR element 5 by the two electrode layers 6. In this way, the information recorded on the recording medium can be reproduced by the magnetoresistive device.

【0065】次に、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装
置および薄膜磁気ヘッドの特徴の一つである電極層6の
オーバーラップ量の規定と、それによる作用、効果につ
いて説明する。以下の説明では、2つの電極層6が共に
MR素子5の上面にオーバーラップするように配置さ
れ、各電極層6のオーバーラップ量は共に0.15μm
未満であり、且つ等しいものとする。また、この場合に
おける一方の電極層6のオーバーラップ量をL0とす
る。
Next, the definition of the overlap amount of the electrode layer 6, which is one of the features of the magnetoresistive effect device and the thin film magnetic head according to the present embodiment, and the action and effect thereof will be described. In the following description, the two electrode layers 6 are both arranged so as to overlap the upper surface of the MR element 5, and the overlapping amount of each electrode layer 6 is 0.15 μm.
Less than and equal. Further, the overlap amount of the one electrode layer 6 in this case is L 0 .

【0066】ハードディスク装置の高記録密度化に伴
い、薄膜磁気ヘッドでは、書き込みトラック幅および読
み出しトラック幅の縮小が要求される。そこで、実験に
より、磁気抵抗効果装置における電極層6のオーバーラ
ップ量L0が読み出しトラック幅に与える影響について
調べた。この実験では、図7に示したように2つの電極
層6が共にMR素子5の上面にオーバーラップしない構
造の磁気抵抗効果装置、すなわちオーバーラップ量L0
がゼロの磁気抵抗効果装置と、図8に示したように2つ
の電極層6が共にMR素子5の上面にオーバーラップし
た構造の磁気抵抗効果装置であって、オーバーラップ量
0が0.05μm、0.10μm、0.15μm、
0.20μmの4種類の磁気抵抗効果装置について、そ
れぞれ、200個ずつ製造し、それらの出力と実効的な
磁気的読み出しトラック幅(magneticread width)とを
調べた。
With the increase in recording density of hard disk devices, the thin film magnetic head is required to reduce the write track width and the read track width. Therefore, the effect of the overlap amount L 0 of the electrode layer 6 in the magnetoresistive device on the read track width was examined by experiments. In this experiment, as shown in FIG. 7, the magnetoresistive device having a structure in which the two electrode layers 6 do not overlap the upper surface of the MR element 5, that is, the overlap amount L 0.
There the magnetoresistive device is zero, a magnetoresistive device structure in which two electrode layers 6 were overlapped on the upper surface of the MR element 5 together as shown in FIG. 8, the overlap amount L 0 is 0. 05 μm, 0.10 μm, 0.15 μm,
Four kinds of 0.20 μm magnetoresistive effect devices were manufactured, and the output and the effective magnetic read track width (magnetic read width) were examined.

【0067】以下の説明では、図7および図8に示した
ように、光学的な磁気的読み出しトラック幅となる2つ
の電極層6の間隔(以下、電極間隔と言う。)を符号MR
T1で表し、MR素子5の上面における幅(以下、素子幅
と言う。)を符号MRT2で表す。また、図7に示したオー
バーラップ量L0がゼロの磁気抵抗効果装置の出力を基
準として各磁気抵抗効果装置の出力を百分率で表したも
のを、規格化出力と言い、符号Norm_TAAで表す。また、
実効的な磁気的読み出しトラック幅(以下、実効トラッ
ク幅と言う。)の平均値を符号MRW_meanで表し、実効ト
ラック幅の標準偏差を符号MRW_stdで表し、実効トラッ
ク幅のばらつき(標準偏差の3倍)を符号MRW_3stdで表
し、実効トラック幅のばらつきより予想される実効トラ
ック幅の最大値を符号MRW_max(3std)で表す。
In the following description, as shown in FIGS. 7 and 8, the gap between two electrode layers 6 (hereinafter referred to as the electrode gap), which is the optical magnetic read track width, is denoted by the reference symbol MR.
The width on the upper surface of the MR element 5 (hereinafter referred to as the element width) is represented by T1 and is represented by the symbol MRT2. Further, the output of each magnetoresistive effect device expressed as a percentage based on the output of the magnetoresistive effect device with the overlap amount L 0 shown in FIG. 7 being zero is referred to as a normalized output, and is represented by the symbol Norm_TAA. Also,
The average value of the effective magnetic read track width (hereinafter referred to as the effective track width) is represented by the code MRW_mean, the standard deviation of the effective track width is represented by the code MRW_std, and the variation of the effective track width (3 times the standard deviation). ) Is represented by the code MRW_3std, and the maximum value of the effective track width expected from the variation in the effective track width is represented by the code MRW_max (3std).

【0068】なお、実効トラック幅は、薄膜磁気ヘッド
をトラック横断方向に移動させて再生ヘッドの出力をモ
ニタリングしたときの出力の半値幅より測定した。
The effective track width was measured from the full width at half maximum of the output when the output of the reproducing head was monitored by moving the thin film magnetic head in the track crossing direction.

【0069】また、実験では、実効トラック幅の狙い値
を0.36μmとし、全ての磁気抵抗効果装置について
電極間隔MRT1を0.35μmとした。実験結果を、以下
の表に示す。
In the experiment, the target value of the effective track width was set to 0.36 μm, and the electrode spacing MRT1 was set to 0.35 μm for all magnetoresistive devices. The experimental results are shown in the table below.

【0070】[0070]

【表1】 [Table 1]

【0071】この表から、オーバーラップ量L0が大き
くなるほど、磁気抵抗効果装置の出力が大きくなること
が分かる。オーバーラップ量L0がゼロのときを基準に
すると、オーバーラップ量L0が0.05μmのときに
既に出力は約50%向上し、オーバーラップ量L0
0.20μmのときには出力は約2倍に向上している。
From this table, it can be seen that the output of the magnetoresistive device increases as the overlap amount L 0 increases. When the overlap amount L 0 is zero, the output is already improved by about 50% when the overlap amount L 0 is 0.05 μm, and the output is about 2 when the overlap amount L 0 is 0.20 μm. Has been doubled.

【0072】ここで、図9および図10を参照して、電
極層6がMR素子5にオーバーラップすることによって
磁気抵抗効果装置の出力が大きくなる理由について説明
する。図9は、2つの電極層6が共にMR素子5の上面
にオーバーラップしない構造の磁気抵抗効果装置におけ
るセンス電流の流れを示している。図10は、2つの電
極層6が共にMR素子5の上面にオーバーラップした構
造の磁気抵抗効果装置におけるセンス電流の流れを示し
ている。
Here, with reference to FIGS. 9 and 10, the reason why the output of the magnetoresistive device increases due to the electrode layer 6 overlapping the MR element 5 will be described. FIG. 9 shows the flow of the sense current in the magnetoresistive device having a structure in which the two electrode layers 6 do not overlap the upper surface of the MR element 5. FIG. 10 shows the flow of the sense current in the magnetoresistive device having a structure in which the two electrode layers 6 both overlap the upper surface of the MR element 5.

【0073】図9および図10に示したように、MR素
子5の両側にはバイアス磁界印加層18が配置されてい
るので、MR素子5においてバイアス磁界印加層18に
隣接する端部近傍には、バイアス磁界印加層18からの
磁界によって磁化の方向が固定されて信号磁界を感知す
ることができない領域(以下、不感領域と言う。)5B
が生じる。この不感領域5Bは磁気抵抗効果装置の出力
に寄与しない。MR素子5のうち、不感領域5B以外の
領域は、信号磁界を感知することができる活性化領域5
Aとなる。
As shown in FIGS. 9 and 10, since the bias magnetic field applying layers 18 are arranged on both sides of the MR element 5, the MR element 5 is near the end portion adjacent to the bias magnetic field applying layer 18. A region (hereinafter referred to as a dead region) 5B in which the direction of magnetization is fixed by the magnetic field from the bias magnetic field applying layer 18 and the signal magnetic field cannot be sensed.
Occurs. This dead region 5B does not contribute to the output of the magnetoresistive effect device. A region other than the dead region 5B of the MR element 5 is an activation region 5 capable of sensing a signal magnetic field.
It becomes A.

【0074】図9に示したように、2つの電極層6が共
にMR素子5の上面にオーバーラップしない構造の磁気
抵抗効果装置では、センス電流が2つの不感領域5Bを
通過するため、出力が低下する。これに対し、図10に
示したように、2つの電極層6が共にMR素子5の上面
にオーバーラップした構造の磁気抵抗効果装置では、2
つの電極層6がMR素子5の活性化領域5Aの上にまで
存在しているので、図9に示した磁気抵抗効果装置に比
べて、不感領域5Bを通過するセンス電流の割合が減
る。図10に示した磁気抵抗効果装置では、特に、信号
磁界に応じてMR素子5が低抵抗となった状態におい
て、電流は電気抵抗が小さい所を通過しようとすること
から、結果的にセンス電流は活性化領域5Aのみを通過
しようとする。以上のことから、電極層6がMR素子5
にオーバーラップすることによって磁気抵抗効果装置の
出力は大きくなる。
As shown in FIG. 9, in the magnetoresistive device having a structure in which the two electrode layers 6 do not overlap the upper surface of the MR element 5, the sense current passes through the two dead regions 5B, so that the output is descend. On the other hand, as shown in FIG. 10, in the magnetoresistive device having a structure in which the two electrode layers 6 both overlap the upper surface of the MR element 5,
Since the one electrode layer 6 exists even above the activation region 5A of the MR element 5, the ratio of the sense current passing through the dead region 5B is reduced as compared with the magnetoresistive device shown in FIG. In the magnetoresistive device shown in FIG. 10, particularly when the MR element 5 has a low resistance in response to a signal magnetic field, the current tries to pass through a place where the electric resistance is small. Attempts to pass only the activation region 5A. From the above, the electrode layer 6 is the MR element 5
The output of the magnetoresistive device increases due to the overlap.

