JP2000228004A - 磁気抵抗効果素子、再生ヘッド、および記録再生システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フリー層に大きな縦バイアスを印加しフリー
層の磁区をコントロール出来、Ｒ−Ｈループ上でヒステ
リシスが少なく、記録媒体上の磁気情報の再生でも、ノ
イズの少ない再生信号が得られる磁気抵抗効果ヘッドを
提供する。 【解決手段】 磁気抵抗効果素子としてフリー層／非磁
性層／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、フリー層の少
なくとも一部に接触する縦バイアス層が設けられている
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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。

【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。

【０００３】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（ＡＭＲ）効果に基づいて
動作する。

【０００４】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。

【０００５】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、ＦｅＭ
ｎ、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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】１９８８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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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１
１月２７日に優先権主張されている、特開平１０−１６
２３２７号公報に記述がある。

【００１４】磁気抵抗効果素子にスピンバルブを用いた
CPP-MR（膜面に垂直に電流を流すMR）素子において、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５月２４日に
出願されている、ＵＳＰ．５、６６８、６８８号明細書
に記述がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】強磁性トンネル接合を
用いたシールド型磁気抵抗効果素子として、従来は、縦
バイアス層がフリー層に直接接触しない構造が提案され
ていた。

【００１６】これは、強磁性トンネル接合を用いたシー
ルド型素子においては、センス電流をトンネル接合部に
垂直に流す必要があり、従来のスピンバルブを用いたシ
ールド型素子と類似した構造では、トンネル接合部をバ
イパスして、それに近傍にあるより抵抗値の低い縦バイ
アス部をセンス電流が流れてしまい、抵抗変化の検出に
寄与しないという課題を解決するものであった。

【００１７】図１１は、特開平10−162327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。パターン化された強磁性トンネル接合素子に対し、
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。

【００１８】磁気抵抗効果素子にスピンバルブを用いた
CPP-MRでは、非磁性部の抵抗が強磁性トンネル接合ほど
大きくはないものの、やはり抵抗の低い縦バイアス部を
センス電流が少なからずバイパスしてしまう問題が指摘
され、これを解決するためにパターン化されたスピンバ
ルブ素子に対し、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(USP5668688)。

【００１９】ところが、この方式は、縦バイアス層とフ
リー層との間に位置する絶縁層が、磁気分離層としても
機能してしまうため、フリー層に十分な大きさの縦バイ
アスを印加することが困難であり、したがってフリー層
の磁区が十分にコントロールされないことから、シール
ド型センサとしてもＲ−Ｈループ上でヒステリシスが多
く、記録媒体上の磁気情報を再生した場合にも、ノイズ
の多い再生信号になっていた。

【００２０】図１２は３次元磁場解析シミュレーション
により求めた、規格化縦バイアス磁界である。磁場解析
のモデルとしては図１３のような構造をもちい、縦バイ
アスの端部がMR素子の端部からどれだけずれているかを
パラメータに計算した。縦バイアスの値は端部のずれが
まったくなかった場合の値で規格化した値を示した。

【００２１】図を見て一目瞭然であるように、端部のず
れが大きいほど特にXの値が小さく縦バイアス端部とMR
端部とが近いところで縦バイアスの低下が大きいことが
わかる。

【００２２】このように縦バイアスの端部が、磁性層の
端部から離れていると、縦バイアスが十分に印加されな
いことについてはシミュレーションの上からも確認され
ている。

【００２３】その他、特開平１０−４２２７号公報、特
開平１０−１９００９０号公報及び特開平１０−１６２
３２６号公報には、磁気トンネル接合素子を使用した接
合磁界センサが記載されているが、何れの公知例にも縦
バイアス層を使用する技術に関しては開示も示唆も無
く、又特開平１０−１６２３２７号公報には、縦バイア
ス層を含む磁気トンネル接合素子を使用した接合磁界セ
ンサが記載されているが、当該縦バイアス層をフリー層
に接続して使用する技術に関しては記載が見られない。

【００２４】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、従来より再生波形のノイズが少な
く、Ｓ／Ｎ比及びビットエラーレートが良好な磁気抵抗
効果センサ、磁気抵抗効果ヘッド、および記録再生シス
テムを容易に且つ経済的に得ることである。

【００２５】

【課題を解決するための手段および作用】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、磁気抵抗効果素子とし
てフリー層／非磁性層／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、フリー層の少なくとも一部に接触する縦バイアス層
が設けられている磁気抵抗効果素子及び係る基本的な構
成を有する磁気抵抗効果素子を使用した磁気抵抗効果ヘ
ッド或いは磁気抵抗検出システムである。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明に係る当該磁気抵抗効果素
子の構成をより詳細に説明するならば、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、縦バイアスと
フリー層の少なくとも一部が接触するようにするもので
ある。

【００２７】又、本発明に於ける当該磁気抵抗効果膜と
して強磁性層と導電非磁性層が交互に積層している基本
構成を有し、磁気抵抗変化検出のためのセンス電流のす
べてが金属非磁性層を通過する磁気抵抗効果素子におい
て、強磁性層のうち少なくとも１層の少なくとも１部に
接触するフリー層の縦バイアス層を有するようにする。

【００２８】これにより、上述の縦バイアスがフリー層
に印加されないという課題が解決する。しかし、ただ単
に縦バイアスとフリー層とが接触するだけでは、センス
電流が縦バイアス部を流れ、肝心の強磁性トンネル接合
部や導電非磁性層を流れない可能性がある。

【００２９】更に、本発明に於いては、縦バイアスがフ
リー層にきちんと印加され、しかもセンス電流が縦バイ
アス部をバイパスせず、きちんと強磁性トンネル接合素
子部を流れるようにするためには、以下に説明する様な
７種類の構造を基本構成とした構造を用いることが有効
であると考えられる。

【００３０】尚、本発明に於て、バリア層と導電非磁性
層とをあわせて非磁性層と呼ぶことにする。

【００３１】

【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。

【００３２】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、磁気抵抗効果素子としてフリー層６／非磁性
層５／固定層４を基本構成とするトンネル接合素子２０
を用いたシールド型磁気抵抗効果素子３０において、フ
リー層６の少なくとも一部に接触する縦バイアス層７が
設けられている磁気抵抗効果素子３０が示されている。

【００３３】即ち、本発明に係る第１の具体例として
は、図１に示す様に、シールド型センサ部をＡＢＳ面に
平行に切った時の断面の概念図を示す。

【００３４】この構成では、基体上に下シールド層１、
下電極層２、固定する層３、固定層４、非磁性層５、フ
リー層６が順次積層される。

【００３５】その上に図１に示したようにパターン化さ
れた縦バイアス層７および絶縁層８が積層される。

【００３６】さらにその上に上電極層９および上シール
ド層１０が積層される。図示されていない下地層を介し
て、下電極部上に形成された、固定する層３／固定層４
／非磁性層５／フリー層６の部分が磁気抵抗効果膜２０
を構成するものである。

【００３７】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、電流は上電極から左右に配
置された絶縁層の間を通り、フリー層６、非磁性層５、
固定層４、固定する層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７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。

【００３８】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７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、非磁性層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７をきちんと印
加することを両立することができる。

【００３９】尚、本具体例に於ける当該非磁性層は、前
記した様に、バリア層を形成するものである。

【００４０】ここでは、下シールド層１上に下電極層２
を積層し、上電極層９上に上シールド層１０を積層した
構造について記述したが、下シールド層１と下電極層２
との間、または上電極層９と上シールド層１０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、下シールド層１と下電極層２、上電極層９と
上シールド層１０を兼用にすることもできる。

【００４１】当該固定する層３を構成する反強磁性層と
下電極層２との間には、特に図示してはいないが、適宜
の下地層、フリー層６と上電極層９との間には適宜の上
部層を設けることも可能である。

【００４２】又、本発明に係る当該磁気抵抗効果素子と
しては、磁気抵抗効果膜として強磁性層と非磁性層が交
互に積層して構成された基本構成を有し、磁気抵抗変化
検出のためのセンス電流のすべてが当該非磁性層を通過
する様に構成された磁気抵抗効果素子において、当該強
磁性層のうち選択された少なくとも１層の少なくとも１
部に接触する縦バイアス層が設けられているものでもあ
る。

