JP2000215415A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
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- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面が平坦であり、上下に位置する層との密
着性に優れる下電極を有し、そのためにバリア層が平坦
であることからＭＲ比が高く、剥離や素子異常の生ずる
ことがなく、歩留まりの高い磁気抵抗効果素子を提供す
る。 【解決手段】 基板上に下シールド層１と下電極層２と
を積層し、更に前記下電極層２上に、強磁性トンネル接
合部を積層した磁気抵抗素子において、下電極層２の表
面粗度を、３ｎｍ以下とする。又、下電極層２を、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｗ、Ｍｏ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｐｄを含む単体、多層膜、又は合金膜とす
る。又、下電極層２を、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｉ、
Ｍｏ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂを含む単体、多層膜、又は合金膜で
ある第１層と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄを含む単
体、多層膜、又は合金膜である第２層との多層膜として
もよい。
着性に優れる下電極を有し、そのためにバリア層が平坦
であることからＭＲ比が高く、剥離や素子異常の生ずる
ことがなく、歩留まりの高い磁気抵抗効果素子を提供す
る。 【解決手段】 基板上に下シールド層１と下電極層２と
を積層し、更に前記下電極層２上に、強磁性トンネル接
合部を積層した磁気抵抗素子において、下電極層２の表
面粗度を、３ｎｍ以下とする。又、下電極層２を、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｗ、Ｍｏ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｐｄを含む単体、多層膜、又は合金膜とす
る。又、下電極層２を、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｉ、
Ｍｏ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂを含む単体、多層膜、又は合金膜で
ある第１層と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄを含む単
体、多層膜、又は合金膜である第２層との多層膜として
もよい。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は磁気抵抗効果素子に
関し、特に、表面が平坦化して、上下に位置する層との
密着性に優れる下電極を形成史、そのためにバリア層が
平坦であることからＭＲ比が高く、剥離や素子異常の生
ずることがなく、歩留まりの高い磁気抵抗効果素子に関
する。
関し、特に、表面が平坦化して、上下に位置する層との
密着性に優れる下電極を形成史、そのためにバリア層が
平坦であることからＭＲ比が高く、剥離や素子異常の生
ずることがなく、歩留まりの高い磁気抵抗効果素子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁気抵抗（ＭＲ）センサ又はヘッ
ドと呼ばれる磁気読み取り変換器は、大きな密度で磁性
体表面からデータを読み取れることがわかっている。Ｍ
Ｒ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。こうした従来のＭＲセンサは、読み取り素子の
抵抗の一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（ＡＭＲ）効果に基づいて動作する。ＡＭＲ効果
のより詳しい説明は、たとえば、Ｄ．Ａ．トムプソン
（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）の論文”Ｍｅｍｏｒｙ、Ｓｔｏｒ
ａｇｅ、 ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ａｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎｓ” ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ。 ｏｎ Ｍａｇ．
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、ＮｉＭ
ｎ、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。
ドと呼ばれる磁気読み取り変換器は、大きな密度で磁性
体表面からデータを読み取れることがわかっている。Ｍ
Ｒ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。こうした従来のＭＲセンサは、読み取り素子の
抵抗の一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（ＡＭＲ）効果に基づいて動作する。ＡＭＲ効果
のより詳しい説明は、たとえば、Ｄ．Ａ．トムプソン
（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）の論文”Ｍｅｍｏｒｙ、Ｓｔｏｒ
ａｇｅ、 ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ａｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎｓ” ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ。 ｏｎ Ｍａｇ．
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、ＮｉＭ
ｎ、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。
【０００３】さらに最近では、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（ＧＭＲ）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、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。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。
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（ＧＭＲ）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、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。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。
【０００４】特開平２−６１５７２号公報には、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。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。又、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させる層を付
加した構造および固定させる層としてＦｅＭｎが適当で
あることが開示されている。
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。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。又、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させる層を付
加した構造および固定させる層としてＦｅＭｎが適当で
あることが開示されている。
【０００５】特開平４−３５８３１０号公報には、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であるよう
なＭＲセンサが開示されている。
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であるよう
なＭＲセンサが開示されている。
【０００６】特許公報第２７０１７４８号公報には、ノ
ンカップリング型ＧＭＲ素子を磁気抵抗効果素子に用い
たヨーク型ヘッドにおいて、２つの電極の長辺が互いに
平行な場合について記述されている。
ンカップリング型ＧＭＲ素子を磁気抵抗効果素子に用い
たヨーク型ヘッドにおいて、２つの電極の長辺が互いに
平行な場合について記述されている。
【０００７】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。
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。
【０００８】米国特許５，３９０，０６１には、強磁性
トンネル接合を用いた再生ヘッドにおいて、下電極材料
としてはＣｕやＡｌを用いた例が記載されている。
トンネル接合を用いた再生ヘッドにおいて、下電極材料
としてはＣｕやＡｌを用いた例が記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、強磁性トンネ
ル接合素子において安定な磁気抵抗変化を実現するため
には、バリア層をいかに平坦に作成するかが重要にな
る。なぜなら、非磁性層が平坦でないと、結果的に非磁
性層の厚みにむらができてしまい、リーク電流が生じて
しまうためである。リーク電流の発生は当然抵抗変化率
の減少につながる。又、通電により膜厚の薄いところか
ら破壊が起きやすく、耐電圧特性が劣ることにもなる。
下電極上に強磁性トンネル接合部が形成されるタイプの
磁気抵抗効果素子においては、平坦なバリア層５を実現
するためには、平坦な下電極表面を得ることが特に重要
になる。なぜなら、下地層表面の粗度（ラフネス）はそ
の上に形成される磁性層表面のラフネスとなり、バリア
層のラフネスに受け継がれるからである。しかし、電極
材料としてはただ平坦であれば良いというわけではな
く、電極の上下にくる材料との密着性に優れ、はがれに
くいことが重要である。
ル接合素子において安定な磁気抵抗変化を実現するため
には、バリア層をいかに平坦に作成するかが重要にな
る。なぜなら、非磁性層が平坦でないと、結果的に非磁
性層の厚みにむらができてしまい、リーク電流が生じて
しまうためである。リーク電流の発生は当然抵抗変化率
の減少につながる。又、通電により膜厚の薄いところか
ら破壊が起きやすく、耐電圧特性が劣ることにもなる。
下電極上に強磁性トンネル接合部が形成されるタイプの
磁気抵抗効果素子においては、平坦なバリア層５を実現
するためには、平坦な下電極表面を得ることが特に重要
になる。なぜなら、下地層表面の粗度（ラフネス）はそ
の上に形成される磁性層表面のラフネスとなり、バリア
層のラフネスに受け継がれるからである。しかし、電極
材料としてはただ平坦であれば良いというわけではな
く、電極の上下にくる材料との密着性に優れ、はがれに
くいことが重要である。
【００１０】米国特許５，３９０，０６１に開示されて
いるように、下電極材料としてはＣｕやＡｌを用いた例
においては、Ａｌは電極の上下にくる層との密着性には
優れるものの、低融点材料であるということが災いし
て、結晶粒径が大きく結果的に表面のラフネスが大きい
という欠点があった。実際に、Ａｌ上にトンネル磁気抵
抗膜（ＴＭＲ膜：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ
−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ膜）を形成させてみると、バリ
ア層のラフネスが大きくそのためにＭＲ比が低下してい
た。一方、Ｃｕは結晶粒径が小さくその上に形成させた
強磁性トンネル接合部のバリア層は平坦に作成でき、大
きなＭＲ比は得られるものの、Ｃｕ層の上下の層との密
着性に劣り、通常の作成法では剥離が生じたり、強磁性
トンネル接合部にひずみが入り特性が劣化するなどの、
問題が生じることがあった。
いるように、下電極材料としてはＣｕやＡｌを用いた例
においては、Ａｌは電極の上下にくる層との密着性には
優れるものの、低融点材料であるということが災いし
て、結晶粒径が大きく結果的に表面のラフネスが大きい
という欠点があった。実際に、Ａｌ上にトンネル磁気抵
抗膜（ＴＭＲ膜：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ
−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ膜）を形成させてみると、バリ
ア層のラフネスが大きくそのためにＭＲ比が低下してい
た。一方、Ｃｕは結晶粒径が小さくその上に形成させた
強磁性トンネル接合部のバリア層は平坦に作成でき、大
きなＭＲ比は得られるものの、Ｃｕ層の上下の層との密
着性に劣り、通常の作成法では剥離が生じたり、強磁性
トンネル接合部にひずみが入り特性が劣化するなどの、
問題が生じることがあった。
【００１１】強磁性トンネル接合ヘッド用の下電極材料
としては、表面の平坦性と上下の層との密着性の両方が
優れていることが重要であるが、そのような下電極材料
は報告されていない。
としては、表面の平坦性と上下の層との密着性の両方が
優れていることが重要であるが、そのような下電極材料
は報告されていない。
【００１２】そこで、本発明は、表面が平坦であり、上
下に位置する層との密着性に優れる下電極を有し、その
ためにバリア層が平坦であることからＭＲ比が高く、剥
離や素子異常の生ずることがなく、歩留まりの高い磁気
抵抗効果素子を提供することを課題としている。
下に位置する層との密着性に優れる下電極を有し、その
ためにバリア層が平坦であることからＭＲ比が高く、剥
離や素子異常の生ずることがなく、歩留まりの高い磁気
抵抗効果素子を提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の磁気抵抗効果素子は、基板上に下シールド
層と下電極層とを積層し、更に前記下電極層上に、強磁
性トンネル接合部を積層している。ここで、下シールド
層は、下電極層を兼ねてもよい。
めの本発明の磁気抵抗効果素子は、基板上に下シールド
層と下電極層とを積層し、更に前記下電極層上に、強磁
性トンネル接合部を積層している。ここで、下シールド
層は、下電極層を兼ねてもよい。
【００１４】本発明においては、上述した構造を含む磁
気抵抗効果素子において、下電極層２の表面粗度を３ｎ
ｍ以下としている。
気抵抗効果素子において、下電極層２の表面粗度を３ｎ
ｍ以下としている。
【００１５】又、その下電極層を、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、
Ｈｆ、Ｗ、Ｍｏ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄを含
む単体、多層膜、又は合金膜としている。
Ｈｆ、Ｗ、Ｍｏ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄを含
む単体、多層膜、又は合金膜としている。
【００１６】又、下電極層を、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、
Ｔｉ、Ｍｏ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂを含む単体、多層膜、又は合
金膜である第１層と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄを
含む単体、多層膜、又は合金膜である第２層との多層膜
としてもよい。
Ｔｉ、Ｍｏ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂを含む単体、多層膜、又は合
金膜である第１層と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄを
含む単体、多層膜、又は合金膜である第２層との多層膜
としてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。
実施の形態について説明する。
【００１８】図１は種々の下電極層２とガラス基板との
付着力の測定結果である。付着力はガラス基板上に種々
の下電極材料を成膜し、治具を押しつけることにより基
板を曲げて最初に剥離が起こる押しつけ量から膜に印加
されている応力を計算し、その応力値を付着力とするこ
とにより求めた。図中には従来の電極材料である、Ａｌ
及びＣｕの場合も示してある。Ａｌの場合は付着力は４
３ＧＰａと良好であるが、表面荒さは０．４５ｎｍと大
きい。一方、Ｃｕは表面粗度は０．２４ｎｍと良好であ
るが、付着力は１９ＧＰａと小さい。これに対し、Ａｌ
およびＣｕ以外で図中に示した材料はいずれも、付着
力、表面粗度ともに優れている。
付着力の測定結果である。付着力はガラス基板上に種々
の下電極材料を成膜し、治具を押しつけることにより基
板を曲げて最初に剥離が起こる押しつけ量から膜に印加
されている応力を計算し、その応力値を付着力とするこ
とにより求めた。図中には従来の電極材料である、Ａｌ
及びＣｕの場合も示してある。Ａｌの場合は付着力は４
３ＧＰａと良好であるが、表面荒さは０．４５ｎｍと大
きい。一方、Ｃｕは表面粗度は０．２４ｎｍと良好であ
るが、付着力は１９ＧＰａと小さい。これに対し、Ａｌ
およびＣｕ以外で図中に示した材料はいずれも、付着
力、表面粗度ともに優れている。
【００１９】付着力が優れていれば剥離が起こりにくい
のは当然であるが、ヘッドの場合には微少な剥離が強磁
性トンネル接合部に印加されている応力の変化につなが
ることがある。強磁性トンネル接合部は応力のかかった
状態で最良の磁界再生特性を示せるように設計されてい
るので、応力の変化は再生特性の劣化につながる。付着
