JP2000163716A - 強磁性トンネル接合素子、再生ヘッド、および記録再生システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強磁性トンネルヘッドにおいて、再生出力面
からみた歩留まりを向上させる強磁性トンネル接合ヘッ
ドを提供する。 【解決手段】 磁気抵抗効果素子としてフリー層／バリ
ア層／固定層を基本構成とするトンネル接合素子を用い
たシールド型磁気抵抗効果素子において、トンネル接合
素子を構成する層のうち最上層と最下層とでパターン形
状が異なり、そのパターンの面積が最上層の方が小さい
ようにする。トンネル接合膜部をパターン化する際の素
子加工工程を、トンネル接合膜を構成する各層のうち最
下部までは行わないことによる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気媒体に記録した
情報信号を読み取るための磁気センサに関するものであ
り、特には、強磁性トンネル接合素子の構成及びその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術では、磁気抵抗（ＭＲ）センサ
またはヘッドと呼ばれる磁気読み取り変換器が開示され
ており、これは、大きな線形密度で磁性表面からデータ
を読み取れることがわかっている。ＭＲセンサは、読み
取り素子によって感知される磁束の強さと方向の関数と
しての抵抗変化を介して磁界信号を検出する。こうした
従来技術のＭＲセンサは、読み取り素子の抵抗の１成分
が磁化方向と素子中を流れる感知電流の方向の間の角度
の余弦の２乗に比例して変化する、異方性磁気抵抗（Ａ
ＭＲ）効果に基づいて動作する。

【０００３】ＡＭＲ効果のより詳しい説明は、Ｄ．Ａ．
トムプソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）等の論文 "Memory、St
orage 、and Related Applications" IEEE Trans. on M
ag.MAG-11 、p. 1039 (1975)に出ている。ＡＭＲ効果を
用いた磁気ヘッドではバルクハウゼンノイズを押えるた
めに縦バイアスを印加することが多いが、この縦バイア
ス印加材料として、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ニッケル酸化
物などの反強磁性材料を用いる場合がある。

【０００４】さらに最近には、積層磁気センサの抵抗変
化が、非磁性層を介する磁性層間での電導電子のスピン
依存性伝送、及びそれに付随する層界面でのスピン依存
性散乱に帰される、より顕著な磁気抵抗効果が記載され
ている。この磁気抵抗効果は、「巨大磁気抵抗効果」や
「スピン・バルブ効果」など様々な名称で呼ばれてい
る。このような磁気抵抗センサは適当な材料で出来てお
り、ＡＭＲ効果を利用するセンサで観察されるよりも、
感度が改善され、抵抗変化が大きい。

【０００５】この種のＭＲセンサでは、非磁性層で分離
された１対の強磁性体層の間の平面内抵抗が、２つの層
の磁化方向間の角度の余弦に比例して変化する。１９８
８年６月に優先権主張されている特開平２−６１５７２
には、磁性層内の磁化の反平行整列によって生じる高い
ＭＲ変化をもたらす積層磁性構造が記載されている。

【０００６】積層構造で使用可能な材料として、上記明
細書には強磁性の遷移金属及び合金が挙げられている。
また、中間層により分離している少なくとも２層の強磁
性層の一方に固定する層を付加した構造および固定する
層としてＦｅＭｎが適当であることが開示されている。
又、１９９０年１２月１１日に優先権主張されている、
特開平４−３５８３１０には、非磁性金属体の薄膜層に
よって仕切られた強磁性体の２層の薄膜層を有し、印加
磁界が零である場合に２つの強磁性薄膜層の磁化方向が
直交し、２つの非結合強磁性体層間の抵抗が２つの層の
磁化方向間の角度の余弦に比例して変化し、センサ中を
通る電流の方向とは独立な、ＭＲセンサが開示されてい
る。

【０００７】一方、１９９０年８月２２日に出願されて
いる、特開平４−１０３０１４号公報には、強磁性に他
の中間層を挿入して多層膜とした強磁性トンネル接合素
子において、少なくとも一層の強磁性層に反強磁性体か
らのバイアス磁界が印加されていることを特徴とする強
磁性トンネル効果膜についての記載がある。強磁性トン
ネル接合を用いた再生ヘッドにおいて、フリー層の磁区
を制御する層（縦バイアス層）がフリー層に接触しない
構造については、１９９６年１１月２７日に優先権主張
されている、特開平１０−１６２３２７号公報に記述が
ある。

【０００８】又、強磁性トンネル接合を用いた再生ヘッ
ドにおいて、強磁性トンネル接合膜を構成する層のう
ち、最上層から最下層まですべての層をパターン化した
構造については、１９９６年１１月２７日に優先権主張
されている、特開平１０−１６２３２７号公報に記述が
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図６は、特開平１０−
１６２３２７号公報に記載されている従来の強磁性トン
ネルヘッドの構造概念図である。図６から理解される通
り、当該従来の強磁性トンネルヘッドに於いては、最上
層から最下層まですべての層がパターン化された強磁性
トンネル接合膜に対し、絶縁層を介して縦バイアス層が
配置されている様子が書かれている。

【００１０】ところが、強磁性トンネル接合膜をミリン
グによりパターン化した場合に、図６に示されたように
すべての層をパターン化すると、強磁性トンネル接合膜
を構成する各層のうち、バリア層より下部に位置する層
をミリングする際に発生する再付着がバリア層をまたが
る可能性が増大する。バリア層は絶縁層であり抵抗値が
高いため、抵抗の小さな金属でできたバリの存在によ
り、フリー層と固定層とが短絡してしまう可能性があ
る。

【００１１】短絡すると電流はバリア層をほとんど流れ
なくなるので、抵抗変化率がまったく生じないか、きわ
めて小さな値となる。実際にはバリの出来方により、た
またま短絡するサンプルとしないサンプルとが生じ、歩
留まりの悪さという形で現れる。従って、上記ミリング
処理するに当たっては、当該バリア層の下層に配置され
ているフリー層若しくは固定層の何れかから発生する当
該金属の屑、塵等を出来るだけ抑制する必要があった。

【００１２】その他、特開平１０−１０３０１４号公報
及び特開平１０−１６２３２６号公報には、縦バイアス
層を使用した強磁性トンネル接合素子の構成に関して開
示されてはいるが、当該強磁性トンネル接合素子に於け
るバリア層の使用とその絶縁方法に関しては記載がな
く、又特開平９−１６９１８号公報には、同様に縦バイ
アス層を使用した強磁性トンネル接合素子の構成に関し
て開示されてはいるが、バリア層に使用に関して開示も
示唆もなく、ましてバリア層の絶縁方法に関しては記載
は全く見られない。

【００１３】従って、本発明の目的は、上記した従来技
術の欠点を改良し、従来例の磁気抵抗効果素子と比較し
て再生信号出力面から見た歩留まりが飛躍的に優れた磁
気抵抗効果センサ、磁気抵抗効果ヘッド、および記録再
生システムを得ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明に於ける第１の態様として
は、少なくともフリー層、バリア層、固定層の各層が積
層されて形成された積層体を基本構成とするトンネル接
合膜を用いたシールド型強磁性トンネル接合素子におい
て、当該トンネル接合膜を構成する層のうち最上層と最
下層とでパターン形状が異なる様に構成された強磁性ト
ンネル接合素子であり、又本発明に係る第２の態様とし
ては、磁気抵抗効果膜としてフリー層／バリア層／固定
層を基本構成とするトンネル接合膜を用いたシールド型
強磁性トンネル接合素子において、トンネル接合膜部を
パターン化する際の素子加工処理を、トンネル接合膜を
構成する各層のうち最下部の層までは行わない様に構成
された強磁性トンネル接合素子の製造方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係る当該強磁性トンネル
接合素子は、上記した様な技術構成を採用しているの
で、磁気抵抗効果素子としてフリー層／バリア層／固定
層を基本構成とするトンネル接合素子を用いたシールド
型磁気抵抗効果素子において、トンネル接合素子を構成
する層のうち最上層と最下層とでパターン形状が異な
り、そのパターンの面積が最上層の方が小さいようにす
るものである。

【００１６】このような構成の強磁性トンネル接合素子
においては、素子形成の際に行われるミリングが必然的
に素子パターン化の途中で中止され、その分だけバリア
層のミリングを終了してから、さらにその下部層をミリ
ングする量が少なくできる。バリの生成量及びバリの形
成によるフリー層と固定層との短絡の発生確率は、ミリ
ング量と正の相関関係があるから、ミリング量を少なく
するほどバリの形成量を少なく押さえることができる。

【００１７】当該ミリングをバリア層の手前でやめる
か、バリア層をミリングし終わったところでやめれば、
再付着によるバリの発生は完全に防止することができ
る。バリア層のミリングが終了して、バリア層の下部に
位置する層をミリングすることになっても、そのミリン
グ量が少なければバリの発生は少なく押さえることがで
きる。

