JP2000293821A - Spin bulb thin film magnetic element, its production, and thin film magnetic head - Google Patents

Spin bulb thin film magnetic element, its production, and thin film magnetic head

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JP2000293821A JP11100642A JP10064299A JP2000293821A JP 2000293821 A JP2000293821 A JP 2000293821A JP 11100642 A JP11100642 A JP 11100642A JP 10064299 A JP10064299 A JP 10064299A JP 2000293821 A JP2000293821 A JP 2000293821A
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芳彦 柿原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spin bulb thin film magnetic element which is superior in stability to satisfactorily control the magnetic domain of a free magnetic layer. SOLUTION: A spin bulb type thin film magnetic element 1 is provided with a laminated body 10 consisting of a free magnetic layer 12, a nonmagnetic conductive layer 13, and a fixed magnetic layer 14, bias layers 16 which are placed on both sides of the laminated body 10 and aligns the direction of magnetization of the free magnetic layer 12, an anti-ferromagnetic layer 18 which fixes the direction of magnetization of the fixed magnetic layer 14 by an exchange coupling magnetic field, and a pair of conductive layers 20 which give a detection current to the free magnetic layer 12. The bias layers 16 are provided on a substrate 7 and are placed in the same hierarchy as the laminated body 10, and the anti-ferromagnetic layer 18 is so laminated that it may be brought into contact with at least a part of bias layers and the laminated body 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フリー磁性層に固
定磁性層と反強磁性層とが積層されてなるスピンバルブ
型薄膜磁気素子及びこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を
備えた薄膜磁気ヘッド及びスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spin-valve thin-film magnetic element in which a fixed magnetic layer and an antiferromagnetic layer are laminated on a free magnetic layer, a thin-film magnetic head provided with the spin-valve thin-film magnetic element, and The present invention relates to a method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気抵抗効果型の磁気ヘッドには、磁気
抵抗効果を示す素子を備えたMR(Magnetoresistive)
ヘッドと巨大磁気抵抗効果を示す素子を備えたGMR
(GiantMagnetoresistive)ヘッドとがある。MRヘッ
ドにおいては、磁気抵抗効果を示す素子が磁性体からな
る単層構造とされている。一方、GMRヘッドにおいて
は、磁気抵抗効果を示す素子が複数の材料が積層されて
なる多層構造とされている。巨大磁気抵抗効果を生み出
す構造にはいくつかの種類があるが、比較的構造が単純
で、外部磁界に対して抵抗変化率が高いものとしてスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子がある。スピンバルブ型薄膜磁
気素子には、シングルスピンバルブ薄膜磁気素子とデュ
アルスピンバルブ型薄膜磁気素子とがある。
2. Description of the Related Art A magnetoresistive head has an MR (Magnetoresistive) having an element exhibiting a magnetoresistive effect.
GMR with head and element showing giant magnetoresistance effect
(GiantMagnetoresistive) head. In the MR head, the element exhibiting the magnetoresistance effect has a single-layer structure made of a magnetic material. On the other hand, the GMR head has a multilayer structure in which elements exhibiting a magnetoresistance effect are formed by laminating a plurality of materials. There are several types of structures that produce the giant magnetoresistance effect. A spin-valve thin-film magnetic element has a relatively simple structure and a high resistance change rate to an external magnetic field. The spin valve thin film magnetic element includes a single spin valve thin film magnetic element and a dual spin valve thin film magnetic element.

【0003】図28は、従来のスピンバルブ型薄膜磁気
素子を磁気記録媒体側からみた断面図である。この従来
のスピンバルブ型薄膜磁気素子の上下には、ギャップ層
を介してシールド層が形成されており、前記スピンバル
ブ型薄膜磁気素子、ギャップ層、及びシールド層で、再
生用のGMRヘッドが構成されている。なお前記再生用
のGMRへッドの上に、記録用のインダクティブヘッド
が積層されていてもよい。このGMRヘッドは、インダ
クティブヘッドと共に浮上式スライダのトレーリング側
端部などに設けられて薄膜磁気ヘッドを構成し、ハード
ディスク等の磁気記録媒体の記録磁界を検出するもので
ある。なお、図28において、磁気記録媒体の移動方向
は図示Z方向であり、磁気記録媒体からの漏れ磁界の方
向はY方向である。
FIG. 28 is a sectional view of a conventional spin-valve thin-film magnetic element viewed from a magnetic recording medium side. A shield layer is formed above and below the conventional spin-valve thin-film magnetic element via a gap layer, and the spin-valve thin-film magnetic element, the gap layer and the shield layer constitute a GMR head for reproduction. Have been. Note that an inductive head for recording may be laminated on the GMR head for reproduction. The GMR head is provided together with the inductive head at the trailing end of the flying slider to constitute a thin-film magnetic head, and detects a recording magnetic field of a magnetic recording medium such as a hard disk. In FIG. 28, the moving direction of the magnetic recording medium is the Z direction in the figure, and the direction of the leakage magnetic field from the magnetic recording medium is the Y direction.