力が大きければこのような特性劣化も防ぐことができ、
良好な再生特性を持つヘッドを得ることができる。
のは当然であるが、ヘッドの場合には微少な剥離が強磁
性トンネル接合部に印加されている応力の変化につなが
ることがある。強磁性トンネル接合部は応力のかかった
状態で最良の磁界再生特性を示せるように設計されてい
るので、応力の変化は再生特性の劣化につながる。付着
力が大きければこのような特性劣化も防ぐことができ、
良好な再生特性を持つヘッドを得ることができる。
【００２０】下電極材料表面の平坦性はその上に形成さ
れる強磁性トンネル接合部のバリア層５の平坦性にも影
響を及ぼす。一般に、下電極層２表面のラフネスが大き
ければバリア層５のラフネスも大きくなる。
れる強磁性トンネル接合部のバリア層５の平坦性にも影
響を及ぼす。一般に、下電極層２表面のラフネスが大き
ければバリア層５のラフネスも大きくなる。
【００２１】図２に示すように、バリア層５のラフネス
が大きいとバリア層５の厚みに場所による差が生じる。
トンネル電流は膜厚が薄いところを集中的に流れるか
ら、厚いところを流れる電流値が低下し、ＭＲ比は小さ
くなる。
が大きいとバリア層５の厚みに場所による差が生じる。
トンネル電流は膜厚が薄いところを集中的に流れるか
ら、厚いところを流れる電流値が低下し、ＭＲ比は小さ
くなる。
【００２２】磁気抵抗効果ヘッドとしてはいくつかのの
構成を用いることができる。
構成を用いることができる。
【００２３】［構造１］図３にシールド型センサ部を空
気ベアリング面（ＡＢＳ：Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓ
ｕｒｆａｃｅ）に平行に切った時の断面の概念図を示
す。ハードディスク装置においては、磁気ヘッドのスラ
イダは、回転する磁気ディスクからの空気の流れを受け
て浮上し、安定した浮上姿勢をとる。この空気の流れを
受ける面を以下ＡＢＳ面という。
気ベアリング面（ＡＢＳ：Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓ
ｕｒｆａｃｅ）に平行に切った時の断面の概念図を示
す。ハードディスク装置においては、磁気ヘッドのスラ
イダは、回転する磁気ディスクからの空気の流れを受け
て浮上し、安定した浮上姿勢をとる。この空気の流れを
受ける面を以下ＡＢＳ面という。
【００２４】図３に示す構造１においては、基板上に下
シールド、下電極層２、下地層、固定させる層３、固定
層４、バリア層５、フリー層が順次積層される。その上
に図に示したようにパターン化された縦バイアス層６お
よび絶縁層７が積層される。さらにその上に上電極層８
および上シールド層９が積層される。下地層／固定させ
る層３／固定層４／バリア層５／フリー層の部分が強磁
性トンネル接合部である。
シールド、下電極層２、下地層、固定させる層３、固定
層４、バリア層５、フリー層が順次積層される。その上
に図に示したようにパターン化された縦バイアス層６お
よび絶縁層７が積層される。さらにその上に上電極層８
および上シールド層９が積層される。下地層／固定させ
る層３／固定層４／バリア層５／フリー層の部分が強磁
性トンネル接合部である。
【００２５】ここで、フリー層においては、スピンバル
ブの構成要素で、外部磁界に応じて自由に磁化方向が変
化するので、フリー層と呼んでいる。
ブの構成要素で、外部磁界に応じて自由に磁化方向が変
化するので、フリー層と呼んでいる。
【００２６】又、スピンバルブにおいては、フリー層と
固定層との磁化方向の角度により出力が決まるので、フ
リー層の磁化が回転した場合、非磁性層を介してフリー
層に隣接している磁性層は、その磁化が固定されている
必要がある。この意味でこの磁性層を固定層と呼んであ
る。
固定層との磁化方向の角度により出力が決まるので、フ
リー層の磁化が回転した場合、非磁性層を介してフリー
層に隣接している磁性層は、その磁化が固定されている
必要がある。この意味でこの磁性層を固定層と呼んであ
る。
【００２７】又、固定させる層とは、固定層の磁化方向
を固定させる層であり、反強磁性層や硬質磁性層が用い
られる。
を固定させる層であり、反強磁性層や硬質磁性層が用い
られる。
【００２８】さて、この構造１において、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
から左右に配置された絶縁層７の間を通り、フリー層、
バリア層５、固定層４、固定させる層３、下地層を通過
し、下電極層２へと流れる。この際、縦バイアス層６は
電流の流れから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。又、縦バイアス層６はフリー層上に
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に流れるセンス
電流を制御すると同時に、フリー層に印加される縦バイ
アスを制御する。
電極から下電極へ電流を流したとすると、電流は上電極
から左右に配置された絶縁層７の間を通り、フリー層、
バリア層５、固定層４、固定させる層３、下地層を通過
し、下電極層２へと流れる。この際、縦バイアス層６は
電流の流れから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。又、縦バイアス層６はフリー層上に
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に流れるセンス
電流を制御すると同時に、フリー層に印加される縦バイ
アスを制御する。
【００２９】ここでは、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記述
したが、下シールドと下電極との間、又は上電極と上シ
ールドとの間に下ギャップ層として絶縁層７を配置する
ことも可能である。又、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。 反強磁性層と
下電極層２との間には下地層、フリー層と上電極層８と
の間には上部層を設けることも可能である。
し、上電極上に上シールドを積層した構造について記述
したが、下シールドと下電極との間、又は上電極と上シ
ールドとの間に下ギャップ層として絶縁層７を配置する
ことも可能である。又、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。 反強磁性層と
下電極層２との間には下地層、フリー層と上電極層８と
の間には上部層を設けることも可能である。
【００３０】［構造２］図４にシールド型センサ部をＡ
ＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。この構
成では、基板上に下シールド、下電極層２、固定させる
層３、固定層４、バリア層５、フリー層が順次積層され
る。その上に図に示したようにパターン化された上電極
層８が積層される。さらにその上に縦バイアス層６およ
び上シールド層９が積層される。固定させる層３／固定
層４／バリア層５／フリー層の部分が強磁性トンネル接
合部である。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、バリア層５、固定層４、固定させる層３を通過し、
下電極層２へと流れる。この際、縦バイアス層６は電流
の流れ方に関与することはない。又、縦バイアス層６は
フリー層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
流れるセンス電流を制御すると同時に、フリー層に印加
される縦バイアスを制御する。
ＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。この構
成では、基板上に下シールド、下電極層２、固定させる
層３、固定層４、バリア層５、フリー層が順次積層され
る。その上に図に示したようにパターン化された上電極
層８が積層される。さらにその上に縦バイアス層６およ
び上シールド層９が積層される。固定させる層３／固定
層４／バリア層５／フリー層の部分が強磁性トンネル接
合部である。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、バリア層５、固定層４、固定させる層３を通過し、
下電極層２へと流れる。この際、縦バイアス層６は電流
の流れ方に関与することはない。又、縦バイアス層６は
フリー層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
流れるセンス電流を制御すると同時に、フリー層に印加
される縦バイアスを制御する。
【００３１】ここでは、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、又は上電極と上シー
ルドとの間に下ギャップ層として絶縁層７を配置するこ
とも可能である。又、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。反強磁性層と下電
極層２との間には下地層、フリー層と上電極層８との間
には上部層を設けることも可能である。
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、又は上電極と上シー
ルドとの間に下ギャップ層として絶縁層７を配置するこ
とも可能である。又、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。反強磁性層と下電
極層２との間には下地層、フリー層と上電極層８との間
には上部層を設けることも可能である。
【００３２】［構造３］図５にシールド型センサ部をＡ
ＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。この構
成では、基板上に下シールドおよび下電極層２が積層さ
れる。その上にフリー層およびバリア層５が積層され
る。バリア層５上の左右の縦バイアス層６の間の部分
に、固定層４／固定させる層３／上電極が積層されこれ
らは図のようにパターン化される。パターン化された固
定層４／固定させる層３／上電極の左右には絶縁層７が
配置される。さらにその上に上電極および上シールド層
９が積層される。 下地層／固定させる層３／固定層４
／バリア層５／フリー層の部分が強磁性トンネル接合部
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、電流は上電極から固定させる層
３、固定層４、バリア層５、フリー層を通過し、下電極
層２へと流れる。この際、縦バイアス層６は電流の流れ
方に関与することはない。又、縦バイアス層６はフリー
層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流れる
センス電流を制御すると同時に、フリー層に印加される
縦バイアスを制御する。ここでは、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、又は上電極
と上シールドとの間に下ギャップ層として絶縁層７を配
置することも可能である。又、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
２とフリー層との間には下地層を、反強磁性層と上電極
層８との間には上部層を設けることもできる。
ＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。この構
成では、基板上に下シールドおよび下電極層２が積層さ
れる。その上にフリー層およびバリア層５が積層され
る。バリア層５上の左右の縦バイアス層６の間の部分
に、固定層４／固定させる層３／上電極が積層されこれ
らは図のようにパターン化される。パターン化された固
定層４／固定させる層３／上電極の左右には絶縁層７が
配置される。さらにその上に上電極および上シールド層
９が積層される。 下地層／固定させる層３／固定層４
／バリア層５／フリー層の部分が強磁性トンネル接合部
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、電流は上電極から固定させる層
３、固定層４、バリア層５、フリー層を通過し、下電極
層２へと流れる。この際、縦バイアス層６は電流の流れ
方に関与することはない。又、縦バイアス層６はフリー
層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流れる
センス電流を制御すると同時に、フリー層に印加される
縦バイアスを制御する。ここでは、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、又は上電極
と上シールドとの間に下ギャップ層として絶縁層７を配
置することも可能である。又、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
２とフリー層との間には下地層を、反強磁性層と上電極
層８との間には上部層を設けることもできる。
【００３３】［構造４］図６にシールド型センサ部をＡ
ＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。この構
成では、基板上に下シールド、下電極層２、およびフリ
ー層が積層される。その上に図のようにパターン化され
た縦バイアス層６が積層される。フリー層上の左右の縦
バイアス層６の間の部分に、バリア層５／固定層４／固
定させる層３／上電極層８が積層されこれらは図のよう
にパターン化される。下地層／固定させる層３／固定層
４／バリア層５／フリー層の部分が強磁性トンネル接合
部である。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、電流は上電極から固定させる
層３、固定層４、バリア層５、フリー層を通過し、下電
極層２へと流れる。この際、縦バイアス層６は電流の流
れ方に関与することはない。又、縦バイアス層６はフリ
ー層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流れ
るセンス電流を制御すると同時に、フリー層に印加され
る縦バイアスを制御する。
ＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。この構
成では、基板上に下シールド、下電極層２、およびフリ
ー層が積層される。その上に図のようにパターン化され
た縦バイアス層６が積層される。フリー層上の左右の縦
バイアス層６の間の部分に、バリア層５／固定層４／固
定させる層３／上電極層８が積層されこれらは図のよう
にパターン化される。下地層／固定させる層３／固定層
４／バリア層５／フリー層の部分が強磁性トンネル接合
部である。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、電流は上電極から固定させる
層３、固定層４、バリア層５、フリー層を通過し、下電
極層２へと流れる。この際、縦バイアス層６は電流の流
れ方に関与することはない。又、縦バイアス層６はフリ
ー層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流れ
るセンス電流を制御すると同時に、フリー層に印加され
る縦バイアスを制御する。
【００３４】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７を配置することも可能であ
る。又、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２とフリー層との間には下地層を設けるこ
ともできる。
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７を配置することも可能であ
る。又、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２とフリー層との間には下地層を設けるこ
ともできる。
【００３５】［構造５］図７にシールド型センサ部をＡ
ＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。この構
成では、基板上に下シールド、下電極、反強磁性層、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
のようにパターン化されたフリー層を積層する。フリー
層の左右には絶縁層７および縦バイアス層６がその端部
がフリー層に接するように配置されている。さらにその
上部には上電極層８および上シールド層９が積層され
る。下地層／固定させる層３／固定層４／バリア層５／
フリー層の部分が強磁性トンネル接合部である。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、バリア層５、固定
層４、固定させる層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６は絶縁層７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。又、縦バイ
アス層６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
流れるセンス電流を制御すると同時に、フリー層に印可
される縦バイアスを制御する。
ＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。この構
成では、基板上に下シールド、下電極、反強磁性層、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
のようにパターン化されたフリー層を積層する。フリー
層の左右には絶縁層７および縦バイアス層６がその端部
がフリー層に接するように配置されている。さらにその
上部には上電極層８および上シールド層９が積層され
る。下地層／固定させる層３／固定層４／バリア層５／
フリー層の部分が強磁性トンネル接合部である。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、バリア層５、固定
層４、固定させる層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６は絶縁層７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。又、縦バイ
アス層６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
流れるセンス電流を制御すると同時に、フリー層に印可