【００１８】

【実施例】以下に、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの
具体例の構成を図面を参照しながら詳細に説明する。即
ち、図１は、本発明に係る当該磁気抵抗効果ヘッドの基
本的な構成の概略を示す断面図であって、図中、少なく
ともフリー層６、バリア層５、固定層４の各層が積層さ
れて形成された積層体を基本構成とするトンネル接合膜
を用いたシールド型強磁性トンネル接合素子２０におい
て、当該トンネル接合膜２０を構成する層のうち最上層
と最下層とでパターン形状が異なる強磁性トンネル接合
素子３０が示されている。

【００１９】以下に、本発明に係る当該強磁性トンネル
接合素子３０の具体例についてその構成及び製造方法の
概略に関して図面を参照しながら詳細に説明する。即
ち、図１は、本発明に係る当該強磁性トンネル接合素子
３０の第１の具体例の構成を示すものであり、当該トン
ネル接合膜２０を構成する層の当該パターン形状が、当
該各層のパターンの面積に関し、基板から見て、最上層
を構成する層のパターン面積が他の層を構成する各層の
パターンの面積よりも小さい様に構成する事が望まし
い。

【００２０】更に、本具体例に於いては、当該強磁性ト
ンネル接合膜２０は、フリー層６、バリア層５、及び固
定層４の各層が基板表面からみてフリー層／バリア層／
固定層の順若しくはその反対の順で積層されている事が
望ましい。此処で、本発明に係る第１の具体例に於ける
強磁性トンネル接合素子３０の構成をより詳細に説明す
るならば、図１に示す様に、シールド型センサ部をＡＢ
Ｓ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。

【００２１】この構成では、基板４０上に下シールド１
および下電極層２が積層される。その上にフリー層６お
よびバリア層５が積層される。バリア層５上の左右の縦
バイアス層７の間の部分に、固定層４／固定する層３／
上電極９が積層されこれらは図１のようにパターン化さ
れる。パターン化された固定層４／固定する層３／上電
極９の左右には絶縁層が配置される。

【００２２】本具体例に於ける当該パターン化に際する
素子加工処理、即ちミリング処理は、当該固定する層３
及び固定層４の全てをミリング処理したものであり、当
該バリア層４及びフリー層６には、当該処理を実行して
いない。従って、当該強磁性トンネル接合膜２０はやや
台形の形状を呈し、かつ当該バリア層５が全面に存在す
る事によって、当該固定層４と当該フリー層６とが接触
する恐れは全くない。

【００２３】本具体例では、さらにその上に上電極９お
よび上シールド層１０が積層される。下地層／固定する
層３／固定層４／バリア層５／フリー層６の部分が強磁
性トンネル接合膜である。この構造では、仮に図中の上
電極から下電極へ電流を流したとすると、電流は上電極
９から固定する層３、固定層４、バリア層５、フリー層
６を通過し、下電極層２へと流れる。

【００２４】この際、縦バイアス層７は電流の流れ方に
関与することはない。また、縦バイアス層７はフリー層
６に直接接触しているので、その縦バイアスはフリー層
６に十分印加されることになる。したがって、この構造
を用いることにより、強磁性トンネル接合部をセンス電
流がきちんと流れることと、フリー層に縦バイアスをき
ちんと印加することを両立することができる。

【００２５】本具体例では、下シールド１上に下電極２
を積層し、上電極９上に上シールド１０を積層した構造
について述べたが、下シールド１と下電極２との間、ま
たは上電極９と上シールド１０との間にギャップ層とし
て絶縁層を配置することも可能である。また、下シール
ド１と下電極２、上電極９と上シールド１０を兼用にす
ることもできる。更には、下電極層２とフリー層６との
間には下地層を、固定する層３を構成する反強磁性層と
上電極層９との間には上部層を設けることもできる。

【００２６】本発明に於ける当該トンネル接合膜を構成
する各層の内、当該基板から見て、最上層の部分のみに
対して、パターン化に伴う素子加工処理が実行されたも
のであっても良く、より具体的には、当該トンネル接合
膜を構成する各層の内、当該基板４０から見て、最上層
の部分及び当該バリア層５の少なくとも一部のみに対し
て、パターン化に伴う素子加工処理が実行されたもので
ある事が望ましい。

【００２７】係る素子加工処理の他の具体例としては、
例えば、当該トンネル接合膜を構成する各層の内、当該
基板４０から見て、最上層の部分及び当該バリア層の部
分のみに対して、パターン化に伴う素子加工処理が実行
されたものである事も望ましい。上記の当該素子加工処
理はミリング処理工程である事が望ましい。

【００２８】次に、本発明に係る強磁性トンネル接合素
子の第２の具体例について図２を参照しながら説明す
る。即ち、本発明に於ける第２の具体例の構成として
は、図２に示すシールド型センサ部をＡＢＳ面に平行に
切った時の断面に示す様に、この構成では、基板４０体
上に下シールド１、下電極層２、およびフリー層６が積
層される。

【００２９】そして、その上に図のようにパターン化さ
れた縦バイアス層７が積層されると共に、フリー層６上
の左右の縦バイアス層７の間の部分に、バリア層５／固
定層４／固定する層３／上電極層９が積層され、最後に
これらの各層は同時に、図のようにパターン化される。
本具体例に於ける当該パターン化に際する素子加工処
理、即ちミリング処理は、当該固定する層３及び固定層
４及びバリア層５の全てをミリング処理したものである
が、当該フリー層６は全くミリング処理を実行していな
い。

【００３０】従って、当該強磁性トンネル接合膜２０は
略垂直状の側壁を有する構成となるが、当該フリー層が
左右に拡幅されて形成されているので、当該強磁性トン
ネル接合膜２０の最上部層と最下部層のパターンは異な
っている事は明らかである。又、本具体例に於いては、
当該フリー層６は、全くミリング処理を受けないので、
当該フリー層６から導電性の屑や塵埃等が発生して当該
バリア層５に付着する恐れは全くない。

【００３１】本具体例に於いても、図示していない下地
層を含み、固定する層３／固定層４／バリア層５／フリ
ー層６の部分が強磁性トンネル接合膜である。この構造
では、仮に図中の上電極から下電極へ電流を流したとす
ると、電流は上電極９から固定する層３、固定層４、バ
リア層５、フリー層６を通過し、下電極層２へと流れ
る。

【００３２】この際、縦バイアス層７は電流の流れ方に
関与することはない。また、縦バイアス層７はフリー層
６上に直接積層されているので、その縦バイアスはフリ
ー層に十分印加されることになる。したがって、この構
造を用いることにより、強磁性トンネル接合部をセンス
電流がきちんと流れることと、フリー層に縦バイアスを
きちんと印加することを両立することができる。

【００３３】ここでは、下シールド上に下電極を積層し
た構造について述べたが、下シールドと下電極との間に
下ギャップ層として絶縁層を配置することも可能であ
る。また、下シールドと下電極を兼用にすることもでき
る。下電極層とフリー層との間には下地層を設けること
もできる。次に、本発明に係る強磁性トンネル接合素子
の第３の具体例について図３を参照しながら説明する。

【００３４】即ち、本発明に於ける第３の具体例の構成
としては、図３に示すシールド型センサ部をＡＢＳ面に
平行に切った時の断面で示す様に、この構成では、基板
４０上に下シールド１、下電極２、固定する層である反
強磁性層３、固定層４およびバリア層５が順次積層され
る。その上に図３に示す様にパターン化されたフリー層
６を積層する。フリー層６の左右には絶縁層８および縦
バイアス層７がその端部がフリー層６に接するように配
置されている。

【００３５】さらにその上部には上電極層９および上シ
ールド層１０が積層される。図示されてはいないが、必
要な場合に使用される下地層の上に形成される当該固定
する層３／固定層４／バリア層５／フリー層６の部分が
強磁性トンネル接合膜２０である。この構造では、仮に
図中の上電極から下電極へ電流を流したとすると、電流
は上電極からフリー層６、バリア層５、固定層４、固定
する層３を順次通過し、下電極層２へと流れる。

【００３６】この際、縦バイアス層７は絶縁層８および
バリア層５により固定層４以下の層と電気的に絶縁され
ているので、電流の流れ方に関与することはない。ま
た、縦バイアス層はフリー層に接しているので、その縦
バイアスはフリー層に十分印加されることになる。した
がって、この構造を用いることにより、強磁性トンネル
接合部をセンス電流がきちんと流れることと、フリー層
に縦バイアスをきちんと印加することを両立することが
できる。

【００３７】本具体例では、下シールド上に下電極を積
層し、上電極上に上シールドを積層した構造について述
べたが、下シールドと下電極との間、または上電極と上
シールドとの間に下ギャップ層として絶縁層を配置する
ことも可能である。また、下シールドと下電極、上電極
と上シールドを兼用にすることもできる。更に、下電極
層とフリー層との間には下地層を、反強磁性層と上電極
層との間には上部層を設けることもできる。また、本具
体例に於いては強磁性トンネル接合膜のうちフリー層の
みをパターン化した場合について示したが、少なくとも
フリー層がパターン化されていればよく、それ以下の部
分はどこまでパターン化するかは適宜選択することがで
きる。