【0004】図28において、符号73はスピンバルブ
型薄膜磁気素子を示している。このスピンバルブ型薄膜
磁気素子73は、フリー磁性層、非磁性導電層、固定磁
性層及び反強磁性層が一層ずつ順に積層された、いわゆ
るトップ型のシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子であ
る。図28において符号111は、例えばTa(タンタ
ル)などで形成された下地層を示している。この下地層
111の上には、フリー磁性層112が積層され、さら
に前記フリー磁性層112の上には、Cuなどで形成さ
れた非磁性導電層113が積層され、前記非磁性導電層
113の上には、固定磁性層114が積層され、固定磁
性層114の上には、反強磁性層118が積層され、こ
の反強磁性層118の上には、Taなどで形成された保
護層119が積層されている。このように、下地層11
1から保護層119までが順次積層されて積層体110
を構成している。反強磁性層118は、固定磁性層11
4に接して積層され、固定磁性層114と反強磁性層1
18との界面にて交換結合磁界(交換異方性磁界)が発
生し、固定磁性層114の磁化方向が図示Y方向に固定
される。
In FIG. 28, reference numeral 73 denotes a spin-valve thin-film magnetic element. The spin-valve thin-film magnetic element 73 is a so-called top-type single spin-valve thin-film magnetic element in which a free magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, a fixed magnetic layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked one by one. In FIG. 28, reference numeral 111 indicates an underlayer formed of, for example, Ta (tantalum). A free magnetic layer 112 is stacked on the underlayer 111, and a nonmagnetic conductive layer 113 made of Cu or the like is stacked on the free magnetic layer 112. A fixed magnetic layer 114 is stacked thereon, an antiferromagnetic layer 118 is stacked on the fixed magnetic layer 114, and a protective layer 119 made of Ta or the like is formed on the antiferromagnetic layer 118. Are laminated. Thus, the underlayer 11
1 to a protective layer 119 are sequentially laminated to form a laminate 110
Is composed. The antiferromagnetic layer 118 is
4 and the pinned magnetic layer 114 and the antiferromagnetic layer 1
An exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) is generated at the interface with, and the magnetization direction of the fixed magnetic layer 114 is fixed in the Y direction in the figure.

【0005】積層体110の両側には、例えばCo−P
t(コバルト−白金)合金からなるバイアス層116、
116が形成されている。このバイアス層116、11
6は、フリー磁性層112の磁化方向を図示X1方向に
揃えてフリー磁性層112を単磁区化させ、バルクハウ
ゼンノイズを抑制するためのものである。これにより、
前記フリー磁性層112の磁化方向と前記固定磁性層1
14の磁化方向とが交差する関係となる。
[0005] On both sides of the laminate 110, for example, Co-P
a bias layer 116 made of a t (cobalt-platinum) alloy,
116 are formed. The bias layers 116 and 11
Numeral 6 is for aligning the magnetization direction of the free magnetic layer 112 with the X1 direction in the drawing to make the free magnetic layer 112 a single magnetic domain, thereby suppressing Barkhausen noise. This allows
The magnetization direction of the free magnetic layer 112 and the fixed magnetic layer 1
14 intersects with the magnetization direction.

【0006】なお、符号120は、Cuなどで形成され
た導電層を示している。また、バイアス層116と基板
7との間、及び、バイアス層116と積層体110との
間には、例えば非磁性金属であるCrからなるバイアス
下地層117が設けられている。更に、バイアス層11
6と導電層120との間には、例えば非磁性金属である
Ta若しくはCrからなる中間層115が設けられてい
る。
Reference numeral 120 indicates a conductive layer formed of Cu or the like. Further, between the bias layer 116 and the substrate 7 and between the bias layer 116 and the stacked body 110, a bias underlayer 117 made of, for example, a nonmagnetic metal such as Cr is provided. Further, the bias layer 11
Between the conductive layer 6 and the conductive layer 120, an intermediate layer 115 made of, for example, a nonmagnetic metal such as Ta or Cr is provided.

【0007】このスピンバルブ型薄膜磁気素子73で
は、ハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界によ
り、図示X1方向に揃えられたフリー磁性層112の磁
化方向が変動すると、図示Y方向に固定された固定磁性
層114の磁化との関係で電気抵抗が変化し、この電気
抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの
洩れ磁界が検出される。
In the spin-valve thin-film magnetic element 73, when the magnetization direction of the free magnetic layer 112 aligned in the X1 direction changes due to a leakage magnetic field from a recording medium such as a hard disk, the fixed direction fixed in the Y direction in the drawing. The electric resistance changes in relation to the magnetization of the magnetic layer 114, and the leakage magnetic field from the recording medium is detected by a voltage change based on the change in the electric resistance value.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子73においては、前記バイアス
層116、116の一部分が、バイアス下地層117を
介して積層体110の傾斜側面110aに乗り上げて、
基板7から離れる方向に向けて突出している。この部分
の断面形状は、基板7から離れるにつれて厚さが薄くな
り、そして積層体110の上面付近にあるバイアス層1
16、116の先端部116a、116aは、尖った断
面形状となっている。
Incidentally, in the conventional spin-valve thin-film magnetic element 73, a part of the bias layers 116, 116 rides on the inclined side surface 110a of the stacked body 110 via the bias underlayer 117. ,
It protrudes in a direction away from the substrate 7. The cross-sectional shape of this portion is such that the thickness decreases as the distance from the substrate 7 increases, and the bias layer 1 near the upper surface of the stacked body 110
The tip portions 116a, 116a of the 16, 16 have a sharp cross-sectional shape.

【0009】このため、図29に示すように、一方のバ
イアス層116の先端部116aからの漏れ磁束が、ス
ピンバルブ型薄膜磁気素子73上に積層されている上部
シールド層を経て、もう一方のバイアス層116に至る
磁界(図示矢印A)となりやすく、フリー磁性層112
に印加される有効磁界が減少するという不都合があっ
た。このため、フリー磁性層112の磁区制御を良好に
行うことが困難で、安定性が悪いことが問題となってい
た。
For this reason, as shown in FIG. 29, the leakage magnetic flux from the tip portion 116a of one bias layer 116 passes through the upper shield layer laminated on the spin-valve thin film magnetic element 73, and then the other. The magnetic field (arrow A in the drawing) easily reaches the bias layer 116, and the free magnetic layer 112
However, there is a disadvantage that the effective magnetic field applied to the substrate decreases. Therefore, it is difficult to control the magnetic domain of the free magnetic layer 112 satisfactorily, and the stability is poor.