【0075】前記の表から分かるように、オーバーラッ
プ量L0が大きくなるほど磁気抵抗効果装置の出力が大
きくなる。しかしながら、薄膜磁気ヘッドの特性として
要求される実効トラック幅に着目すると、前記の表か
ら、オーバーラップ量L0が大きくなるほど、実効トラ
ック幅に悪影響を与えていることが分かる。この悪影響
を分かりやすくするために、オーバーラップ量L0と実
効トラック幅の平均値MRW_meanおよび実効トラック幅の
ばらつきより予想される実効トラック幅の最大値MRW_ma
x(3std)との関係を、図11の特性図として示す。図1
1には、符号31で示す実線によって、実効トラック幅
の狙い値(0.36μm)のレベルも示している。ま
た、ハードディスク装置の特性を確保するために実効ト
ラック幅に要求される規格の一つとして、実効トラック
幅が、その狙い値の±15%以内であることが要求され
る。そこで、実効トラック幅の狙い値(0.36μm)
+15%の値を規格最大値とする。図11には、符号3
2で示す破線によって、規格最大値のレベルも示してい
る。
As can be seen from the above table, the larger the overlap amount L 0 , the larger the output of the magnetoresistive device. However, focusing on the effective track width required as the characteristic of the thin film magnetic head, it can be seen from the above table that the larger the overlap amount L 0 , the more adversely affects the effective track width. In order to make this adverse effect easy to understand, the maximum value MRW_ma of the effective track width expected from the overlap amount L 0 , the average value MRW_mean of the effective track width, and the variation of the effective track width.
The relationship with x (3std) is shown as a characteristic diagram in FIG. Figure 1
In FIG. 1, the solid line 31 also indicates the level of the target value (0.36 μm) of the effective track width. Further, as one of the standards required for the effective track width in order to secure the characteristics of the hard disk device, the effective track width is required to be within ± 15% of its target value. Therefore, the target value of the effective track width (0.36 μm)
The value of + 15% is the standard maximum value. In FIG. 11, reference numeral 3
The broken line indicated by 2 also indicates the level of the standard maximum value.

【0076】前記の表および図11から、電極間隔MRT1
が0.35μmで一定であるにも関わらず、オーバーラ
ップ量L0の増加と共に、実効トラック幅の平均値MRW_m
eanと実効トラック幅のばらつきMRW_3stdが大きくなっ
ていることが分かる。この現象が生じる理由の一つとし
ては、次のようなことが考えられる。すなわち、オーバ
ーラップ量L0が増加すると、電極間隔MRT1は一定であ
るが素子幅MRT2は大きくなるため、縦バイアス磁界の効
果が薄れ、その結果、実効トラック幅が不安定になると
考えられる。
From the above table and FIG. 11, the electrode spacing MRT1
Is 0.35 μm and is constant, the mean value MRW_m of the effective track width increases as the overlap amount L 0 increases.
It can be seen that the variation in ean and effective track width MRW_3std is large. One of the reasons why this phenomenon occurs is as follows. That is, when the overlap amount L 0 increases, the electrode spacing MRT1 is constant but the element width MRT2 increases, so that the effect of the longitudinal bias magnetic field weakens, and as a result, the effective track width becomes unstable.

【0077】図11から分かるように、オーバーラップ
量L0が0.15μmのときには、実効トラック幅の平
均値MRW_meanは規格最大値に極めて近く、実効トラック
幅のばらつきより予想される実効トラック幅の最大値MR
W_max(3std)は、規格最大値よりも約0.03μm大き
くなっている。この場合には、製造される全ヘッドのう
ち、実効トラック幅が規格最大値を越えるヘッドの割合
がかなり多くなり、ヘッドの歩留まりが悪くなることが
予想される。
As can be seen from FIG. 11, when the overlap amount L 0 is 0.15 μm, the average value MRW_mean of the effective track widths is extremely close to the standard maximum value, and the effective track widths expected from the variations in the effective track widths. Maximum value MR
W_max (3std) is about 0.03 μm larger than the standard maximum value. In this case, of all the manufactured heads, the ratio of the heads whose effective track width exceeds the standard maximum value is considerably large, and it is expected that the yield of the heads will be deteriorated.

【0078】オーバーラップ量L0が0.20μmにな
ると、実効トラック幅の平均値MRW_meanは規格最大値を
越え、実効トラック幅のばらつきより予想される実効ト
ラック幅の最大値MRW_max(3std)は、規格最大値よりも
約0.09μm大きく、実効トラック幅の狙い値よりも
約0.14μm大きくなっている。
When the overlap amount L 0 becomes 0.20 μm, the average value MRW_mean of the effective track width exceeds the standard maximum value, and the maximum value MRW_max (3std) of the effective track width expected from the variation of the effective track width is It is about 0.09 μm larger than the standard maximum value and about 0.14 μm larger than the target value of the effective track width.

【0079】以上のことから、電極間隔MRT1を0.35
μmとした場合には、ヘッドの歩留まりの観点から、オ
ーバーラップ量L0を0.15μm以上とすることは好
ましくない。
From the above, the electrode interval MRT1 is set to 0.35.
In the case of μm, it is not preferable to set the overlap amount L 0 to 0.15 μm or more from the viewpoint of head yield.

【0080】電極間隔MRT1を0.35μmよりも小さく
すれば、オーバーラップ量L0を0.15μm以上とし
ても、規格を満たすようなヘッドを製造することが可能
である。しかしながら、電極間隔MRT1を0.35μmよ
りも小さくすることは、電極層6の製造に、技術的に大
きな負担を与えることになる。
If the electrode spacing MRT1 is smaller than 0.35 μm, it is possible to manufacture a head that meets the standard even if the overlap amount L 0 is 0.15 μm or more. However, making the electrode interval MRT1 smaller than 0.35 μm imposes a heavy technical burden on the production of the electrode layer 6.

【0081】従って、電極層6の製造技術およびヘッド
の歩留まりの観点から、オーバーラップ量L0は0.1
5μm未満とするのが好ましい。
Therefore, from the viewpoint of the manufacturing technique of the electrode layer 6 and the yield of the head, the overlap amount L 0 is 0.1.
It is preferably less than 5 μm.

【0082】また、図11から分かるように、オーバー
ラップ量L0が0.10μmの場合には、実効トラック
幅のばらつきより予想される実効トラック幅の最大値MR
W_max(3std)は、規格最大値よりもわずかに大きい程度
である。また、オーバーラップ量L0が0.05μmの
場合には、実効トラック幅のばらつきより予想される実
効トラック幅の最大値MRW_max(3std)は、規格最大値よ
りも小さくなる。従って、ヘッドの歩留まりを向上させ
る目的のためには、オーバーラップ量L0は0.10μ
m以下とするのが好ましく、0.05μm以下とするの
が、より好ましい。
As can be seen from FIG. 11, when the overlap amount L 0 is 0.10 μm, the maximum value MR of the effective track width expected from the variation of the effective track width is MR.
W_max (3std) is slightly larger than the standard maximum value. Further, when the overlap amount L 0 is 0.05 μm, the maximum value MRW_max (3std) of the effective track width expected from the variation of the effective track width becomes smaller than the standard maximum value. Therefore, for the purpose of improving the head yield, the overlap amount L 0 is 0.10 μm.
It is preferably m or less, and more preferably 0.05 μm or less.

【0083】図12は、オーバーラップ量L0と規格化
出力Norm_TAAとの対応関係を示す特性図である。この図
から、オーバーラップ量L0がわずかでもあれば、出力
の向上が期待できることが分かる。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a correspondence relationship between the overlap amount L 0 and the standardized output Norm_TAA. From this figure, it can be seen that the output can be improved if the overlap amount L 0 is small.

【0084】図13は、図12におけるオーバーラップ
量L0が0〜0.06μmの範囲を拡大して示す特性図
である。出力の測定誤差を±5%見込んでも、規格化出
力Norm_TAAが105%以上であれば、確実に出力の向上
は期待できる。規格化出力Norm_TAAが105%となるオ
ーバーラップ量L0は約0.003μmである。従っ
て、オーバーラップ量L0は0.003μm以上とする
のが好ましい。
FIG. 13 is an enlarged characteristic diagram showing the range in which the overlap amount L 0 in FIG. 12 is 0 to 0.06 μm. Even if the output measurement error is estimated to be ± 5%, if the standardized output Norm_TAA is 105% or more, the output can be surely expected to be improved. The overlap amount L 0 at which the normalized output Norm_TAA becomes 105% is about 0.003 μm. Therefore, the overlap amount L 0 is preferably 0.003 μm or more.

【0085】次に、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装
置および薄膜磁気ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層
18はMR素子5の上面にオーバーラップせず、電極層
6はMR素子5の上面にオーバーラップしていることに
よる作用、効果について説明する。
Next, in the magnetoresistive device and the thin film magnetic head according to the present embodiment, the bias magnetic field applying layer 18 does not overlap the upper surface of the MR element 5, and the electrode layer 6 does not overlap the upper surface of the MR element 5. The action and effect of the wrapping will be described.

【0086】図14および図15に、本実施の形態に対
する2つの比較例の磁気抵抗効果装置を示す。図14に
示した磁気抵抗効果装置では、バイアス磁界印加層18
はMR素子5の上面にオーバーラップしているが、電極
層6はMR素子5の上面にオーバーラップしていない。
図15に示した磁気抵抗効果装置では、バイアス磁界印
加層18と電極層6の双方がMR素子5の上面にオーバ
ーラップしている。図14および図15に示したよう
に、バイアス磁界印加層18がMR素子5の上面にオー
バーラップしていると、MR素子5のフリー層におい
て、バイアス磁界印加層18がMR素子5の上面にオー
バーラップしている領域の下の部分に、磁化の方向がバ
イアス磁界印加層18によって設定しようとする磁化の
方向とは逆方向となる磁区5Cが生じる。その結果、バ
ルクハウゼンノイズの発生率が増加してしまう。なお、
図14および図15において、矢印は磁化の方向を表し
ている。
14 and 15 show two comparative magnetoresistive devices for the present embodiment. In the magnetoresistive device shown in FIG. 14, the bias magnetic field applying layer 18
Overlap with the upper surface of the MR element 5, but the electrode layer 6 does not overlap with the upper surface of the MR element 5.
In the magnetoresistive device shown in FIG. 15, both the bias magnetic field applying layer 18 and the electrode layer 6 overlap the upper surface of the MR element 5. As shown in FIGS. 14 and 15, when the bias magnetic field applying layer 18 overlaps the upper surface of the MR element 5, the bias magnetic field applying layer 18 is formed on the upper surface of the MR element 5 in the free layer of the MR element 5. A magnetic domain 5C having a magnetization direction opposite to the magnetization direction to be set by the bias magnetic field applying layer 18 is generated in a portion below the overlapping region. As a result, the occurrence rate of Barkhausen noise increases. In addition,
In FIG. 14 and FIG. 15, the arrow indicates the direction of magnetization.