【００３８】つまり、本具体例に於いては、当該フリー
層６のみに対して、素子加工処理であるミリング処理を
実行するものであり、当該バリア層５及び当該固定層４
は、ミリング処理を行わないので、当該フリー層６と当
該固定層４とが、導電性の屑や塵埃等が発生して当該バ
リア層５に付着する恐れは全くない。又、本具体例に於
いては、当該フリー層６がパターン化の為のミリング処
理を受けており当該バリア層５と固定層４とは当該ミリ
ング処理を受けていないので、最上層のフリー層６のパ
ターン形状は、中間層のバリア層５及び最下層の固定層
４のパターン形状とは異なっていることは明らかであ
る。

【００３９】本具体例に於いては、場合によっては、当
該フリー層６の層全体に亘って当該ミリング処理を行っ
ても良く、又当該フリー層６の最上部面から所定の深さ
だけミリング処理を実行する様にしたもので有っても良
い。又、当該バリア層５の一部を削る様にミリング処理
を更に追加しても良い。次に、本発明に係る強磁性トン
ネル接合素子の第４の具体例について図４を参照しなが
ら説明する。

【００４０】即ち、本発明に於ける第４の具体例の構成
としては、図４に示すシールド型センサ部をＡＢＳ面に
平行に切った時の断面で示す様に、この構成では、基板
４０上に下シールド１、下電極２、固定する層を形成す
る反強磁性層３、固定層４およびバリア層５が順次積層
される。その上に図４のようにパターン化されたフリー
層６を積層する。当該フリー層６の左右には酸化物縦バ
イアス層７がその端部がフリー層６に接するように配置
されている。

【００４１】さらにその上部には上電極層９および上シ
ールド層１０が積層される。図示されてはいないが必要
な場合に使用される下地層の上に形成される当該固定す
る層３／固定層４／バリア層５／フリー層６の部分が強
磁性トンネル接合膜２０である。この構造では、仮に図
中の上電極から下電極へ電流を流したとすると、電流は
上電極９からフリー層６、バリア層５、固定層４、固定
する層３を順次通過し、下電極層２へと流れる。

【００４２】この際、酸化物縦バイアス層７は絶縁層な
ので、電流の流れ方に関与することはない。また、縦バ
イアス層７はフリー層６に接しているので、その縦バイ
アスはフリー層に十分印加されることになる。したがっ
て、この構造を用いることにより、強磁性トンネル接合
部をセンス電流がきちんと流れることと、フリー層６に
縦バイアスをきちんと印加することを両立することがで
きる。

【００４３】本具体例に於いては、下シールド１上に下
電極２を積層し、上電極９上に上シールド１０を積層し
た構造について述べたが、下シールドと下電極との間、
または上電極と上シールドとの間に下ギャップ層として
絶縁層を配置することも可能である。また、下シールド
と下電極、上電極と上シールドを兼用にすることもでき
る。

【００４４】更に本具体例に於いては、下電極層２とフ
リー層６との間には下地層を、反強磁性層であるフリー
層６と上電極層９との間には上部層を設けることもでき
る。又、本具体例に於いては、当該フリー層６がパター
ン化の為のミリング処理を受けており当該バリア層５と
固定層４とは当該ミリング処理を受けていないので、最
上層のフリー層６のパターン形状は、中間層のバリア層
５及び最下層の固定層４のパターン形状とは異なってい
ることは明らかである。

【００４５】更に本具体例に於いては、強磁性トンネル
接合膜２０のうちフリー層６のみをパターン化した場合
について示したが、少なくともフリー層がパターン化さ
れていればよく、それ以下の部分はどこまでパターン化
するかは適宜選択することができる。次に、本発明に係
る強磁性トンネル接合素子の第５の具体例について図５
を参照しながら説明する。

【００４６】即ち、本発明に於ける第５の具体例の構成
としては、図５に示すシールド型センサ部をＡＢＳ面に
平行に切った時の断面で示す様に、この構成では、基板
４０上に下シールド１、下電極２、固定する層３、固定
層４およびバリア層５が順次積層される。その上に図５
に示す様に、パターン化されたフリー層６／界面制御層
１１／縦バイアス層７を積層する。当該縦バイアスは界
面制御層１１により、印加される大きさがコントロール
された後に、フリー層６に印加される。

【００４７】フリー層６の左右には絶縁層８が配置され
ている。さらにその上部には上電極層９および上シール
ド層１０が積層される。図示されてはいないが必要な場
合に使用される下地層の上に形成される当該固定する層
３／固定層４／バリア層５／フリー層６の部分が強磁性
トンネル接合膜２０である。

【００４８】本具体例に於いては、仮に図中の上電極９
から下電極２へ電流を流したとすると、電流は上電極９
から縦バイアス層７、界面制御層１１、フリー層６、バ
リア層５、固定層４、固定する層３を順次通過し、下電
極層２へと流れる。この際、縦バイアス層７は絶縁層な
ので、電流の流れ方に関与することはない。また、縦バ
イアス層７は界面制御層１１を介してフリー層６に接し
ており、当該界面制御層１１は磁界の大きさを制御する
機能を有するが、電気的には導電性を有しているので、
その縦バイアスはフリー層６に十分印加されることにな
る。

【００４９】従って、本具体例に係る当該構造を用いる
ことにより、強磁性トンネル接合部をセンス電流がきち
んと流れることと、フリー層に縦バイアスをきちんと印
加することを両立することができる。本具体例に於いて
は、下シールド１上に下電極２を積層し、上電極９上に
上シールド１０を積層した構造について述べたが、下シ
ールドと下電極との間、または上電極と上シールドとの
間に下ギャップ層として絶縁層を配置することも可能で
ある。

【００５０】また、下シールドと下電極、上電極と上シ
ールドを兼用にすることもできる。下電極層とフリー層
との間には下地層を、反強磁性層と上電極層との間には
上部層を設けることもできる。縦バイアス材料に適当な
材料を選べば、界面制御層を省略することもできる。
又、本具体例に於いては、当該縦バイアス層７、界面制
御層１１及びフリー層６がパターン化の為のミリング処
理を受けており当該バリア層５と固定層４とは当該ミリ
ング処理を受けていないので、最上層の縦バイアス層７
のパターン形状は、当該バリア層５及び最下層の固定層
４のパターン形状とは異なっていることは明らかであ
る。

【００５１】また、ここでは強磁性トンネル接合膜のう
ち縦バイアス層７、界面制御層１１及びフリー層６をパ
ターン化した場合について示したが、少なくともフリー
層はその少なくとも一部がミリング処理されているもの
で有っても良い。又、当該バリア層５の一部がミリング
処理されていても良い。本発明に係る強磁性トンネル接
合素子２０の代表的な構成を図１から図５に示したが、
それぞれの強磁性トンネル接合素子２０の代表的な素子
平面概念図の一例を、図７から図１１にそれぞれ示して
おく。

【００５２】ここでは、縦バイアス形状として上から見
て長方形のものを示したが、実際には種々の形状のもの
を用いることができる。即ち、図１１〜図１７の平面図
は、本発明に係る当該磁気抵抗効果ヘッドを上部から見
た平面図であって、部分的にそれぞれの積層構造が異な
っている事を示している。

【００５３】例えば、図７に於ける区域Ａの部分は、シ
ールド層１０の下に直接下電極層部が配置されている事
を示し、又区域Ｂは、表面に絶縁層８が存在し、その下
に非磁性層、つまりバリア層５、フリー層６下電極２及
び下シールド層１がこの順に堆積せしめられている事を
意味しているものである。同様に、区域Ｃに於いては、
最表面が上シールド層１０で構成されていると同時にそ
の下に上電極層９、絶縁層８、バリア層５、フリー層
６、縦バイアス層７、下電極２及び下シールド層１がこ
の順に堆積せしめられている事を意味しているものであ
る。

【００５４】又、区域Ｄは、最表面が上シールド層１０
で構成されていると同時にその下に上電極層９、固定す
る層３、固定層４、バリア層５、フリー層６、下電極２
及び下シールド層１がこの順に堆積せしめられている事
を意味しているものである。更に、区域Ｅに於いては、
最表面が上シールド層１０で構成されていると同時にそ
の下に上電極層９、絶縁層８、非磁性層からなるバリア
層５、フリー層６、下電極２及び下シールド層１がこの
順に堆積せしめられている事を意味しているものであ
る。

【００５５】又、区域Ｆに於いては、最表面が上シール
ド層１０で構成されていると同時にその下に上電極層
９、絶縁層８、非磁性層からなるバリア層５、フリー層
６、下電極２及び下シールド層１がこの順に堆積せしめ
られている事を意味しているものである。以下図８〜図
１１のそれぞれのヘッドの構造に関する平面図も同様の
構成を説明するものであって、各具体例に於てそれぞれ
構成が異なっているが、その構成の内容は、各図の説明
を参照されたい。