【0010】また、バイアス層116、116の先端部
116a、116aからの別の漏れ磁界が、前記バイア
ス層116の反磁界(図示矢印B及び矢印C)となって
フリー磁性層112の両端に印加され、この反磁界(矢
印B及び矢印C)の方向は、バイアス層116、116
により揃えられたフリー磁性層112の磁化の方向(図
示矢印D)と異なるので、フリー磁性層112が多磁区
化されてバルクハウゼンノイズが増加してしまい、問題
となっていた。
Further, another leakage magnetic field from the tip portions 116a, 116a of the bias layers 116, 116 becomes a demagnetizing field (arrows B and C in the drawing) of the bias layer 116 and is applied to both ends of the free magnetic layer 112. The direction of the demagnetizing field (arrows B and C) is determined by the bias layers 116 and 116.
The direction of the magnetization of the free magnetic layer 112 (arrow D in the drawing) is different from that of the free magnetic layer 112, so that the free magnetic layer 112 is multi-domain and Barkhausen noise increases, which is a problem.

【0011】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、フリー磁性層に印加される有効磁界の減少が起こり
にくく、また、フリー磁性層が多磁区化されることがな
く、フリー磁性層の磁区制御を良好に行うことができる
安定性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を提供する
ことを目的する。また、このスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法を提供することを目的とする。さらに、こ
のスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is difficult for the effective magnetic field applied to the free magnetic layer to decrease, and the free magnetic layer is not multi-domain. It is an object of the present invention to provide a spin-valve thin-film magnetic element which is excellent in stability and can control the magnetic domain well. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing the spin-valve thin-film magnetic element. Another object of the present invention is to provide a thin-film magnetic head including the spin-valve thin-film magnetic element.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明のスピン
バルブ型薄膜磁気素子は、基板上にフリー磁性層と非磁
性導電層と固定磁性層とが少なくとも積層されてなる積
層体と、前記積層体の両側に位置して前記フリー磁性層
の磁化方向を一方向に揃える一対のバイアス層と、前記
固定磁性層に接して、交換結合磁界により前記固定磁性
層の磁化方向を前記フリー磁性層の磁化方向に対して交
差する方向に固定する反強磁性層と、前記フリー磁性層
に検出電流を与える一対の導電層とを具備してなり、前
記一対のバイアス層は、前記基板上に設けられて前記積
層体と同じ階層に位置され、前記反強磁性層は、前記バ
イアス層の少なくとも一部と前記積層体に接して積層さ
れていることを特徴とする。また、前記バイアス層の上
面が前記積層体の上面とほぼ同一面を構成することが好
ましい。前記反強磁性層は、前記ハードバイアス層全体
と前記積層体とに接して積層されていることが好まし
い。また、前記反強磁性層は、前記積層体の上面に接し
て前記積層体よりも幅広に形成され、かつ前記一対のバ
イアス層の一部に接して積層されていてもよい。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following constitution. The spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention includes: a laminated body including at least a free magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a fixed magnetic layer laminated on a substrate; and the free magnetic layer located on both sides of the laminated body. A pair of bias layers for aligning the magnetization directions of the fixed magnetic layers in one direction, and contacting the fixed magnetic layer to fix the magnetization direction of the fixed magnetic layer in a direction crossing the magnetization direction of the free magnetic layer by an exchange coupling magnetic field. An antiferromagnetic layer and a pair of conductive layers that apply a detection current to the free magnetic layer, and the pair of bias layers are provided on the substrate and are positioned on the same layer as the stacked body, The antiferromagnetic layer is stacked in contact with at least a part of the bias layer and the stacked body. Further, it is preferable that an upper surface of the bias layer is substantially flush with an upper surface of the laminate. It is preferable that the antiferromagnetic layer is stacked in contact with the entire hard bias layer and the stacked body. Further, the antiferromagnetic layer may be formed wider than the stacked body in contact with the upper surface of the stacked body, and may be stacked in contact with a part of the pair of bias layers.

【0013】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子におい
ては、バイアス層が前記積層体と同じ階層に位置し、ま
たその上面が前記積層体の上面とほぼ同一面を構成し、
更に反強磁性層が前記バイアス層及び前記積層体の上に
積層されているため、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素
子のように、バイアス層の一部の断面形状が突出して尖
ったものとはならず、バイアス層からの漏れ磁界によっ
てフリー磁性層が多磁区化されることがないので、フリ
ー磁性層のバルクハウゼンノイズを低減することが可能
になる。なお、ここで、「バイアス層が前記積層体と同
じ階層に位置し、」とは、バイアス層及び積層体が、基
板を基準としてほぼ同じ階層に積層されていることを意
味し、また、バイアス層の厚さが積層体の厚さより薄い
場合も含まれる。
In the above-described spin-valve thin-film magnetic element, the bias layer is located at the same level as that of the laminate, and the upper surface thereof is substantially flush with the upper surface of the laminate.
Further, since the antiferromagnetic layer is laminated on the bias layer and the laminated body, unlike a conventional spin-valve thin-film magnetic element, a part of the bias layer has a protruding and sharp cross section. In addition, since the free magnetic layer does not have multiple magnetic domains due to the leakage magnetic field from the bias layer, Barkhausen noise of the free magnetic layer can be reduced. Here, "the bias layer is located at the same level as the laminate" means that the bias layer and the laminate are stacked at substantially the same level with respect to the substrate. The case where the thickness of the layer is smaller than the thickness of the laminate is also included.

【0014】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子は、先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子であり、
前記積層体が、前記フリー磁性層と前記非磁性導電層と
前記固定磁性層と反強磁性薄膜とを積層して構成され、
前記反強磁性層が、前記反強磁性薄膜に接触されている
ことを特徴とする。また、反強磁性薄膜と反強磁性層を
構成する材料は、同一の組成からなるものであることが
好ましい。
Further, a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention is the spin-valve thin-film magnetic element described above,
The laminate is formed by laminating the free magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, the fixed magnetic layer, and the antiferromagnetic thin film,
The antiferromagnetic layer is in contact with the antiferromagnetic thin film. Further, it is preferable that the materials constituting the antiferromagnetic thin film and the antiferromagnetic layer have the same composition.