される縦バイアスを制御する。
【００３６】ここでは、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、又は上電極と上シー
ルドとの間に下ギャップ層として絶縁層７を配置するこ
とも可能である。又、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２とフリ
ー層との間には下地層を、反強磁性層と上電極層８との
間には上部層を設けることもできる。
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、又は上電極と上シー
ルドとの間に下ギャップ層として絶縁層７を配置するこ
とも可能である。又、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２とフリ
ー層との間には下地層を、反強磁性層と上電極層８との
間には上部層を設けることもできる。
【００３７】又、ここでは強磁性トンネル接合部のうち
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。
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】［構造６］図８にシールド型センサ部をＡ
ＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。この構
成では、基板上に下シールド、下電極、反強磁性層、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
のようにパターン化されたフリー層を積層する。フリー
層の左右には酸化物縦バイアス層６がその端部がフリー
層に接するように配置されている。さらにその上部には
上電極層８および上シールド層９が積層される。下地層
／固定させる層３／固定層４／バリア層５／フリー層の
部分が強磁性トンネル接合部である。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、バリア層５、固定層４、固定
させる層３を順次通過し、下電極層２へと流れる。この
際、酸化物縦バイアス層６は絶縁層７なので、電流の流
れ方に関与することはない。又、縦バイアス層６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流れるセンス電
流を制御すると同時に、フリー層に印可される縦バイア
スを制御する。
ＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。この構
成では、基板上に下シールド、下電極、反強磁性層、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
のようにパターン化されたフリー層を積層する。フリー
層の左右には酸化物縦バイアス層６がその端部がフリー
層に接するように配置されている。さらにその上部には
上電極層８および上シールド層９が積層される。下地層
／固定させる層３／固定層４／バリア層５／フリー層の
部分が強磁性トンネル接合部である。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、バリア層５、固定層４、固定
させる層３を順次通過し、下電極層２へと流れる。この
際、酸化物縦バイアス層６は絶縁層７なので、電流の流
れ方に関与することはない。又、縦バイアス層６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流れるセンス電
流を制御すると同時に、フリー層に印可される縦バイア
スを制御する。
【００３９】ここでは、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、又は上電極と上シー
ルドとの間に下ギャップ層として絶縁層７を配置するこ
とも可能である。又、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２とフリ
ー層との間には下地層を、反強磁性層と上電極層８との
間には上部層を設けることもできる。 又、ここでは強
磁性トンネル接合部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。
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、又は上電極と上シー
ルドとの間に下ギャップ層として絶縁層７を配置するこ
とも可能である。又、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２とフリ
ー層との間には下地層を、反強磁性層と上電極層８との
間には上部層を設けることもできる。 又、ここでは強
磁性トンネル接合部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。
【００４０】［構造７］図９にシールド型センサ部をＡ
ＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。この構
成では、基板上に下シールド、下電極、固定させる層
３、固定層４およびバリア層５が順次積層される。その
上に図のようにパターン化されたフリー層／界面制御層
／縦バイアス層６を積層する。縦バイアスは界面制御層
により印加される大きさがコントロールされた後に、フ
リー層に印加される。フリー層の左右には絶縁層７が配
置されている。さらにその上部には上電極層８および上
シールド層９が積層される。下地層／固定させる層３／
固定層４／バリア層５／フリー層の部分が強磁性トンネ
ル接合部である。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、電流は上電極から縦バ
イアス層６、界面制御層、フリー層、バリア層５、固定
層４、固定させる層３を順次通過し、下電極層２へと流
れる。この際、酸化物縦バイアス層６は絶縁層７なの
で、電流の流れ方に関与することはない。又、縦バイア
ス層６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に流
れるセンス電流を制御すると同時に、フリー層に印可さ
れる縦バイアスを制御する。
ＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を示す。この構
成では、基板上に下シールド、下電極、固定させる層
３、固定層４およびバリア層５が順次積層される。その
上に図のようにパターン化されたフリー層／界面制御層
／縦バイアス層６を積層する。縦バイアスは界面制御層
により印加される大きさがコントロールされた後に、フ
リー層に印加される。フリー層の左右には絶縁層７が配
置されている。さらにその上部には上電極層８および上
シールド層９が積層される。下地層／固定させる層３／
固定層４／バリア層５／フリー層の部分が強磁性トンネ
ル接合部である。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、電流は上電極から縦バ
イアス層６、界面制御層、フリー層、バリア層５、固定
層４、固定させる層３を順次通過し、下電極層２へと流
れる。この際、酸化物縦バイアス層６は絶縁層７なの
で、電流の流れ方に関与することはない。又、縦バイア
ス層６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に流
れるセンス電流を制御すると同時に、フリー層に印可さ
れる縦バイアスを制御する。
【００４１】ここでは、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、又は上電極と上シー
ルドとの間に下ギャップ層として絶縁層７を配置するこ
とも可能である。又、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２とフリ
ー層との間には下地層を、反強磁性層と上電極層８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、ここでは強磁性トンネル接合部のうちフリー
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。
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、又は上電極と上シー
ルドとの間に下ギャップ層として絶縁層７を配置するこ
とも可能である。又、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２とフリ
ー層との間には下地層を、反強磁性層と上電極層８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、ここでは強磁性トンネル接合部のうちフリー
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。
【００４２】図３から図９の７つの構造に対応する代表
的な素子平面概念図を、図１０から図１６に示した。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。
的な素子平面概念図を、図１０から図１６に示した。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。
【００４３】図１０に示す構造１の磁気抵抗効果素子の
平面図において、Ａ１部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ１部は、下シールド層／下電極／固定
させる層／固定層／バリア層／絶縁層となっている。
又、Ｃ１部は、下シールド層／下電極／固定させる層／
固定層／バリア層／フリー層／縦バイアス層／絶縁層／
上電極層／上シールド層となっている。又、Ｄ１部は、
下シールド層／下電極／固定させる層／固定層／バリア
層／フリー層／上電極層／上シールド層となっている。
又、Ｅ１部は、下シールド層／下電極／固定させる層／
固定層／バリア層／絶縁層／上電極層／上シールド層と
なっている。
平面図において、Ａ１部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ１部は、下シールド層／下電極／固定
させる層／固定層／バリア層／絶縁層となっている。
又、Ｃ１部は、下シールド層／下電極／固定させる層／
固定層／バリア層／フリー層／縦バイアス層／絶縁層／
上電極層／上シールド層となっている。又、Ｄ１部は、
下シールド層／下電極／固定させる層／固定層／バリア
層／フリー層／上電極層／上シールド層となっている。
又、Ｅ１部は、下シールド層／下電極／固定させる層／
固定層／バリア層／絶縁層／上電極層／上シールド層と
なっている。
【００４４】図１１に示す構造２の磁気抵抗効果素子の
平面図において、Ａ２部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ２部は、下シールド層／下電極／固定
させる層／固定層／バリア層／絶縁層／上電極層となっ
ている。又、Ｃ２部は、下シールド層／下電極／固定さ
せる層／固定層／バリア層／絶縁層となっている。又、
Ｄ２部は、下シールド層／下電極／固定させる層／固定
層／バリア層／絶縁層／上シールド層となっている。
又、Ｅ２部は、下シールド層／下電極／固定させる層／
固定層／バリア層／フリー層／縦バイアス層／上シール
ド層となっている。又、Ｆ２部は、下シールド層／下電
極／固定させる層／固定層／バリア層／フリー層／上電
極層／縦バイアス層／上シールド層となっている。又、
Ｇ２部は、下シールド層／下電極／固定させる層／固定
層／バリア層／絶縁層／上電極層／／上シールド層とな
っている。
平面図において、Ａ２部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ２部は、下シールド層／下電極／固定
させる層／固定層／バリア層／絶縁層／上電極層となっ
ている。又、Ｃ２部は、下シールド層／下電極／固定さ
せる層／固定層／バリア層／絶縁層となっている。又、
Ｄ２部は、下シールド層／下電極／固定させる層／固定
層／バリア層／絶縁層／上シールド層となっている。
又、Ｅ２部は、下シールド層／下電極／固定させる層／
固定層／バリア層／フリー層／縦バイアス層／上シール
ド層となっている。又、Ｆ２部は、下シールド層／下電
極／固定させる層／固定層／バリア層／フリー層／上電
極層／縦バイアス層／上シールド層となっている。又、
Ｇ２部は、下シールド層／下電極／固定させる層／固定
層／バリア層／絶縁層／上電極層／／上シールド層とな
っている。
【００４５】図１２に示す構造３の磁気抵抗効果素子の
平面図において、Ａ３部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ３部は、下シールド層／下電極／フリ
ー層／バリア層／絶縁層となっている。又、Ｃ３部は、
下シールド層／下電極／縦バイアス層／フリー層／バリ
ア層／絶縁層／上電極層／上シールド層となっている。
又、Ｄ３部は、下シールド層／下電極／フリー層／バリ
ア層／固定層／固定させる層／上電極層／上シールド層
となっている。又、Ｅ３部は、下シールド層／下電極／
フリー層／バリア層／絶縁層／上電極層／上シールド層
となっている。又、Ｆ３部は、下シールド層／下電極／
フリー層／バリア層／絶縁層／上電極層／上シールド層
となっている。
平面図において、Ａ３部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ３部は、下シールド層／下電極／フリ
ー層／バリア層／絶縁層となっている。又、Ｃ３部は、
下シールド層／下電極／縦バイアス層／フリー層／バリ
ア層／絶縁層／上電極層／上シールド層となっている。
又、Ｄ３部は、下シールド層／下電極／フリー層／バリ
ア層／固定層／固定させる層／上電極層／上シールド層
となっている。又、Ｅ３部は、下シールド層／下電極／
フリー層／バリア層／絶縁層／上電極層／上シールド層
となっている。又、Ｆ３部は、下シールド層／下電極／
フリー層／バリア層／絶縁層／上電極層／上シールド層
となっている。
【００４６】図１３に示す構造４の磁気抵抗効果素子の
平面図において、Ａ４部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ４部は、下シールド層／下電極／フリ
ー層／バリア層／絶縁層となっている。又、Ｃ４部は、
下シールド層／下電極／フリー層／縦バイアス層／絶縁
層／上シールド層となっている。又、Ｄ４部は、下シー
ルド層／下電極／フリー層／バリア層／固定層／固定さ
せる層／上電極層／上シールド層となっている。又、Ｅ
４部は、下シールド層／下電極／フリー層／バリア層／
絶縁層／上電極層／上シールド層となっている。又、Ｆ
４部は、下シールド層／下電極／フリー層／バリア層／
絶縁層／上電極層／上シールド層となっている。又、Ｇ
４部は、下シールド層／下電極／フリー層／バリア層／
絶縁層／上電極層となっている。又、Ｈ４部は、下シー
ルド層／下電極／フリー層／絶縁層／上シールド層とな
っている。
平面図において、Ａ４部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ４部は、下シールド層／下電極／フリ
ー層／バリア層／絶縁層となっている。又、Ｃ４部は、
下シールド層／下電極／フリー層／縦バイアス層／絶縁
層／上シールド層となっている。又、Ｄ４部は、下シー
ルド層／下電極／フリー層／バリア層／固定層／固定さ
せる層／上電極層／上シールド層となっている。又、Ｅ
４部は、下シールド層／下電極／フリー層／バリア層／
絶縁層／上電極層／上シールド層となっている。又、Ｆ
４部は、下シールド層／下電極／フリー層／バリア層／
絶縁層／上電極層／上シールド層となっている。又、Ｇ
４部は、下シールド層／下電極／フリー層／バリア層／
絶縁層／上電極層となっている。又、Ｈ４部は、下シー
ルド層／下電極／フリー層／絶縁層／上シールド層とな
っている。
【００４７】図１４に示す構造５の磁気抵抗効果素子の
平面図において、Ａ５部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ５部は、下シールド層／下電極／固定
させる層／固定層／バリア層／絶縁層となっている。
又、Ｃ５部は、下シールド層／下電極／固定させる層／
固定層／バリア層／絶縁層／縦バイアス層／上電極層／
上シールド層となっている。又、Ｄ５部は、下シールド
層／下電極／固定させる層／固定層／バリア層／フリー
層／上電極層／上シールド層となっている。又、Ｅ５部
は、下シールド層／下電極／固定させる層／固定層／バ
リア層／絶縁層／上電極層／上シールド層となってい
る。又、Ｆ５部は、下シールド層／下電極／固定させる
層／固定層／バリア層／フリー層／絶縁層／縦バイアス
層／上電極層／上シールド層となっている。
平面図において、Ａ５部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ５部は、下シールド層／下電極／固定
させる層／固定層／バリア層／絶縁層となっている。
又、Ｃ５部は、下シールド層／下電極／固定させる層／
固定層／バリア層／絶縁層／縦バイアス層／上電極層／
上シールド層となっている。又、Ｄ５部は、下シールド
層／下電極／固定させる層／固定層／バリア層／フリー
層／上電極層／上シールド層となっている。又、Ｅ５部
は、下シールド層／下電極／固定させる層／固定層／バ
リア層／絶縁層／上電極層／上シールド層となってい
る。又、Ｆ５部は、下シールド層／下電極／固定させる
層／固定層／バリア層／フリー層／絶縁層／縦バイアス
層／上電極層／上シールド層となっている。
【００４８】図１５に示す構造６の磁気抵抗効果素子の
平面図において、Ａ６部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ６部は、下シールド層／下電極／固定
させる層／固定層／バリア層／絶縁層となっている。
又、Ｃ６部は、下シールド層／下電極／固定させる層／
固定層／バリア層／絶縁層／酸化物縦バイアス層／上電
極層／上シールド層となっている。又、Ｄ６部は、下シ
ールド層／下電極／固定させる層／固定層／バリア層／
フリー層／上電極層／上シールド層となっている。又、
Ｅ６部は、下シールド層／下電極／固定させる層／固定
層／バリア層／絶縁層／上電極層／上シールド層となっ
ている。又、Ｆ６部は、下シールド層／下電極／固定さ