【００５６】本発明に係る強磁性トンネル接合素子２０
の製造方法としては、基本的には、磁気抵抗効果膜とし
てフリー層／バリア層／固定層を基本構成とするトンネ
ル接合膜を用いたシールド型強磁性トンネル接合素子に
おいて、トンネル接合膜部をパターン化する際の素子加
工処理を、トンネル接合膜を構成する各層のうち最下部
の層までは行わない様に構成されている強磁性トンネル
接合素子の製造方法であり、より具体的には、磁気抵抗
効果膜としてフリー層／バリア層／固定層を基本構成と
するトンネル接合膜を用いたシールド型強磁性トンネル
接合素子において、トンネル接合膜部をパターン化する
際の素子加工処理を、バリア層の最上部の層から実行
し、中層部若しくは最下層のうちのいずれの層でかで当
該処理操作を止める様に構成されている強磁性トンネル
接合素子の製造方法である。

【００５７】本発明に於ける当該強磁性トンネル接合素
子の製造方法に於いては、当該素子加工処理を停止する
際の当該層に於ける停止部位は、当該層の高さ方向の任
意の位置である事を特徴として挙げており、更には、磁
気抵抗効果膜としてフリー層６／バリア層５／固定層４
を基本構成とするトンネル接合膜２０を用いたシールド
型強磁性トンネル接合素子において、トンネル接合膜部
をパターン化する際の素子加工処理を、バリア層５に隣
接しその下部に位置する層の最上部から最下部のうちの
いずれかで止める様に構成されている強磁性トンネル接
合素子の製造方法である。

【００５８】本発明に於ける当該強磁性トンネル接合素
子の製造方法に於いては、当該固定層に強磁性層／非磁
性層／強磁性層の３層膜を基本構成とする膜を用いるこ
とあ望ましい。本発明に係る他の具体的な態様として
は、例えば、上記した各構成により形成される磁気抵抗
効果センサと、磁気抵抗センサを通る電流を生じる手段
と、検出される磁界の関数として上記磁気抵抗センサの
抵抗率変化を検出する手段とを備えた磁気抵抗検出シス
テムである。

【００５９】更に、本発明に於ける別の態様としては、
データ記録のための複数個のトラックを有する磁気記憶
媒体と、磁気記憶媒体上にデータを記憶させるための磁
気記録システムと、上記した磁気抵抗検出システムと、
磁気記録システムおよび磁気抵抗検出システムを前記磁
気記憶媒体の選択されたトラックへ移動させるために、
磁気記録システム及び磁気抵抗変換システムとに結合さ
れたアクチュエータ手段とからなる磁気記憶システムで
ある。

【００６０】以下にそれぞれの構造の詳細、および作成
手順の代表的な例について記述する。また、記録再生ヘ
ッドへの適用例についても記述する。最初に各層を構成
する要素の詳細について述べる。各層を構成する要素と
しては以下の材料が有力な候補となる。 基体 アルチック、ＳｉＣ、アルミナ、アルチック／アルミ
ナ、ＳｉＣ／アルミナ 下シールド層 ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭ
ｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨ
ｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄系材料、ＭｎＺｎフェ
ライト、ＮｉＺｎフェライト、ＭｇＺｎフェライトから
なる単体、多層膜、および混合物 下電極 Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａからなる単体、多層膜、および混合物 界面制御層 Ａｌ酸化物、Si酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリコ
ン、ダイヤモンドライクカーボン、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａから
なる単体、多層膜、および混合物 上電極層 Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａからなる単体、多層膜、および混合物 上シールド層 ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭ
ｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨ
ｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄系材料、ＭｎＺｎフェ
ライト、ＮｉＺｎフェライト、ＭｇＺｎフェライトから
なる単体、多層膜、および混合物 絶縁層 Ａｌ酸化物、Si酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリコ
ン、ダイヤモンドライクカーボンからなる単体、多層
膜、および混合物 下ギャップ層 Ａｌ酸化物、Si酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリコ
ン、ダイヤモンドライクカーボンからなる単体、多層
膜、および混合物 上ギャップ層 Ａｌ酸化物、Si酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリコ
ン、ダイヤモンドライクカーボンからなる単体、多層
膜、および混合物 上部層 Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａからなる単体、多層膜、および混合物 縦バイアス ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、Ｆ
ｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎｉ酸化物、ＮｉＣｏ酸化物、Ｆｅ
酸化物、ＮｉＦｅ酸化物、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＰ
ｄＭｎ、ＲｅＭｎ、Ｃｏフェライト、Ｂａフェライトか
らなる単体、多層膜、および混合物 強磁性トンネル接合膜としては以下の構成のものを用い
ることができる。 ・基体／下地層／フリー層／バリア層／固定層／固定す
る層／保護層 ・基体／下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層／バ
リア層／固定層／固定する層／保護層 ・基体／下地層／フリー層／バリア層／第２ＭＲエンハ
ンス層／固定層／固定する層／保護層 ・基体／下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層／バ
リア層／第２ＭＲエンハンス層／固定層／固定する層／
保護層 ・基体／下地層／固定する層／固定層／バリア層／フリ
ー層／保護層 ・基体／下地層／固定する層／固定層／第１ＭＲエンハ
ンス層／バリア層／フリー層／保護層 ・基体／下地層／固定する層／固定層／バリア層／第２
ＭＲエンハンス層／フリー層／保護層 ・基体／下地層／固定する層／固定層／第１ＭＲエンハ
ンス層／バリア層／第２ＭＲエンハンス層／フリー層／
保護層 下地層としては、金属、酸化物、窒化物からなる単層
膜、混合物膜、または多層膜を用いる。具体的には、Ｔ
ａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、
Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａ
ｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖおよびこれらの材料の酸化物
あるいは窒化物、からなる単層膜、混合物膜、または多
層膜を用いる。添加元素として、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、
Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａ
ｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐ
ｄ、Ｎｂ、Ｖを用いることもできる。下地層は用いない
場合もある。

【００６１】フリー層としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、
ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、
ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、Ｃ
ｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、
ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合
金またはアモルファス磁性材料を用いることができる。

【００６２】バリア層としては、酸化物、窒化物、酸化
物と窒化物の混合物もしくは金属／酸化物２層膜、金属
／窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物との混合物）
２層膜、を用いる。Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、
Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒ
ｅ、Ｖの酸化物および窒化物の単体、多層膜、混合物、
またはこれらとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、
Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａ
ｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｅ、Ｖ
の酸化物および窒化物の単体、多層膜、混合物との席層
膜が有力な候補となる。

【００６３】第１および第２ＭＲエンハンス層としては
Ｃｏ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ等、またはＣｏＦｅＢ、
ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴ
ａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨ
ｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、
ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金またはアモルファス磁性材料を用
いる。ＭＲエンハンス層を用いない場合は、用いた場合
に比べて若干ＭＲ比が低下するが、用いない分だけ作製
に要する工程数は低減する。

【００６４】固定層としては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅをベー
スにするグループからなる単体、合金、または積層膜を
用いる。Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅをベースにするグループから
なる単体、合金、または積層膜と、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃ
ｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、
Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｒｅ、Ｖ をベースとするグループからなる
単体、合金、または積層膜とを、組み合わせた積層膜を
用いることも可能である。

【００６５】具体的には、Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ、ＣｏＦｅ
／Ｒｕ／ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＮ
ｉ、Ｃｏ／Ｃｒ／Ｃｏ、ＣｏＦｅ／Ｃｒ／ＣｏＦｅ、Ｃ
ｏＦｅＮｉ／Ｃｒ／ＣｏＦｅＮｉは有力な候補である。
固定する層としては、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、
ＲｈＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＣ
ｒＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＡｌ、ＴｂＣｏ、Ｎｉ酸化物、
Ｆｅ酸化物、Ｎｉ酸化物とＣｏ酸化物の混合物、Ｎｉ酸
化物とＦｅ酸化物の混合物、Ｎｉ酸化物／Ｃｏ酸化物２
層膜、Ｎｉ酸化物／Ｆｅ酸化物２層膜、ＣｏＣｒ、Ｃｏ
ＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＰｔＣｏなどを用いることが
できる。ＰｔＭｎもしくはＰｔＭｎにＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、
Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、
Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａを添加した
材料は有力な候補である。

【００６６】保護層としては、酸化物、窒化物、酸化物
と窒化物の混合物もしくは金属／酸化物２層膜、金属／
窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物との混合物）２
層膜、を用いる。Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、
Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａ
ｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｅ、Ｖ
の酸化物および窒化物の単体、多層膜、混合物、また
はこれらとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、
Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｅ、Ｖの酸化
物および窒化物の単体、多層膜、混合物との積層膜が有
力な候補となる。保護層は用いない場合もある。

【００６７】次に、図７から図１１に代表例を示した構
造の各ヘッドの代表的な作成手順を示す。図１２（Ａ）
〜（Ｉ）は、図１に示した強磁性トンネル接合素子２０
の作成手順の例である。基板４０上に下シールド１、下
電極２を順次形成する。