【0087】図15に示したように、バイアス磁界印加
層18と電極層6の双方をMR素子5の上面にオーバー
ラップさせれば、磁区5Cを通過するセンス電流の割合
が減るので、図14に示した磁気抵抗効果装置に比べれ
ば、バルクハウゼンノイズの発生率を抑えることができ
る。しかし、それでも、図15に示した磁気抵抗効果装
置では、バイアス磁界印加層18がMR素子5の上面に
オーバーラップせずに、電極層6がMR素子5の上面に
オーバーラップしている構造の磁気抵抗効果装置に比べ
ると、バルクハウゼンノイズの発生率は大きくなる。
As shown in FIG. 15, if both the bias magnetic field applying layer 18 and the electrode layer 6 are overlapped with the upper surface of the MR element 5, the ratio of the sense current passing through the magnetic domain 5C is reduced. As compared with the magnetoresistive device shown in FIG. 1, the occurrence rate of Barkhausen noise can be suppressed. However, even in the magnetoresistive device shown in FIG. 15, the bias magnetic field applying layer 18 does not overlap the upper surface of the MR element 5, but the electrode layer 6 overlaps the upper surface of the MR element 5. The occurrence rate of Barkhausen noise is higher than that of the magnetoresistive device.

【0088】上記のことを確認するための実験を行っ
た。この実験では、タイプA、B、CおよびDの4種類
の磁気抵抗効果装置について、電極間隔MRT1とバルクハ
ウゼンノイズの発生率との関係を調べた。以下の説明で
は、一方のバイアス磁界印加層18がMR素子5の上面
にオーバーラップする領域の長さを、バイアス磁界印加
層18のオーバーラップ量と言い、Lで表す。なお、
電極層6のオーバーラップ量は、前の説明と同様にL
で表す。
An experiment was conducted to confirm the above. In this experiment, the relationship between the electrode spacing MRT1 and the occurrence rate of Barkhausen noise was examined for four types of magnetoresistive devices of types A, B, C, and D. In the following description, the length of the region where one of the bias magnetic field applying layers 18 overlaps the upper surface of the MR element 5 is called the overlap amount of the bias magnetic field applying layer 18, and is represented by L 1 . In addition,
The overlap amount of the electrode layer 6 is L 0 as in the above description.
It is represented by.

【0089】タイプAの磁気抵抗効果装置は、図7に示
したように、バイアス磁界印加層18と電極層6の双方
がMR素子5の上面にオーバーラップしない構造の磁気
抵抗効果装置である。タイプAでは、LとLが共に
0.00μmである。
As shown in FIG. 7, the type A magnetoresistive device is a magnetoresistive device having a structure in which neither the bias magnetic field applying layer 18 nor the electrode layer 6 overlaps the upper surface of the MR element 5. In Type A, both L 1 and L 0 are 0.00 μm.

【0090】タイプBの磁気抵抗効果装置は、本実施の
形態に係る磁気抵抗効果装置の一例である。タイプBの
磁気抵抗効果装置では、バイアス磁界印加層18はMR
素子5の上面にオーバーラップせずに、電極層6はMR
素子5の上面にオーバーラップしている。タイプBで
は、Lを0.00μmとし、Lを0.10μmとし
ている。
The type B magnetoresistive effect device is an example of the magnetoresistive effect device according to the present embodiment. In the type B magnetoresistive device, the bias magnetic field applying layer 18 is MR
The electrode layer 6 does not overlap the upper surface of the element 5 and is MR.
It overlaps with the upper surface of the element 5. In Type B, L 1 is 0.00 μm and L 0 is 0.10 μm.

【0091】タイプCの磁気抵抗効果装置は、図15に
示したように、バイアス磁界印加層18と電極層6の双
方がMR素子5の上面にオーバーラップした構造の磁気
抵抗効果装置である。タイプCでは、Lを0.08μ
mとし、Lを0.10μmとしている。
As shown in FIG. 15, the type C magnetoresistive effect device is a magnetoresistive effect device having a structure in which both the bias magnetic field applying layer 18 and the electrode layer 6 overlap the upper surface of the MR element 5. In Type C, L 1 is 0.08μ
m and L 0 is 0.10 μm.

【0092】タイプDの磁気抵抗効果装置は、図14に
示したように、バイアス磁界印加層18はMR素子5の
上面にオーバーラップしているが、電極層6はMR素子
5の上面にオーバーラップしていない構造の磁気抵抗効
果装置である。タイプDでは、Lを0.08μmと
し、Lを0.00μmとしている。
In the type D magnetoresistive device, as shown in FIG. 14, the bias magnetic field applying layer 18 overlaps the upper surface of the MR element 5, but the electrode layer 6 overlaps the upper surface of the MR element 5. It is a magnetoresistive device having an unwrapped structure. In Type D, L 1 is 0.08 μm and L 0 is 0.00 μm.

【0093】上記の4種類の磁気抵抗効果装置につい
て、電極間隔MRT1とバルクハウゼンノイズの発生率との
関係を調べた実験結果を、以下の表と図16に示す。な
お、以下の表中の数字は、バルクハウゼンノイズの発生
率(%)を表している。
The following table and FIG. 16 show the experimental results for the relationship between the electrode spacing MRT1 and the occurrence rate of Barkhausen noise in the above four types of magnetoresistive devices. The numbers in the table below indicate the occurrence rate (%) of Barkhausen noise.

【0094】[0094]

【表2】 [Table 2]

【0095】上の表と図16から分かるように、電極間
隔MRT1が0.6μmよりも大きい範囲では、4種類の磁
気抵抗効果装置間でバルクハウゼンノイズの発生率に大
きな違いはない。しかし、電極間隔MRT1が0.6μm以
下の範囲では、電極間隔MRT1が小さくなるほど顕著に、
4種類の磁気抵抗効果装置間でバルクハウゼンノイズの
発生率に違いが生じる。電極間隔MRT1が0.6μm以下
の範囲では、タイプD、タイプA、タイプC、タイプB
の順に、バルクハウゼンノイズの発生率が高くなってい
る。すなわち、この範囲では、本実施の形態に係る磁気
抵抗効果装置であるタイプBの磁気抵抗効果装置におけ
るバルクハウゼンノイズの発生率は、タイプA,C,D
の磁気抵抗効果装置におけるバルクハウゼンノイズの発
生率よりも低くなっている。また、この範囲では、タイ
プBの磁気抵抗効果装置におけるバルクハウゼンノイズ
の発生率は、電極間隔MRT1が小さくなるほど低下する。
これに対し、タイプA,C,Dの磁気抵抗効果装置にお
けるバルクハウゼンノイズの発生率は、電極間隔MRT1が
小さくなるほど増加する。
As can be seen from the above table and FIG. 16, in the range where the electrode spacing MRT1 is larger than 0.6 μm, there is no great difference in the Barkhausen noise occurrence rate among the four types of magnetoresistive effect devices. However, in the range where the electrode spacing MRT1 is 0.6 μm or less, the electrode spacing MRT1 becomes more remarkable as the electrode spacing MRT1 decreases.
There is a difference in the Barkhausen noise occurrence rate among the four types of magnetoresistive devices. When the electrode spacing MRT1 is 0.6 μm or less, type D, type A, type C, type B
In this order, the occurrence rate of Barkhausen noise increases. That is, in this range, the occurrence rates of Barkhausen noise in the type B magnetoresistive effect device, which is the magnetoresistive effect device according to the present embodiment, are of types A, C, and D.
It is lower than the occurrence rate of Barkhausen noise in the magnetoresistive device. Further, in this range, the occurrence rate of Barkhausen noise in the type B magnetoresistive device decreases as the electrode spacing MRT1 decreases.
On the other hand, the occurrence rate of Barkhausen noise in the type A, C, and D magnetoresistive devices increases as the electrode spacing MRT1 decreases.

【0096】タイプC,Dの磁気抵抗効果装置におい
て、電極間隔MRT1が小さくなるほどバルクハウゼンノイ
ズの発生率が増加するのは、電極間隔MRT1が小さくなる
ほど、MR素子5の全幅に対する磁区5Cの幅の割合が
大きくなり、磁区5Cの影響が増大するためと考えられ
る。タイプAの磁気抵抗効果装置において、電極間隔MR
T1が小さくなるほどバルクハウゼンノイズの発生率が増
加するのは、電極間隔MRT1が小さくなるほど、MR素子
5の全幅に対する不感領域の幅の割合が大きくなり、不
感領域の影響が増大するためと考えられる。
In the type C and D magnetoresistive devices, the Barkhausen noise occurrence rate increases as the electrode spacing MRT1 becomes smaller. The reason why the electrode spacing MRT1 becomes smaller is the width of the magnetic domain 5C relative to the entire width of the MR element 5. It is considered that the ratio becomes large and the influence of the magnetic domain 5C increases. In the type A magnetoresistive device, the electrode spacing MR
The reason why the Barkhausen noise occurrence rate increases as T1 decreases is considered to be because the ratio of the width of the dead region to the entire width of the MR element 5 increases and the influence of the dead region increases as the electrode spacing MRT1 decreases. .

【0097】上記の実験結果から、本実施の形態に係る
磁気抵抗効果装置によれば、タイプA,C,Dのような
他の構造の磁気抵抗効果装置に比べて、バルクハウゼン
ノイズを低減できることが分かる。また、この実験結果
から、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置では、電極
間隔MRT1が0.6μm以下の場合に、バルクハウゼンノ
イズを低減する効果が顕著になることが分かる。
From the above experimental results, the magnetoresistive effect device according to the present embodiment can reduce Barkhausen noise as compared with the magnetoresistive effect devices of other structures such as types A, C, and D. I understand. Further, from this experimental result, it is understood that the magnetoresistive device according to the present embodiment has a remarkable effect of reducing Barkhausen noise when the electrode spacing MRT1 is 0.6 μm or less.

【0098】次に、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装
置および薄膜磁気ヘッドの他の特徴であるピンド層24
の構造と、それによる作用、効果について説明する。
Next, the pinned layer 24 which is another characteristic of the magnetoresistive effect device and the thin film magnetic head according to the present embodiment.
The structure and the action and effect of it will be explained.