【0015】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子におい
ては、固定磁性層と反強磁性薄膜が予め同時に積層され
るのでこれらの界面に不純物が混入することがなく、こ
の反強磁性薄膜と反強磁性層とが一体化すれば、固定磁
性層と反強磁性薄膜との界面にて交換結合磁界が容易に
発現して固定磁性層の磁化方向を所定の方向に強固に固
定することが可能になる。
In the above-described spin-valve thin-film magnetic element, the pinned magnetic layer and the antiferromagnetic thin film are laminated at the same time in advance, so that no impurities are mixed into the interface between these layers. When the layers are integrated, an exchange coupling magnetic field is easily generated at the interface between the fixed magnetic layer and the antiferromagnetic thin film, and the magnetization direction of the fixed magnetic layer can be firmly fixed in a predetermined direction. .

【0016】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子は、先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子であり、
少なくとも前記積層体と前記反強磁性層との間に、強磁
性薄膜が設けられたことを特徴とする。
Further, a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention is the above-described spin-valve thin-film magnetic element,
A ferromagnetic thin film is provided at least between the laminate and the antiferromagnetic layer.

【0017】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子におい
ては、強磁性薄膜と反強磁性層とが同時に積層されるの
でこれらの界面に不純物が混入することがなく、またこ
の強磁性薄膜は固定磁性層と接しているので、反強磁性
層と強磁性薄膜との間で交換結合磁界が容易に発現し、
この交換結合磁界が強磁性薄膜を介して固定磁性層に印
加されて、固定磁性層の磁化方向を所定の方向に固定す
ることが可能になる。
In the above-described spin-valve thin film magnetic element, the ferromagnetic thin film and the antiferromagnetic layer are simultaneously laminated, so that no impurities are mixed into the interface between the ferromagnetic thin film and the antiferromagnetic layer. , An exchange coupling magnetic field easily appears between the antiferromagnetic layer and the ferromagnetic thin film,
This exchange coupling magnetic field is applied to the fixed magnetic layer via the ferromagnetic thin film, so that the magnetization direction of the fixed magnetic layer can be fixed in a predetermined direction.

【0018】前記反強磁性層は、X−Mn(ただし、X
は、Pt、Pd、Ru、Ir、Rh、Osのうちから選
択される1種の元素を示す。)の式で示される合金から
なり、Xが37原子%以上63原子%以下の範囲である
ことが好ましい。また、前記反強磁性層は、X’−Pt
−Mn(ただし、X’は、Pd、Cr、Ru、Ni、I
r、Rh、Os、Au、Agのうちから選択される1種
または2種以上の元素を示す。)の式で示される合金か
らなり、X’とPtの合計量が37原子%以上63原子
%以下の範囲であっても良い。更に、前記反強磁性薄膜
は、X−Mn(ただし、Xは、Pt、Pd、Ru、I
r、Rh、Osのうちから選択される1種の元素を示
す。)の式で示される合金からなり、Xが37原子%以
上63原子%以下の範囲であることが好ましい。更に、
前記反強磁性薄膜は、X’−Pt−Mn(ただし、X’
は、Pd、Cr、Ru、Ni、Ir、Rh、Os、A
u、Agのうちから選択される1種または2種以上の元
素を示す。)の式で示される合金からなり、X’とPt
の合計量が37原子%以上63原子%以下の範囲であっ
ても良い。
The antiferromagnetic layer is made of X-Mn (X
Represents one element selected from Pt, Pd, Ru, Ir, Rh, and Os. ), And X is preferably in the range of 37 atomic% to 63 atomic%. Further, the antiferromagnetic layer is made of X′-Pt.
-Mn (where X 'is Pd, Cr, Ru, Ni, I
One or more elements selected from r, Rh, Os, Au, and Ag are shown. ), And the total amount of X ′ and Pt may be in the range of 37 atomic% to 63 atomic%. Further, the antiferromagnetic thin film is made of X-Mn (where X is Pt, Pd, Ru, I
One element selected from r, Rh, and Os is shown. ), And X is preferably in the range of 37 atomic% to 63 atomic%. Furthermore,
The antiferromagnetic thin film is X'-Pt-Mn (where X '
Represents Pd, Cr, Ru, Ni, Ir, Rh, Os, A
One or two or more elements selected from u and Ag. X 'and Pt
May be in the range of 37 atomic% or more and 63 atomic% or less.

【0019】反強磁性層及び反強磁性薄膜に、X−Mn
の式で示される合金またはX’−Pt−Mnの式で示さ
れる合金を用いたスピンバルブ型薄膜磁気素子とするこ
とで、反強磁性層に従来から使用されているNiO合
金、FeMn合金、NiMn合金などを用いたものと比
較して、交換結合磁界が大きく、またブロッキング温度
が高く、さらに耐食性に優れているなどの優れた特性を
有するスピンバルブ型薄膜磁気素子とすることが可能に
なる。
X-Mn is used for the antiferromagnetic layer and the antiferromagnetic thin film.
Or an alloy represented by the formula of X'-Pt-Mn, a NiO alloy, a FeMn alloy, which has been conventionally used for the antiferromagnetic layer, Compared to those using a NiMn alloy or the like, a spin-valve thin-film magnetic element having a large exchange coupling magnetic field, a high blocking temperature, and excellent properties such as excellent corrosion resistance can be obtained. .

【0020】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子は、
先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子であり、前記反
強磁性層が、前記バイアス層全体及び前記積層体に接し
て積層され、前記一対の導電層が、互いに離間して前記
反強磁性層上に積層されてなることを特徴とする。この
導電層は、積層体と重ならない位置に積層されることが
好ましい。一対の導電層が、積層体に重ならない位置に
て互いに離間されて積層されれば、検出電流を確実に積
層体に印加することが可能になる。
The spin-valve thin-film magnetic element of the present invention comprises:
The spin-valve thin-film magnetic element described above, wherein the antiferromagnetic layer is stacked in contact with the entire bias layer and the stacked body, and the pair of conductive layers are separated from each other and the antiferromagnetic layer It is characterized by being laminated on top. This conductive layer is preferably laminated at a position that does not overlap with the laminate. When the pair of conductive layers are stacked so as to be separated from each other at a position not overlapping with the stacked body, it is possible to reliably apply the detection current to the stacked body.