【００６８】その上にステンシルＰＲを形成し、縦バイ
アス層７を成膜した後にリフトオフする。更に、強磁性
トンネル接合素子（ＭＴＪ）、上電極９を成膜した後
に、ＰＲを形成し、バリア層５までミリングした。その
後、絶縁層８を成膜し、リフトオフした後に、下電極２
が露出するまで絶縁層部を穴あけし、上シールドを形成
する。

【００６９】一方、図１３（Ａ）〜（Ｈ）は、図２に示
した強磁性トンネル接合素子２０の作成手順の例であ
る。即ち、基体４０上に下シールド１、下電極２、強磁
性トンネル接合（ＭＴＪ）２０、上電極９を順次形成す
る。その上にステンシルＰＲを形成し、フリー層６まで
ミリングした後にＰＲ除去をする。

【００７０】更に、ＰＲを形成し、縦バイアス層を成膜
した後、リフトオフする。更に、絶縁層を成膜し、ケミ
カルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）により絶縁層８
を上電極が露出するところまで削る。下電極が露出する
まで絶縁層部を穴あけし、上シールドを形成する。一
方、図１４（Ａ）〜（Ｈ）は、図３に示した強磁性トン
ネル接合素子２０の作成手順の例である。

【００７１】即ち、基体４０上に下シールド１、下電極
２、強磁性トンネル接合（ＭＴＪ）２０を順次形成す
る。その上にステンシルＰＲを形成し、バリア層５まで
ミリングした後に、絶縁層および縦バイアス層を順次成
膜し、リフトオフする。更に、ＰＲを形成し、絶縁層ま
でミリングした後に、ＰＲを除去する。下電極が露出す
るまで絶縁層部を穴あけし、上シールドを形成する。

【００７２】尚、図４に示されている具体例に於ける製
造方法は、図３に示された方法と実質的には同一であ
る。又、図１５（Ａ）〜（Ｆ）は、図５に示した強磁性
トンネル接合素子２０の作成手順の例である。即ち、基
体４０上に下シールド１、下電極２、強磁性トンネル接
合（ＭＴＪ）２０、界面制御層１１、縦バイアス層７を
順次形成する。その上にステンシルＰＲを形成し、バリ
ア層の一部までミリングした後に、絶縁層８を成膜し、
リフトオフする。

【００７３】又、本具体例に於いては、下電極が露出す
るまで絶縁層部を穴あけし、上電極及び上シールドを形
成する。次に、本発明の記録再生ヘッド及び記録再生シ
ステムへの適用例を示す。図１６は本発明を適用した記
録再生ヘッド５０の概念図である。当該ヘッドは、基体
４２上に再生ヘッド４５と、磁極４３、コイル４１、上
磁極４４からなる記録ヘッドとから形成されている。

【００７４】この際上部シールド膜と下部磁性膜とを共
通にしても、別に設けてもかまわない。このヘッドによ
り、記録媒体上に信号を書き込み、また、記録媒体から
信号を読み取るのである。再生ヘッドの感知部分と、記
録ヘッドの磁気ギャップはこのように同一スライダ上に
重ねた位置に形成することで、同一トラックに同時に位
置決めができる。このヘッドをスライダに加工し、磁気
記録再生装置に搭載した。

【００７５】図１７は本発明の磁気抵抗効果素子を用い
た磁気記録再生装置６０の概念図である。ヘッドスライ
ダーを兼ねる基板５２上に、再生ヘッド５１および記録
ヘッド５０を形成し、これを記録媒体５３上に位置ぎめ
して再生を行う。記録媒体５３は回転し、ヘッドスライ
ダーは記録媒体５３の上を、０．２μｍ以下の高さ、あ
るいは接触状態で対抗して相対運動する。この機構によ
り、再生ヘッド５１は記録媒体５３に記録された磁気的
信号を、その漏れ磁界５４から読み取ることのできる位
置に設定されるのである。

【００７６】以下に、本発明に係る当該強磁性トンネル
接合素子の製造方法を製造条件を含めて詳細に説明す
る。最初に比較のために、従来例として記載されている
図６の構造のヘッドを作成した。この際トンネル接合膜
としては、Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４（２５ｎ
ｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ｒｕ（０．９）／Ｃｏ
９０Ｆｅ１０（５）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０
Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／（８）／Ｔａ
（３ｎｍ）を用いた。

【００７７】膜形成後には２５０℃、５時間の熱処理を
成膜時の磁界とは直交する方向に５００Ｏｅの磁界を印
加しつつ行った。ヘッドを構成する各要素としては以下
のものを用いた。基体…厚さ２ｍのアルチック上にアル
ミナを１０μｍ積層したものを使用した。

【００７８】下シールド層…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ
１２Ｆｅ２３（組成はａｔ％、以下同じ） 下電極層…Ｔａ（５ｎｍ) ／Ａｕ( ６０ｎｍ) ／Ｔａ
（５ｎｍ） 上電極層…Ｔａ（５ｎｍ) ／Ａｕ( ６０ｎｍ) ／Ｔａ
（５ｎｍ） 上シールド層…厚さ１μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃｒ
３ 絶縁層…厚さ２０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層…Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ１
０．５Ｐｔ１５（３６３６ｎｍ) 界面制御層…なし 下ギャップ層…なし 上ギャップ層…なし 上部層…なし このヘッドを図１６のような記録再生一体型ヘッドに加
工およびスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデー
タを記録再生した。この際、書き込みトラック幅は３μ
ｍ、書き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック
幅は２μｍとした。

【００７９】書き込みヘッド部のコイル部作成時のフォ
トレジスト硬化工程は２５０℃、２時間とした。この工
程により本来は素子高さ方向を向いていなければならな
い固定層および固定する層の磁化方向が回転し、磁気抵
抗効果素子として正しく動作しなくなったので、再生ヘ
ッド部および記録ヘッド部作成終了後に、２００℃、５
００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処理を行った。

【００８０】この着磁熱処理によるフリー層の磁化容易
軸の着磁方向への回転は、磁化曲線からほとんど観測さ
れなかった。上記の作成手順において１０個のヘッドを
作成した。媒体の保磁力は３．０ｋＯｅ、ＭｒＴは０．
３５ｍｅｍｕ／ｃｍ² とした。試作したヘッドを用い
て、再生出力を測定した。１０個のヘッドの再生出力測
定結果を以下に示す。

【００８１】再生出力は３．１ｍＶと大ききいものがサ
ンプル数で１個だけあったが、１０個のうち９個までは
再生出力がほとんどゼロであった。従って、ヘッドとし
ての歩留まりが１０％と低いことがわかる。更に再生出
力がほとんどゼロのヘッドでは抵抗が極めて小さく、バ
リにより固定層とフリー層とが短絡していることがわか
った。

【００８２】 サンプルNo： １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ 再生出力(mV)： ０ ０ ０ ０ ０ ０ 3.1 ０ ０ 0.4 次に、本発明の実施例として図１に示した構造を基本構
成とする構造のヘッドを作成した。

【００８３】膜形成後には２５０℃、５時間の熱処理を
成膜時の磁界とは直交する方向に５００Ｏｅの磁界を印
加しつつ行った。ヘッドの各構成要素としては以下のも
のを用いた。トンネル接合膜……Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ
４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／
Ｒｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ａｌ酸化物
（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆ
ｅ１８／（８）／Ｔａ（３ｎｍ）を使用。

【００８４】基体…厚さ２ｍのアルチック上にアルミナ
を１０μｍ積層したものを使用。 下シールド層…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２３
（組成はａｔ％、以下同じ）を使用。 下電極層…Ｔａ（５ｎｍ) ／Ａｕ( ６０ｎｍ) ／Ｔａ
（５ｎｍ） 上電極層…Ｔａ（５ｎｍ) ／Ａｕ( ６０ｎｍ) ／Ｔａ
（５ｎｍ） 上シールド層…厚さ１μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃｒ
３ 絶縁層…厚さ２０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層…Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ１
０．５Ｐｔ１５（３６ｎｍ) 界面制御層…なし 下ギャップ層…なし 上ギャップ層…なし 上部層…なし このヘッドを図１６のような記録再生一体型ヘッドに加
工およびスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデー
タを記録再生した。

【００８５】この際、書き込みトラック幅は３μｍ、書
き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は２
μｍとした。書き込みヘッド部のコイル部作成時のフォ
トレジスト硬化工程は２５０℃、２時間とした。この工
程により本来は素子高さ方向を向いていなければならな
い固定層および固定する層の磁化方向が回転し、磁気抵
抗効果素子として正しく動作しなくなったので、再生ヘ
ッド部および記録ヘッド部作成終了後に、２００℃、５
００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処理を行った。