せる層／固定層／バリア層／フリー層／酸化物縦バイア
ス層絶縁層／上電極層／上シールド層となっている。
平面図において、Ａ６部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ６部は、下シールド層／下電極／固定
させる層／固定層／バリア層／絶縁層となっている。
又、Ｃ６部は、下シールド層／下電極／固定させる層／
固定層／バリア層／絶縁層／酸化物縦バイアス層／上電
極層／上シールド層となっている。又、Ｄ６部は、下シ
ールド層／下電極／固定させる層／固定層／バリア層／
フリー層／上電極層／上シールド層となっている。又、
Ｅ６部は、下シールド層／下電極／固定させる層／固定
層／バリア層／絶縁層／上電極層／上シールド層となっ
ている。又、Ｆ６部は、下シールド層／下電極／固定さ
せる層／固定層／バリア層／フリー層／酸化物縦バイア
ス層絶縁層／上電極層／上シールド層となっている。
【００４９】図１６に示す構造７の磁気抵抗効果素子の
平面図において、Ａ７部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ７部は、下シールド層／下電極／固定
させる層／固定層／バリア層／絶縁層となっている。
又、Ｃ７部は、下シールド層／下電極／固定させる層／
固定層／バリア層／絶縁層／上電極層／上シールド層と
なっている。又、Ｄ７部は、下シールド層／下電極／固
定させる層／固定層／バリア層／フリー層／界面制御層
／縦バイアス層／上電極層／上シールド層となってい
る。
平面図において、Ａ７部は、下シールド層／下電極とな
っている。又、Ｂ７部は、下シールド層／下電極／固定
させる層／固定層／バリア層／絶縁層となっている。
又、Ｃ７部は、下シールド層／下電極／固定させる層／
固定層／バリア層／絶縁層／上電極層／上シールド層と
なっている。又、Ｄ７部は、下シールド層／下電極／固
定させる層／固定層／バリア層／フリー層／界面制御層
／縦バイアス層／上電極層／上シールド層となってい
る。
【００５０】次に、図３から図９に示した構造１から構
造７の各ヘッドの代表的な作成手順を示す。
造７の各ヘッドの代表的な作成手順を示す。
【００５１】図１７は図３に示した構造のヘッドの作成
手順の例である。基板上に下シールド、下電極、強磁性
トンネル接合（ＭＴＪ）を順次形成する。その上にステ
ンシルＰＲを形成し、縦バイアス及び絶縁層７を成膜し
た後にリフトオフする。更に、ＰＲを形成し、バリア層
５までミリングした後、絶縁層７を成膜する。リフトオ
フした後に、下電極が露出するまで絶縁層７部を穴あけ
し、上電極及び上シールドを形成する。
手順の例である。基板上に下シールド、下電極、強磁性
トンネル接合（ＭＴＪ）を順次形成する。その上にステ
ンシルＰＲを形成し、縦バイアス及び絶縁層７を成膜し
た後にリフトオフする。更に、ＰＲを形成し、バリア層
５までミリングした後、絶縁層７を成膜する。リフトオ
フした後に、下電極が露出するまで絶縁層７部を穴あけ
し、上電極及び上シールドを形成する。
【００５２】図１８は図４に示した構造のヘッドの作成
手順の例である。基板上に下シールド、下電極、強磁性
トンネル接合（ＭＴＪ）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７を成膜し、リフトオフする。ＰＲを形成
し、上電極を成膜した後にリフトオフする。ＰＲを形成
し、縦バイアス及び絶縁層７を成膜した後にリフトオフ
する。下電極が露出するまで絶縁層７部を穴あけし、上
シールドを形成する。
手順の例である。基板上に下シールド、下電極、強磁性
トンネル接合（ＭＴＪ）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７を成膜し、リフトオフする。ＰＲを形成
し、上電極を成膜した後にリフトオフする。ＰＲを形成
し、縦バイアス及び絶縁層７を成膜した後にリフトオフ
する。下電極が露出するまで絶縁層７部を穴あけし、上
シールドを形成する。
【００５３】図１９は図５に示した構造のヘッドの作成
手順の例である。基板上に下シールド、下電極を順次形
成する。その上にステンシルＰＲを形成し、縦バイアス
を成膜した後にリフトオフする。更に、ＭＴＪ、上電極
を成膜した後に、ＰＲを形成し、バリア層５までミリン
グする。絶縁層７を成膜し、リフトオフした後に、下電
極が露出するまで絶縁層７部を穴あけし、上シールドを
形成する。
手順の例である。基板上に下シールド、下電極を順次形
成する。その上にステンシルＰＲを形成し、縦バイアス
を成膜した後にリフトオフする。更に、ＭＴＪ、上電極
を成膜した後に、ＰＲを形成し、バリア層５までミリン
グする。絶縁層７を成膜し、リフトオフした後に、下電
極が露出するまで絶縁層７部を穴あけし、上シールドを
形成する。
【００５４】図２０は図６に示した構造のヘッドの作成
手順の例である。基板上に下シールド、下電極、強磁性
トンネル接合（ＭＴＪ）、上電極を順次形成する。その
上にステンシルＰＲを形成し、フリー層までミリングし
た後にＰＲ除去をする。更に、ＰＲを形成し、縦バイア
ス層６を成膜した後、リフトオフする。更に、絶縁層７
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７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７部を穴あけし、上シールド
を形成する。
手順の例である。基板上に下シールド、下電極、強磁性
トンネル接合（ＭＴＪ）、上電極を順次形成する。その
上にステンシルＰＲを形成し、フリー層までミリングし
た後にＰＲ除去をする。更に、ＰＲを形成し、縦バイア
ス層６を成膜した後、リフトオフする。更に、絶縁層７
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７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７部を穴あけし、上シールド
を形成する。
【００５５】図２１は図７に示した構造のヘッドの作成
手順の例である。基板上に下シールド、下電極、強磁性
トンネル接合（ＭＴＪ）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７および縦バイアス層６を順次成膜し、リフ
トオフする。更に、ＰＲを形成し、絶縁層７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７部を穴あけし、上シールドを形成する。
手順の例である。基板上に下シールド、下電極、強磁性
トンネル接合（ＭＴＪ）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７および縦バイアス層６を順次成膜し、リフ
トオフする。更に、ＰＲを形成し、絶縁層７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７部を穴あけし、上シールドを形成する。
【００５６】図８に示した構造の作成手順は図２１に示
した図７の構造の場合と同じである。
した図７の構造の場合と同じである。
【００５７】図２２は図９に示した構造のヘッドの作成
手順の例である。基板上に下シールド、下電極、強磁性
トンネル接合（ＭＴＪ）、界面制御層、縦バイアス層６
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７成膜し、リフ
トオフする。下電極が露出するまで絶縁層７部を穴あけ
し、上電極及び上シールドを形成する。
手順の例である。基板上に下シールド、下電極、強磁性
トンネル接合（ＭＴＪ）、界面制御層、縦バイアス層６
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７成膜し、リフ
トオフする。下電極が露出するまで絶縁層７部を穴あけ
し、上電極及び上シールドを形成する。
【００５８】次に、７構造を構成する要素の詳細につい
て述べる。
て述べる。
【００５９】各層を構成する要素としては以下の材料が
好適である。
好適である。
【００６０】［基板］アルチック、ＳｉＣ、アルミナ、
アルチック／アルミナ、ＳｉＣ／アルミナ等が好適であ
る。
アルチック／アルミナ、ＳｉＣ／アルミナ等が好適であ
る。
【００６１】［下シールド層１］ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、
又はＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺ
ｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨ
ｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、Ｃｏ
ＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ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
混合物等が好適である。
又はＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺ
ｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨ
ｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、Ｃｏ
ＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ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
混合物等が好適である。
【００６２】［下電極］Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｗ、
Ｍｏ 、Ｙ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄをベースとす
る単体、多層膜、又は、合金膜からなるグループ、又
は、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂ
をベースとする単体、多層膜、及び合金膜からなるグル
ープと、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄをベースとする
単体、多層膜、及び合金膜からなるグループとの多層
膜、等が好適である。
Ｍｏ 、Ｙ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄをベースとす
る単体、多層膜、又は、合金膜からなるグループ、又
は、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂ
をベースとする単体、多層膜、及び合金膜からなるグル
ープと、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄをベースとする
単体、多層膜、及び合金膜からなるグループとの多層
膜、等が好適である。
【００６３】［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、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａからなる単体、多層膜、およ
び混合物等が好適である。
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、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａからなる単体、多層膜、およ
び混合物等が好適である。
【００６４】［上電極層８］Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａからなる単
体、多層膜、又は混合物等が好適である。
Ｗ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａからなる単
体、多層膜、又は混合物等が好適である。
【００６５】［上シールド層９］ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、
又はＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺ
ｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨ
ｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、Ｃｏ
ＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ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
混合物等が好適である。
又はＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺ
ｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨ
ｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、Ｃｏ
ＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ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
混合物等が好適である。
【００６６】［絶縁層７］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、および混合物等が好適で
ある。
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、および混合物等が好適で
ある。
【００６７】［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、および混合物等が
好適である。
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、および混合物等が
好適である。
【００６８】［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、および混合物等が
好適である。
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、および混合物等が
好適である。
【００６９】［上部層］Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、
Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａからなる単体、
多層膜、および混合物等が好適である。
Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａからなる単体、
多層膜、および混合物等が好適である。
【００７０】［縦バイアス層６］ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣ
ｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎ
ｉ酸化物、ＮｉＣｏ酸化物、Ｆｅ酸化物、ＮｉＦｅ酸化
物、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、Ｃ
ｏフェライト、Ｂａフェライトからなる単体、多層膜、
および混合物等が好適である。
ｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎ
ｉ酸化物、ＮｉＣｏ酸化物、Ｆｅ酸化物、ＮｉＦｅ酸化
物、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、Ｃ
ｏフェライト、Ｂａフェライトからなる単体、多層膜、
および混合物等が好適である。
【００７１】本発明を適用したヨーク型ヘッドとしては
図２３〜図２６のような断面形状のものを用いることが
できる。強磁性体基板（例えば、ＮｉＺｎフェライト、
ＭｎＺｎフェライト、ＭｇＺｎフェライト）には溝が形
成され、この溝には非磁性絶縁体（例えば、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）が充填される。この非磁性
絶縁体上に、非磁性絶縁層７、磁気抵抗効果素子、上下
電極層２、磁極を形成する。図２７は断面図が図２３の
場合の本発明のヨーク型ヘッドを上から見た図である。
図２７中のＡ〜Ｎの各ポイントの膜構成は以下のとおり
である。
図２３〜図２６のような断面形状のものを用いることが
できる。強磁性体基板（例えば、ＮｉＺｎフェライト、
ＭｎＺｎフェライト、ＭｇＺｎフェライト）には溝が形
成され、この溝には非磁性絶縁体（例えば、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）が充填される。この非磁性
絶縁体上に、非磁性絶縁層７、磁気抵抗効果素子、上下
電極層２、磁極を形成する。図２７は断面図が図２３の
場合の本発明のヨーク型ヘッドを上から見た図である。
図２７中のＡ〜Ｎの各ポイントの膜構成は以下のとおり
である。
【００７２】 Ａ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／下電極層２ Ｂ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／下電極層２／磁区制
御用縦バイアス層６ Ｃ、強磁性体基板／非磁性絶縁体 Ｄ、強磁性体基板 Ｅ、強磁性体基板／非磁性絶縁層７／先端ヨーク層 Ｆ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／非磁性絶縁層７／先
端ヨーク層 Ｇ、強磁性体基板／非磁性絶縁層７／下電極層２／強磁
性トンネル接合素子／上電極層 Ｈ、強磁性体基板／非磁性絶縁層７／下電極層２／強磁
性トンネル接合素子／先端ヨーク層 Ｉ， 強磁性体基板／非磁性絶縁層７／後部ヨーク層 Ｊ、強磁性体基板／軟磁性層／後部ヨーク層 Ｋ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／非磁性絶縁層７／後
部ヨーク層 Ｌ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／下電極膜／強磁性ト