【0099】まず、本実施の形態との比較のために製造
した比較例の磁気抵抗効果装置について説明する。比較
例の磁気抵抗効果装置は、MR素子として、通常のピン
ド層を含むスピンバルブ型GMR素子を有している。図
17は、比較例におけるMR素子105の層の構成を示
している。このMR素子105は、下部シールドギャッ
プ膜側から順に積層された下地層121、フリー層12
2、スペーサ層123、ピンド層124、反強磁性層1
25およびキャップ層126を有している。ピンド層1
24は、本実施の形態におけるピンド層24とは異な
り、非磁性スペーサ層を有さず、強磁性層のみで構成さ
れている。また、比較例の磁気抵抗効果装置では、本実
施の形態に係る磁気抵抗効果装置と同様に、電極層がM
R素子の上面にオーバーラップした構造となっており、
オーバーラップ量も本実施の形態の場合と等しくなって
いる。
First, a magnetoresistive effect device of a comparative example manufactured for comparison with this embodiment will be described. The magnetoresistive device of the comparative example has a spin valve type GMR element including an ordinary pinned layer as the MR element. FIG. 17 shows the layer structure of the MR element 105 in the comparative example. The MR element 105 includes a base layer 121 and a free layer 12 which are sequentially stacked from the lower shield gap film side.
2, spacer layer 123, pinned layer 124, antiferromagnetic layer 1
25 and a cap layer 126. Pinned layer 1
Unlike the pinned layer 24 in the present embodiment, 24 does not have a non-magnetic spacer layer and is composed of only a ferromagnetic layer. Further, in the magnetoresistive effect device of the comparative example, as in the magnetoresistive effect device according to the present embodiment, the electrode layer is M
It has a structure that overlaps the upper surface of the R element,
The overlap amount is also equal to that in the present embodiment.

【0100】次に、上述の比較例の磁気抵抗効果装置
と、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置について、バ
ルクハウゼンノイズの発生率を調べた結果について説明
する。バルクハウゼンノイズの発生率は、比較例の磁気
抵抗効果装置では15%であったのに対し、本実施の形
態に係る磁気抵抗効果装置では0%であった。このこと
から、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置によれば、
バルクハウゼンノイズを十分に低減できることが分か
る。
Next, the results of examining the Barkhausen noise occurrence rate of the magnetoresistive device of the comparative example and the magnetoresistive device according to the present embodiment will be described. The occurrence rate of Barkhausen noise was 15% in the magnetoresistive device of the comparative example, whereas it was 0% in the magnetoresistive device according to the present embodiment. From this, according to the magnetoresistive device according to the present embodiment,
It can be seen that Barkhausen noise can be sufficiently reduced.

【0101】以下、図18ないし図20を参照して、本
実施の形態に係る磁気抵抗効果装置によってバルクハウ
ゼンノイズを十分に低減できることの理由について説明
する。
The reason why Barkhausen noise can be sufficiently reduced by the magnetoresistive device according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 18 to 20.

【0102】図18は、本実施の形態に係る磁気抵抗効
果装置および比較例の磁気抵抗効果装置のフリー層2
2,122の平面図である。MR素子5,105の両側
にはバイアス磁界印加層18が配置されているので、図
18に示したように、フリー層22,122においてバ
イアス磁界印加層18に隣接する端部近傍には、バイア
ス磁界印加層18からの磁界によって磁化の方向が固定
されて信号磁界を感知することができない不感領域Bが
生じる。フリー層22,122のうち残りの領域は活性
化領域Aとなる。しかしながら、電極層がMR素子の上
面にオーバーラップした構造の場合には、電極層が活性
化領域Aの上にまで存在しているので、活性化領域A内
には、その両端近傍に、センス電流が流れにくい領域A
2が生じる。活性化領域A内において、2つの領域A2
間は、センス電流がよく流れる領域A1となる。
FIG. 18 shows the free layer 2 of the magnetoresistive device according to this embodiment and the magnetoresistive device of the comparative example.
It is a top view of 2,122. Since the bias magnetic field applying layers 18 are disposed on both sides of the MR elements 5 and 105, as shown in FIG. 18, the bias layers near the ends of the free layers 22 and 122 adjacent to the bias magnetic field applying layers 18 are biased. The direction of magnetization is fixed by the magnetic field from the magnetic field applying layer 18, and a dead region B where the signal magnetic field cannot be sensed is generated. The remaining region of the free layers 22 and 122 becomes the activation region A. However, in the case where the electrode layer has a structure in which it overlaps with the upper surface of the MR element, the electrode layer is present up to the activation region A, so that in the activation region A, the sense layer is formed near both ends thereof. Area A where current does not flow easily
2 occurs. In the activation area A, the area between the two areas A 2 is an area A 1 in which a sense current often flows.

【0103】また、図18には、フリー層22,122
が受ける磁界とその方向を矢印で表している。図18に
おいて、符号41で示す矢印は縦バイアス磁界とその方
向を表し、符号42で示す矢印はピンド層24,124
からの磁界とその方向を表し、符号43で示す矢印はセ
ンス電流によって発生する磁界とその方向を表してい
る。
Further, in FIG. 18, the free layers 22 and 122 are
The magnetic field received by and its direction are indicated by arrows. In FIG. 18, the arrow indicated by reference numeral 41 indicates the longitudinal bias magnetic field and its direction, and the arrow indicated by reference numeral 42 indicates the pinned layers 24,
Represents the magnetic field and its direction, and the arrow indicated by reference numeral 43 represents the magnetic field generated by the sense current and its direction.

【0104】図19は比較例におけるフリー層122の
磁化の状態を示す平面図、図20は本実施の形態におけ
るフリー層22の磁化の状態を示す平面図である。図1
9および図20において、フリー層122,22内の矢
印が磁化の方向を表している。図19および図20に示
したように、フリー層122,22内の活性化領域Aの
うち、センス電流がよく流れる領域A1の磁化の方向は
縦バイアス磁界41の方向に一致している。しかし、セ
ンス電流が流れにくい領域A2における磁化の方向は、
縦バイアス磁界41の方向とピンド層124,24から
の磁界42の方向との中間の方向になっている。これ
は、センス電流が流れにくい領域A2では、領域A1に比
べて、センス電流によって発生する磁界43が小さくな
り、相対的に、ピンド層124,24からの磁界42の
影響を強く受けるためである。このようにして、フリー
層122,22内の活性化領域Aでは、磁化の方向が不
均一になる。
FIG. 19 is a plan view showing the magnetization state of the free layer 122 in the comparative example, and FIG. 20 is a plan view showing the magnetization state of the free layer 22 in the present embodiment. Figure 1
9 and 20, the arrows in the free layers 122 and 22 indicate the directions of magnetization. As shown in FIGS. 19 and 20, of the activation regions A in the free layers 122 and 22, the magnetization direction of the region A 1 in which the sense current often flows coincides with the direction of the longitudinal bias magnetic field 41. However, the direction of magnetization in the region A 2 where the sense current is hard to flow is
It is an intermediate direction between the direction of the longitudinal bias magnetic field 41 and the direction of the magnetic field 42 from the pinned layers 124 and 24. This is because the magnetic field 43 generated by the sense current is smaller in the area A 2 where the sense current does not easily flow than in the area A 1 , and is relatively strongly affected by the magnetic field 42 from the pinned layers 124 and 24. Is. In this way, the magnetization directions in the activation regions A in the free layers 122 and 22 are non-uniform.

【0105】図19および図20に示したように、本実
施の形態における領域A2の磁化の方向は、比較例にお
ける領域A2の磁化の方向に比べて、縦バイアス磁界4
1の方向に近づいている。その理由は、以下の通りであ
る。すなわち、本実施の形態におけるピンド層24で
は、2つの強磁性層24a,24cが反強磁性結合して
いるため、ピンド層24によって発生される磁界は、2
つの強磁性層24a,24cを通過するように閉じてい
る。従って、本実施の形態におけるピンド層24によっ
て発生される磁界は、比較例における通常のピンド層1
24によって発生される磁界に比べて、フリー層22,
124に与える影響が小さくなる。
As shown in FIGS. 19 and 20, the direction of magnetization of the region A 2 in the present embodiment is longer than that of the region A 2 in the comparative example by the longitudinal bias magnetic field 4.
Approaching direction 1. The reason is as follows. That is, in the pinned layer 24 in the present embodiment, since the two ferromagnetic layers 24a and 24c are antiferromagnetically coupled, the magnetic field generated by the pinned layer 24 is 2
It is closed so as to pass through the two ferromagnetic layers 24a and 24c. Therefore, the magnetic field generated by the pinned layer 24 in the present embodiment is the same as that in the normal pinned layer 1 in the comparative example.
The free layer 22, compared to the magnetic field generated by
The effect on 124 is reduced.

【0106】以上のことから、本実施の形態に係る磁気
抵抗効果装置では、比較例の磁気抵抗効果装置に比べ
て、フリー層122,22内の活性化領域Aにおける磁
化の方向が均一化される。その結果、本実施の形態に係
る磁気抵抗効果装置では、比較例の磁気抵抗効果装置に
比べて、バルクハウゼンノイズがより低減される。
From the above, in the magnetoresistive effect device according to the present embodiment, the magnetization directions in the activation regions A in the free layers 122 and 22 are made uniform as compared with the magnetoresistive effect device in the comparative example. It As a result, in the magnetoresistive effect device according to the present embodiment, Barkhausen noise is further reduced as compared with the magnetoresistive effect device of the comparative example.

【0107】ところで、先の電極層6のオーバーラップ
量の規定に関する説明では、2つの電極層6が共にMR
素子5の上面にオーバーラップするように配置され、各
電極層6のオーバーラップ量は共に0.15μm未満で
あり、且つ等しいものとした。しかしながら、このよう
にヘッドを設計しても、実際に電極層6を形成する工程
では、2つの電極層6の位置がずれる場合がある。その
結果、図21に示したように、2つの電極層6のオーバ
ーラップ量が異なってしまったり、極端な場合には、図
22に示したように、一方の電極層6のみがMR素子5
の上面にオーバーラップする場合が生じ得る。
By the way, in the above description regarding the definition of the overlap amount of the electrode layers 6, both of the two electrode layers 6 are MR.
The electrodes 5 are arranged so as to overlap with the upper surface of the element 5, and the overlapping amounts of the respective electrode layers 6 are both less than 0.15 μm and equal. However, even if the head is designed in this way, the positions of the two electrode layers 6 may be displaced in the process of actually forming the electrode layers 6. As a result, as shown in FIG. 21, the two electrode layers 6 have different amounts of overlap, or in an extreme case, as shown in FIG. 22, only one of the electrode layers 6 has the MR element 5.
There may be a case where it overlaps with the upper surface of the.