【００４３】つまり、本具体例では、当該強磁性層に
は、少なくとも当該フリー層６と当該固定層４が含まれ
るものであって、その内の例えば、フリー層６に該当す
る強磁性層を選択して当該縦バイアス層７と接触させる
様に構成するものである。

【００４４】更に、本発明に係る当該磁気抵抗効果素子
３０の構成を更に詳しく説明するならば、磁気抵抗効果
膜２０としてフリー層６／バリア層としての非磁性層５
／固定層４が積層された基本構成を有し、磁気抵抗変化
検出のためのセンス電流のすべてが当該非磁性層５を通
過する磁気抵抗効果素子２０において、当該フリー層６
の少なくとも１部に接触するフリー層６の磁区制御機能
を有する縦バイアス層７が設けられている磁気抵抗効果
素子である。

【００４５】次に、本発明に於ける当該磁気抵抗効果素
子３０を使用した磁気抵抗効果ヘッド３０の更に別の具
体例に於ける構成を図１を参照しながら説明する。

【００４６】つまり、本発明に係る磁気抵抗効果素子３
０の第２の具体例に於いては、基体上に形成された下シ
ールド層１と、少なくとも一部が下シールド上に形成さ
れるか下シールドと兼用された下電極層２と、当該下電
極層２上に形成される、固定する層３／固定層４／非磁
性層５／フリー層６を基本構成とする強磁性トンネル接
合膜２０と、該フリー層６上に形成され、所定のパター
ンを有して配置されている縦バイアス層７、当該フリー
層６上及び当該縦バイアス層７上に所定のパターンを有
して配置されている絶縁層８と、当該フリー層６上に形
成され、かつ当該フリー層６及び当該絶縁層８には接す
るが当該縦バイアス層７には接する事が無い様に形成さ
れた上電極層９とから構成されている磁気抵抗効果ヘッ
ド３０である。

【００４７】本具体例に於いては、当該上電極層９は、
上シールド１０を兼用するか、当該上電極層９上に更に
上シールド層１０が設けられていても良い。

【００４８】更に、本具体例に於いては、当該縦バイア
ス層７及び当該絶縁層８は、ＡＢＳ面から見てフリー層
６よりも狭い幅を有する様に、パターン化されている事
が望ましい。

【００４９】又、本発明に於ける当該磁気抵抗効果ヘッ
ドの他の態様としては、基体上に形成された下シールド
層１と、少なくとも一部が下シールド上に形成されるか
下シールドと兼用された下電極層２と、下電極層２上に
形成される、固定する層３／固定層４／導電性磁性層５
／フリー層６を基本構成とする磁気抵抗効果膜２０と、
当該フリー層６上に形成され、所定のパターンを有して
配置されている縦バイアス層７と、当該フリー層６上及
び当該縦バイアス層７上に所定のパターンを有して配置
されている絶縁層８と、当該フリー層６上に形成され、
かつ当該フリー層６及び当該絶縁層８には接するが当該
縦バイアス層７には接する事が無い様に形成された上電
極層９とから構成されている磁気抵抗効果ヘッド３０で
ある。

【００５０】上記態様に於いては、前記した様に、当該
上電極層９は、上シールドを兼用するか、当該上電極層
９上に更に上シールド層１０が設けられていても良い。

【００５１】更に、本具体例に於いては、当該縦バイア
ス層７及び当該絶縁層８は、ＡＢＳ面から見てフリー層
６よりも狭い幅を有する様に、パターン化されている事
が望ましい。

【００５２】次に、本発明に係る当該磁気抵抗効果ヘッ
ド３０の第２の具体例を図２を参照しながら説明する。

【００５３】即ち、当該磁気抵抗効果ヘッドは、基体上
に形成された下電極層２と、当該下電極層２上に形成さ
れる固定する層３／固定層４／非磁性層５／フリー層６
を基本構成とする磁気抵抗効果膜２０と、当該フリー層
６上に形成され、所定のパターンを有して配列されてい
る当該フリー層６よりも狭い幅を有する上電極層９と、
該フリー層６上に形成され、所定のパターンを有して配
置されていると共に、その一部が当該上電極層９上にも
配置せしめられている縦バイアス層７と、及び少なくと
も一部が縦バイアス層７上に形成された上シールド１０
と、から構成されている磁気抵抗効果ヘッド３０であ
る。

【００５４】具体的には、図２に示す様に、シールド型
センサ部をＡＢＳ面に平行に切った時の断面の概念図を
示す。

【００５５】この構成では、基体上に下シールド１、下
電極層２、固定する層３、固定層４、非磁性層５、フリ
ー層６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９が積層される。

【００５６】さらにその上に縦バイアス層７および上シ
ールド層１０が積層される。

【００５７】当該固定する層／固定層／非磁性層／フリ
ー層の部分が磁気抵抗効果膜２０を構成する。

【００５８】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、非磁性層、固定層、固定する層を通過し、下電極層
へと流れる。この際、縦バイアス層は電流の流れ方に関
与することはない。

【００５９】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、磁気抵抗効果膜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。

【００６０】ここでは、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。

【００６１】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。

【００６２】更に、反強磁性層と下電極層との間には下
地層、フリー層と上電極層との間には上部層を設けるこ
とも可能である。

【００６３】上記具体例に於ける別の態様としては、基
体上に形成された下シールド層１と、少なくとも一部が
下シールドの上部に形成されるか下シールドと兼用され
た下電極層２と、下電極層２上に形成される固定する層
３／固定層４／導電非磁性層５／フリー層６を基本構成
とする強磁性トンネル接合膜２０と、当該フリー層６上
に形成され、所定のパターンを有して配列されている当
該フリー層６よりも狭い幅を有する上電極層９と、該フ
リー層６上に形成され、所定のパターンを有して配置さ
れていると共に、その一部が当該上電極層９上にも配置
せしめられている縦バイアス層７と、少なくとも一部が
縦バイアス層７上に形成された上シールド１０と、から
なることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド３０である。

【００６４】次に、本発明に係る当該磁気抵抗効果ヘッ
ド３０の第３の具体例を図３を参照しながら説明する。

【００６５】即ち、基体上に形成された下シールド層１
と、少なくとも一部が下シールド層１上部に形成される
か下シールド層と兼用された下電極層２と、当該下電極
層２上に形成され、所定のパターンを有して配置されて
いる縦バイアス層７、少なくとも一部が当該下電極層２
上に形成されていると共に、他の部分が当該縦バイアス
層７の上に形成されているフリー層６と、当該フリー層
６上に形成されている非磁性層５／固定層４／固定する
層３を基本構成とする強磁性トンネル接合膜２０と、当
該フリー層６の少なくとも一部の上に形成され、且つ当
該強磁性トンネル接合膜２０と接触する様にパターン化
されている絶縁層８と、当該固定する層４上に接してい
る上電極層９と、少なくとも一部が上電極層上に形成さ
れるか、上電極層と兼用された上シールドと、からなる
磁気抵抗効果ヘッド３０が示されている。

【００６６】本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド３０の第
３に係る構成を図３を参照しながら詳細に説明する。

【００６７】即ち、図３には、シールド型センサ部をＡ
ＢＳ面の面に平行に切った時の断面の概念図を示す。

【００６８】この構成では、基体上に下シールド層１お
よび下電極層２が積層される。その上にフリー層６及び
非磁性層５が積層される。非磁性層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５が積層されこれらは図のようにパターン化される。

【００６９】パターン化された固定層／固定する層／上
電極の左右には絶縁層８が配置される。さらにその上に
上電極９、９’および上シールド層１０が積層される。

【００７０】下地層／固定する層３／固定層４／非磁性
層５／フリー層６の部分が磁気抵抗効果膜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から固定する層３、固定
層４、非磁性層５、フリー層６を通過し、下電極層２へ
と流れる。

【００７１】この際、縦バイアス層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７はフリ
ー層６に十分印加されることになる。

【００７２】したがって、この構造を用いることによ
り、磁気抵抗効果膜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７をきちんと印加するこ
とを両立することができる。

【００７３】ここでは、下シールド層１上に下電極２を
積層し、上電極９、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。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。