【００８６】この着磁熱処理によるフリー層の磁化容易
軸の着磁方向への回転は、磁化曲線からほとんど観測さ
れなかった。媒体の保磁力は３．０ｋＯｅ、ＭｒＴは
０．３５ｍｅｍｕ／ｃｍ² とした。この際、強磁性トン
ネル接合膜のミリングによるパターン化を、バリア層の
上のＣｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／
（８）／Ｔａ（３ｎｍ）層のみ行ったサンプル（サンプ
ルグループＡ）、バリア層まで、すなわちＡｌ酸化物
（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆ
ｅ１８／（８）／Ｔａ（３ｎｍ）層をミリングしたサン
プル（サンプルグループＢ）を試作した。

【００８７】Ａ、Ｂいずれの場合も、トンネル接合素子
を構成する層のうち最上層と最下層とでパターン形状が
異なり、そのパターンの面積が最上層の方が小さい構成
になっている。それぞれのサンプルを１０個ずつ試作し
た。試作したヘッドを用いて、再生出力を測定した。

【００８８】測定結果を以下に示す。サンプルグループ
Ａの場合は、１０個のサンプル中７個までは再生出力が
２．８ｍＶと大きく、再生出力から見た歩留まりが７０
％であった。一方、サンプルグループＢの場合は、１０
個中８個までが再生出力が２．９ｍＶ以上と良好で、歩
留まりは８０％であった。上述の従来例の場合は歩留ま
りがわずか１０％であったので、それに比べると歩留ま
りが飛躍的に向上したことがわかる。それぞれの場合の
再生出力から見た歩留まりを下表に示した。 （１）サンプルグループＡの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 2.8 0 2.9 3.0 0.1 3.2 3.1 3.3 2.8 0 （２）サンプルグループＢの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 3.1 0 3.2 2.9 3.0 3.1 3.4 3.1 0 0 （３）歩留まり（％） 従来例 Ａグループ Ｂグループ （再生出力２．８ｍＶ以上) １０ ７０ ８０ 次に、本発明の実施例として図２に示した構造を基本構
成とする構造のヘッドを作成した。

【００８９】膜形成後には２５０℃、５時間の熱処理を
成膜時の磁界とは直交する方向に５００Ｏｅの磁界を印
加しつつ行った。ヘッドの各構成要素としては以下のも
のを用いた。 トンネル接合膜……Ｔａ（３ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８
／（８）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ｒｕ（０．９）／
Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ
９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４（２５ｎ
ｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）を使用。

【００９０】基体…厚さ２ｍのアルチック上にアルミナ
を１０μｍ積層したものを使用。 下シールド層…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２３
（組成はａｔ％、以下同じ）を使用。 下電極層…Ｔａ（５ｎｍ) ／Ａｕ( ６０ｎｍ) ／Ｔａ
（５ｎｍ） 上電極層…Ｔａ（５ｎｍ) ／Ａｕ( ６０ｎｍ) ／Ｔａ
（５ｎｍ） 上シールド層…厚さ１μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃｒ
３ 絶縁層…厚さ２０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層…Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ１
０．５Ｐｔ１５（３６ｎｍ) 界面制御層…なし 下ギャップ層…なし 上ギャップ層…なし 上部層…なし このヘッドを図１６のような記録再生一体型ヘッドに加
工およびスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデー
タを記録再生した。

【００９１】この際、書き込みトラック幅は３μｍ、書
き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は２
μｍとした。書き込みヘッド部のコイル部作成時のフォ
トレジスト硬化工程は２５０℃、２時間とした。この工
程により本来は素子高さ方向を向いていなければならな
い固定層および固定する層の磁化方向が回転し、磁気抵
抗効果素子として正しく動作しなくなったので、再生ヘ
ッド部および記録ヘッド部作成終了後に、２００℃、５
００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処理を行った。

【００９２】この着磁熱処理によるフリー層の磁化容易
軸の着磁方向への回転は、磁化曲線からほとんど観測さ
れなかった。媒体の保磁力は３．０ｋＯｅ、ＭｒＴは
０．３５ｍｅｍｕ／ｃｍ² とした。この際、強磁性トン
ネル接合膜のミリングによるパターン化をバリア層ま
で、すなわちＡｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０
（２ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／Ｔａ（３
ｎｍ）層をミリングしたサンプル（サンプルグループ
Ｃ）を試作した。

【００９３】トンネル接合素子を構成する層のうち最上
層と最下層とでパターン形状が異なり、そのパターンの
面積が最上層の方が小さい構成になっている。それぞれ
のサンプルを１０個ずつ試作し、再生出力を測定した。
測定結果、およびそれぞれの場合の再生出力から見た歩
留まりを下表に示した。サンプルグループＣの場合は歩
留まりが６０％であり、従来例の１０％を大きく上回っ
ていた。 （１）サンプルグループＣの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 3.1 3.2 3.1 2.8 2.4 2.1 2.8 2.5 3.1 2.1 （２）歩留まり（％） 従来例 Ｃグループ （再生出力２．８ｍＶ以上) １０ ６０ 次に、本発明の実施例として図３に示した構造を基本構
成とする構造のヘッドを作成した。

【００９４】膜形成後には２５０℃、５時間の熱処理を
成膜時の磁界とは直交する方向に５００Ｏｅの磁界を印
加しつつ行った。ヘッドの各構成要素としては以下のも
のを用いた。 トンネル接合膜……Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４
（２５ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ｒｕ（０．
９）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）
／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／
（８）／Ｔａ（３ｎｍ）を使用。

【００９５】基体…厚さ２ｍのアルチック上にアルミナ
を１０μｍ積層したものを使用。 下シールド層…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２３
（組成はａｔ％、以下同じ）を使用。 下電極層…Ｔａ（５ｎｍ) ／Ａｕ( ６０ｎｍ) ／Ｔａ
（５ｎｍ） 上電極層…Ｔａ（５ｎｍ) ／Ａｕ( ６０ｎｍ) ／Ｔａ
（５ｎｍ） 上シールド層…厚さ１μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃｒ
３ 絶縁層…厚さ２０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層…Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ１
０．５Ｐｔ１５（３６ｎｍ) 界面制御層…なし 下ギャップ層…なし 上ギャップ層…なし 上部層…なし このヘッドを図１６のような記録再生一体型ヘッドに加
工およびスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデー
タを記録再生した。

【００９６】この際、書き込みトラック幅は３μｍ、書
き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は２
μｍとした。書き込みヘッド部のコイル部作成時のフォ
トレジスト硬化工程は２５０℃、２時間とした。この工
程により本来は素子高さ方向を向いていなければならな
い固定層および固定する層の磁化方向が回転し、磁気抵
抗効果素子として正しく動作しなくなったので、再生ヘ
ッド部および記録ヘッド部作成終了後に、２００℃、５
００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処理を行った。

【００９７】この着磁熱処理によるフリー層の磁化容易
軸の着磁方向への回転は、磁化曲線からほとんど観測さ
れなかった。媒体の保磁力は３．０ｋＯｅ、ＭｒＴは
０．３５ｍｅｍｕ／ｃｍ² とした。この際、強磁性トン
ネル接合膜のミリングによるパターン化を、バリア層の
上のＣｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／
（８）／Ｔａ（３ｎｍ）層のみ行ったサンプル（サンプ
ルグループＤ）、及びバリア層まで、すなわちＡｌ酸化
物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２
Ｆｅ１８／（８）／Ｔａ（３ｎｍ）層をミリングしたサ
ンプル（サンプルグループＥ）、並びに下地層まですな
わちＴａ（３ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／
Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ｒｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆ
ｅ１０（５）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１
０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／（８）／Ｔａ（３ｎ
ｍ）すべてをパターン化したサンプル（サンプルグルー
プＦ）、更に、サンプルＦに付いて下地層までパターン
化し、さらに下電極の一部までミリングしたサンプル
（サンプルＧ）を試作した。

【００９８】Ｄ及びＥの場合は、トンネル接合素子を構
成する層のうち最上層と最下層とでパターン形状が異な
り、そのパターンの面積が最上層の方が小さい構成にな
っている。一方、Ｆ及びＧの場合は最上層と最下層とで
パターン形状が同じである。それぞれのサンプルを１０
個ずつ試作し、再生出力を測定した。

【００９９】測定結果、およびそれぞれの場合の再生出
力から見た歩留まりを下表に示した。サンプルグループ
Ｄ及びＥの場合は歩留まりが80％と良好であり、従来例
の１０％を大きく上回っていた。それに対し、サンプル
グループＦ及びＧの場合は歩留まりが従来例と同程度で
あった。 （１）サンプルグループＤの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 2.9 3.2 2.9 2.8 0.2 3.1 2.9 3.1 3.1 2.1 （２）サンプルグループＥの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 3.1 2.8 2.9 3.2 3.1 2.9 3.2 3.1 2.4 0 （３）サンプルグループＦの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 2.1 0 0.2 2.8 0.1 0 3.3 0 0.1 0 （４）サンプルグループＧの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 2.8 0 0 0 0 0.1 0.1 0 0 0 （５）歩留まり（％） 従来例 Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ グループ グループ グループ グループ （再生出力２．８ｍＶ以上) １０ ８０ ７０ ２０ １０ 次に、本発明の実施例として図４に示した構造を基本構
成とする構造のヘッドを作成した。