【0021】また、前記反強磁性層が、前記積層体の上
面に接して前記積層体よりも幅広に形成され、かつ前記
一対のバイアス層の一部に接して積層され、前記一対の
導電層が、前記反強磁性層の両側に隣接し、かつ前記バ
イアス層に積層されてなるものであっても良く、この場
合には、導電層とバイアス層が隣接し、バイアス層は非
磁性導電層を含む積層体と隣接しているので、導電層か
らの検出電流を、比抵抗の大きい反強磁性層を介さずに
非磁性導電層に与えることが可能となり、外部磁界によ
る磁気抵抗の変化量を大きくしてスピンバルブ型薄膜磁
気素子の検出感度を高くすることが可能になる。
The antiferromagnetic layer is formed to be wider than the stacked body in contact with the upper surface of the stacked body, and is stacked so as to be in contact with a part of the pair of bias layers. May be adjacent to both sides of the antiferromagnetic layer and stacked on the bias layer. In this case, the conductive layer and the bias layer are adjacent, and the bias layer is a nonmagnetic conductive layer. Because it is adjacent to the layered body containing, the detection current from the conductive layer can be supplied to the nonmagnetic conductive layer without passing through the antiferromagnetic layer having a large specific resistance, and the amount of change in the magnetoresistance due to the external magnetic field And the detection sensitivity of the spin-valve thin-film magnetic element can be increased.

【0022】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子は、先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子であり、
前記バイアス層と前記導電層との間および/または前記
バイアス層と前記反強磁性層との間に、TaまたはCr
からなる中間層が設けられたことを特徴とする。Ta、
Crのような非磁性体からなる中間層を設けることによ
り、バイアス層と反強磁性層との間で磁気結合が発生す
ることなく、フリー磁性層の単磁区化に必要なバイアス
磁界を増大させることができる。また、後工程であるイ
ンダクティブヘッドの製造工程での熱処理(UVキュ
ア)により起きる導電層とバイアス層の間での熱拡散を
防止して、バイアス層の磁気特性の劣化を防止すること
ができる。
The spin-valve thin-film magnetic element of the present invention is the spin-valve thin-film magnetic element described above,
Ta or Cr between the bias layer and the conductive layer and / or between the bias layer and the antiferromagnetic layer.
And an intermediate layer comprising: Ta,
By providing an intermediate layer made of a non-magnetic material such as Cr, the bias magnetic field necessary for forming a single magnetic domain in the free magnetic layer can be increased without magnetic coupling between the bias layer and the antiferromagnetic layer. be able to. In addition, it is possible to prevent thermal diffusion between the conductive layer and the bias layer caused by heat treatment (UV curing) in a manufacturing process of the inductive head, which is a later step, and to prevent deterioration of magnetic properties of the bias layer.

【0023】更に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子は、先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子であり、
前記バイアス層と前記積層体との間および前記バイアス
層と前記基板との間に、Crからなるバイアス下地層が
設けられたことを特徴とする。体心立方構造(bcc構
造)であるCrからなるバイアス下地層を設けることに
より、前記バイアス層がバイアス下地層上でエピタキシ
ャル成長して、バイアス層の磁化容易軸を所定の方向に
揃えることが可能になって、バイアス層の保磁力および
角形比が大きくなり、フリー磁性層の単磁区化に必要な
バイアス磁界を増大させることができる。
Further, a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention is the spin-valve thin-film magnetic element described above,
A bias underlayer made of Cr is provided between the bias layer and the stacked body and between the bias layer and the substrate. By providing a bias underlayer made of Cr having a body-centered cubic structure (bcc structure), the bias layer can be epitaxially grown on the bias underlayer and the easy axis of the bias layer can be aligned in a predetermined direction. As a result, the coercive force and the squareness ratio of the bias layer are increased, and the bias magnetic field required for making the free magnetic layer a single magnetic domain can be increased.

【0024】また、前記フリー磁性層は、非磁性中間層
と、前記非磁性中間層を挟む第1フリー磁性層及び第2
フリー磁性層とからなり、前記第1フリー磁性層と前記
第2フリー磁性層が互いに反強磁性的に結合されて、前
記第1フリー磁性層の磁化方向と前記第2フリー磁性層
の磁化方向が互いに反平行とされているものであっても
良い。このとき、第1、第2フリー磁性層の厚さは、僅
かに異なる厚さとすることが好ましい。更に、前記固定
磁性層は、別の非磁性中間層と、前記別の非磁性中間層
を挟む第1固定磁性層及び第2固定磁性層とからなり、
前記第1固定磁性層と前記第2固定磁性層が互いに反強
磁性的に結合されて、前記第1固定磁性層の磁化方向と
前記第2固定磁性層の磁化方向が互いに反平行とされて
いるものであっても良い。このとき、第1、第2固定磁
性層の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好まし
い。
Further, the free magnetic layer includes a non-magnetic intermediate layer, a first free magnetic layer and a second free magnetic layer sandwiching the non-magnetic intermediate layer.
A free magnetic layer, wherein the first free magnetic layer and the second free magnetic layer are antiferromagnetically coupled to each other, and a magnetization direction of the first free magnetic layer and a magnetization direction of the second free magnetic layer. May be antiparallel to each other. At this time, the first and second free magnetic layers preferably have slightly different thicknesses. Further, the fixed magnetic layer includes another non-magnetic intermediate layer, a first fixed magnetic layer and a second fixed magnetic layer sandwiching the another non-magnetic intermediate layer,
The first pinned magnetic layer and the second pinned magnetic layer are antiferromagnetically coupled to each other such that the magnetization direction of the first pinned magnetic layer and the magnetization direction of the second pinned magnetic layer are antiparallel to each other. May be available. At this time, it is preferable that the first and second pinned magnetic layers have slightly different thicknesses.