【００７４】上記した本発明に係る当該磁気抵抗効果ヘ
ッド３０の他の具体例としては、基体上に形成された下
シールド層と、少なくとも一部が下シールド上部に形成
されるか下シールドと兼用された下電極層と、当該下電
極層上に形成され、所定のパターンを有して配置されて
いる縦バイアス層、少なくとも一部が当該下電極層上に
形成されていると共に、他の部分が当該当該縦バイアス
層の上に形成されているフリー層と、当該フリー層上に
形成されている導電性非磁性層／固定層／固定する層を
基本構成とする磁気抵抗効果膜２０と、当該フリー層の
少なくとも一部の上に形成され、且つ当該強磁性トンネ
ル接合膜と接触する様にパターン化されている絶縁層
と、当該固定する層上に接している上電極層と、少なく
とも一部が上電極層上に形成されるか、上電極層と兼用
された上シールドと、からなる磁気抵抗効果ヘッド３０
である。

【００７５】尚、上記した本発明に係る第３の具体例に
於いては、当該磁気抵抗効果ヘッド３０は、当該強磁性
トンネル接合膜、若しくは磁気抵抗効果膜２０に平行な
ヘッド上方位置から見た平面図において、上電極９のす
べてが下電極２の上部に形成されていることが望まし
い。

【００７６】尚、図４は図３のバリエーションであると
ころのシールド型センサ部をＡＢＳ面に平行に切った時
の断面の概念図である。

【００７７】図３ではフリー層及び非磁性層は縦バイア
ス層の上に長く重なるように存在していたが、この構造
の場合は、ほぼ縦バイアス膜がとぎれているあたりで終
わっている。

【００７８】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、固定層、非磁性層、フリー層を通過し、下電極層
へと流れる。

【００７９】この際、縦バイアス層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。

【００８０】したがって、この構造を用いることによ
り、磁気抵抗効果膜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。

【００８１】さらに、この構造の利点は縦バイアスと磁
気抵抗効果膜との間の段差をフリー層および縦バイアス
層で埋め込むことができ、素子を平坦に作成することが
できる点である。

【００８２】更に、素子表面が平坦であるとその上に作
成するPR形状のばらつきが少なくなるので、結果として
パターン形状を再現良く作成することができる。

【００８３】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、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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】図５はやはり図３のバリエーションである
ところのシールド型センサ部をＡＢＳ面に平行に切った
時の断面の概念図である。

【００８７】フリー層および非磁性層は縦バイアス層の
上部に少し重なってはいるが、途中で切れた構造になっ
ている。この方法では図３の場合に遜色無い特性を得る
ことができる。

【００８８】図６はやはり図３のバリエーションであ
り、フリー層及び非磁性層は固定層及び固定させる層と
ほぼ同じ位置でパターン化されている。

【００８９】やはり、図３と遜色無い特性を得ることが
できる．更に、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド３０の
第４の具体例に係る構成を図７を参照しながら詳細に説
明する。

【００９０】即ち、図７には、シールド型センサ部をＡ
ＢＳ面の面に平行に切った時の断面の概念図が示されて
おり、図中、基体上に形成された下シールド層１と、少
なくとも一部が下シールド層１の上部に形成されるか、
下シールド層１と兼用された下電極層２と、当該下電極
層２上に形成されたフリー層６と、当該フリー層６上
に、所定のパターンを有して配置されている縦バイアス
層７と、当該縦バイアス層７と接しているフリー層６／
非磁性層であるバリア層５／固定層４／固定する層３を
基本構成とする強磁性トンネル接合膜或いは磁気抵抗効
果膜２０と、当該フリー層６及び当該縦バイアス層７の
少なくとも一部の上に所定のパターンを有して配置され
ている絶縁層８と、当該固定する層３上に形成され、少
なくとも一部が固定する層３に接している上電極層９
と、少なくとも一部が上電極層９の上部に形成される
か、上電極層９と兼用された上シールド１０と、から構
成された磁気抵抗効果ヘッド３０が示されている。

【００９１】上記した本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
３０についてより詳細に説明するならば、図７に示す様
に、基体上に下シールド１、下電極層２、およびフリー
層６が積層される。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。

【００９２】フリー層６上の左右の縦バイアス層７の間
の部分に、非磁性層であるバリア層５／固定層４／固定
する層３／上電極層９が積層されこれらは図７のように
パターン化される。

【００９３】又、下地層／フリー層６／非磁性層である
バリア層５／固定層４／固定する層３の部分が磁気抵抗
効果膜、或いは強磁性トンネル接合膜２０である。

【００９４】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する
層、固定層、非磁性層、フリー層を通過し、下電極層へ
と流れる。

【００９５】この際、縦バイアス層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。

【００９６】したがって、この構造を用いることによ
り、磁気抵抗効果膜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。

【００９７】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。

【００９８】又、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド３０
の第５の具体例に係る構成を図８を参照しながら詳細に
説明する。

【００９９】即ち、図８には、シールド型センサ部をＡ
ＢＳ面の面に平行に切った時の断面の概念図が示されて
おり、図中、基体上に形成された下シールド層１と、少
なくとも一部が下シールド層１の上部に形成されるか下
シールド層１と兼用された下電極層２と、当該下電極層
２上に形成された、固定する層３／固定層４／非磁性層
５／フリー層６を基本構成とする強磁性トンネル接合膜
或いは磁気抵抗効果膜２０と、少なくとも一部が当該非
磁性層５に接しており、且つ他の部分が当該フリー層６
に接している絶縁層８と、当該絶縁層８上に形成され且
つ当該フリー層６にその少なくとも一部が接している縦
バイアス層７と、少なくとも一部が当該フリー層６に接
している上電極層９と、少なくとも一部が上電極層９の
上部に形成されるか、上電極層９と兼用された上シール
ド１０と、からなる磁気抵抗効果ヘッド３０である。

【０１００】上記した本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
３０についてより詳細に説明するならば、図８に示す様
に、シールド型センサ部をＡＢＳ面に平行に切った時の
断面で見るならば、基体上に下シールド１、下電極２、
反強磁性層からなる固定する層３、固定層４および非磁
性層５が順次積層されている。

【０１０１】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。つまり、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。

【０１０２】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。

【０１０３】又、図示してはいない下地層／固定する層
３／固定層４／非磁性層５／フリー層６の部分が磁気抵
抗効果膜或いは磁気抵抗効果膜２０である。

【０１０４】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、非磁性層、固定層、固定する層を順次通過し、下電
極層へと流れる。この際、縦バイアス層は絶縁層および
非磁性層により固定層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。

【０１０５】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。

【０１０６】したがって、この構造を用いることによ
り、磁気抵抗効果膜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。

【０１０７】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、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。

【０１０８】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、ここでは磁気抵抗効果膜のうちフリー層
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。

【０１０９】次に、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド３
０の第６の具体例に係る構成を図９を参照しながら詳細
に説明する。

【０１１０】即ち、図９には、シールド型センサ部をＡ
ＢＳ面の面に平行に切った時の断面の概念図が示されて
おり、図中、基体上に形成された下シールド層１と、少
なくとも一部が下シールド層１の上部に形成されるか下
シールド層１と兼用された下電極層２と、当該下電極層
２上に形成された、固定する層３／固定層４／非磁性層
５／フリー層６を基本構成とする強磁性トンネル接合膜
或いは磁気抵抗効果膜２０と、当該非磁性層５上に形成
されると共に、一部が当該フリー層６に接している絶縁
層８と、界面制御層１１を介するかあるいは直接に、少
なくとも一部がフリー層６上に接して配置されている縦
バイアス層７と、少なくとも一部が当該縦バイアス層７
に接している上電極層９と、少なくとも一部が当該上電
極層９の上部に形成されるか、上電極層９と兼用された
上シールド１０と、からなること磁気抵抗効果ヘッド３
０が示されている。

【０１１１】上記した本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
３０についてより詳細に説明するならば、図９に示す様
に、基体上に下シールド１、下電極２、固定する層３、
固定層４および非磁性層５が順次積層される。

【０１１２】その上に図のよう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。

【０１１３】本具体例に於ける当該界面制御層１１は、
電気的には、導電性を有しているが、磁界を制御する機
能を有するものであり、従って、当該フリー層６と当該
縦バイアス層７との間の導通性は確保する事が出来る。