【０１００】膜形成後には２５０℃、５時間の熱処理を
成膜時の磁界とは直交する方向に５００Ｏｅの磁界を印
加しつつ行った。ヘッドの各構成要素としては以下のも
のを用いた。 トンネル接合膜……Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４
（２５ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ｒｕ（０．
９）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）
／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／
（８）／Ｔａ（３ｎｍ）を使用。

【０１０１】基体…厚さ２ｍのアルチック上にアルミナ
を１０μｍ積層したものを使用。 下シールド層…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２３
（組成はａｔ％、以下同じ）を使用。 下電極層…Ｔａ（５ｎｍ) ／Ａｕ( ６０ｎｍ) ／Ｔａ
（５ｎｍ） 上電極層…Ｔａ（５ｎｍ) ／Ａｕ( ６０ｎｍ) ／Ｔａ
（５ｎｍ） 上シールド層…厚さ１μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃｒ
３ 絶縁層…厚さ２０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層…Ｂａフェライト（５０ｎｍ) 界面制御層…なし 下ギャップ層…なし 上ギャップ層…なし 上部層…なし このヘッドを図１６のような記録再生一体型ヘッドに加
工およびスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデー
タを記録再生した。

【０１０２】この際、書き込みトラック幅は３μｍ、書
き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は２
μｍとした。書き込みヘッド部のコイル部作成時のフォ
トレジスト硬化工程は２５０℃、２時間とした。この工
程により本来は素子高さ方向を向いていなければならな
い固定層および固定する層の磁化方向が回転し、磁気抵
抗効果素子として正しく動作しなくなったので、再生ヘ
ッド部および記録ヘッド部作成終了後に、２００℃、５
００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処理を行った。

【０１０３】この着磁熱処理によるフリー層の磁化容易
軸の着磁方向への回転は、磁化曲線からほとんど観測さ
れなかった。媒体の保磁力は３．０ｋＯｅ、ＭｒＴは
０．３５ｍｅｍｕ／ｃｍ² とした。この際、強磁性トン
ネル接合膜のミリングによるパターン化を、バリア層の
上のＣｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／
（８）／Ｔａ（３ｎｍ）層のみ行ったサンプル（サンプ
ルグループＨ）、及びバリア層まで、すなわちＡｌ酸化
物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２
Ｆｅ１８／（８）／Ｔａ（３ｎｍ）層をミリングしたサ
ンプル（サンプルグループＩ）、並びに下地層まですな
わちＴａ（３ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／
Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ｒｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆ
ｅ１０（５）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１
０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／（８）／Ｔａ（３ｎ
ｍ）すべてをパターン化したサンプル（サンプルグルー
プＪ）、更に、サンプルＦに付いて下地層までパターン
化し、さらに下電極の一部までミリングしたサンプル
（サンプルＫ）を試作した。

【０１０４】Ｈ及びＩの場合は、トンネル接合素子を構
成する層のうち最上層と最下層とでパターン形状が異な
り、そのパターンの面積が最上層の方が小さい構成にな
っている。又、Ｊ及びＫの場合は最上層と最下層とでパ
ターン形状が同じである。それぞれのサンプルを１０個
ずつ試作し、再生出力を測定した。

【０１０５】測定結果、およびそれぞれの場合の再生出
力から見た歩留まりを下表に示した。即ち、サンプルグ
ループＨ及びＩの場合は歩留まりが７０〜８０％と良好
であり、従来例の１０％を大きく上回っていた。それに
対し、サンプルグループＪ及びＫの場合は歩留まりが従
来例と同程度であった。、 （１）サンプルグループＨの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 2.4 3.1 3.1 3.0 3.3 2.8 2.8 2.5 3.1 2.1 （２）サンプルグループＩの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 3.0 2.9 2.5 3.4 3.1 3.0 2.8 2.8 0.1 2.8 （３）サンプルグループＪの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 0 0 0.2 2.9 0.2 0.2 0 2.4 0.2 0.1 （４）サンプルグループＫの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 0.1 0 0.1 0 3.1 0.1 0.1 0 0 0 （５）歩留まり（％） 従来例 Ｈ Ｉ Ｊ Ｋ グループ グループ グループ グループ （再生出力２．８ｍＶ以上) １０ ７０ ８０ １０ １０ 次に、本発明の実施例として図５に示した構造を基本構
成とする構造のヘッドを作成した。

【０１０６】膜形成後には２５０℃、５時間の熱処理を
成膜時の磁界とは直交する方向に５００Ｏｅの磁界を印
加しつつ行った。ヘッドの各構成要素としては以下のも
のを用いた。 トンネル接合膜……Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４
（２５ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ｒｕ（０．
９）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）
／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／
（８）を使用。

【０１０７】基体…厚さ２ｍのアルチック上にアルミナ
を１０μｍ積層したものを使用。 下シールド層…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２３
（組成はａｔ％、以下同じ）を使用。 下電極層…Ｔａ（５ｎｍ) ／Ａｕ( ６０ｎｍ) ／Ｔａ
（５ｎｍ） 上電極層…Ｔａ（５ｎｍ) ／Ａｕ( ６０ｎｍ) ／Ｔａ
（５ｎｍ） 上シールド層…厚さ１μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃｒ
３ 絶縁層…厚さ２０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層…Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ１
０．５Ｐｔ１５（３６ｎｍ) 界面制御層…Ｃｕ（１．２ｎｍ） 下ギャップ層…なし 上ギャップ層…なし 上部層…なし このヘッドを図１６のような記録再生一体型ヘッドに加
工およびスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデー
タを記録再生した。

【０１０８】この際、書き込みトラック幅は３μｍ、書
き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は２
μｍとした。書き込みヘッド部のコイル部作成時のフォ
トレジスト硬化工程は２５０℃、２時間とした。この工
程により本来は素子高さ方向を向いていなければならな
い固定層および固定する層の磁化方向が回転し、磁気抵
抗効果素子として正しく動作しなくなったので、再生ヘ
ッド部および記録ヘッド部作成終了後に、２００℃、５
００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処理を行った。

【０１０９】この着磁熱処理によるフリー層の磁化容易
軸の着磁方向への回転は、磁化曲線からほとんど観測さ
れなかった。媒体の保磁力は３．０ｋＯｅ、ＭｒＴは
０．３５ｍｅｍｕ／ｃｍ² とした。この際、強磁性トン
ネル接合膜のミリングによるパターン化を、バリア層の
上のＣｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／
（８）／Ｃｕ（１．２ｎｍ）／Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ
７４．５Ｃｒ１０．５Ｐｔ１５（３６ｎｍ) 層のみ行っ
たサンプル（サンプルグループＬ）、バリア層まで、す
なわちＡｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎ
ｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／（８）／Ｃｕ（１．２ｎｍ）
／Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ１０．５Ｐｔ１
５（３６ｎｍ) 層をミリングしたサンプル（サンプルグ
ループＭ）、下地層まですなわちＴａ（３ｎｍ）／Ｐｔ
４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／
Ｒｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ａｌ酸化物
（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆ
ｅ１８／（８）／Ｃｕ（１．２ｎｍ）／Ｃｒ（１０ｎ
ｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ１０．５Ｐｔ１５（３６ｎｍ)
層すべてをパターン化したサンプル（サンプルグループ
Ｎ）、下地層までパターン化し、さらに下電極の一部ま
でミリングしたサンプル（サンプルＯ）を試作した。

【０１１０】Ｌ及びＭの場合は、トンネル接合素子を構
成する層のうち最上層と最下層とでパターン形状が異な
り、そのパターンの面積が最上層の方が小さい構成にな
っている。一方、Ｎ及びＯの場合は最上層と最下層とで
パターン形状が同じである。それぞれのサンプルを１０
個ずつ試作し、再生出力を測定した。

【０１１１】測定結果、およびそれぞれの場合の再生出
力から見た歩留まりを下表に示した。サンプルグループ
Ｌ及びＭの場合は歩留まりが７０〜８０％と良好であ
り、従来例の１０％を大きく上回っていた。それに対
し、サンプルグループＮ及びＯの場合は歩留まりが従来
例と同程度であった。 （１）サンプルグループＬの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 1.9 2.9 2.9 3.3 3.2 3.1 2.8 0.1 2.9 2.8 （２）サンプルグループＭの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 2.8 2.8 2.9 2.4 3.4 3.1 2.8 2.8 0.1 1.8 （３）サンプルグループＮの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 0.2 0 0.2 0 0.2 0.2 3.5 0.1 0.2 0.1 （４）サンプルグループＯの場合 サンプルNo： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 再生出力(mV)： 0 3.1 0.1 0 0 0.1 0.1 0 2.9 0 （５）歩留まり（％） 従来例 Ｌ Ｍ Ｎ Ｏ グループ グループ グループ グループ （再生出力２．８ｍＶ以上) １０ ７０ ７０ １０ ２０ 次に本発明を適用して試作された磁気ディスク装置の説
明をする。磁気ディスク装置はベース上に３枚の磁気デ
ィスクを備え、ベース裏面にヘッド駆動回路および信号
処理回路と入出力インターフェイスとを収めている。