【0108】そこで、図21や図22に示したように2
つの電極層6のオーバーラップ量が異なる磁気抵抗効果
装置を作製して、ヘッドの特性への影響を調べる実験を
行った。この実験では、2つの電極層6がMR素子5の
一方の面にオーバーラップする領域の合計の長さが0.
3μm未満の一定の値になるように、図8、図21およ
び図22に示した各磁気抵抗効果装置を作製し、これら
の特性を測定し、比較した。その結果、磁気抵抗効果装
置の出力、実効トラック幅の平均値、実効トラック幅の
ばらつき(標準偏差の3倍)およびバルクハウゼンノイ
ズの発生率に関して、図21および図22に示した磁気
抵抗効果装置であっても、図8に示した磁気抵抗効果装
置とほぼ同等の特性が得られることが分かった。
Therefore, as shown in FIG. 21 and FIG.
A magnetoresistive device having different overlapping amounts of the two electrode layers 6 was manufactured, and an experiment was conducted to examine the influence on the characteristics of the head. In this experiment, the total length of the regions where the two electrode layers 6 overlap with one surface of the MR element 5 is 0.
Each magnetoresistive effect device shown in FIGS. 8, 21, and 22 was manufactured so as to have a constant value of less than 3 μm, and these characteristics were measured and compared. As a result, regarding the output of the magnetoresistive device, the average value of the effective track width, the variation of the effective track width (3 times the standard deviation) and the occurrence rate of Barkhausen noise, the magnetoresistive device shown in FIGS. Even in this case, it was found that the characteristics substantially equivalent to those of the magnetoresistive effect device shown in FIG. 8 can be obtained.

【0109】従って、本実施の形態では、2つの電極層
6のうちの少なくとも一方が、MR素子5の一方の面に
オーバーラップし、2つの電極層6のオーバーラップ量
の合計が0.3μm未満であればよい。また、ヘッドの
歩留まりを向上させる目的のためには、オーバーラップ
量の合計は0.20μm以下とするのが好ましく、0.
10μm以下とするのが、より好ましい。また、オーバ
ーラップ量の合計は0.006μm以上とするのが好ま
しい。
Therefore, in the present embodiment, at least one of the two electrode layers 6 overlaps one surface of the MR element 5, and the total overlapping amount of the two electrode layers 6 is 0.3 μm. It should be less than. For the purpose of improving the head yield, the total overlap amount is preferably 0.20 μm or less.
It is more preferable that the thickness is 10 μm or less. The total overlap amount is preferably 0.006 μm or more.

【0110】以上説明したように、本実施の形態に係る
磁気抵抗効果装置および薄膜磁気ヘッドならびにそれら
の製造方法では、MR素子5の各側部に隣接するように
バイアス磁界印加層18を設けると共に、2つの電極層
6のうちの少なくとも一方を、MR素子5の上面にオー
バーラップするように配置している。これにより、本実
施の形態によれば、磁気抵抗効果装置(再生ヘッド)の
出力の低下を防止しながらバルクハウゼンノイズを低減
することが可能になり、磁気抵抗効果装置(再生ヘッ
ド)の感度、出力および出力安定性を向上させることが
できる。
As described above, in the magnetoresistive device, the thin film magnetic head, and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the bias magnetic field applying layer 18 is provided so as to be adjacent to each side of the MR element 5. At least one of the two electrode layers 6 is arranged so as to overlap the upper surface of the MR element 5. As a result, according to the present embodiment, it is possible to reduce Barkhausen noise while preventing the output of the magnetoresistive effect device (reproducing head) from decreasing, and to improve the sensitivity of the magnetoresistive effect device (reproducing head). The output and output stability can be improved.

【0111】また、本実施の形態によれば、2つのバイ
アス磁界印加層18をMR素子5の上面にオーバーラッ
プしないように配置したので、バルクハウゼンノイズを
より低減することができ、これにより、磁気抵抗効果装
置(再生ヘッド)の出力安定性をより向上させることが
できる。
Further, according to the present embodiment, since the two bias magnetic field applying layers 18 are arranged so as not to overlap with the upper surface of the MR element 5, Barkhausen noise can be further reduced, and as a result, The output stability of the magnetoresistive device (reproducing head) can be further improved.

【0112】また、本実施の形態では、2つの電極層6
のオーバーラップ量の合計を0.3μm未満としたの
で、実効読み出しトラック幅を精度よく決定することが
可能になる。
In this embodiment, the two electrode layers 6 are
Since the total overlap amount of the above is less than 0.3 μm, the effective read track width can be accurately determined.

【0113】また、本実施の形態において、電極間隔MR
T1が0.6μm以下の場合には、バルクハウゼンノイズ
を低減して、磁気抵抗効果装置(再生ヘッド)の出力安
定性を向上させるという効果が顕著になる。
Further, in the present embodiment, the electrode spacing MR
When T1 is 0.6 μm or less, the effect of reducing Barkhausen noise and improving the output stability of the magnetoresistive device (reproducing head) becomes remarkable.

【0114】また、本実施の形態では、MR素子5を、
ピンド層24が、非磁性スペーサ層24bと、この非磁
性スペーサ層24bを挟むように配置され、磁化の方向
が互いに逆方向に固定された2つの強磁性層24a,2
4cとを含む構造のスピンバルブ型GMR素子としたの
で、バルクハウゼンノイズを十分に低減でき、出力安定
性をより向上させることができる。
In the present embodiment, the MR element 5 is
The pinned layer 24 is arranged so as to sandwich the non-magnetic spacer layer 24b and the non-magnetic spacer layer 24b, and the two ferromagnetic layers 24a, 24a whose magnetization directions are fixed in opposite directions to each other.
Since the spin valve type GMR element having a structure including 4c is used, Barkhausen noise can be sufficiently reduced and output stability can be further improved.

【0115】次に、図23を参照して、本実施の形態に
おけるフリー層22について説明する。図23は、本実
施の形態におけるMR素子の層の構成を示す斜視図であ
る。本実施の形態におけるMR素子5では、フリー層2
2が、下地層21側から順に積層された第1の軟磁性層
22a、中間層22bおよび第2の軟磁性層22cを含
んでいる。中間層22bは、MR素子5の抵抗変化率を
大きくするために設けられている。
Next, referring to FIG. 23, the free layer 22 in the present embodiment will be described. FIG. 23 is a perspective view showing the structure of layers of the MR element according to the present embodiment. In the MR element 5 according to the present embodiment, the free layer 2
2 includes a first soft magnetic layer 22a, an intermediate layer 22b, and a second soft magnetic layer 22c that are sequentially stacked from the underlayer 21 side. The intermediate layer 22b is provided to increase the resistance change rate of the MR element 5.

【0116】中間層22bは、例えば、第1の軟磁性層
22aおよび第2の軟磁性層22cよりも電気抵抗が大
きく、且つ磁性を有していてもよい。この場合の中間層
22bは、センス電流がMR素子5を流れる際に、少な
くとも一部の電子を反射して電子の移動する経路を制限
することによって、MR素子5の抵抗変化率を大きくす
る。この場合の中間層22bの厚さは0.5〜1nmが
好ましい。また、中間層22bは、例えば、酸化物、窒
化物または酸化窒化物のうちの少なくとも1種を含んで
いることが好ましい。それは、磁気的に安定であり、出
力変動を小さくすることができるからである。また、中
間層22bは、第1の軟磁性層22aの構成元素のうち
の少なくとも1種を含んでいることが好ましい。それ
は、第1の軟磁性層22aの一部を酸化、窒化または酸
化および窒化することにより、良好な中間層22bを容
易に得ることができるからである。また、中間層22b
は、Mn、Cr、Ni、Cu、Rh、IrおよびPtか
らなる群のうちの少なくとも1種を含むようにしてもよ
い。
The intermediate layer 22b may have, for example, a larger electric resistance than the first soft magnetic layer 22a and the second soft magnetic layer 22c and may have magnetism. In this case, the intermediate layer 22b increases the resistance change rate of the MR element 5 by reflecting at least a part of the electrons and limiting the path along which the electrons move when the sense current flows through the MR element 5. In this case, the thickness of the intermediate layer 22b is preferably 0.5 to 1 nm. The intermediate layer 22b preferably contains at least one kind of oxide, nitride, and oxynitride, for example. This is because it is magnetically stable and the output fluctuation can be reduced. The intermediate layer 22b preferably contains at least one of the constituent elements of the first soft magnetic layer 22a. This is because a good intermediate layer 22b can be easily obtained by oxidizing, nitriding, or oxidizing and nitriding a part of the first soft magnetic layer 22a. In addition, the intermediate layer 22b
May include at least one selected from the group consisting of Mn, Cr, Ni, Cu, Rh, Ir and Pt.

【0117】また、中間層22bは、第1の軟磁性層2
2aと第2の軟磁性層22cを構成する元素が拡散され
た金属層であってもよい。この場合には、中間層22b
としては、例えば、膜厚が0.1〜0.5nmのTa膜
を用いることができる。なお、中間層22bは、Al、
Si、Ti、V、Cr、Mn、Ga、Ge、Y、Zr、
Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、In、Sn、Hf、T
a、W、Re、Os、IrおよびPtからなる群のうち
の少なくとも1種を含むようにしてもよい。MR素子5
を構成する各層の形成後にアニーリングを行うことによ
り、中間層22bには、第1の軟磁性層22aと第2の
軟磁性層22cを構成する元素が拡散され、第1の軟磁
性層22aと第2の軟磁性層22cには、中間層22b
を構成する金属元素が拡散する。この場合の中間層22
bは、フリー層22のシート抵抗を大きくすることによ
って、MR素子5の抵抗変化率を大きくする。
The intermediate layer 22b is the first soft magnetic layer 2
It may be a metal layer in which the elements forming 2a and the second soft magnetic layer 22c are diffused. In this case, the intermediate layer 22b
For example, a Ta film having a film thickness of 0.1 to 0.5 nm can be used. The intermediate layer 22b is made of Al,
Si, Ti, V, Cr, Mn, Ga, Ge, Y, Zr,
Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, In, Sn, Hf, T
You may make it contain at least 1 sort (s) of the group which consists of a, W, Re, Os, Ir, and Pt. MR element 5
Annealing is performed after the formation of each of the layers constituting the first soft magnetic layer 22a by diffusing the elements constituting the first soft magnetic layer 22a and the second soft magnetic layer 22c into the intermediate layer 22b. The second soft magnetic layer 22c includes an intermediate layer 22b.
The metal element forming the element diffuses. Intermediate layer 22 in this case
b increases the resistance of the MR element 5 by increasing the sheet resistance of the free layer 22.