【０１１４】本発明に於ける当該縦バイアス７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。

【０１１５】フリー層６の左右には絶縁層が配置されて
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。

【０１１６】図示していない下地層／固定する層３／固
定層４／非磁性層５／フリー層６の部分が磁気抵抗効果
膜若しくは強磁性トンネル接合膜である。

【０１１７】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、界面制御層、フリー層、非磁性層、固定層、固定
する層を順次通過し、下電極層へと流れる。この際、酸
化物縦バイアス層は絶縁層なので、電流の流れ方に関与
することはない。

【０１１８】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、
磁気抵抗効果膜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。

【０１１９】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、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。

【０１２０】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。

【０１２１】また、ここでは磁気抵抗効果膜のうちフリ
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。

【０１２２】次に、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド３
０の第７の具体例に係る構成を図１０を参照しながら詳
細に説明する。

【０１２３】即ち、図１０には、シールド型センサ部を
ＡＢＳ面の面に平行に切った時の断面の概念図が示され
ており、図中、基体上に形成された下シールド層１と、
少なくとも一部が下シールド１の上部に形成されるか下
シールド１と兼用された下電極層２と、当該下電極層２
上に形成された、固定する層３／固定層４／非磁性層５
／フリー層６を基本構成とする強磁性トンネル接合膜若
しくは磁気抵抗効果膜２０と、少なくとも一部が当該非
磁性層５に接しており、且つ他の部分が当該フリー層６
に接している酸化物縦バイアス層７と、少なくとも一部
が当該フリー層６に接している上電極層９と、少なくと
も一部が上電極層９の上部に形成されるか、上電極層９
と兼用された上シールド１０と、からなる磁気抵抗効果
ヘッド３０が示されている。

【０１２４】上記した本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
３０についてより詳細に説明するならば、図１０に示す
様に、基体上に下シールド１、下電極２、固定する層を
構成する反強磁性層３、固定層４および非磁性層５が順
次積層される。

【０１２５】その上に図のよう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。

【０１２６】当該酸化物縦バイアス層は、絶縁層の機能
を有しているものである。

【０１２７】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。

【０１２８】図示されてはいない下地層／固定する層３
／固定層４／非磁性層５／フリー層６の部分が磁気抵抗
効果膜或いは強磁性トンネル接合膜２０である。

【０１２９】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、非磁性層、固定層、固定する層を順次通過し、下電
極層へと流れる。この際、酸化物縦バイアス層は絶縁層
なので、電流の流れ方に関与することはない。

【０１３０】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、
磁気抵抗効果膜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。

【０１３１】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、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。

【０１３２】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、ここでは磁気抵抗効果膜のうちフリー層
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。

【０１３３】上記した図１から図１０の各具体例に於け
るそれぞれの構造に対応する代表的な素子平面概念図
を、図１４から図２０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。

【０１３４】即ち、図１４〜図２０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。

【０１３５】例えば、図１４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５、固定層４、固定する層３、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。

【０１３６】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、縦バイアス層７、フリー層６、非磁性
層５、固定層４、固定する層３、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。

【０１３７】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、フリー
層６、非磁性層５、固定層４、固定する層３、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。

【０１３８】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５、固定層４、固定する層３、
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。

【０１３９】以下図１５〜図２０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。

【０１４０】又、上記した本発明に係る磁気抵抗効果ヘ
ッドは、シールド型磁気抵抗効果ヘッドを構成する具体
例として説明したが、本発明に係る当該強磁性トンネル
接合膜或いは磁気抵抗効果膜は、ヨーク型の磁気抵抗効
果ヘッドにも使用しえるものである事は言うまでもな
く、当該磁気抵抗効果ヘッドに於ける電流の流し方を公
知の方法に従って変更するのみで容易に転用しえるもの
である。

【０１４１】又、本発明に係るその他の態様としては、
上記した各具体例に示した磁気抵抗効果センサと，磁気
抵抗センサを通る電流を発生せしめる手段と，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り、
又更に別の態様としては、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，請求項２
０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である。

【０１４２】以下に本発明に於いて使用される各種層に
使用しうる材料について説明する。

【０１４３】即ち、上記した様に本発明に係る磁気抵抗
効果ヘッド３０の断面構造としては、少なくとも７種類
の具体例を使用しえるものであり、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、および使用材
料に記述する。

【０１４４】また、記録再生ヘッドへの適用例について
も記述する。

【０１４５】最初に上記した７種類の具体例に於いて使
用される各層を構成する材料として共通的に使用しえる
有力な候補となる材料を以下に説明する。

【０１４６】基 体 アルチック、SiC、アルミナ、アルチック／アルミナ、S
iC／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、及び混合物 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等からなる単体、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 縦バイアス層 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、ＰｔＰｄＭｎ、Ｒ
ｅＭｎ、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

【０１４７】又、本発明に於ける当該磁気抵抗効果ヘッ
ドに使用される磁気抵抗効果膜の構成の例としては以下
の構成のものを用いることができる。

【０１４８】即ち、例えば、 ・基体／下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層／非
磁性層／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／第１ＭＲエンハ
ンス層／非磁性層／第２ＭＲエンハンス層／フリー層／
保護層 ・基体／（下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層／
非磁性層／第２ＭＲエンハンス層／固定層／固定する層
／保護層）をＮ回繰り返し積層した層 ・基体／（下地層／固定する層／固定層／第１ＭＲエン
ハンス層／非磁性層／第２ＭＲエンハンス層／フリー層
／保護層）をＮ回繰り返し積層させた層 ・基体／下地層／第１固定する層／第１固定層／第１Ｍ
Ｒエンハンス層／非磁性層／第２ＭＲエンハンス層／フ
リー層／第３ＭＲエンハンス層／非磁性層／第４ＭＲエ
ンハンス層／第２固定層／第２固定する層／保護層 ・基体／下地層／（固定層／第１ＭＲエンハンス層／非
磁性層／第２ＭＲエンハンス層／フリー層／非磁性層
／）をＮ回繰り返し積層した層（Ｎは１以上）／固定層
／保護層 ・基体／下地層／（フリー層／第１ＭＲエンハンス層／
非磁性層／第２ＭＲエンハンス層／固定層／非磁性層
／）をＮ回繰り返し積層した層（Ｎは１以上）／フリー
層／保護層 ・基体／下地層／固定層／第１ＭＲエンハンス層／非磁
性層／第２ＭＲエンハンス層／フリー層／保護層 ・基体／下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層／非
磁性層／第２ＭＲエンハンス層／固定層／保護層

【０１４９】更に、本発明に於ける当該磁気抵抗効果ヘ
ッドに於いて使用される下地層としては、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
用いる事が可能である。

【０１５０】具体的には、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃ
ｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎ
ｂ、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。

【０１５１】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。

【０１５２】下地層は用いない場合もある。

【０１５３】一方、本発明に於ける当該磁気抵抗効果ヘ
ッドに於いて使用されるフリー層としては、ＮｉＦｅ、
ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ、Ｃｏ
ＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、Ｃ
ｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、Ｃｏ
ＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ
ＭｏＮｉ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。

【０１５４】更に、本発明に於ける当該磁気抵抗効果ヘ
ッドに於いて使用される非磁性層の材料の候補として
は、磁気抵抗効果膜が強磁性トンネル接合膜の場合と非
磁性層に導電非磁性層を用いた磁気抵抗効果膜との場合
で候補となる材料が異なる。

【０１５５】例えば、強磁性トンネル接合膜の非磁性層
（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。

【０１５６】又、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。

【０１５７】非磁性層に導電非磁性層を用いた磁気抵抗
効果膜の場合は、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
の単体、多層膜、混合物、またはこれらとＴｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐ
ｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｅ、Ｖの単体、多層膜、混合物との
積層膜が有力な候補となる。

【０１５８】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。

【０１５９】本発明に於いて使用される固定層として
は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、Ｃ
ｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、Ｃ
ｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、Ｃｏ
ＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒ
Ｎｂ、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。