【0025】フリー磁性層が、非磁性中間層を介して反
強磁性的に結合された第1、第2フリー磁性層からなる
場合、第1、第2フリー磁性層が交換結合磁界によって
磁気的に結合されてフェリ磁性状態となる。この時例え
ば、第1フリー磁性層の厚さを、第2フリー磁性層より
も僅かに大とすると、第1フリー磁性層の磁化方向がバ
イアス層の磁化によって一定方向に揃えられ、第2フリ
ー磁性層の磁化方向が第1フリー磁性層の磁化方向の反
対方向とされる。従って、第1、第2フリー磁性層の磁
気モーメントが相互に打ち消し合うことになるが、第1
フリー磁性層の厚さが第2フリー磁性層より大とされて
いるので、この厚さの差分に相当する磁化がフリー磁性
層の磁化となり、この磁化が小さくなるので、外部磁界
の変化によってフリー磁性層の磁化方向が感度よく変動
するものとなる。
When the free magnetic layer is composed of first and second free magnetic layers antiferromagnetically coupled via a non-magnetic intermediate layer, the first and second free magnetic layers are magnetically coupled by an exchange coupling magnetic field. To a ferrimagnetic state. At this time, for example, if the thickness of the first free magnetic layer is slightly larger than that of the second free magnetic layer, the magnetization direction of the first free magnetic layer is aligned in a certain direction by the magnetization of the bias layer, and The magnetization direction of the magnetic layer is opposite to the magnetization direction of the first free magnetic layer. Therefore, although the magnetic moments of the first and second free magnetic layers cancel each other, the first
Since the thickness of the free magnetic layer is larger than that of the second free magnetic layer, the magnetization corresponding to the difference in the thickness becomes the magnetization of the free magnetic layer, and the magnetization becomes smaller. The magnetization direction of the magnetic layer changes with high sensitivity.

【0026】また、固定磁性層が、非磁性中間層を介し
て反強磁性的に結合された第1、第2固定磁性層からな
る場合、第1、第2固定磁性層が交換結合磁界によって
磁気的に結合されてフェリ磁性状態となる。このとき、
第1、第2固定磁性層の厚さを僅かに異ならしめると、
第1、第2固定磁性層の磁気モーメントが相互に打ち消
し合っても、固定磁性層の自発磁化が僅かに残り、この
自発磁化が反強磁性層との交換結合磁界によって更に増
幅され、固定磁性層の磁化方向を強固に固定することが
可能になる。
When the fixed magnetic layer is composed of first and second fixed magnetic layers antiferromagnetically coupled via a non-magnetic intermediate layer, the first and second fixed magnetic layers are formed by an exchange coupling magnetic field. It is magnetically coupled to a ferrimagnetic state. At this time,
When the thicknesses of the first and second pinned magnetic layers are slightly different,
Even if the magnetic moments of the first and second pinned magnetic layers cancel each other, a small amount of spontaneous magnetization of the pinned magnetic layer remains, and this spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer, It is possible to firmly fix the magnetization direction of the layer.

【0027】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、スライ
ダに、請求項1ないし請求項13記載のスピンバルブ型
薄膜磁気素子が備えられてなることを特徴とする。
Further, a thin-film magnetic head according to the present invention is characterized in that a slider is provided with the spin-valve thin-film magnetic element according to any one of claims 1 to 13.

【0028】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法は、基板上に、少なくともフリー磁性層と非磁性
導電層と固定磁性層とを積層して積層前駆体を形成し、
前記積層前駆体上に第1リフトオフレジストを形成し、
前記第1リフトオフレジストに覆われていない前記積層
前駆体を除去して前記基板を露出させることにより積層
体を形成し、露出された前記基板にバイアス層を積層し
て、その上面を前記積層体の上面とほぼ同じ位置とし、
前記第1リフトオフレジストを除去し、少なくとも前記
バイアス層の一部及び前記積層体の上に反強磁性層を積
層し、前記反強磁性層に接触させて一対の導電層を形成
することを特徴とする。
In the method of manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention, at least a free magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a fixed magnetic layer are laminated on a substrate to form a laminated precursor.
Forming a first lift-off resist on the laminated precursor;
A laminate is formed by removing the laminate precursor that is not covered with the first lift-off resist and exposing the substrate, a bias layer is laminated on the exposed substrate, and the upper surface thereof is laminated with the laminate. At the same position as the upper surface of
The first lift-off resist is removed, an antiferromagnetic layer is laminated on at least a part of the bias layer and the laminate, and a pair of conductive layers is formed in contact with the antiferromagnetic layer. And

【0029】また、上記の製造法においては、反強磁性
層を積層する前に、積層体の上面(この場合は固定磁性
層の上面)の酸化層をイオンミリングまたは逆スパッタ
等の手段によりエッチングすることが好ましい。
In the above manufacturing method, before the antiferromagnetic layer is laminated, the oxide layer on the upper surface of the laminate (in this case, the upper surface of the fixed magnetic layer) is etched by means such as ion milling or reverse sputtering. Is preferred.

【0030】上記の製造方法においては、積層体の両側
にバイアス層を形成する際に、バイアス層の上面が積層
体の上面とほぼ同じ位置になるようにバイアス層を積層
し、この上に反強磁性層を積層するので、従来のように
バイアス層の一部の断面形状が突出して尖ったものとは
ならず、バイアス層からの漏れ磁界によってフリー磁性
層が多磁区化されることがなく、フリー磁性層が単磁区
化されたスピンバルブ型薄膜磁気素子を製造することが
可能になる。また、第1リフトオフレジストの除去は通
常大気圧中にて行われるために、積層体(固定磁性層)
の上面に雰囲気中の酸素などの不純物が付着し、このま
ま反強磁性層を積層すると、不純物の影響によって交換
結合磁界の発現が阻害される。従って、反強磁性層を積
層する前に固定磁性層の上面をエッチングすれば、不純
物が除去されて交換結合磁界の発現が可能になる。
In the above manufacturing method, when forming the bias layers on both sides of the laminate, the bias layers are laminated so that the upper surface of the bias layer is substantially at the same position as the upper surface of the laminate. Since the ferromagnetic layers are stacked, the cross-sectional shape of a part of the bias layer does not become protruding and sharp as in the related art, and the free magnetic layer is not multi-domaind by the leakage magnetic field from the bias layer. In addition, it becomes possible to manufacture a spin-valve thin-film magnetic element in which the free magnetic layer is formed into a single magnetic domain. Also, since the removal of the first lift-off resist is usually performed at atmospheric pressure, the laminate (fixed magnetic layer)
If an impurity such as oxygen in the atmosphere adheres to the upper surface of the layer and the antiferromagnetic layer is laminated as it is, the expression of the exchange coupling magnetic field is inhibited by the influence of the impurity. Therefore, if the upper surface of the pinned magnetic layer is etched before stacking the antiferromagnetic layer, the impurities are removed and the exchange coupling magnetic field can be developed.