ンネル接合素子／後部ヨーク層 Ｍ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／膜厚調整層／磁区制
御用縦バイアス層６／上電極層８ Ｎ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／膜厚調整層／上電極
層８
御用縦バイアス層６ Ｃ、強磁性体基板／非磁性絶縁体 Ｄ、強磁性体基板 Ｅ、強磁性体基板／非磁性絶縁層７／先端ヨーク層 Ｆ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／非磁性絶縁層７／先
端ヨーク層 Ｇ、強磁性体基板／非磁性絶縁層７／下電極層２／強磁
性トンネル接合素子／上電極層 Ｈ、強磁性体基板／非磁性絶縁層７／下電極層２／強磁
性トンネル接合素子／先端ヨーク層 Ｉ， 強磁性体基板／非磁性絶縁層７／後部ヨーク層 Ｊ、強磁性体基板／軟磁性層／後部ヨーク層 Ｋ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／非磁性絶縁層７／後
部ヨーク層 Ｌ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／下電極膜／強磁性ト
ンネル接合素子／後部ヨーク層 Ｍ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／膜厚調整層／磁区制
御用縦バイアス層６／上電極層８ Ｎ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／膜厚調整層／上電極
層８
【００７３】各層を構成する材料としては以下の材料が
有力な候補となる。 １、強磁性体基板 ＮｉＺｎフェライト、ＭｎＺｎフェライト、ＭｇＺｎフ
ェライト ２、非磁性絶縁体 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 ３、磁区制御用縦バイアス層６ ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、Ｆ
ｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎｉ酸化物、ＮｉＣｏ酸化物、Ｉｒ
Ｍｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ ４、磁極及び軟磁性層 ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、又はＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、
ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、Ｃ
ｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、
ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ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 ５、下電極膜及び上電極膜 Ａｕ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ ６、膜厚調整層 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 縦バイアス層６の配置のしかたとしては図２８〜３０の
３通りが考えられる。
有力な候補となる。 １、強磁性体基板 ＮｉＺｎフェライト、ＭｎＺｎフェライト、ＭｇＺｎフ
ェライト ２、非磁性絶縁体 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 ３、磁区制御用縦バイアス層６ ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、Ｆ
ｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎｉ酸化物、ＮｉＣｏ酸化物、Ｉｒ
Ｍｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ ４、磁極及び軟磁性層 ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、又はＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、
ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、Ｃ
ｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、
ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ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 ５、下電極膜及び上電極膜 Ａｕ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ ６、膜厚調整層 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 縦バイアス層６の配置のしかたとしては図２８〜３０の
３通りが考えられる。
【００７４】図２８は強磁性トンネル接合素子の端部に
接するように縦バイアス層６を設置している。図２９は
は強磁性トンネル接合素子の端部に一部重なるように縦
バイアス層６を設置している。図３０は全面に重なるよ
うに縦バイアス層６を設置した例である。
接するように縦バイアス層６を設置している。図２９は
は強磁性トンネル接合素子の端部に一部重なるように縦
バイアス層６を設置している。図３０は全面に重なるよ
うに縦バイアス層６を設置した例である。
【００７５】強磁性トンネル接合部としては以下の構成
のものを用いることができる。 ・基板／下地層／フリー層／バリア層５／固定層４／固
定させる層３／保護層 ・基板／下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層／バ
リア層５／固定層４／固定させる層３／保護層 ・基板／下地層／フリー層／バリア層５／第２ＭＲエン
ハンス層／固定層４／固定させる層３／保護層 ・基板／下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層／バ
リア層５／第２ＭＲエンハンス層／固定層４／固定させ
る層３／保護層 ・基板／下地層／固定させる層３／固定層４／バリア層
５／フリー層／保護層 ・基板／下地層／固定させる層３／固定層４／第１ＭＲ
エンハンス層／バリア層５／フリー層／保護層 ・基板／下地層／固定させる層３／固定層４／バリア層
５／第２ＭＲエンハンス層／フリー層／保護層 ・基板／下地層／固定させる層３／固定層４／第１ＭＲ
エンハンス層／バリア層５／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、又は多層膜を用いる。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、又は多層
膜を用いる。添加元素として、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃ
ｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎ
ｂ、Ｖを用いることもできる。下地層は用いない場合も
ある。
のものを用いることができる。 ・基板／下地層／フリー層／バリア層５／固定層４／固
定させる層３／保護層 ・基板／下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層／バ
リア層５／固定層４／固定させる層３／保護層 ・基板／下地層／フリー層／バリア層５／第２ＭＲエン
ハンス層／固定層４／固定させる層３／保護層 ・基板／下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層／バ
リア層５／第２ＭＲエンハンス層／固定層４／固定させ
る層３／保護層 ・基板／下地層／固定させる層３／固定層４／バリア層
５／フリー層／保護層 ・基板／下地層／固定させる層３／固定層４／第１ＭＲ
エンハンス層／バリア層５／フリー層／保護層 ・基板／下地層／固定させる層３／固定層４／バリア層
５／第２ＭＲエンハンス層／フリー層／保護層 ・基板／下地層／固定させる層３／固定層４／第１ＭＲ
エンハンス層／バリア層５／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、又は多層膜を用いる。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、又は多層
膜を用いる。添加元素として、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃ
ｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎ
ｂ、Ｖを用いることもできる。下地層は用いない場合も
ある。
【００７６】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
金又はアモルファス磁性材料を用いることができる。
ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、
ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、Ｃ
ｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、
ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合
金又はアモルファス磁性材料を用いることができる。
【００７７】バリア層５としては、酸化物、窒化物、酸
化物と窒化物の混合物又は金属／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、又はこ
れらとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔ
ａ、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。
化物と窒化物の混合物又は金属／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、又はこ
れらとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔ
ａ、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。
【００７８】第１および第２ＭＲエンハンス層としては
Ｃｏ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ等、又はＣｏＦｅＢ、Ｃ
ｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、
ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、Ｃ
ｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺ
ｒＭｏＮｉ合金又はアモルファス磁性材料を用いる。Ｍ
Ｒ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。
Ｃｏ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ等、又はＣｏＦｅＢ、Ｃ
ｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、
ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、Ｃ
ｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺ
ｒＭｏＮｉ合金又はアモルファス磁性材料を用いる。Ｍ
Ｒ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。
【００７９】固定層４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、又は積層膜を
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、又は積層膜と、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、又は積層膜とを、組み合わせた積層膜を用い
ることも可能である。
ースにするグループからなる単体、合金、又は積層膜を
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、又は積層膜と、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、又は積層膜とを、組み合わせた積層膜を用い
ることも可能である。
【００８０】Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／Ｃｏ
Ｆｅ、ＣｏＦｅＮｉ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＮｉ、Ｃｏ／Ｃｒ
／Ｃｏ、ＣｏＦｅ／Ｃｒ／ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ／Ｃ
ｒ／ＣｏＦｅＮｉは有力な候補である。
Ｆｅ、ＣｏＦｅＮｉ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＮｉ、Ｃｏ／Ｃｒ
／Ｃｏ、ＣｏＦｅ／Ｃｒ／ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ／Ｃ
ｒ／ＣｏＦｅＮｉは有力な候補である。
【００８１】固定させる層３としては、ＦｅＭｎ、Ｎｉ
Ｍｎ、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、
ＰｔＭｎ、ＰｔＣｒＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＡｌ、ＴｂＣ
ｏ、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、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＰｔＣｏ
などを用いることができる。ＰｔＭｎ又はＰｔＭｎにＴ
ｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、
Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔ
ａを添加した材料は有力な候補である。
Ｍｎ、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、
ＰｔＭｎ、ＰｔＣｒＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＡｌ、ＴｂＣ
ｏ、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、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＰｔＣｏ
などを用いることができる。ＰｔＭｎ又はＰｔＭｎにＴ
ｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、
Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔ
ａを添加した材料は有力な候補である。
【００８２】保護層としては、酸化物、窒化物、酸化物
と窒化物の混合物又は金属／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、又はこ
れらとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔ
ａ、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。保護層は用いない場合もある。
と窒化物の混合物又は金属／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、又はこ
れらとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔ
ａ、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。保護層は用いない場合もある。
【００８３】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。
生システムへの適用例を示す。
【００８４】図３１は本発明を適用した記録再生ヘッド
の概念図である。ヘッドは、基板４２上に再生ヘッド４
５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。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、
又、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、同一と
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。
の概念図である。ヘッドは、基板４２上に再生ヘッド４
５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。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、
又、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、同一と
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。
【００８５】図３２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。