【０１６０】または、これらと、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。

【０１６１】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。固定する層とし
ては、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ、Ｐｔ
ＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＣｒＭｎ、ＣｒＭ
ｎ、ＣｒＡｌ、ＴｂＣｏ、Ｎｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｎ
ｉ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、Ｃｏ
ＣｒＴａ、ＰｔＣｏなどを用いることができる。

【０１６２】ＰｔＭｎもしくはＰｔＭｎにＴｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａを添加
した材料は有力な候補である。

【０１６３】又、当該保護層としては、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。

【０１６４】Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、
Ｚｒ、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、またはこれら
とＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、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。

【０１６５】次に、図１から図１０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。

【０１６６】図２１（Ａ）〜（Ｈ）は図１に示した構造
のヘッドの作成手順の例である。

【０１６７】基体上に下シールド１、下電極２、磁気抵
抗効果膜２０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７及び絶縁層８を成膜した後にリ
フトオフする。

【０１６８】更に、ＰＲを形成し、非磁性層５までミリ
ングした後、絶縁層８を成膜する。

【０１６９】リフトオフした後に、下電極２が露出する
まで絶縁層部８を穴あけし、上電極９及び上シールド１
０を形成する。

【０１７０】図２２（Ａ）〜（Ｈ）は、図２に示した構
造のヘッドの作成手順の例である。

【０１７１】基体上に下シールド１、下電極２、磁気抵
抗効果膜２０を順次形成する。

【０１７２】その上にステンシルＰＲを形成し、非磁性
層５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。

【０１７３】ＰＲを形成し、上電極１０を成膜した後に
リフトオフする。ＰＲを形成し、縦バイアス７及び絶縁
層８を成膜した後にリフトオフする。

【０１７４】下電極２が露出するまで絶縁層部８に穴あ
けし、上シールド１０を形成する。

【０１７５】一方、図２３（Ａ）〜（Ｉ）は、図３に示
した構造のヘッドの作成手順の例である。

【０１７６】基体上に下シールド１、下電極２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
７を成膜した後にリフトオフする。

【０１７７】更に、磁気抵抗効果膜２０、上電極９を成
膜した後に、ＰＲを形成し、非磁性層までミリングし
た。

【０１７８】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８に穴あけ
し、上シールド１０を形成する。

【０１７９】尚、図４〜図６に示した構造のヘッドの作
成方法は図３の場合に準ずる。

【０１８０】更に、図２４（Ａ）〜（Ｈ）は、図７に示
した構造のヘッドの作成手順の例である。

【０１８１】即ち、基体上に下シールド１、下電極２、
磁気抵抗効果膜２０、上電極９を順次形成する。

【０１８２】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。

【０１８３】更に、ＰＲを形成し、縦バイアス層７を成
膜した後、リフトオフする。更に、絶縁層８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９が露出するところまで削る。又、下電極
２が露出するまで絶縁層部８を穴あけし、上シールド１
０を形成する。

【０１８４】次に、図２５（Ａ）〜（Ｈ）は、図８に示
した構造のヘッドの作成手順の例である。

【０１８５】つまり、基体上に下シールド１、下電極
２、磁気抵抗効果膜２０を順次形成する。その上にステ
ンシルＰＲを形成し、非磁性層５までミリングした後
に、絶縁層８および縦バイアス層７を順次成膜し、リフ
トオフする。

【０１８６】更に、ＰＲを形成し、絶縁層８までミリン
グした後に、ＰＲを除去する。下電極２が露出するまで
絶縁層部８を穴あけし、上シールド１０を形成する。

【０１８７】一方、図２６（Ａ）〜（Ｆ）は、図１０に
示した構造のヘッドの作成手順の例である。

【０１８８】即ち、基体上に下シールド１、下電極２、
磁気抵抗効果膜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、非
磁性層５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。

【０１８９】下電極２が露出するまで絶縁層部８を穴あ
けし、上電極９及び上シールド１０を形成する。

【０１９０】尚、図１０に示した磁気抵抗効果ヘッド構
造の作成手順は図２５に示した図８の構造の場合と同じ
であるので、詳しい説明は省略する。

【０１９１】次に、本発明の作成手順を、実際の試作に
近い素子形状で、図２７乃至図２８を参照しながらより
詳細に記述する。

【０１９２】ここでは図３に相当する構造の場合を例に
記述することにする。

【０１９３】工程１：下シールドを成膜し、ＰＲ形成及
びミリングまたはリフトオフにより図２７（Ａ）に示さ
れる様な形状にパターン化する。（尚、図中太線で囲ま
れている範囲がこの工程でパターン化された範囲であ
る．以下においても同じ）

【０１９４】その後、下ギャップおよび下電極を成膜す
る。

【０１９５】工程２：ＰＲ形成及びミリングにより下電
極を、図２７（Ｂ）に示される様にパターン化する。

【０１９６】工程３：図２７（Ｃ）に示される様にリフ
トオフＰＲを形成し、下電極厚付け層を成膜し、リフト
オフする。

【０１９７】工程４：縦バイアス層パターン化のための
ＰＲを形成し、図２７（Ｄ）に示される様な形状にミリ
ングし、ＰＲを除去した後にＴＭＲ膜及び上電極層１を
成膜する。

【０１９８】工程５：図２７（Ｅ）に示される様にＴＭ
Ｒ膜パターン化のためのＰＲを形成し、ＴＭＲ膜をバリ
ア層までミリングした後にＰＲを除去する。

【０１９９】工程６：図２７（Ｆ）に示される様にＰＲ
を形成し、バリア層、フリー層、下地層、絶縁層をミリ
ングし、ＰＲを除去する。

【０２００】工程７：図２８（Ａ）に示される様に上電
極２リフトオフ用ＰＲを形成し、上電極２を成膜した後
に、リフトオフする。

【０２０１】工程８：図２８（Ｂ）に示される様に上電
極厚付け層リフトオフ用ＰＲを形成し、厚付け層を成膜
した後にリフトオフする。

【０２０２】工程９：図２８（Ｃ）に示される様に絶縁
厚付け層リフトオフ用ＰＲを形成し、厚付け層を成膜し
た後にリフトオフする。

【０２０３】工程１０：図２８（Ｄ）に示される様に上
ギャップ層を成膜し、電極穴開け用ＰＲを形成し、電極
が露出するまでミリングした後に、ＰＲを除去する。

【０２０４】工程１１：図２８（Ｅ）に示される様に記
録ヘッド部作成を作成する。

【０２０５】記録ヘッド部はどのような構成のものであ
ってもかまわないので、図中では表示を省略してある。

【０２０６】次に、基体を適当な大きさに切断加工した
後に、図に示したようにＡＢＳ面が露出するまで基体ご
と研磨をする。

【０２０７】図には描かれていないが、この後装置とし
て組みあがった状態でヘッド動作時に最適な飛行姿勢を
とるようにＡＢＳ面を適当な形状に加工し、サスペンシ
ョンに組み込み、配線をした後に出荷する。

【０２０８】ここでは図３の構造の場合のみについて記
述したが、図１、図２、図７〜図１０の構造の場合もほ
ぼ同様の工程で作成する事ができるので、ここでは記述
しないが、その概要については図２１〜図２６に記載さ
れている。

【０２０９】尚、図２９は、図２８に示す工程１１が終
了後のヘッドを磁気抵抗効果素子部を含む縦方向に切断
た場合の磁気抵抗効果素子近傍の構成を示す断面図であ
る。

【０２１０】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。

【０２１１】図３０は本発明を適用した記録再生ヘッド
５０の概念図である。

【０２１２】当該ヘッドは、基体４２上に再生ヘッド４
５と、磁極４３、コイル４１、上磁極４４、及び記録ヘ
ッド４６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。

【０２１３】このヘッド５０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。

【０２１４】又、図３１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５０の概念図である。

【０２１５】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。

【０２１６】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。

【０２１７】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。

【０２１８】以下に、本発明に係る当該磁気抵抗効果ヘ
ッドの製造条件の具体例を説明する。

【０２１９】（１）強磁性トンネル接合ヘッドの場合

【０２２０】最初に比較のために、従来例に記載されて
いる図１１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）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）
／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８／
（８）／Ｔａ（３ｎｍ）を用いた。

【０２２１】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。

【０２２２】ヘッドを構成する各要素としては以下のも
のを用いた。

【０２２３】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 下シールド層…厚さ１μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２３
（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