【０１１２】外部とは３２ビットのバスラインで接続さ
れる。磁気ディスクの両面には６個のヘッドが配置され
ている。ヘッドを駆動するためのロータリーアクチュエ
ータとその駆動及び制御回路、ディスク回転用スピンド
ル直結モータが搭載されている。ディスクの直径は４６
ｍｍであり、データ面は直径１０ｍｍから４０ｍｍまで
を使用する。埋め込みサーボ方式を用い、サーボ面を有
しないため高密度化が可能である。

【０１１３】本装置は、小型コンピューターの外部記憶
装置として直接接続が可能になっている。入出力インタ
ーフェイスには、キャッシュメモリを搭載し、転送速度
が毎秒５から２０メガバイトの範囲であるバスラインに
対応する。また、外部コントローラを置き、本装置を複
数台接続することにより、大容量の磁気ディスク装置を
構成することも可能である。

【０１１４】

【発明の効果】本発明の適用により、従来例と比較して
再生信号出力面から見た歩留まりが飛躍的に優れた磁気
抵抗効果センサ、磁気抵抗効果ヘッド、および記録再生
システムを得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る強磁性トンネル接合ヘッ
ドの第１の具体例の構成を説明する断面図である。

【図２】図２は、本発明に係る強磁性トンネル接合ヘッ
ドの第２の具体例の構成を説明する断面図である。

【図３】図３は、本発明に係る強磁性トンネル接合ヘッ
ドの第３の具体例の構成を説明する断面図である。

【図４】図４は、本発明に係る強磁性トンネル接合ヘッ
ドの第４の具体例の構成を説明する断面図である。

【図５】図５は、本発明に係る強磁性トンネル接合ヘッ
ドの第５の具体例の構成を説明する断面図である。

【図６】図６は、従来の強磁性トンネル接合ヘッドの構
成の例を示す断面図である。

【図７】図７は、本発明に係る強磁性トンネル接合ヘッ
ドの第１の具体例の構成を説明する平面図である。

【図８】図８は、本発明に係る強磁性トンネル接合ヘッ
ドの第２の具体例の構成を説明する平面図である。

【図９】図９は、本発明に係る強磁性トンネル接合ヘッ
ドの第３の具体例の構成を説明する平面図である。

【図１０】図１０は、本発明に係る強磁性トンネル接合
ヘッドの第４の具体例の構成を説明する平面図である。

【図１１】図１１は、本発明に係る強磁性トンネル接合
ヘッドの第５の具体例の構成を説明する平面図である。

【図１２】図１２は、本発明に係る第１の具体例の強磁
性トンネル接合ヘッドの作成手順を示す平面図である。

【図１３】図１３は、本発明に係る第２の具体例の強磁
性トンネル接合ヘッドの作成手順を示す平面図である。

【図１４】図１４は、本発明に係る第３及び第４の具体
例の強磁性トンネル接合ヘッドの作成手順を示す平面図
である。

【図１５】図１５は、本発明に係る第５の具体例の強磁
性トンネル接合ヘッドの作成手順を示す平面図である。

【図１６】図１６は、本発明に係る強磁性トンネル接合
ヘッドを適用した記録再生ヘッドの概念図。

【図１７】図１７は、本発明の強磁性トンネル接合ヘッ
ドを用いた磁気記録再生装置の構成の一例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１…下シールド層 ２…下電極層 ３…固定する層 ４…固定層 ５…非磁性層、バリア層 ６…フリー層 ７…縦バイアス層 ８…絶縁層 ９…上電極層 １０…上シールド層 １１…界面制御層 ２０…磁気抵抗効果膜、強磁性トンネル接合膜 ３０…強磁性トンネル接合ヘッド ４１…コイル ４２…基体 ４３…磁極 ４４…上磁極 ４５…再生ヘッド ４６…ＡＢＳ面 ５０…記録ヘッド ５１…再生ヘッド ５２…ヘッドスライダーを兼ねる基板 ５３…記録媒体 ５４…媒体からの漏れ磁界 ６０…磁気記録再生装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石綿 延行 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 中田 正文 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 石 勉 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 本庄 弘明 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 石原 邦彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 藤方 潤一 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 松寺 久雄 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 柘植 久尚 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 上條 敦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BA09 BA15 BB08 BB12 DA07

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともフリー層、バリア層、固定層
   の各層が積層されて形成された積層体を基本構成とする
   トンネル接合膜を用いたシールド型強磁性トンネル接合
   素子において、当該トンネル接合膜を構成する層のうち
   最上層と最下層とでパターン形状が異なる事を特徴とす
   る強磁性トンネル接合素子。
2. 【請求項２】 当該トンネル接合膜を構成する層の当該
   パターン形状が、当該各層のパターンの面積に関し、基
   板から見て、最上層を構成する層のパターン面積が他の
   層を構成する各層のパターンの面積よりも小さいことを
   特徴とする請求項１記載の強磁性トンネル接合素子。
3. 【請求項３】 当該トンネル接合膜は、フリー層、バリ
   ア層、固定層の各層が基板表面からみてフリー層／バリ
   ア層／固定層の順若しくはその反対の順で積層されてい
   る事を特徴とする請求項１又は２記載の強磁性トンネル
   接合素子。
4. 【請求項４】 当該トンネル接合膜を構成する各層の
   内、当該基板から見て、最上層の部分のみに対して、パ
   ターン化に伴う素子加工処理が実行されたものである事
   を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の強磁性ト
   ンネル接合素子。
5. 【請求項５】 当該トンネル接合膜を構成する各層の
   内、当該基板から見て、最上層の部分及び当該バリア層
   の少なくとも一部のみに対して、パターン化に伴う素子
   加工処理が実行されたものである事を特徴とする請求項
   １乃至３の何れかに記載の強磁性トンネル接合素子。
6. 【請求項６】 当該トンネル接合膜を構成する各層の
   内、当該基板から見て、最上層の部分及び当該バリア層
   の部分のみに対して、パターン化に伴う素子加工処理が
   実行されたものである事を特徴とする請求項１乃至３の
   何れかに記載の強磁性トンネル接合素子。
7. 【請求項７】 当該素子加工処理はミリング処理工程で
   ある事を特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載の強
   磁性トンネル接合素子。
8. 【請求項８】 磁気抵抗効果膜としてフリー層／バリア
   層／固定層を基本構成とするトンネル接合膜を用いたシ
   ールド型強磁性トンネル接合素子において、トンネル接
   合膜部をパターン化する際の素子加工処理を、トンネル
   接合膜を構成する各層のうち最下部の層までは行わない
   ことを特徴とする、強磁性トンネル接合素子の製造方
   法。
9. 【請求項９】 磁気抵抗効果膜としてフリー層／バリア
   層／固定層を基本構成とするトンネル接合膜を用いたシ
   ールド型強磁性トンネル接合素子において、トンネル接
   合膜部をパターン化する際の素子加工処理を、バリア層
   の最上部の層から実行し、中層部若しくは最下層のうち
   のいずれの層でかで当該処理操作を止めることを特徴と
   する、請求項８記載の強磁性トンネル接合素子の製造方
   法。
10. 【請求項１０】 当該素子加工処理を停止する際の当該
    層に於ける停止部位は、当該層の高さ方向の任意の位置
    である事を特徴とする請求項９記載の強磁性トンネル接
    合素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 磁気抵抗効果膜としてフリー層／バリ
    ア層／固定層を基本構成とするトンネル接合膜を用いた
    シールド型強磁性トンネル接合素子において、トンネル
    接合膜部をパターン化する際の素子加工処理を、バリア
    層に隣接しその下部に位置する層の最上部から最下部の
    うちのいずれかで止めることを特徴とする請求項８乃至
    １０の何れかに記載の強磁性トンネル接合素子の製造方
    法。
12. 【請求項１２】 当該固定層に強磁性層／非磁性層／強
    磁性層の３層膜を基本構成とする膜を用いることを特徴
    とする請求項８乃至１１の何れかに記載の強磁性トンネ
    ル接合素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至７の何れかに記載の磁気
    抵抗効果センサと、磁気抵抗センサを通る電流を生じる
    手段と、検出される磁界の関数として上記磁気抵抗セン
    サの抵抗率変化を検出する手段とを備えた磁気抵抗検出
    システム。
14. 【請求項１４】 データ記録のための複数個のトラック
    を有する磁気記憶媒体と、磁気記憶媒体上にデータを記
    憶させるための磁気記録システムと、請求項１３記載の
    磁気抵抗検出システムと、磁気記録システムおよび磁気
    抵抗検出システムを前記磁気記憶媒体の選択されたトラ
    ックへ移動させるために、磁気記録システム及び磁気抵
    抗変換システムとに結合されたアクチュエータ手段とか
    らなる磁気記憶システム。