た磁気記録再生装置の概念図である。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。
【００８６】
【実施例】最初に比較のために、従来例に記載されてい
るＡｌおよびＣｕを下電極層２に用いて、図４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 （２５ｎｍ）／
Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ｒｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆ
ｅ１０（５）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１
０（２ｎｍ） ／Ｎｉ８２Ｆｅ１８ （８ｎｍ）／Ｔａ
（３ｎｍ）を用いた。トンネル接合膜のうちＡｌ酸化物
層以外の層はいずれも、ＤＣマグネトロンスパッタによ
り、流量５０ｓｃｃｍ、ガス圧１ｍＴｏｒｒのＡｒガス
雰囲気中において成膜した。成膜電流は０．１Ａとし
た。背圧は２×１０-10Ｔｏｒｒである。Ａｌ酸化物層
はＡｌ層をスパッタにより２ｎｍ成膜後に０．１ｍｍＴ
ｏｒｒの純酸素雰囲気中で２０分間酸化させることによ
り形成させた。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。
るＡｌおよびＣｕを下電極層２に用いて、図４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 （２５ｎｍ）／
Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ｒｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆ
ｅ１０（５）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１
０（２ｎｍ） ／Ｎｉ８２Ｆｅ１８ （８ｎｍ）／Ｔａ
（３ｎｍ）を用いた。トンネル接合膜のうちＡｌ酸化物
層以外の層はいずれも、ＤＣマグネトロンスパッタによ
り、流量５０ｓｃｃｍ、ガス圧１ｍＴｏｒｒのＡｒガス
雰囲気中において成膜した。成膜電流は０．１Ａとし
た。背圧は２×１０-10Ｔｏｒｒである。Ａｌ酸化物層
はＡｌ層をスパッタにより２ｎｍ成膜後に０．１ｍｍＴ
ｏｒｒの純酸素雰囲気中で２０分間酸化させることによ
り形成させた。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。
【００８７】基板…厚さ２ｍｍのアルチック上にアルミ
ナを１０μｍ積層したもの 下シールド層１…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２
３（組成はａｔ％、以下同じ） 上シールド層９…厚さ１μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃ
ｒ３ 絶縁層７…厚さ７０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層６…Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ
１０．５Ｐｔ１５（３６ｎｍ） 界面制御層…なし 下ギャップ層…厚さ７０ｎｍのアルミナ 上ギャップ層…厚さ７０ｎｍのアルミナ 上部層…なし 下シールド及び上シールドはメッキ法により形成させ
た。絶縁層７及び上下ギャップ層のアルミナは、アルミ
ナターゲットをＲＦマグネトロンスパッタすることによ
り成膜した。この際、流量は５０ｓｃｃｍ、Ａｒガス圧
は１ｍＴｏｒｒ、成膜パワーは０．１Ａ、背圧は３×１
０-7Ｔｏｒｒとした。縦バイアス層６は、ＤＣマグネト
ロンスパッタにより、流量５０ｓｃｃｍ、ガス圧１ｍＴ
ｏｒｒのＸｅガス雰囲気中において成膜した。成膜電流
は０．１Ａとした。背圧は２×１０ -8Ｔｏｒｒである。
ナを１０μｍ積層したもの 下シールド層１…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２
３（組成はａｔ％、以下同じ） 上シールド層９…厚さ１μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃ
ｒ３ 絶縁層７…厚さ７０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層６…Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ
１０．５Ｐｔ１５（３６ｎｍ） 界面制御層…なし 下ギャップ層…厚さ７０ｎｍのアルミナ 上ギャップ層…厚さ７０ｎｍのアルミナ 上部層…なし 下シールド及び上シールドはメッキ法により形成させ
た。絶縁層７及び上下ギャップ層のアルミナは、アルミ
ナターゲットをＲＦマグネトロンスパッタすることによ
り成膜した。この際、流量は５０ｓｃｃｍ、Ａｒガス圧
は１ｍＴｏｒｒ、成膜パワーは０．１Ａ、背圧は３×１
０-7Ｔｏｒｒとした。縦バイアス層６は、ＤＣマグネト
ロンスパッタにより、流量５０ｓｃｃｍ、ガス圧１ｍＴ
ｏｒｒのＸｅガス雰囲気中において成膜した。成膜電流
は０．１Ａとした。背圧は２×１０ -8Ｔｏｒｒである。
【００８８】このヘッドを図３１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３μｍ、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。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４および固定させる層３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℃、５００Ｏｅ磁界中、１時間の着
磁熱処理を行った。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、Ｍｒ
Ｔは０．３５ｍｅｍｕ／ｃｍ2とした。試作したヘッド
を用いて、再生出力、Ｓ／Ｎ、ビットエラーレートを測
定した。試作完了直後と、試作完了後に環境温度１００
℃、湿度９０％、１０００時間環境試験後との両方の測
定結果を図３３および図３４に示す。
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３μｍ、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。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４および固定させる層３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℃、５００Ｏｅ磁界中、１時間の着
磁熱処理を行った。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、Ｍｒ
Ｔは０．３５ｍｅｍｕ／ｃｍ2とした。試作したヘッド
を用いて、再生出力、Ｓ／Ｎ、ビットエラーレートを測
定した。試作完了直後と、試作完了後に環境温度１００
℃、湿度９０％、１０００時間環境試験後との両方の測
定結果を図３３および図３４に示す。
【００８９】Ｃｕ（４０ｎｍ）を下電極層２に用いた場
合は再生出力は３．１ｍＶと大きく、環境試験前後でも
ほとんど変わらないが、Ｓ／Ｎは環境試験前は２８ｄＢ
あったのに対し環境試験後は２１ｄＢと大きく低下し
た。又、ビットエラーレートも環境試験前は１×１０-6
だったのに対し、環境試験後は１×１０-3と悪くなっ
た。これは再生信号にバルクハウゼンノイズが乗ってい
るためであり、ヘッドのＲ−Ｈループを測定したとこ
ろ、フリー層磁化反転のヒステリシスが大きくフリー層
の磁壁移動に伴うバルクハウゼンノイズが発生している
事が明らかになった。環境試験後のヘッドのＴＭＲ素子
断面を顕微鏡により観察したところ、下電極部と下ギャ
ップ層であるアルミナ層との間で微少な剥離が生じてお
り、この微少な剥離がＴＭＲ膜におけるフリー層や縦バ
イアス層６に与えられる応力の方向及び大きさの変化に
つながり、ヒステリシスの増加につながったものと思わ
れる。
合は再生出力は３．１ｍＶと大きく、環境試験前後でも
ほとんど変わらないが、Ｓ／Ｎは環境試験前は２８ｄＢ
あったのに対し環境試験後は２１ｄＢと大きく低下し
た。又、ビットエラーレートも環境試験前は１×１０-6
だったのに対し、環境試験後は１×１０-3と悪くなっ
た。これは再生信号にバルクハウゼンノイズが乗ってい
るためであり、ヘッドのＲ−Ｈループを測定したとこ
ろ、フリー層磁化反転のヒステリシスが大きくフリー層
の磁壁移動に伴うバルクハウゼンノイズが発生している
事が明らかになった。環境試験後のヘッドのＴＭＲ素子
断面を顕微鏡により観察したところ、下電極部と下ギャ
ップ層であるアルミナ層との間で微少な剥離が生じてお
り、この微少な剥離がＴＭＲ膜におけるフリー層や縦バ
イアス層６に与えられる応力の方向及び大きさの変化に
つながり、ヒステリシスの増加につながったものと思わ
れる。
【００９０】一方、Ａｌ（４０ｎｍ）を用いた場合は、
再生出力、Ｓ／Ｎ、ビットエラーレートはいずれも環境
試験前後で変化しないものの、その値は環境試験前のＣ
ｕ（４０ｎｍ）の場合と比較して大幅に小さいことがわ
かる。Ａｌ電極層表面のラフネスがバリア層５のラフネ
スを大きくし、再生出力を低下させたためと思われる。
再生出力、Ｓ／Ｎ、ビットエラーレートはいずれも環境
試験前後で変化しないものの、その値は環境試験前のＣ
ｕ（４０ｎｍ）の場合と比較して大幅に小さいことがわ
かる。Ａｌ電極層表面のラフネスがバリア層５のラフネ
スを大きくし、再生出力を低下させたためと思われる。
【００９１】次に、本発明の実施例として、本発明の下
地層を用いて図４の構造のヘッドを作成した。この際強
磁性トンネル接合部としては、／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ
４６Ｍｎ５４ （２５ｎｍ）／ Ｃｏ９０Ｆｅ１０
（５）／Ｒｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ａ
ｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ） ／
Ｎｉ８２Ｆｅ１８ （８ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）を用い
た。トンネル接合膜のうちＡｌ酸化物層以外の層はいず
れも、ＤＣマグネトロンスパッタにより、流量５０ｓｃ
ｃｍ、ガス圧１ｍＴｏｒｒのＡｒガス雰囲気中において
成膜した。成膜電流は０．１Ａとした。背圧は２×１０
-10Ｔｏｒｒである。Ａｌ酸化物層はＡｌ層をスパッタ
により２ｎｍ成膜後に０．１ｍｍＴｏｒｒの純酸素雰囲
気中で２０分間酸化させることにより形成させた。
地層を用いて図４の構造のヘッドを作成した。この際強
磁性トンネル接合部としては、／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ
４６Ｍｎ５４ （２５ｎｍ）／ Ｃｏ９０Ｆｅ１０
（５）／Ｒｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ａ
ｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ） ／
Ｎｉ８２Ｆｅ１８ （８ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）を用い
た。トンネル接合膜のうちＡｌ酸化物層以外の層はいず
れも、ＤＣマグネトロンスパッタにより、流量５０ｓｃ
ｃｍ、ガス圧１ｍＴｏｒｒのＡｒガス雰囲気中において
成膜した。成膜電流は０．１Ａとした。背圧は２×１０
-10Ｔｏｒｒである。Ａｌ酸化物層はＡｌ層をスパッタ
により２ｎｍ成膜後に０．１ｍｍＴｏｒｒの純酸素雰囲
気中で２０分間酸化させることにより形成させた。
【００９２】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。
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。
【００９３】基板…厚さ２ｍｍのアルチック上にアルミ
ナを１０μｍ積層したもの 下シールド層１…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２
３（組成はａｔ％、以下同じ） 上シールド層９…厚さ１μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃ
ｒ３ 絶縁層７…厚さ７０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層６…Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ
１０．５Ｐｔ１５（３６ｎｍ） 界面制御層…なし 下ギャップ層…厚さ７０ｎｍのアルミナ 上ギャップ層…厚さ７０ｎｍのアルミナ 上部層…なし 下シールド及び上シールドはメッキ法により形成させ
た。絶縁層７及び上下ギャップ層のアルミナは、アルミ
ナターゲットをＲＦマグネトロンスパッタすることによ
り成膜した。この際、流量は５０ｓｃｃｍ、Ａｒガス圧
は１ｍＴｏｒｒ、成膜パワーは０．１Ａ、背圧は３×１
０-7Ｔｏｒｒとした。縦バイアス層６は、ＤＣマグネト
ロンスパッタにより、流量５０ｓｃｃｍ、ガス圧１ｍＴ
ｏｒｒのＸｅガス雰囲気中において成膜した。成膜電流
は０．１Ａとした。背圧は２×１０ -8Ｔｏｒｒである。
ナを１０μｍ積層したもの 下シールド層１…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２
３（組成はａｔ％、以下同じ） 上シールド層９…厚さ１μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃ
ｒ３ 絶縁層７…厚さ７０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層６…Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ
１０．５Ｐｔ１５（３６ｎｍ） 界面制御層…なし 下ギャップ層…厚さ７０ｎｍのアルミナ 上ギャップ層…厚さ７０ｎｍのアルミナ 上部層…なし 下シールド及び上シールドはメッキ法により形成させ
た。絶縁層７及び上下ギャップ層のアルミナは、アルミ
ナターゲットをＲＦマグネトロンスパッタすることによ
り成膜した。この際、流量は５０ｓｃｃｍ、Ａｒガス圧
は１ｍＴｏｒｒ、成膜パワーは０．１Ａ、背圧は３×１
０-7Ｔｏｒｒとした。縦バイアス層６は、ＤＣマグネト
ロンスパッタにより、流量５０ｓｃｃｍ、ガス圧１ｍＴ
ｏｒｒのＸｅガス雰囲気中において成膜した。成膜電流
は０．１Ａとした。背圧は２×１０ -8Ｔｏｒｒである。
【００９４】このヘッドを図３１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３μｍ、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。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４および固定させる層３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℃、５００Ｏｅ磁界中、１時間の着
磁熱処理を行った。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、Ｍｒ
Ｔは０．３５ｍｅｍｕ／ｃｍ2とした。試作したヘッド
を用いて、Ｓ／Ｎおよびビットエラーレートを測定し
た。環境温度１００℃、湿度９０％、１０００時間環境
試験後の測定結果を図３５に示す。図には従来例のＣｕ
及びＡｌを下電極層２に用いた場合もあわせて示した。
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３μｍ、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。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４および固定させる層３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℃、５００Ｏｅ磁界中、１時間の着
磁熱処理を行った。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、Ｍｒ
Ｔは０．３５ｍｅｍｕ／ｃｍ2とした。試作したヘッド
を用いて、Ｓ／Ｎおよびビットエラーレートを測定し
た。環境温度１００℃、湿度９０％、１０００時間環境
試験後の測定結果を図３５に示す。図には従来例のＣｕ
及びＡｌを下電極層２に用いた場合もあわせて示した。
【００９５】図１に示したデータと、図３３、図３４、
図３５のデータをあわせて考えると、表面のラフネスが
大きいＡｌを下電極層２に用いた場合はヘッドの出力が
低く、それ以外の表面ラフネスの小さい膜を下電極層２
に用いた場合はヘッド出力が大きい。
図３５のデータをあわせて考えると、表面のラフネスが
大きいＡｌを下電極層２に用いた場合はヘッドの出力が
低く、それ以外の表面ラフネスの小さい膜を下電極層２
に用いた場合はヘッド出力が大きい。
【００９６】この点を確認する目的で、上述作成法で作
れば高いヘッド出力が得られる下電極材料を、成膜条件
を変えて成膜する事により表面ラフネスを変えて作成
し、再生特性を測定した。
れば高いヘッド出力が得られる下電極材料を、成膜条件
を変えて成膜する事により表面ラフネスを変えて作成
し、再生特性を測定した。
【００９７】最初に、下電極材料としてＭｏ（４０ｎ
ｍ）を用い、その成膜時のＡｒガス圧を変えることによ
り表面ラフネスを変えて、ヘッドを作成した。ヘッドの
構成及び作成条件は下電極層２をのぞいて、図３５のデ
ータを取得した場合と同じである。図３６に下電極層２
のＡｒガス圧と、下電極層２上をＡＦＭにより観測した
場合の平均粗さＲａ、ヘッドとした場合のＳ／Ｎ、およ
びビットエラーレートの関係である。Ｒａが０．３ｎｍ
以下ではＳ／Ｎ及びビットエラーレートはほとんど変わ
らないが、０．３ｎｍを越えると急激にＳ／Ｎおよびビ
ットエラーレートが低下することがわかる。