【0118】なお、本実施の形態において、中間層22
bは、第1の軟磁性層22aの中間や第2の軟磁性層2
2cの中間に設けてもよい。
In the present embodiment, the intermediate layer 22
b is the middle of the first soft magnetic layer 22a or the second soft magnetic layer 2a.
It may be provided in the middle of 2c.

【0119】本実施の形態によれば、MR素子5の抵抗
変化率を大きくすることができる。
According to this embodiment, the resistance change rate of the MR element 5 can be increased.

【0120】[第2の実施の形態]次に、図24を参照し
て、本発明の第2の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置
および薄膜磁気ヘッドならびにそれらの製造方法につい
て説明する。図24は、本実施の形態におけるMR素子
の層の構成を示す斜視図である。本実施の形態における
MR素子65では、ピンド層24が反射層24dを含ん
でいる。図24に示した例では、反射層24dは、強磁
性層24aと非磁性スペーサ層24bとの間に配置され
ている。
Second Embodiment Next, with reference to FIG. 24, a magnetoresistive effect device and a thin film magnetic head according to a second embodiment of the invention, and a method for manufacturing them will be described. FIG. 24 is a perspective view showing the structure of layers of the MR element according to the present embodiment. In the MR element 65 in the present embodiment, the pinned layer 24 includes the reflective layer 24d. In the example shown in FIG. 24, the reflective layer 24d is arranged between the ferromagnetic layer 24a and the nonmagnetic spacer layer 24b.

【0121】反射層24dは、強磁性層24a,24c
よりも電気抵抗が大きく、且つ磁性を有している。反射
層24dは、センス電流がMR素子65を流れる際に、
少なくとも一部の電子を反射して電子の移動する経路を
制限することによって、MR素子65の抵抗変化率を大
きくする。
The reflective layer 24d is composed of the ferromagnetic layers 24a and 24c.
It has a larger electric resistance and magnetism. The reflective layer 24d is provided when the sense current flows through the MR element 65.
The rate of change in resistance of the MR element 65 is increased by reflecting at least a part of the electrons and limiting the path along which the electrons move.

【0122】反射層24dの厚さは0.5〜1nmが好
ましい。また、反射層24dは、例えば、酸化物、窒化
物または酸化窒化物のうちの少なくとも1種を含んでい
ることが好ましい。それは、磁気的に安定であり、出力
変動を小さくすることができるからである。また、反射
層24dは、強磁性層24aの構成元素のうちの少なく
とも1種を含んでいることが好ましい。それは、強磁性
層24aの一部を酸化、窒化または酸化および窒化する
ことにより、良好な反射層24dを容易に得ることがで
きるからである。また、反射層24dは、添加物とし
て、Mn、Cr、Ni、Cu、Rh、IrおよびPtか
らなる群のうちの少なくとも1種を含んでいることが好
ましい。それは、熱安定性を向上させることができるか
らである。具体的に、反射層24dは、Ni、Coおよ
びFeからなる群のうちの少なくともCoと、Oおよび
Nからなる群のうちの少なくとも1種と、Mn、Cr、
Ni、Cu、Rh、IrおよびPtからなる群のうちの
少なくとも1種を含んでいることが好ましい。
The thickness of the reflective layer 24d is preferably 0.5-1 nm. The reflective layer 24d preferably contains at least one kind of oxide, nitride, and oxynitride, for example. This is because it is magnetically stable and the output fluctuation can be reduced. The reflective layer 24d preferably contains at least one of the constituent elements of the ferromagnetic layer 24a. This is because a good reflective layer 24d can be easily obtained by oxidizing, nitriding, or oxidizing and nitriding a part of the ferromagnetic layer 24a. The reflective layer 24d preferably contains at least one selected from the group consisting of Mn, Cr, Ni, Cu, Rh, Ir, and Pt as an additive. This is because the thermal stability can be improved. Specifically, the reflective layer 24d includes at least Co selected from the group consisting of Ni, Co, and Fe, at least one selected from the group consisting of O and N, Mn, Cr, and
It preferably contains at least one selected from the group consisting of Ni, Cu, Rh, Ir and Pt.

【0123】なお、反射層24dは、強磁性層24aの
中間や強磁性層24cの中間に設けてもよい。
The reflection layer 24d may be provided in the middle of the ferromagnetic layer 24a or the middle of the ferromagnetic layer 24c.

【0124】本実施の形態によれば、MR素子65の抵
抗変化率を大きくすることができる。本実施の形態にお
けるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形
態と同様である。
According to this embodiment, the resistance change rate of the MR element 65 can be increased. Other configurations, operations and effects in the present embodiment are similar to those in the first embodiment.

【0125】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されず、種々の変更が可能である。例えば、MR素子の
層の構成は、実施の形態に示した例に対して、各層の順
序が逆であってもよい。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made. For example, the order of layers of the MR element may be opposite to that of the example shown in the embodiment.

【0126】また、実施の形態では、基体側に読み取り
用の磁気抵抗効果装置を形成し、その上に、書き込み用
の誘導型電磁変換素子を積層した構造の薄膜磁気ヘッド
について説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。
Further, in the embodiment, the thin film magnetic head having the structure in which the reading magnetoresistive effect device is formed on the substrate side and the writing inductive type electromagnetic conversion element is laminated thereon is explained. The stacking order may be reversed.

【0127】また、読み取り専用として用いる場合に
は、薄膜磁気ヘッドを、読み取り用の磁気抵抗効果装置
だけを備えた構成としてもよい。
When used as a read-only device, the thin-film magnetic head may be provided with only a read magnetoresistive device.

【0128】また、本発明の磁気抵抗効果装置は、薄膜
磁気ヘッドの再生ヘッドに限らず、回転位置センサ、磁
気センサ、電流センサ等にも適用することができる。
The magnetoresistive device of the present invention can be applied not only to the reproducing head of the thin film magnetic head, but also to a rotational position sensor, a magnetic sensor, a current sensor and the like.

【0129】[0129]

【発明の効果】以上説明したように請求項1ないし5の
いずれかに記載の磁気抵抗効果装置、請求項6ないし1
0のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置の製造方法、請
求項11ないし15のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッ
ド、もしくは請求項16ないし20のいずれかに記載の
薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、磁気抵抗効果素子
の各側部に隣接するようにバイアス磁界印加層を設け、
2つの電極層のうちの少なくとも一方を、磁気抵抗効果
素子の一方の面に部分的に重なるように配置するように
したので、磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドの感
度、出力および出力安定性を向上させることができると
いう効果を奏する。更に、本発明によれば、2つの電極
層が磁気抵抗効果素子の一方の面に重なる領域の合計の
長さを0.3μm未満としたので、実効読み出しトラッ
ク幅を精度よく決定することが可能になるという効果を
奏する。更に、本発明によれば、磁気抵抗効果素子が、
電子の移動する経路を制限する層を有するので、磁気抵
抗効果素子の抵抗変化率を大きくすることができるとい
う効果を奏する。
As described above, the magnetoresistive effect device according to any one of claims 1 to 5, and claim 6 to 1
20. A method of manufacturing a magnetoresistive device according to claim 0, a thin film magnetic head according to claim 11 or 15, or a method of manufacturing a thin film magnetic head according to claim 16. For example, a bias magnetic field applying layer is provided so as to be adjacent to each side of the magnetoresistive element,
Since at least one of the two electrode layers is arranged so as to partially overlap with one surface of the magnetoresistive effect element, the sensitivity, output and output stability of the magnetoresistive effect device or the thin film magnetic head are improved. There is an effect that it can be improved. Further, according to the present invention, since the total length of the regions where the two electrode layers overlap with one surface of the magnetoresistive effect element is set to less than 0.3 μm, the effective read track width can be accurately determined. Has the effect of becoming. Furthermore, according to the present invention, the magnetoresistive element is
Since it has a layer that restricts the path through which electrons move, it has the effect of increasing the rate of change in resistance of the magnetoresistive effect element.

【0130】また、請求項5記載の磁気抵抗効果装置、
請求項10記載の磁気抵抗効果装置の製造方法、請求項
15記載の薄膜磁気ヘッド、もしくは請求項20記載の
薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、2つの電極層の間
隔を0.6μm以下としたので、磁気抵抗効果装置また
は薄膜磁気ヘッドの出力安定性を向上させるという効果
を顕著に発揮させることができる。
A magnetoresistive device according to claim 5,
According to the method for manufacturing a magnetoresistive device according to claim 10, the thin-film magnetic head according to claim 15, or the method for manufacturing a thin-film magnetic head according to claim 20, the distance between the two electrode layers is set to 0.6 μm or less. Therefore, the effect of improving the output stability of the magnetoresistive device or the thin film magnetic head can be remarkably exhibited.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る磁気抵抗効果
装置のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section parallel to an air bearing surface of a magnetoresistive effect device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態におけるMR素子の
層の構成を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of layers of the MR element according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法における一工程を説明するための断面図で
ある。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining one step in the method of manufacturing the thin-film magnetic head according to the first embodiment of the invention.

【図4】図3に続く工程を説明するための断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a step following the step of FIG.

【図5】図4に続く工程を説明するための断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a step following the step of FIG.

【図6】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ドの断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the thin film magnetic head according to the first embodiment of the invention.

【図7】2つの電極層が共にMR素子の上面にオーバー
ラップしない構造の磁気抵抗効果装置を示す説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a magnetoresistive device having a structure in which two electrode layers do not overlap the upper surface of the MR element.

【図8】2つの電極層が共にMR素子の上面にオーバー
ラップした構造の磁気抵抗効果装置を示す説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a magnetoresistive device having a structure in which two electrode layers overlap with the upper surface of the MR element.

【図9】2つの電極層が共にMR素子の上面にオーバー
ラップしない構造の磁気抵抗効果装置におけるセンス電
流の流れを示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a sense current flow in a magnetoresistive device having a structure in which two electrode layers do not overlap the upper surface of the MR element.

【図10】2つの電極層が共にMR素子の上面にオーバ
ーラップした構造の磁気抵抗効果装置におけるセンス電
流の流れを示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the flow of a sense current in a magnetoresistive effect device having a structure in which two electrode layers both overlap the upper surface of the MR element.

【図11】オーバーラップ量と実効トラック幅の平均値
および実効トラック幅の最大値との関係を示す特性図で
ある。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing a relationship between an overlap amount and an average value of effective track widths and a maximum value of effective track widths.

【図12】オーバーラップ量と規格化出力との対応関係
を示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a correspondence relationship between an overlap amount and a standardized output.