【０２２４】このヘッドを図３０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。

【０２２５】ＴＭＲ素子部の加工にはＩ線を用いたフォ
トレジスト工程、およびミリング工程を用いた。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。

【０２２６】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℃、５００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処
理を行った。

【０２２７】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。

【０２２８】媒体の保磁力は３．０ｋＯｅ、ＭｒＴは
０．３５ｅｍｕ／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。

【０２２９】測定結果を以下に示す。

【０２３０】再生出力は３．１ｍＶと大きく、再生出力
が半減する記録再生周波数もそれほど悪くないが、Ｓ／
Ｎが２１ｄＢと低く、ビットエラーレートも１×１０^-3
と悪かった。

【０２３１】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。

【０２３２】図１１の構造では、縦バイアス層とフリー
層とが絶縁層により隔離されているために、縦バイアス
がフリー層に十分印加されず、縦バイアスがバルクハウ
ゼンノイズの低減に寄与しなかったためと考察された。

【０２３３】再生出力…３．１ｍＶ 再生出力が半減する記録再生周波数…１７０ＫＦＣＩ Ｓ／Ｎ…２１ｄＢ ビットエラーレート…１×１０^-3

【０２３４】次に、本発明の実施例として、図１〜図１
０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５０
０Ｏｅ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。

【０２３５】トンネル接合膜…Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ４
６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ｒ
ｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ａｌ酸化物
（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆ
ｅ１８／（８）／Ｔａ（３ｎｍ） 基体…厚さ２ｍｍ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。

【０２３６】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（３６ｎｍ) （図１２の構成の場合を除
く）、 Ｂａフェライト（５０ｎｍ）（図１０の構成の場合） 界面制御層…Ｃｕ（１．２ｎｍ）（図９の構成の場合の
み適用） 下ギャップ層…なし 上ギャップ層…なし 上部層…なし

【０２３７】このヘッドを図３０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。ＴＭＲ素子部の加工に
はＩ線を用いたフォトレジスト工程、およびミリング工
程を用いた。

【０２３８】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。

【０２３９】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℃、５００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処
理を行った。

【０２４０】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。

【０２４１】媒体の保磁力は３．０ｋＯｅ、ＭｒＴは
０．３５ｅｍｕ／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
を以下に示す。

【０２４２】前述の従来例（図１２の構造の場合）もあ
わせて示してある。その結果、再生出力は従来構造の場
合も本発明の構造の場合もほぼ同程度であり、再生出力
が半減する周波数も本発明の場合の方が若干向上する程
度でそれほど差がなかった。

【０２４３】しかし、本発明の場合はいずれの場合も従
来例と比較してＳ／Ｎが格段に優れており、ビットエラ
ーレートも格段に良好であるという結果が得られた。

【０２４４】これは、図１から図１０に示したような縦
バイアスの少なくとも一部が磁気抵抗効果素子中のフリ
ー磁性層に接するような構造にすることにより、フリー
層に有効に縦バイアスが印加されるようになり、結果と
してフリー層のバルクハウゼンノイズが低減したためで
あると思われる。

【０２４５】実際に、ヘッド構造でのＲ−ＨループをＭ
Ｒスターを用いて測定したところ、フリー層のヒステリ
シスが従来構造の場合と比較して飛躍的に改善されてい
ることがわかった。

【０２４６】 構 成 図11 図１ 図２ 図３ 図７ 図８ 図10 図９ （従来例） 再生出力(mＶ) 3.1 3.0 3.1 3.1 3.0 3.0 3.1 3.1 再生出力が半減する 記録再生周波数(kFCI) 170 180 190 185 190 185 185 180 Ｓ／Ｎ(dB) 21 31 30 31 31 30 29 29 1×10^-3 1×10^-7 同左 同左 同左 同左 同左 同 左 以下

【０２４７】（２）スピンバルブヘッドの場合

【０２４８】最初に比較のために、従来例に記載されて
いる図１１の構造のスピンバルブを用いたヘッドを作成
した。

【０２４９】この際スピンバルブ膜としては、／Ｐｔ
（２ｎｍ）／Ｉｒ２１Ｍｎ７９ (５ｎｍ) ／Ｃｏ９０Ｆ
ｅ１０（５）／Ｒｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０
（５）／Ｃｕ（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（１ｎｍ)
／Ｎｉ８２Ｆｅ１８（３）／Ｐｔ（２ｎｍ）を用いた。

【０２５０】膜形成後には２３０℃、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。

【０２５１】基体…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…厚さ０．３μｍのＣｏ６５ｉ１２Ｆｅ２
３（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０．３μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４
Ｃｒ３ 絶縁層…厚さ２０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層…Ｃｒ（５ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ１
０．５Ｐｔ１５Ｃｒ（１２ｎｍ） 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

【０２５２】このヘッドを図３０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。

【０２５３】この際、書き込みトラック幅は０．５μ
ｍ、書き込みギャップは０．０８μｍ、読み込みトラッ
ク幅は０．２μｍとした。スピンバルブ素子部の加工に
は、電子線の直接描画によるフォトレジスト工程、及び
反応性エッチング工程を用いた。

【０２５４】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。

【０２５５】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、１８０℃、５００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処
理を行った。

【０２５６】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。

【０２５７】媒体の保磁力は４．０ｋＯｅ、ＭｒＴは
０．３８ｅｍｕ／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。

【０２５８】測定結果を以下に示す。再生出力は３．８
ｍＶと大きく、再生出力が半減する記録再生周波数もそ
れほど悪くないが、Ｓ／Ｎが２０ｄＢと低く、ビットエ
ラーレートも２×１０^-3と悪かった。

【０２５９】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。図１の構造では、縦バイア
ス層とフリー層とが絶縁層により隔離されているため
に、縦バイアスがフリー層に十分印加されず、縦バイア
スがバルクハウゼンノイズの低減に寄与しなかったため
と考察された。

【０２６０】再生出力…３．８ｍＶ 再生出力が半減する記録再生周波数…１８０ｋＦＣＩ Ｓ／Ｎ…２０ｄＢ ビットエラーレート…２×１０^-3

【０２６１】次に、本発明の実施例として図１〜図１０
の構造のヘッドを作成した。

【０２６２】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。

【０２６３】スピンバルブ膜…／Ｐｔ（２ｎｍ）／Ｉｒ
２１Ｍｎ７９ (５ｎｍ) ／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ｒ
ｕ（０．９）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（５）／Ｃｕ（２ｎ
ｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（１ｎｍ) ／Ｎｉ８２Ｆｅ１８
（３）／Ｐｔ（２ｎｍ） 基体…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…厚さ０．３μｍのＣｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ
２３（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０．３μｍのＣｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４
Ｃｒ３ 絶縁層…厚さ２０ｎｍのアルミナ 縦バイアス層…Ｃｒ（５ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃｒ１
０．５Ｐｔ１５（１２ｎｍ) 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

【０２６４】このヘッドを図３０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。

【０２６５】この際、書き込みトラック幅は０．５μ
ｍ、書き込みギャップは０．０８μｍ、読み込みトラッ
ク幅は０．２μｍとした。スピンバルブ素子部の加工に
は、電子線の直接描画によるフォトレジスト工程、及び
反応性エッチング工程を用いた。

【０２６６】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。

【０２６７】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。

【０２６８】媒体の保磁力は４．０ｋＯｅ、ＭｒＴは
０．３８ｅｍｕ／ｃｍ²とした。

【０２６９】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。

【０２７０】測定結果を以下に示す。

【０２７１】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。

【０２７２】測定結果を以下に示す。前述の従来例（図
１３の構造の場合）もあわせて示してある。

【０２７３】その結果、再生出力は従来構造の場合も本
発明の構造の場合もほぼ同程度であり、再生出力が半減
する周波数も本発明の場合の方が若干向上する程度でそ
れほど差がなかった。

【０２７４】しかし、本発明の場合はいずれの場合も従
来例と比較してＳ／Ｎが格段に優れており、ビットエラ
ーレートも格段に良好であるという結果が得られた。

【０２７５】これは、図１から図１０に示したような縦
バイアスの少なくとも一部が磁気抵抗効果素子中のフリ
ー磁性層に接するような構造にすることにより、フリー
層に有効に縦バイアスが印加されるようになり、結果と
してフリー層のバルクハウゼンノイズが低減したためで
あると思われる。