ｍ）を用い、その成膜時のＡｒガス圧を変えることによ
り表面ラフネスを変えて、ヘッドを作成した。ヘッドの
構成及び作成条件は下電極層２をのぞいて、図３５のデ
ータを取得した場合と同じである。図３６に下電極層２
のＡｒガス圧と、下電極層２上をＡＦＭにより観測した
場合の平均粗さＲａ、ヘッドとした場合のＳ／Ｎ、およ
びビットエラーレートの関係である。Ｒａが０．３ｎｍ
以下ではＳ／Ｎ及びビットエラーレートはほとんど変わ
らないが、０．３ｎｍを越えると急激にＳ／Ｎおよびビ
ットエラーレートが低下することがわかる。
【００９８】下電極成膜時の成膜ガス圧を変えただけで
は、Ｓ／Ｎやビットエラーレートが変わっても、それが
下電極層２表面のラフネスのせいであるといいきるのは
難しい。そこで次に、他の方法で下電極層２表面のラフ
ネスを変えることを考えた。すなわち、下電極層２の膜
厚を変えることにより下電極層２の膜厚を変えた。図３
７は、下電極層２材料としてＭｏを用いた場合の、下電
極層２の膜厚と、下電極層２上を原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）により観測した場合の平均粗さＲａ、ヘッドとした
場合のＳ／Ｎ、およびビットエラーレートの関係であ
る。ヘッドの構成及び作成条件は下電極層２をのぞい
て、図３５のデータを取得した場合と同じである。成膜
時のＡｒガス圧を変えた場合と同様に、Ｒａが０．３ｎ
ｍ以下ではＳ／Ｎ及びビットエラーレートはほとんど変
わらないが、０．３ｎｍを越えると急激にＳ／Ｎおよび
ビットエラーレートが低下することがわかる。
は、Ｓ／Ｎやビットエラーレートが変わっても、それが
下電極層２表面のラフネスのせいであるといいきるのは
難しい。そこで次に、他の方法で下電極層２表面のラフ
ネスを変えることを考えた。すなわち、下電極層２の膜
厚を変えることにより下電極層２の膜厚を変えた。図３
７は、下電極層２材料としてＭｏを用いた場合の、下電
極層２の膜厚と、下電極層２上を原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）により観測した場合の平均粗さＲａ、ヘッドとした
場合のＳ／Ｎ、およびビットエラーレートの関係であ
る。ヘッドの構成及び作成条件は下電極層２をのぞい
て、図３５のデータを取得した場合と同じである。成膜
時のＡｒガス圧を変えた場合と同様に、Ｒａが０．３ｎ
ｍ以下ではＳ／Ｎ及びビットエラーレートはほとんど変
わらないが、０．３ｎｍを越えると急激にＳ／Ｎおよび
ビットエラーレートが低下することがわかる。
【００９９】図３６及び図３７の結果から、少なくとも
Ｍｏ電極に関しては平均粗さ０．３ｎｍを越えるとＳ／
Ｎ及びビットエラーレートが低下することがわかった。
次に、他の材料を下電極に用いて同様の傾向があるかど
うかを調べた。図３８は、下電極層２材料としてＴｉを
用いた場合の、下電極層２の膜厚と、下電極層２上をＡ
ＦＭにより観測した場合の平均粗さＲａ、ヘッドとした
場合のＳ／Ｎ、およびビットエラーレートの関係であ
る。ヘッドの構成及び作成条件は下電極層２をのぞい
て、図３５のデータを取得した場合と同じである。成膜
時のＡｒガス圧を変えた場合と同様に、Ｒａが０．３ｎ
ｍ以下ではＳ／Ｎ及びビットエラーレートはほとんど変
わらないが、０．３ｎｍを越えると急激にＳ／Ｎおよび
ビットエラーレートが低下しすることがわかる。
Ｍｏ電極に関しては平均粗さ０．３ｎｍを越えるとＳ／
Ｎ及びビットエラーレートが低下することがわかった。
次に、他の材料を下電極に用いて同様の傾向があるかど
うかを調べた。図３８は、下電極層２材料としてＴｉを
用いた場合の、下電極層２の膜厚と、下電極層２上をＡ
ＦＭにより観測した場合の平均粗さＲａ、ヘッドとした
場合のＳ／Ｎ、およびビットエラーレートの関係であ
る。ヘッドの構成及び作成条件は下電極層２をのぞい
て、図３５のデータを取得した場合と同じである。成膜
時のＡｒガス圧を変えた場合と同様に、Ｒａが０．３ｎ
ｍ以下ではＳ／Ｎ及びビットエラーレートはほとんど変
わらないが、０．３ｎｍを越えると急激にＳ／Ｎおよび
ビットエラーレートが低下しすることがわかる。
【０１００】図３６〜図３８の結果から、Ｒａ０．３ｎ
ｍでＳ／Ｎおよびビットエラーレートがドラスティック
に変わるのは、下地層材料やラフネスの作り方によら
ず、共通の現象であることがわかる。ただし、なぜ０．
３ｎｍでドラスティックに変わるのかは現段階ではよく
わかっていない。この点を明らかにするためには、下地
層表面のラフネスを変えて作成した強磁性トンネル接合
部の、バリア層５部分のラフネスや膜質を透過電子顕微
鏡による断面観測等により、詳細に調べる必要がある。
ｍでＳ／Ｎおよびビットエラーレートがドラスティック
に変わるのは、下地層材料やラフネスの作り方によら
ず、共通の現象であることがわかる。ただし、なぜ０．
３ｎｍでドラスティックに変わるのかは現段階ではよく
わかっていない。この点を明らかにするためには、下地
層表面のラフネスを変えて作成した強磁性トンネル接合
部の、バリア層５部分のラフネスや膜質を透過電子顕微
鏡による断面観測等により、詳細に調べる必要がある。
【０１０１】図３〜図９の構造のヘッドを作成した。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。
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。
【０１０２】トンネル接合膜…Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ４
６Ｍｎ５４ （２５ｎｍ）／ Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）
／Ｒｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ａｌ酸化
物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ） ／Ｎｉ８
２Ｆｅ１８／（８）／Ｔａ（３ｎｍ） 基板…厚さ２ｍのアルチック上にアルミナを１０μｍ積
層したもの 下シールド層１…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２
３（組成はａｔ％、以下同じ） 下電極層２…Ｔａ（５ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）／Ｔａ
（５ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）／Ｃｕ
（５ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ） 上電極層８…Ｔａ（５ｎｍ）／Ａｕ（６０ｎｍ）／Ｔａ
（５ｎｍ） 上シールド層９…厚さ１μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃ
ｒ３ 絶縁層７…厚さ７０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層６…Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ
１０．５Ｐｔ１５（３６ｎｍ）（図９の構成の場合を除
く）、Ｂａフェライト（５０ｎｍ）（図９の構成の場
合） 界面制御層…Ｃｕ（１．２ｎｍ）（図１０の構成の場合
のみ適用） 下ギャップ層…厚さ７０ｎｍのアルミナ 上ギャップ層…厚さ７０ｎｍのアルミナ 上部層…なし トンネル接合膜のうちＡｌ酸化物層以外の層はいずれ
も、ＤＣマグネトロンスパッタにより、流量５０ｓｃｃ
ｍ、ガス圧１ｍＴｏｒｒのＡｒガス雰囲気中において成
膜した。成膜電流は０．１Ａとした。背圧は２×１０
-10Ｔｏｒｒである。Ａｌ酸化物層はＡｌ層をスパッタ
により２ｎｍ成膜後に０．１ｍｍＴｏｒｒの純酸素雰囲
気中で２０分間酸化させることにより形成させた。
６Ｍｎ５４ （２５ｎｍ）／ Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）
／Ｒｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ａｌ酸化
物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ） ／Ｎｉ８
２Ｆｅ１８／（８）／Ｔａ（３ｎｍ） 基板…厚さ２ｍのアルチック上にアルミナを１０μｍ積
層したもの 下シールド層１…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２
３（組成はａｔ％、以下同じ） 下電極層２…Ｔａ（５ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）／Ｔａ
（５ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）／Ｃｕ
（５ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ） 上電極層８…Ｔａ（５ｎｍ）／Ａｕ（６０ｎｍ）／Ｔａ
（５ｎｍ） 上シールド層９…厚さ１μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃ
ｒ３ 絶縁層７…厚さ７０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層６…Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ
１０．５Ｐｔ１５（３６ｎｍ）（図９の構成の場合を除
く）、Ｂａフェライト（５０ｎｍ）（図９の構成の場
合） 界面制御層…Ｃｕ（１．２ｎｍ）（図１０の構成の場合
のみ適用） 下ギャップ層…厚さ７０ｎｍのアルミナ 上ギャップ層…厚さ７０ｎｍのアルミナ 上部層…なし トンネル接合膜のうちＡｌ酸化物層以外の層はいずれ
も、ＤＣマグネトロンスパッタにより、流量５０ｓｃｃ
ｍ、ガス圧１ｍＴｏｒｒのＡｒガス雰囲気中において成
膜した。成膜電流は０．１Ａとした。背圧は２×１０
-10Ｔｏｒｒである。Ａｌ酸化物層はＡｌ層をスパッタ
により２ｎｍ成膜後に０．１ｍｍＴｏｒｒの純酸素雰囲
気中で２０分間酸化させることにより形成させた。
【０１０３】下シールド及び上シールドはメッキ法によ
り形成させた。絶縁層７及び上下ギャップ層のアルミナ
は、アルミナターゲットをＲＦマグネトロンスパッタす
ることにより成膜した。この際、流量は５０ｓｃｃｍ、
Ａｒガス圧は１ｍＴｏｒｒ、成膜パワーは０．１Ａ、背
圧は３×１０-7Ｔｏｒｒとした。縦バイアス層６は、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタにより、流量５０ｓｃｃｍ、ガ
ス圧１ｍＴｏｒｒのＸｅガス雰囲気中において成膜し
た。成膜電流は０．１Ａとした。背圧は２×１０-8Ｔｏ
ｒｒである。
り形成させた。絶縁層７及び上下ギャップ層のアルミナ
は、アルミナターゲットをＲＦマグネトロンスパッタす
ることにより成膜した。この際、流量は５０ｓｃｃｍ、
Ａｒガス圧は１ｍＴｏｒｒ、成膜パワーは０．１Ａ、背
圧は３×１０-7Ｔｏｒｒとした。縦バイアス層６は、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタにより、流量５０ｓｃｃｍ、ガ
ス圧１ｍＴｏｒｒのＸｅガス雰囲気中において成膜し
た。成膜電流は０．１Ａとした。背圧は２×１０-8Ｔｏ
ｒｒである。
【０１０４】このヘッドを図３１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３μｍ、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。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４および固定させる層３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℃、５００Ｏｅ磁界中、１時間の着
磁熱処理を行った。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、Ｍｒ
Ｔは０．３５ｍｅｍｕ／ｃｍ2とした。試作したヘッド
を用いて、再生出力、Ｓ／Ｎ、再生出力が半減するマー
ク長（周波数）、ビットエラーレートを測定した。測定
結果を図３９に示す。
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３μｍ、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。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４および固定させる層３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℃、５００Ｏｅ磁界中、１時間の着
磁熱処理を行った。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、Ｍｒ
Ｔは０．３５ｍｅｍｕ／ｃｍ2とした。試作したヘッド
を用いて、再生出力、Ｓ／Ｎ、再生出力が半減するマー
ク長（周波数）、ビットエラーレートを測定した。測定
結果を図３９に示す。
【０１０５】図２３〜図２６に示したタイプのヨーク型
素子を試作した。トンネル接合膜としては、／Ｔａ（３
ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４ （２５ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆ
ｅ１０（５）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１
０（２ｎｍ） ／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／（８）／Ｔａ（３
ｎｍ）を用いた。トンネル接合膜のうちＡｌ酸化物層以
外の層はいずれも、ＤＣマグネトロンスパッタにより、
流量５０ｓｃｃｍ、ガス圧１ｍＴｏｒｒのＡｒガス雰囲
気中において成膜した。成膜電流は０．１Ａとした。背
圧は２×１０-10Ｔｏｒｒである。Ａｌ酸化物層はＡｌ
層をスパッタにより２ｎｍ成膜後に０．１ｍｍＴｏｒｒ
の純酸素雰囲気中で２０分間酸化させることにより形成
させた。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。５００ｎｍのＣｏＣｒＴａからなる縦バイ
アス膜の配置としては図２８のものを用いた。基板には
ＭｎＺｎフェライト、先端ヨークおよび後部ヨークとし
ては、Ｔａ（５ｎｍ）とＮｉ８０Ｆｅ２０（ ２０ｎ
ｍ）を交互に積層して、トータルの膜厚を２００ｎｍに
したものを用いた。
素子を試作した。トンネル接合膜としては、／Ｔａ（３
ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４ （２５ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆ
ｅ１０（５）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１
０（２ｎｍ） ／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／（８）／Ｔａ（３
ｎｍ）を用いた。トンネル接合膜のうちＡｌ酸化物層以
外の層はいずれも、ＤＣマグネトロンスパッタにより、
流量５０ｓｃｃｍ、ガス圧１ｍＴｏｒｒのＡｒガス雰囲
気中において成膜した。成膜電流は０．１Ａとした。背
圧は２×１０-10Ｔｏｒｒである。Ａｌ酸化物層はＡｌ
層をスパッタにより２ｎｍ成膜後に０．１ｍｍＴｏｒｒ
の純酸素雰囲気中で２０分間酸化させることにより形成
させた。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。５００ｎｍのＣｏＣｒＴａからなる縦バイ
アス膜の配置としては図２８のものを用いた。基板には
ＭｎＺｎフェライト、先端ヨークおよび後部ヨークとし
ては、Ｔａ（５ｎｍ）とＮｉ８０Ｆｅ２０（ ２０ｎ
ｍ）を交互に積層して、トータルの膜厚を２００ｎｍに
したものを用いた。
【０１０６】ＤＣマグネトロンスパッタにより、流量５
０ｓｃｃｍ、ガス圧１ｍＴｏｒｒのＸｅガス雰囲気中に
おいて成膜した。成膜電流は０．１Ａとした。背圧は２
×１０-8Ｔｏｒｒである。非磁性絶縁体としては酸化Ｓ
ｉを用いた。下電極としてはＭｏ５ｎｍとＡｕ（５ｎ
ｍ）を交互に積層した膜、軟磁性層としてはＮｉ８０Ｆ
ｅ２０を用いた。ＤＣマグネトロンスパッタにより、流
量５０ｓｃｃｍ、ガス圧１ｍＴｏｒｒのＡｒガス雰囲気
中において成膜した。成膜電流は０．１Ａとした。背圧
は２×１０-8Ｔｏｒｒである。膜厚調整層としてはＡｌ
酸化物を用いた。
０ｓｃｃｍ、ガス圧１ｍＴｏｒｒのＸｅガス雰囲気中に
おいて成膜した。成膜電流は０．１Ａとした。背圧は２
×１０-8Ｔｏｒｒである。非磁性絶縁体としては酸化Ｓ
ｉを用いた。下電極としてはＭｏ５ｎｍとＡｕ（５ｎ
ｍ）を交互に積層した膜、軟磁性層としてはＮｉ８０Ｆ
ｅ２０を用いた。ＤＣマグネトロンスパッタにより、流
量５０ｓｃｃｍ、ガス圧１ｍＴｏｒｒのＡｒガス雰囲気
中において成膜した。成膜電流は０．１Ａとした。背圧
は２×１０-8Ｔｏｒｒである。膜厚調整層としてはＡｌ
酸化物を用いた。
【０１０７】ＲＦマグネトロンスパッタすることにより
成膜し、流量は５０ｓｃｃｍ、Ａｒガス圧は１ｍＴｏｒ
ｒ、成膜パワーは０．１Ａ、背圧は３×１０-7Ｔｏｒｒ
とした。このヘッドを図３１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１．５μｍ、書き込みギャップは０．２μｍ、読み
込みトラック幅は０．７μｍ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４および固定させる
層３の磁化方向が回転し、磁気抵抗効果化素子として正
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℃、５００Ｏｅ磁界中、１
時間の着磁熱処理を行った。この着磁熱処理による自由
磁性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２．８ｋ
Ｏｅとした。試作したヘッドに対し、環境温度１００
℃、湿度９０％、１０００時間の環境試験を行った後
に、再生出力、Ｓ／Ｎ、再生出力が半減するマーク長