【図13】図12におけるオーバーラップ量が0〜0.
06μmの範囲を拡大して示す特性図である。
FIG. 13 shows that the overlap amount in FIG.
It is a characteristic view which expands and shows the range of 06 μm.

【図14】バイアス磁界印加層はMR素子の上面にオー
バーラップしているが、電極層はMR素子の上面にオー
バーラップしていない磁気抵抗効果装置を示す説明図で
ある。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a magnetoresistive device in which a bias magnetic field applying layer overlaps with the upper surface of the MR element, but an electrode layer does not overlap with the upper surface of the MR element.

【図15】バイアス磁界印加層と電極層の双方がMR素
子の上面にオーバーラップしている磁気抵抗効果装置を
示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a magnetoresistive device in which both a bias magnetic field applying layer and an electrode layer overlap the upper surface of the MR element.

【図16】4種類の磁気抵抗効果装置について電極間隔
とバルクハウゼンノイズの発生率との関係を調べた実験
結果を示す特性図である。
FIG. 16 is a characteristic diagram showing the experimental results of examining the relationship between the electrode spacing and the Barkhausen noise occurrence rate for four types of magnetoresistive devices.

【図17】比較例におけるMR素子の層の構成を示す斜
視図である。
FIG. 17 is a perspective view showing a layer structure of an MR element in a comparative example.

【図18】本発明の第1の実施の形態に係る磁気抵抗効
果装置および比較例の磁気抵抗効果装置のフリー層の平
面図である。
FIG. 18 is a plan view of the free layer of the magnetoresistive effect device according to the first embodiment of the present invention and the magnetoresistive effect device of the comparative example.

【図19】比較例におけるフリー層の磁化の状態を示す
平面図である。
FIG. 19 is a plan view showing a magnetization state of a free layer in a comparative example.

【図20】本発明の第1の実施の形態におけるフリー層
の磁化の状態を示す平面図である。
FIG. 20 is a plan view showing a state of magnetization of a free layer in the first embodiment of the invention.

【図21】2つの電極層のオーバーラップ量が異なる磁
気抵抗効果装置を示す説明図である。
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a magnetoresistive effect device in which two electrode layers have different overlapping amounts.

【図22】一方の電極層のみがMR素子の上面にオーバ
ーラップする磁気抵抗効果装置を示す説明図である。
FIG. 22 is an explanatory diagram showing a magnetoresistive device in which only one electrode layer overlaps the upper surface of the MR element.

【図23】本発明の第1の実施の形態におけるMR素子
の層の構成を示す斜視図である。
FIG. 23 is a perspective view showing the configuration of layers of the MR element according to the first embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第2の実施の形態におけるMR素子
の層の構成を示す斜視図である。
FIG. 24 is a perspective view showing the configuration of layers of the MR element according to the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2…絶縁層、3…下部シールド層、4…下部
シールドギャップ膜、5,65…MR素子、6…電極
層、7……上部シールドギャップ膜、8…上部シールド
層、9…記録ギャップ層、11…薄膜コイルの第1層部
分、13…薄膜コイルの第2層部分、15…上部磁極
層、16…保護層、18…バイアス磁界印加層、21…
下地層、22…フリー層、22a,22c…軟磁性層、
22b…中間層、23…スペーサ層、24…ピンド層、
24a…強磁性層、24b…非磁性スペーサ層、24c
…強磁性層、24d…反射層、25…反強磁性層、26
…キャップ層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Insulating layer, 3 ... Lower shield layer, 4 ... Lower shield gap film, 5,65 ... MR element, 6 ... Electrode layer, 7 ... Upper shield gap film, 8 ... Upper shield layer, 9 ... Recording gap layer, 11 ... First layer portion of thin film coil, 13 ... Second layer portion of thin film coil, 15 ... Upper magnetic pole layer, 16 ... Protective layer, 18 ... Bias magnetic field applying layer, 21 ...
Underlayer, 22 ... Free layer, 22a, 22c ... Soft magnetic layer,
22b ... intermediate layer, 23 ... spacer layer, 24 ... pinned layer,
24a ... Ferromagnetic layer, 24b ... Nonmagnetic spacer layer, 24c
... ferromagnetic layer, 24d ... reflective layer, 25 ... antiferromagnetic layer, 26
… Cap layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 研一 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 照沼 幸一 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 岩井 譲 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 Fターム(参考) 5D034 BA03 BA05 BA08 BA12 BA21 BB08 CA04 CA08 DA07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kenichi Takano             1-13-1, Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo             -In DC Inc. (72) Inventor Koichi Terunuma             1-13-1, Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo             -In DC Inc. (72) Inventor Joe Iwai             1-13-1, Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo             -In DC Inc. F-term (reference) 5D034 BA03 BA05 BA08 BA12 BA21                       BB08 CA04 CA08 DA07