【0031】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法においては、前記積層前駆体として、前記
フリー磁性層と前記非磁性導電層と前記固定磁性層と反
強磁性薄膜を積層したものを用い、前記反強磁性層を前
記反強磁性薄膜に接して積層しても良い。このとき、反
強磁性薄膜と反強磁性層の材質は、同一のものであるこ
とが好ましい。またこの場合も、反強磁性層を積層する
前に積層体の上面(この場合は反強磁性薄膜の上面)の
酸化層をイオンミリングまたは逆スパッタ等の手段によ
りエッチングすることが好ましい。
In the method of manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention, as the lamination precursor, the free magnetic layer, the non-magnetic conductive layer, the fixed magnetic layer, and the antiferromagnetic thin film are laminated. The antiferromagnetic layer may be stacked in contact with the antiferromagnetic thin film. At this time, it is preferable that the material of the antiferromagnetic thin film and the material of the antiferromagnetic layer are the same. Also in this case, it is preferable to etch the oxide layer on the upper surface of the stacked body (in this case, the upper surface of the antiferromagnetic thin film) by means such as ion milling or reverse sputtering before stacking the antiferromagnetic layer.

【0032】上記の製造方法においては、固定磁性層と
反強磁性薄膜とを同時に積層するためにこれらの界面に
は酸素等の不純物が混入せず、また反強磁性薄膜に反強
磁性層を積層してこれらを一体化することによって反強
磁性薄膜が実質的に反強磁性層に含まれることになるの
で、固定磁性層と反強磁性薄膜との界面にて交換結合磁
界が発現し、この交換結合磁界により磁化方向が強固に
固定された固定磁性層を備えたスピンバルブ型薄膜磁気
素子を製造することができる。また、反強磁性層の積層
前に積層体(反強磁性薄膜)の上面をエッチングするこ
とにより、酸素などの不純物が除去され、反強磁性薄膜
と反強磁性層とを一体化されて交換結合磁界の劣化が防
止される。
In the above manufacturing method, since the pinned magnetic layer and the antiferromagnetic thin film are simultaneously laminated, impurities such as oxygen do not enter the interface between them, and the antiferromagnetic layer is formed on the antiferromagnetic thin film. Since the antiferromagnetic thin film is substantially included in the antiferromagnetic layer by laminating and integrating them, an exchange coupling magnetic field is generated at the interface between the fixed magnetic layer and the antiferromagnetic thin film, A spin-valve thin-film magnetic element having a fixed magnetic layer whose magnetization direction is firmly fixed by the exchange coupling magnetic field can be manufactured. Further, by etching the upper surface of the stacked body (antiferromagnetic thin film) before stacking the antiferromagnetic layer, impurities such as oxygen are removed, and the antiferromagnetic thin film and the antiferromagnetic layer are integrated and exchanged. Deterioration of the coupling magnetic field is prevented.

【0033】更に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法においては、前記第1リフトオフレジスト
を除去した後に、少なくとも前記積層体上に強磁性薄膜
を形成し、該強磁性薄膜に前記反強磁性層を積層しても
良い。このとき、積層体の上面を構成する固定磁性層及
び強磁性薄膜の材質は、同一であることが好ましい。ま
たこの場合には、強磁性薄膜を積層する前に、積層体の
上面(この場合は固定磁性層の上面)をスパッタ等の手
段によりエッチングすることが好ましい。
Further, in the method of manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention, after removing the first lift-off resist, a ferromagnetic thin film is formed on at least the laminate, and the ferromagnetic thin film is formed on the ferromagnetic thin film. Ferromagnetic layers may be stacked. At this time, it is preferable that the material of the pinned magnetic layer and the material of the ferromagnetic thin film forming the upper surface of the laminate are the same. In this case, it is preferable to etch the upper surface of the stacked body (in this case, the upper surface of the pinned magnetic layer) by means such as sputtering before stacking the ferromagnetic thin films.

【0034】上記の製造方法においては、強磁性薄膜と
反強磁性層とを同時に形成するためにこれらの界面には
酸素等の不純物が混入せず、強磁性薄膜と反強磁性層と
の界面にて交換結合磁界が発現しやすくなり、またこの
強磁性薄膜が固定磁性層上に積層されてこれらが一体化
して強磁性薄膜が実質的に固定磁性層に含まれることに
なるので、発現した交換結合磁界が固定磁性層の磁化方
向を強固に固定することが可能になる。また、強磁性薄
膜の積層前に、積層体(固定磁性層)の上面をエッチン
グすることにより、酸素などの不純物が除去されて固定
磁性層と強磁性薄膜とを実質的に一体化し、固定磁性層
の磁化方向を強固に固定することが可能になる。
In the above-described manufacturing method, since the ferromagnetic thin film and the antiferromagnetic layer are formed simultaneously, impurities such as oxygen are not mixed into the interface between the ferromagnetic thin film and the antiferromagnetic layer. In this case, the exchange coupling magnetic field is easily developed, and the ferromagnetic thin film is laminated on the fixed magnetic layer, and these are integrated, so that the ferromagnetic thin film is substantially contained in the fixed magnetic layer. The exchange coupling magnetic field can firmly fix the magnetization direction of the fixed magnetic layer. Further, by etching the upper surface of the laminated body (fixed magnetic layer) before laminating the ferromagnetic thin film, impurities such as oxygen are removed, and the fixed magnetic layer and the ferromagnetic thin film are substantially integrated with each other. It is possible to firmly fix the magnetization direction of the layer.