（周波数）、ビットエラーレートを測定した。それぞれ
の場合の測定結果を図４０に示す。
成膜し、流量は５０ｓｃｃｍ、Ａｒガス圧は１ｍＴｏｒ
ｒ、成膜パワーは０．１Ａ、背圧は３×１０-7Ｔｏｒｒ
とした。このヘッドを図３１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１．５μｍ、書き込みギャップは０．２μｍ、読み
込みトラック幅は０．７μｍ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４および固定させる
層３の磁化方向が回転し、磁気抵抗効果化素子として正
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℃、５００Ｏｅ磁界中、１
時間の着磁熱処理を行った。この着磁熱処理による自由
磁性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２．８ｋ
Ｏｅとした。試作したヘッドに対し、環境温度１００
℃、湿度９０％、１０００時間の環境試験を行った後
に、再生出力、Ｓ／Ｎ、再生出力が半減するマーク長
（周波数）、ビットエラーレートを測定した。それぞれ
の場合の測定結果を図４０に示す。
【０１０８】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。
スク装置の説明をする。
【０１０９】図４１に示すように、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。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４６ｍｍであり、データ面は直径１０ｍｍから４０
ｍｍ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。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。又、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。
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。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４６ｍｍであり、データ面は直径１０ｍｍから４０
ｍｍ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。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。又、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。
【０１１０】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、表面が平
坦であり、上下に位置する層との密着性に優れる下電極
を有し、そのためにバリア層５が平坦であることからＭ
Ｒ比が高く、剥離や素子異常の生じない、歩留まりの高
い磁気抵抗効果ヘッド及びそれを用いた記録再生システ
ムを得ることができた。
坦であり、上下に位置する層との密着性に優れる下電極
を有し、そのためにバリア層５が平坦であることからＭ
Ｒ比が高く、剥離や素子異常の生じない、歩留まりの高
い磁気抵抗効果ヘッド及びそれを用いた記録再生システ
ムを得ることができた。
【図１】種々の下電極層２とガラス基板との付着力の測
定結果
定結果
【図２】バリア層５のラフネスが大きい場合の強磁性ト
ンネル接合部の断面概略図
ンネル接合部の断面概略図
【図３】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッド
概念図（断面図）
概念図（断面図）
【図４】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッド
概念図（断面図）
概念図（断面図）
【図５】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッド
概念図（断面図）
概念図（断面図）
【図６】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッド
概念図（断面図）
概念図（断面図）
【図７】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッド
概念図（断面図）
概念図（断面図）
【図８】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッド
概念図（断面図）
概念図（断面図）
【図９】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッド
概念図（断面図）
概念図（断面図）
【図１０】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ド概念図（平面図）
ド概念図（平面図）
【図１１】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ド概念図（平面図）
ド概念図（平面図）
【図１２】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ド概念図（平面図）
ド概念図（平面図）
【図１３】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ド概念図（平面図）
ド概念図（平面図）
【図１４】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ド概念図（平面図）
ド概念図（平面図）
【図１５】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ド概念図（平面図）
ド概念図（平面図）
【図１６】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ド概念図（平面図）
ド概念図（平面図）
【図１７】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ドの作成手順を示す概念図。
ドの作成手順を示す概念図。
【図１８】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ドの作成手順を示す概念図。
ドの作成手順を示す概念図。
【図１９】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ドの作成手順を示す概念図。
ドの作成手順を示す概念図。
【図２０】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ドの作成手順を示す概念図。
ドの作成手順を示す概念図。
【図２１】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ドの作成手順を示す概念図。
ドの作成手順を示す概念図。
【図２２】本発明のシールド型強磁性トンネル接合ヘッ
ドの作成手順を示す概念図。
ドの作成手順を示す概念図。
【図２３】本発明のヨーク型強磁性トンネル接合ヘッド
概念図（断面図）
概念図（断面図）
【図２４】本発明のヨーク型強磁性トンネル接合ヘッド
概念図（断面図）
概念図（断面図）
【図２５】本発明のヨーク型強磁性トンネル接合ヘッド
概念図（断面図）
概念図（断面図）
【図２６】本発明のヨーク型強磁性トンネル接合ヘッド
概念図（断面図）
概念図（断面図）
【図２７】本発明のヨーク型強磁性トンネル接合ヘッド
概念図（平面図）
概念図（平面図）
【図２８】本発明のヨーク型強磁性トンネル接合ヘッド
における、縦バイアス膜の配置概念図
における、縦バイアス膜の配置概念図
【図２９】本発明のヨーク型強磁性トンネル接合ヘッド
における、縦バイアス膜の配置概念図
における、縦バイアス膜の配置概念図
【図３０】本発明のヨーク型強磁性トンネル接合ヘッド
における、縦バイアス膜の配置概念図
における、縦バイアス膜の配置概念図
【図３１】本発明を適用した記録再生ヘッドの概念図
【図３２】本発明の磁気抵抗効果素子を用いた磁気記録
再生装置の概念図
再生装置の概念図
【図３３】下電極層２にＣｕ（４０ｎｍ）を用いた場合
の再生出力、Ｓ／Ｎ及びビットエラーレート
の再生出力、Ｓ／Ｎ及びビットエラーレート
【図３４】下電極層２にＣｕ（４０ｎｍ）を用いた場合
の再生出力、Ｓ／Ｎ及びビットエラーレート
の再生出力、Ｓ／Ｎ及びビットエラーレート
【図３５】下電極層２に種々の材料を用いた場合の再生
出力、Ｓ／Ｎ、およびビットエラーレート
出力、Ｓ／Ｎ、およびビットエラーレート
【図３６】Ｍｏ下電極層２を成膜する際のＡｒガス圧を
変えることにより、下電極層２の表面ラフネスを変えた
場合の、シールド型ヘッドのＳ／Ｎ及びビットエラーレ
ート
変えることにより、下電極層２の表面ラフネスを変えた
場合の、シールド型ヘッドのＳ／Ｎ及びビットエラーレ
ート
【図３７】Ｍｏ下電極層２の膜厚を変えることにより、
下電極層２の表面ラフネスを変えた場合の、シールド型
ヘッドのＳ／Ｎ及びビットエラーレート
下電極層２の表面ラフネスを変えた場合の、シールド型
ヘッドのＳ／Ｎ及びビットエラーレート
【図３８】Ｍｏ下電極層２を成膜する際のＡｒガス圧を
変えることにより、下電極層２の表面ラフネスを変えた
場合の、シールド型ヘッドのＳ／Ｎ及びビットエラーレ
ート
変えることにより、下電極層２の表面ラフネスを変えた
場合の、シールド型ヘッドのＳ／Ｎ及びビットエラーレ
ート
【図３９】種々のシールド型ヘッド構成におけるの再生
出力、Ｓ／Ｎ、およびビットエラーレート
出力、Ｓ／Ｎ、およびビットエラーレート
【図４０】種々のヨーク型ヘッド構成におけるの再生出
力、Ｓ／Ｎ、およびビットエラーレート
力、Ｓ／Ｎ、およびビットエラーレート
【図４１】本発明を適用したディスク装置の構成図
１ 下シールド層１ ２ 下電極層２ ３ 固定させる層３ ４ 固定層４ ５ バリア層５ ６ 縦バイアス層６ ７ 絶縁層７ ８ 上電極 ９ 上シールド層９ １０ フリー層 ４１…コイル ４２…基板 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
───────────────────────────────────────────────────── 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 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 AA03 BA05 BA09 BA15 BA16 BA18 BB08 BB12 DA07
Claims (12)
- 【請求項１】 基板上に下シールド層、下電極層、下地
層、固定させる層、固定層、バリア層、フリー層、縦バ
イアス層、絶縁層、上電極層、上シールド層を順次積層
した磁気抵抗効果素子であって、 前記縦バイアス層及び前記絶縁層を開口することによっ
て前記下電極と前記上電極との間に電流経路を形成し、 前記下シールド層の表面粗度を３ｎｍ以下とすることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 基板上に下シールド層、下電極層、固定
させる層、固定層、バリア層、フリー層、上電極層、縦
バイアス層、上シールド層を順次積層した磁気抵抗効果
素子であって、 前記上電極層を所定幅とすることによって前記下電極と
前記上電極との間に電流経路を形成し、 前記下シールド層の表面粗度を３ｎｍ以下とすることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 基板上に下シールド層、下電極層、縦バ
イアス層、フリー層、固定層、固定させる層、第１上電
極層、第２上電極層、上シールド層を順次積層した磁気
抵抗効果素子であって、 前記固定層、前記固定させる層、及び前記第１上電極層
とを所定幅に形成して絶縁層に埋め込むとともに、前記
縦バイアス層を開口することによって前記下電極と前記
上電極との間に電流経路を形成し、 前記下シールド層の表面粗度を３ｎｍ以下とすることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】 基板上に下シールド層、下電極層、フリ
ー層、縦バイアス層、バリア層、固定層、固定させる
層、上電極層、上シールド層を順次積層した磁気抵抗効
果素子であって、 前記固定層、前記固定させる層、及び前記第１上電極層
とを所定幅に形成して絶縁層に埋め込むとともに、前記
縦バイアス層を開口することによって前記下電極と前記
上電極との間に電流経路を形成し、 前記下シールド層の表面粗度を３ｎｍ以下とすることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項５】 基板上に下シールド層、下電極層、固定
させる層、固定層、バリア層、フリー層、上電極層、上
シールド層を順次積層した磁気抵抗効果素子であって、 前記フリー層を、絶縁層に埋め込むとともに、前記絶縁
層上に縦バイアス層を積層し、前記絶縁層及び前記縦バ
イアス層の端部が前記フリー層に接することによって前
記下電極と前記上電極との間に電流経路を形成し、 前記下シールド層の表面粗度を３ｎｍ以下とすることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 基板上に下シールド層、下電極層、固定
させる層、固定層、バリア層、フリー層、上電極層、上
シールド層を順次積層した磁気抵抗効果素子であって、 前記フリー層を、絶縁性縦バイアス層に埋め込むととも
に、前記縦バイアス層の端部が前記フリー層に接するこ
とによって前記下電極と前記上電極との間に電流経路を
形成し、 前記下シールド層の表面粗度を３ｎｍ以下とすることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】 基板上に下シールド層、下電極層、固定
させる層、固定層、バリア層、フリー層、界面制御層、
縦バイアス層、上電極層、上シールド層を順次積層した
磁気抵抗効果素子であって、 前記フリー層、前記界面制御層、及び前記縦バイアス層
を絶縁層に埋め込むとともに、前記縦バイアス層の端部
が前記フリー層に接することによって前記下電極と前記
上電極との間に電流経路を形成し、 前記下シールド層の表面粗度を３ｎｍ以下とすることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項８】 絶縁層を介してヨークを配置したヨーク
型磁気抵抗効果素子において、その下電極層の表面祖度
を３ｎｍ以下とすることを特徴とする磁気気抵抗効果素
子。 - 【請求項９】 前記下電極層は、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈ
ｆ、Ｗ、Ｍｏ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄの中の
少なくとも一つを含む単体膜、多層膜、又は合金膜であ
ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記
載された磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１０】 前記下電極層は、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂの中の少なくとも一つを
含む単体膜、多層膜、又は合金膜である第１の膜と、 Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄの中の少なくとも一つを
含む単体膜、多層膜、又は合金膜である第２の膜とによ
る多層膜であることを特徴とする請求項１乃至８のいず
れか一つに記載された磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれか一つに記
載された磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に
電流を供給する手段と、前記磁気抵抗効果素子の抵抗率
変化を検出する手段とを備えることを特徴とする磁気抵
抗検出システム。 - 【請求項１２】 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、前記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１１記
載の磁気抵抗検出システムと、前記磁気記録システム及
び前記磁気抵抗検出システムとを選択された前記トラッ
クへ移動させるアクチュエータとを備えることを特徴と
する磁気記憶システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11017383A JP2000215415A (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 磁気抵抗効果素子 |
| US09/492,229 US6490139B1 (en) | 1999-01-26 | 2000-01-27 | Magneto-resistive element and magnetic head for data writing/reading |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11017383A JP2000215415A (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000215415A true JP2000215415A (ja) | 2000-08-04 |
Family
ID=11942495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11017383A Pending JP2000215415A (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| US (1) | US6490139B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000215415A (ja) |
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