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに反対側を向く2つの面と、それぞ
れ前記2つの面を連結する2つの側部とを有する磁気抵
抗効果素子と、 前記磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置さ
れ、前記磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加
する2つのバイアス磁界印加層と、 それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接するよ
うに配置され、前記磁気抵抗効果素子に対して信号検出
用の電流を流す2つの電極層とを備えた磁気抵抗効果装
置であって、 前記2つの電極層のうちの少なくとも一方は、前記磁気
抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置さ
れ、電極層が磁気抵抗効果素子の一方の面に重なる領域
の合計の長さは0.3μm未満であり、 前記磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く2つの面
を有する非磁性層と、前記非磁性層の一方の面に隣接す
るように配置された軟磁性層と、前記非磁性層の他方の
面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された
ピンド層と、前記ピンド層における非磁性層とは反対側
の面に隣接するように配置され、前記ピンド層における
磁化の方向を固定する反強磁性層と、信号検出用の電流
が磁気抵抗効果素子を流れる際に少なくとも一部の電子
を反射して電子の移動する経路を制限する層とを有する
ことを特徴とする磁気抵抗効果装置。
1. A magnetoresistive effect element having two surfaces facing each other and two side portions respectively connecting the two surfaces, and a magnetoresistive effect element adjacent to each side portion of the magnetoresistive effect element. Two bias magnetic field applying layers that are arranged to apply a bias magnetic field to the magnetoresistive effect element, and are arranged so as to be adjacent to one surface of each bias magnetic field applying layer. A magnetoresistive effect device comprising: two electrode layers for passing a current for signal detection, wherein at least one of the two electrode layers partially overlaps one surface of the magnetoresistive effect element. And a total length of a region in which the electrode layer overlaps one surface of the magnetoresistive effect element is less than 0.3 μm, and the magnetoresistive effect element has a non-magnetic surface having two surfaces facing to each other. Layer and before A soft magnetic layer disposed adjacent to one surface of the nonmagnetic layer, a pinned layer disposed adjacent to the other surface of the nonmagnetic layer and having a fixed magnetization direction, and the pinned layer. An antiferromagnetic layer which is arranged so as to be adjacent to the surface of the layer opposite to the nonmagnetic layer and fixes the direction of magnetization in the pinned layer, and at least when a current for signal detection flows through the magnetoresistive effect element. A magnetoresistive device comprising: a layer that reflects a part of electrons to limit a path along which the electrons move.
【請求項2】 前記軟磁性層は2つの層を含み、前記電
子の移動する経路を制限する層は、この2つの層の間に
設けられていることを特徴とする請求項1記載の磁気抵
抗効果装置。
2. The magnetic layer according to claim 1, wherein the soft magnetic layer includes two layers, and the layer that restricts a path along which the electrons move is provided between the two layers. Resistance effect device.
【請求項3】 前記ピンド層は2つの層を含み、前記電
子の移動する経路を制限する層は、この2つの層の間に
設けられていることを特徴とする請求項1記載の磁気抵
抗効果装置。
3. The magnetoresistive device according to claim 1, wherein the pinned layer includes two layers, and the layer that restricts a path through which the electrons move is provided between the two layers. Effect device.
【請求項4】 前記2つの電極層は共に前記磁気抵抗効
果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、各
電極層が磁気抵抗効果素子の一方の面に重なる領域の長
さは共に0.15μm未満であることを特徴とする請求
項1ないし3のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置。
4. The two electrode layers are both arranged so as to partially overlap with one surface of the magnetoresistive effect element, and the length of the region in which each electrode layer overlaps with one surface of the magnetoresistive effect element is The magnetoresistive effect device according to any one of claims 1 to 3, wherein both are less than 0.15 µm.
【請求項5】 前記2つの電極層の間隔は0.6μm以
下であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか
に記載の磁気抵抗効果装置。
5. The magnetoresistive device according to claim 1, wherein a distance between the two electrode layers is 0.6 μm or less.
【請求項6】 互いに反対側を向く2つの面と、それぞ
れ前記2つの面を連結する2つの側部とを有する磁気抵
抗効果素子と、 前記磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置さ
れ、前記磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加
する2つのバイアス磁界印加層と、 それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接するよ
うに配置され、前記磁気抵抗効果素子に対して信号検出
用の電流を流す2つの電極層とを備えた磁気抵抗効果装
置の製造方法であって、 前記磁気抵抗効果素子を形成する工程と、 前記バイアス磁界印加層を形成する工程と、 前記電極層を形成する工程とを含み、 前記2つの電極層のうちの少なくとも一方は、前記磁気
抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置さ
れ、電極層が磁気抵抗効果素子の一方の面に重なる領域
の合計の長さは0.3μm未満であり、 前記磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く2つの面
を有する非磁性層と、前記非磁性層の一方の面に隣接す
るように配置された軟磁性層と、前記非磁性層の他方の
面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された
ピンド層と、前記ピンド層における非磁性層とは反対側
の面に隣接するように配置され、前記ピンド層における
磁化の方向を固定する反強磁性層と、信号検出用の電流
が磁気抵抗効果素子を流れる際に少なくとも一部の電子
を反射して電子の移動する経路を制限する層とを有する
ことを特徴とする磁気抵抗効果装置の製造方法。
6. A magnetoresistive effect element having two surfaces facing each other and two side portions respectively connecting the two surfaces, and adjacent to each side portion of the magnetoresistive effect element. Two bias magnetic field applying layers that are arranged to apply a bias magnetic field to the magnetoresistive effect element, and are arranged so as to be adjacent to one surface of each bias magnetic field applying layer. A method of manufacturing a magnetoresistive effect device, comprising: two electrode layers for passing a current for signal detection, the process comprising forming the magnetoresistive effect element; the process comprising forming the bias magnetic field applying layer; A step of forming a layer, at least one of the two electrode layers is arranged so as to partially overlap with one surface of the magnetoresistive effect element, and the electrode layer is provided on one side of the magnetoresistive effect element. Has a total length of less than 0.3 μm, and the magnetoresistive element is adjacent to one surface of the nonmagnetic layer having a nonmagnetic layer having two surfaces facing each other. And a soft magnetic layer arranged so as to be adjacent to the other surface of the non-magnetic layer, the pinned layer in which the magnetization direction is fixed, and the non-magnetic layer of the pinned layer on the opposite side. An antiferromagnetic layer which is arranged adjacent to the surface and fixes the direction of magnetization in the pinned layer, and at least a part of the electrons are reflected when a current for signal detection flows through the magnetoresistive element. A method of manufacturing a magnetoresistive device, comprising: a layer that restricts a moving path.
【請求項7】 前記軟磁性層は2つの層を含み、前記電
子の移動する経路を制限する層は、この2つの層の間に
設けられていることを特徴とする請求項6記載の磁気抵
抗効果装置の製造方法。
7. The magnetic layer according to claim 6, wherein the soft magnetic layer includes two layers, and the layer that restricts a path along which the electrons move is provided between the two layers. Method of manufacturing resistance effect device.
【請求項8】 前記ピンド層は2つの層を含み、前記電
子の移動する経路を制限する層は、この2つの層の間に
設けられていることを特徴とする請求項6記載の磁気抵
抗効果装置の製造方法。
8. The magnetoresistive device according to claim 6, wherein the pinned layer includes two layers, and the layer that restricts a path along which the electrons move is provided between the two layers. Effect device manufacturing method.
【請求項9】 前記2つの電極層は共に前記磁気抵抗効
果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、各
電極層が磁気抵抗効果素子の一方の面に重なる領域の長
さは共に0.15μm未満であることを特徴とする請求
項6ないし8のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置の製
造方法。
9. The two electrode layers are arranged so as to partially overlap with one surface of the magnetoresistive effect element, and the length of the region where each electrode layer overlaps with one surface of the magnetoresistive effect element is Both are less than 0.15 micrometer, The manufacturing method of the magnetoresistive effect apparatus in any one of Claim 6 thru | or 8 characterized by the above-mentioned.
【請求項10】 前記2つの電極層の間隔は0.6μm
以下であることを特徴とする請求項6ないし9のいずれ
かに記載の磁気抵抗効果装置の製造方法。
10. The distance between the two electrode layers is 0.6 μm.
The method for manufacturing a magnetoresistive device according to claim 6, wherein:
【請求項11】 互いに反対側を向く2つの面と、それ
ぞれ前記2つの面を連結する2つの側部とを有する磁気
抵抗効果素子と、 前記磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置さ
れ、前記磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加
する2つのバイアス磁界印加層と、 それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接するよ
うに配置され、前記磁気抵抗効果素子に対して信号検出
用の電流を流す2つの電極層とを備えた薄膜磁気ヘッド
であって、 前記2つの電極層のうちの少なくとも一方は、前記磁気
抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置さ
れ、電極層が磁気抵抗効果素子の一方の面に重なる領域
の合計の長さは0.3μm未満であり、 前記磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く2つの面
を有する非磁性層と、前記非磁性層の一方の面に隣接す
るように配置された軟磁性層と、前記非磁性層の他方の
面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された
ピンド層と、前記ピンド層における非磁性層とは反対側
の面に隣接するように配置され、前記ピンド層における
磁化の方向を固定する反強磁性層と、信号検出用の電流
が磁気抵抗効果素子を流れる際に少なくとも一部の電子
を反射して電子の移動する経路を制限する層とを有する
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
11. A magnetoresistive effect element having two surfaces facing each other and two side portions respectively connecting the two surfaces, and adjacent to each side portion of the magnetoresistive effect element. Two bias magnetic field applying layers that are arranged to apply a bias magnetic field to the magnetoresistive effect element, and are arranged so as to be adjacent to one surface of each bias magnetic field applying layer. A thin-film magnetic head having two electrode layers for passing a current for signal detection, wherein at least one of the two electrode layers partially overlaps one surface of the magnetoresistive element. The total length of the regions arranged so that the electrode layer overlaps one surface of the magnetoresistive effect element is less than 0.3 μm, and the magnetoresistive effect element has a non-magnetic layer having two surfaces facing each other. And before A soft magnetic layer disposed adjacent to one surface of the non-magnetic layer, a pinned layer disposed adjacent to the other surface of the non-magnetic layer and having a fixed magnetization direction, and the pinned layer. An antiferromagnetic layer which is arranged so as to be adjacent to the surface of the layer opposite to the non-magnetic layer and fixes the direction of magnetization in the pinned layer, and at least when a current for signal detection flows through the magnetoresistive element. A thin-film magnetic head having a layer that reflects a part of electrons and restricts a moving path of the electrons.
【請求項12】 前記軟磁性層は2つの層を含み、前記
電子の移動する経路を制限する層は、この2つの層の間
に設けられていることを特徴とする請求項11記載の薄
膜磁気ヘッド。
12. The thin film according to claim 11, wherein the soft magnetic layer includes two layers, and the layer that restricts a path along which the electrons move is provided between the two layers. Magnetic head.
【請求項13】 前記ピンド層は2つの層を含み、前記
電子の移動する経路を制限する層は、この2つの層の間
に設けられていることを特徴とする請求項11記載の薄
膜磁気ヘッド。
13. The thin-film magnetic device according to claim 11, wherein the pinned layer includes two layers, and the layer that restricts a path through which the electrons move is provided between the two layers. head.
【請求項14】 前記2つの電極層は共に前記磁気抵抗
効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、
各電極層が磁気抵抗効果素子の一方の面に重なる領域の
長さは共に0.15μm未満であることを特徴とする請
求項11ないし13のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッ
ド。
14. The two electrode layers are arranged so as to partially overlap with one surface of the magnetoresistive effect element,
14. The thin-film magnetic head according to claim 11, wherein the length of the region where each electrode layer overlaps one surface of the magnetoresistive effect element is less than 0.15 μm.
【請求項15】 前記2つの電極層の間隔は0.6μm
以下であることを特徴とする請求項11ないし14のい
ずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
15. The distance between the two electrode layers is 0.6 μm.
The thin film magnetic head according to any one of claims 11 to 14, wherein:
【請求項16】 互いに反対側を向く2つの面と、それ
ぞれ前記2つの面を連結する2つの側部とを有する磁気
抵抗効果素子と、 前記磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置さ
れ、前記磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加
する2つのバイアス磁界印加層と、 それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接するよ
うに配置され、前記磁気抵抗効果素子に対して信号検出
用の電流を流す2つの電極層とを備えた薄膜磁気ヘッド
の製造方法であって、 前記磁気抵抗効果素子を形成する工程と、 前記バイアス磁界印加層を形成する工程と、 前記電極層を形成する工程とを含み、 前記2つの電極層のうちの少なくとも一方は、前記磁気
抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置さ
れ、電極層が磁気抵抗効果素子の一方の面に重なる領域
の合計の長さは0.3μm未満であり、 前記磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く2つの面
を有する非磁性層と、前記非磁性層の一方の面に隣接す
るように配置された軟磁性層と、前記非磁性層の他方の
面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された
ピンド層と、前記ピンド層における非磁性層とは反対側
の面に隣接するように配置され、前記ピンド層における
磁化の方向を固定する反強磁性層と、信号検出用の電流
が磁気抵抗効果素子を流れる際に少なくとも一部の電子
を反射して電子の移動する経路を制限する層とを有する
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
16. A magnetoresistive effect element having two surfaces facing each other and two side portions respectively connecting the two surfaces, and a magnetoresistive effect element adjacent to each side portion of the magnetoresistive effect element. Two bias magnetic field applying layers that are arranged to apply a bias magnetic field to the magnetoresistive effect element, and are arranged so as to be adjacent to one surface of each bias magnetic field applying layer. A method of manufacturing a thin-film magnetic head, comprising: two electrode layers through which a current for signal detection is passed; a step of forming the magnetoresistive effect element; a step of forming the bias magnetic field applying layer; At least one of the two electrode layers is disposed so as to partially overlap with one surface of the magnetoresistive effect element, and the electrode layer is provided on one side of the magnetoresistive effect element. Has a total length of less than 0.3 μm, and the magnetoresistive element is adjacent to one surface of the nonmagnetic layer having a nonmagnetic layer having two surfaces facing each other. And a soft magnetic layer arranged so as to be adjacent to the other surface of the non-magnetic layer, the pinned layer in which the magnetization direction is fixed, and the non-magnetic layer on the opposite side of the non-magnetic layer in the pinned layer. An antiferromagnetic layer which is arranged adjacent to the surface and fixes the direction of magnetization in the pinned layer, and at least a part of the electrons are reflected when a current for signal detection flows through the magnetoresistive element. A method of manufacturing a thin-film magnetic head, comprising: a layer that restricts a moving path.
【請求項17】 前記軟磁性層は2つの層を含み、前記
電子の移動する経路を制限する層は、この2つの層の間
に設けられていることを特徴とする請求項16記載の薄
膜磁気ヘッドの製造方法。
17. The thin film according to claim 16, wherein the soft magnetic layer includes two layers, and the layer that restricts a path through which the electrons move is provided between the two layers. Magnetic head manufacturing method.
【請求項18】 前記ピンド層は2つの層を含み、前記
電子の移動する経路を制限する層は、この2つの層の間
に設けられていることを特徴とする請求項16記載の薄
膜磁気ヘッドの製造方法。
18. The thin-film magnetic device according to claim 16, wherein the pinned layer includes two layers, and the layer that restricts the movement path of the electrons is provided between the two layers. Head manufacturing method.
【請求項19】 前記2つの電極層は共に前記磁気抵抗
効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、
各電極層が磁気抵抗効果素子の一方の面に重なる領域の
長さは共に0.15μm未満であることを特徴とする請
求項16ないし18のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド
の製造方法。
19. The two electrode layers are arranged so as to partially overlap with one surface of the magnetoresistive effect element,
19. The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to claim 16, wherein the lengths of the regions where each electrode layer overlaps one surface of the magnetoresistive effect element are both less than 0.15 μm.
【請求項20】 前記2つの電極層の間隔は0.6μm
以下であることを特徴とする請求項16ないし19のい
ずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
20. The distance between the two electrode layers is 0.6 μm
20. The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to claim 16, wherein:
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