【０２７６】実際に、ヘッド構造でのＲ−ＨループをＭ
Ｒテスターを用いて測定したところ、フリー層のヒステ
リシスが従来構造の場合と比較して飛躍的に改善されて
いることがわかった。

【０２７７】 構 成 図11 図１ 図２ 図３ 図７ 図８ 図10 図９ （従来例） 再生出力(mＶ) 3.8 3.9 3.7 3.8 3.7 3.8 3.9 3.9 再生出力が半減する 記録再生周波数(kFCI) 175 185 190 180 195 190 185 185 Ｓ／Ｎ(dB) 20 33 34 33 33 34 30 31 2×10^-3 1×10^-7 同左 同左 同左 同左 同左 同左 以下

【０２７８】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。

【０２７９】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。

【０２８０】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。

【０２８１】ディスクの直径は４６ｍｍ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。

【０２８２】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。

【０２８３】

【発明の効果】本発明の適用により、従来より再生波形
のノイズが少なく、Ｓ／Ｎ及びビットエラーレートが良
好な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、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの第
１の具体例の構成を説明する断面図である。

【図２】図２は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの第
２の具体例の構成を説明する断面図である。

【図３】図３は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの第
３の具体例の構成を説明する断面図である。

【図４】図４は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの第
３の具体例の一変形例の構成を説明する断面図である。

【図５】図５は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの第
３の具体例の他の変形例の構成を説明する断面図であ
る。

【図６】図６は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの第
３の具体例の別の変形例の構成を説明する断面図であ
る。

【図７】図７は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの第
４の具体例の構成を説明する断面図である。

【図８】図８は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの第
５の具体例の構成を説明する断面図である。

【図９】図９は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの第
７の具体例の構成を説明する断面図である。

【図１０】図１０は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
の第６の具体例の構成を説明する断面図である。

【図１１】図１１は、従来の磁気抵抗効果ヘッドの構成
の例を示す断面図である。

【図１２】図１２は、磁気抵抗効果ヘッドに於ける、縦
バイアスの大きさと端部のずれ量との関係を示すグラフ
である。

【図１３】図１３は、図１２の測定に用いた従来の磁気
抵抗効果ヘッドの構成の例を示す図である。

【図１４】図１４は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
の第１の具体例の構成を説明する平面図である。

【図１５】図１５は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
の第２の具体例の構成を説明する平面図である。

【図１６】図１６は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
の第３の具体例の構成を説明する平面図である。

【図１７】図１７は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
の第４の具体例の構成を説明する平面図である。

【図１８】図１８は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
の第５の具体例の構成を説明する平面図である。

【図１９】図１９は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
の第７の具体例の構成を説明する平面図である。

【図２０】図２０は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
の第６の具体例の構成を説明する平面図である。

【図２１】図２１は、本発明に係る第１の具体例の磁気
抵抗効果ヘッドの作成手順を示す平面図である。

【図２２】図２２は、本発明に係る第２の具体例の磁気
抵抗効果ヘッドの作成手順を示す平面図である。

【図２３】図２３は、本発明に係る第３の具体例の磁気
抵抗効果ヘッドの作成手順を示す平面図である。

【図２４】図２４は、本発明に係る第４の具体例の磁気
抵抗効果ヘッドの作成手順を示す平面図である。

【図２５】図２５は、本発明に係る第５及び第６の具体
例の磁気抵抗効果ヘッドの作成手順を示す平面図であ
る。

【図２６】図２６は、本発明に係る第７の具体例の磁気
抵抗効果ヘッドの作成手順を示す平面図である。

【図２７】図２７は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
の作成手順を示す平面図である。

【図２８】図２８は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
の作成手順を示す平面図である。

【図２９】図２９は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
に於ける磁気抵抗効果素子部を含む縦方向に切断した場
合の磁気抵抗効果素子近傍の構成を示す断面図である。

【図３０】図３０は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
を適用した記録再生ヘッドの構成の一例を示す斜視図で
ある。

【図３１】図３１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…磁気抵抗効果ヘッド 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

───────────────────────────────────────────────────── 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 BA06 BA09 BA13 BA15 BA17 BA18 BB08 CA04

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気抵抗効果素子としてフリー層／非磁
   性層／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、フリー層の少
   なくとも一部に接触する縦バイアス層が設けられている
   ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
2. 【請求項２】 磁気抵抗効果膜として強磁性層と非磁性
   層が交互に積層して構成された基本構成を有し、磁気抵
   抗変化検出のためのセンス電流のすべてが当該非磁性層
   を通過する様に構成された磁気抵抗効果素子において、
   当該強磁性層のうち選択された少なくとも１層の少なく
   とも１部に接触する縦バイアス層が設けられていること
   を特徴とする磁気抵抗効果素子。
3. 【請求項３】 磁気抵抗効果膜としてフリー層／非磁性
   層／固定層が積層された基本構成を有し、磁気抵抗変化
   検出のためのセンス電流のすべてが当該非磁性層を通過
   する磁気抵抗効果素子において、当該フリー層の少なく
   とも１部に接触するフリー層の磁区制御機能を有する縦
   バイアス層が設けられていることを特徴とする磁気抵抗
   効果素子。
4. 【請求項４】 基体上に形成された下シールド層と、少
   なくとも一部が下シールド上に形成されるか下シールド
   と兼用された下電極層と、 当該下電極層上に形成される、固定する層／固定層／非
   磁性層／フリー層を基本構成とする強磁性トンネル接合
   膜と、 該フリー層上に形成され、所定のパターンを有して配置
   されている縦バイアス層、 当該フリー層上及び当該縦バイアス層上に所定のパター
   ンを有して配置されている絶縁層と、 当該フリー層上に形成され、かつ当該フリー層及び当該
   絶縁層には接するが当該縦バイアス層には接する事が無
   い様に形成された上電極層とから構成されていることを
   特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
5. 【請求項５】 当該上電極層は、上シールドを兼用する
   か、当該上電極層上に更に上シールド層が設けられてい
   る事を特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果ヘッド。
6. 【請求項６】 基体上に形成された下シールド層と、少
   なくとも一部が下シールド上に形成されるか下シールド
   と兼用された下電極層と、 下電極層上に形成される、固定する層／固定層／導電性
   磁性層／フリー層を基本構成とする磁気抵抗効果膜と、 当該フリー層上に形成され、所定のパターンを有して配
   置されている縦バイアス層、 当該フリー層上及び当該縦バイアス層上に所定のパター
   ンを有して配置されている絶縁層と、 当該フリー層上に形成され、かつ当該フリー層及び当該
   絶縁層には接するが当該縦バイアス層には接する事が無
   い様に形成された上電極層とから構成されていることを
   特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
7. 【請求項７】 当該上電極層は、上シールドを兼用する
   か、当該上電極層上に更に上シールド層が設けられてい
   る事を特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果ヘッド。
8. 【請求項８】 基体上に形成された下電極層と、 当該下電極層上に形成される固定する層／固定層／非磁
   性層／フリー層を基本構成とする強磁性トンネル接合膜
   と、 当該フリー層上に形成され、所定のパターンを有して配
   列されている当該フリー層よりも狭い幅を有する上電極
   層と、 該フリー層上に形成され、所定のパターンを有して配置
   されていると共に、その一部が当該上電極層上にも配置
   せしめられている縦バイアス層と、 少なくとも一部が縦バイアス層上に形成された上シール
   ドと、からなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
9. 【請求項９】 基体上に形成された下シールド層と、少
   なくとも一部が下シールドの上部に形成されるか下シー
   ルドと兼用された下電極層と、下電極層上に形成される
   固定する層／固定層／導電非磁性層／フリー層を基本構
   成とする磁気抵抗効果膜と、 当該フリー層上に形成され、所定のパターンを有して配
   列されている当該フリー層よりも狭い幅を有する上電極
   層と、 該フリー層上に形成され、所定のパターンを有して配置
   されていると共に、その一部が当該上電極層上にも配置
   せしめられている縦バイアス層と、 少なくとも一部が縦バイアス層上に形成された上シール
   ドと、からなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
10. 【請求項１０】 基体上に形成された下シールド層と、 少なくとも一部が下シールド上部に形成されるか下シー
    ルドと兼用された下電極層と、 当該下電極層上に形成され、所定のパターンを有して配
    置されている縦バイアス層、 少なくとも一部が当該下電極層上に形成されていると共
    に、他の部分が当該縦バイアス層の上に形成されている
    フリー層と、 当該フリー層上に形成されている非磁性層／固定層／固
    定する層を基本構成とする強磁性トンネル接合膜と、 当該フリー層の少なくとも一部の上に形成され、且つ当
    該強磁性トンネル接合膜と接触する様にパターン化され
    ている絶縁層と、 当該固定する層上に接している上電極層と、 少なくとも一部が上電極層上に形成されるか、上電極層
    と兼用された上シールドと、からなることを特徴とする
    磁気抵抗効果ヘッド。
11. 【請求項１１】 基体上に形成された下シールド層と、 少なくとも一部が下シールド上部に形成されるか下シー
    ルドと兼用された下電極層と、 当該下電極層上に形成され、所定のパターンを有して配
    置されている縦バイアス層、 当該フリー層上及び当該縦バイアス層上に所定のパター
    ンを有して配置されている絶縁層と、 少なくとも一部が当該下電極層上に形成されていると共
    に、他の部分が当該縦バイアス層の上に形成されている
    フリー層と、 当該フリー層上に形成されている導電性非磁性層／固定
    層／固定する層を基本構成とする磁気抵抗効果膜と、 当該フリー層の少なくとも一部の上に形成され、且つ当
    該磁気抵抗効果膜と接触する様にパターン化されている
    絶縁層と、 当該固定する層上に接している上電極層と、 少なくとも一部が上電極層上に形成されるか、上電極層
    と兼用された上シールドと、からなることを特徴とする
    磁気抵抗効果ヘッド。
12. 【請求項１２】 基体上に形成された下シールド層と、 少なくとも一部が下シールドの上部に形成されるか、下
    シールドと兼用された下電極層と、 当該下電極層上に形成されたフリー層と、 当該フリー層上に、所定のパターンを有して配置されて
    いる縦バイアス層と、 当該縦バイアス層と接しているフリー層／バリア層／固
    定層／固定する層を基本構成とする強磁性トンネル接合
    膜と、 当該フリー層及び当該縦バイアス層の少なくとも一部上
    に所定のパターンを有して配置されている絶縁層と、 当該固定する層上に形成され、少なくとも一部が固定す
    る層に接している上電極層と、 少なくとも一部が上電極層の上部に形成されるか、上電
    極層と兼用された上シールドと、 からなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
13. 【請求項１３】 基体上に形成された下シールド層と、 少なくとも一部が下シールドの上部に形成されるか、下
    シールドと兼用された下電極層と、 当該下電極層上に形成されたフリー層と、 当該フリー層上に、所定のパターンを有して配置されて
    いる縦バイアス層と、 当該縦バイアス層と接しているフリー層／導電性非磁性
    層／固定層／固定する層を基本構成とする磁気抵抗効果
    膜と、 当該フリー層及び当該縦バイアス層の少なくとも一部上
    に所定のパターンを有して配置されている絶縁層と、 当該固定する層上に形成され、少なくとも一部が固定す
    る層に接している上電極層と、 少なくとも一部が上電極層の上部に形成されるか、上電
    極層と兼用された上シールドと、からなることを特徴と
    する磁気抵抗効果ヘッド。
14. 【請求項１４】 基体上に形成された下シールド層と、 少なくとも一部が下シールドの上部に形成されるか下シ
    ールドと兼用された下電極層と、 当該下電極層上に形成された、固定する層／固定層／非
    磁性層／フリー層を基本構成とする強磁性トンネル接合
    膜と、 少なくとも一部が当該非磁性層に接しており、且つ他の
    部分が当該フリー層に接している絶縁層と、 当該絶縁層上に形成され且つ当該フリー層にその少なく
    とも一部が接している縦バイアス層と、 少なくとも一部が当該フリー層に接している上電極層
    と、 少なくとも一部が上電極層の上部に形成されるか、上電
    極層と兼用された上シールドと、からなることを特徴と
    する磁気抵抗効果ヘッド。
15. 【請求項１５】 基体上に形成された下シールド層と、 少なくとも一部が下シールドの上部に形成されるか下シ
    ールドと兼用された下電極層と、 当該下電極層上に形成された、固定する層／固定層／導
    電性非磁性層／フリー層を基本構成とする磁気抵抗効果
    膜と、 少なくとも一部が当該非磁性層に接しており、且つ他の
    部分が当該フリー層に接している絶縁層と、 当該絶縁層上に形成され且つ当該フリー層にその少なく
    とも一部が接している縦バイアス層と、 少なくとも一部が当該フリー層に接している上電極層
    と、 少なくとも一部が上電極層の上部に形成されるか、上電
    極層と兼用された上シールドと、からなることを特徴と
    する磁気抵抗効果ヘッド。
16. 【請求項１６】 基体上に形成された下シールド層と、 少なくとも一部が下シールドの上部に形成されるか下シ
    ールドと兼用された下電極層と、 当該下電極層上に形成された、固定する層／固定層／非
    磁性層／フリー層を基本構成とする強磁性トンネル接合
    膜と、 当該非磁性層上に形成されると共に、一部が当該フリー
    層に接している絶縁層と、 界面制御層を介するかあるいは直接に、少なくとも一部
    がフリー層上に接して配置されている縦バイアス層と、 少なくとも一部が当該縦バイアス層に接している上電極
    層と、 少なくとも一部が当該上電極層の上部に形成されるか、
    上電極層と兼用された上シールドと、からなることを特
    徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
17. 【請求項１７】 基体上に形成された下シールド層と、 少なくとも一部が下シールドの上部に形成されるか下シ
    ールドと兼用された下電極層と、 当該下電極層上に形成された、固定する層／固定層／導
    電性非磁性層／フリー層を基本構成とする磁気抵抗効果
    膜と、 当該導電性非磁性層上に形成されると共に、一部が当該
    フリー層に接している絶縁層と、 界面制御層を介するかあるいは直接に、少なくとも一部
    がフリー層上に接して配置されている縦バイアス層と、 少なくとも一部が当該縦バイアス層に接している上電極
    層と、 少なくとも一部が当該上電極層の上部に形成されるか、
    上電極層と兼用された上シールドと、からなることを特
    徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
18. 【請求項１８】 基体上に形成された下シールド層と、 少なくとも一部が下シールドの上部に形成されるか下シ
    ールドと兼用された下電極層と、 当該下電極層上に形成された、固定する層／固定層／非
    磁性層／フリー層を基本構成とする強磁性トンネル接合
    膜若しくは磁気抵抗効果膜と、 少なくとも一部が当該非磁性層に接しており、且つ他の
    部分が当該フリー層に接している酸化物縦バイアス層
    と、 少なくとも一部が当該フリー層に接している上電極層
    と、 少なくとも一部が上電極層の上部に形成されるか、上電
    極層と兼用された上シールドと、からなることを特徴と
    する磁気抵抗効果ヘッド。
19. 【請求項１９】 請求項１乃至１８の何れかに記載され
    た構成を有する磁気抵抗効果ヘッドにおいて、当該強磁
    性トンネル接合素子または磁気抵抗効果素子に平行なヘ
    ッド情報位置から見た平面図において、上電極層と下電
    極層が少なくとも一部重なるように形成されていること
    を特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
20. 【請求項２０】 当該磁気抵抗効果ヘッドに於て、当該
    上電極層と下電極層は全てが重なり合う事がない様に配
    置せしめられている事を特徴とする請求項１９記載の磁
    気抵抗効果ヘッド。
21. 【請求項２１】 請求項１〜１７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発生せしめる手段
    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。
22. 【請求項２２】 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１８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。
23. 【請求項２３】 磁気抵抗効果素子としてフリー層／非
    磁性層／固定層を基本構成とするトンネル接合素子を用
    いたヨーク型磁気抵抗効果素子において、フリー層の少
    なくとも一部に接触する縦バイアス層が設けられている
    ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。