【0035】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法は、先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法であって、前記反強磁性層上に第2リフト
オフレジストを形成し、前記第2リフトオフレジストに
覆われていない前記反強磁性層上に前記一対の導電層を
積層し、前記第2リフトオフレジストを除去することを
特徴とする。ここで第2リフトオフレジストは、積層体
と重なるように形成することが好ましい。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element, comprising the steps of: forming a second lift-off resist on the antiferromagnetic layer; The pair of conductive layers are stacked on the antiferromagnetic layer not covered with the second lift-off resist, and the second lift-off resist is removed. Here, it is preferable that the second lift-off resist is formed so as to overlap with the stacked body.

【0036】上記の製造方法においては、導電層を積層
した後に第2リフトオフレジストを除去するので、導電
層を、第2リフトオフレジストが形成されなかった部分
のみに積層することができる。特に、第2リフトオフレ
ジストを積層体と重なる位置に形成すれば、導電層を積
層体の両側に位置するように形成することが可能とな
る。
In the above-described manufacturing method, the second lift-off resist is removed after the conductive layer is laminated, so that the conductive layer can be laminated only on the portion where the second lift-off resist is not formed. In particular, if the second lift-off resist is formed at a position overlapping the laminate, the conductive layer can be formed so as to be located on both sides of the laminate.

【0037】更に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法は、先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法であって、前記反強磁性層上に第3リフト
オフレジストを形成し、前記第3リフトオフレジストに
覆われていない前記反強磁性層を除去し、残存した前記
反強磁性層の両側に前記一対の導電層を積層し、前記第
3リフトオフレジストを除去することを特徴とする。こ
こで第3リフトオフレジストは、積層体と重なるように
形成することが好ましい。
Further, a method of manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention is the above-described method of manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element, wherein a third lift-off resist is formed on the antiferromagnetic layer. Removing the antiferromagnetic layer not covered by the third liftoff resist, laminating the pair of conductive layers on both sides of the remaining antiferromagnetic layer, and removing the third liftoff resist. And Here, the third lift-off resist is preferably formed so as to overlap the laminate.

【0038】上記の製造方法においては、第3リフトオ
フレジストを用いて反強磁性層の一部を除去してバイア
ス層を露出させ、ここに導電層を積層するので、導電層
を反強磁性層の両側に隣接させ、しかもバイアス層上に
積層することが可能となり、導電層からの検出電流を、
比抵抗が大きい反強磁性層を介さずに非磁性導電層に与
えることができ、外部磁界による磁気抵抗の変化量が大
きくなって検出感度が高いスピンバルブ型薄膜磁気素子
を製造することができる。
In the above-mentioned manufacturing method, the bias layer is exposed by removing a part of the antiferromagnetic layer using the third lift-off resist, and the conductive layer is laminated thereon. Adjacent to both sides of the substrate, and can be stacked on the bias layer.
It can be applied to the nonmagnetic conductive layer without the intervention of an antiferromagnetic layer having a large specific resistance, and the amount of change in magnetic resistance due to an external magnetic field becomes large, so that a spin-valve thin-film magnetic element with high detection sensitivity can be manufactured. .

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。 (第1の実施形態)図1及び図2に本発明の第1の実施
形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図を示
し、図3及び図4に本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子を備えた薄膜磁気ヘッドを示す。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1 and 2 show sectional views of a spin-valve thin-film magnetic element according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 show a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention. 2 shows a thin-film magnetic head provided with the above.

【0040】図3に示す薄膜磁気ヘッド150は、スラ
イダ151と、スライダ151の端面151dに備えら
れたGMRヘッドh1及びインダクティブヘッドh2を
主体として構成されている。符号155は、スライダ1
51の磁気記録媒体の移動方向の上流側であるリーディ
ング側を示し、符号156は、トレーリング側を示す。
このスライダ151の媒体対向面152には、レール1
51a、151a、151bが形成され、各レール同士
間は、エアーグルーブ151c、151cとされてい
る。
The thin-film magnetic head 150 shown in FIG. 3 mainly includes a slider 151, and a GMR head h1 and an inductive head h2 provided on an end surface 151d of the slider 151. Reference numeral 155 denotes the slider 1
Reference numeral 51 denotes a leading side which is an upstream side in the moving direction of the magnetic recording medium, and reference numeral 156 denotes a trailing side.
A rail 1 is provided on the medium facing surface 152 of the slider 151.
51a, 151a, and 151b are formed, and the air grooves 151c and 151c are formed between the rails.

【0041】図4に示すように、GMRヘッドh1は、
スライダ151の端面151d上に形成された磁性合金
からなる下部シールド層163と、下部シールド層16
3に積層された下部ギャップ層164と、媒体対向面1
52から露出する本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子
1と、スピンバルブ型薄膜磁気素子1及び下部ギャップ
層164を覆う上部ギャップ層166と、上部ギャップ
層166を覆う上部シールド層167とから構成されて
いる。上部シールド層167は、インダクティブヘッド
h2の下部コア層と兼用とされている。
As shown in FIG. 4, the GMR head h1 is
A lower shield layer 163 made of a magnetic alloy formed on an end face 151 d of the slider 151;
3 and the medium facing surface 1
52, the spin-valve thin-film magnetic element 1 according to the present invention, which is exposed from the base layer 52, an upper gap layer 166 covering the spin-valve thin-film magnetic element 1 and the lower gap layer 164, and an upper shield layer 167 covering the upper gap layer 166. ing. The upper shield layer 167 is also used as the lower core layer of the inductive head h2.

【0042】インダクティブヘッドh2は、下部コア層
(上部シールド層)167と、下部コア層167に積層
されたギャップ層174と、コイル176と、コイル1
76を覆う上部絶縁層177と、ギャップ層174に接
合され、かつコイル176側にて下部コア層167に接
合される上部コア層178とから構成されている。コイ
ル176は、平面的に螺旋状となるようにパターン化さ
れている。また、コイル176のほぼ中央部分にて上部
コア層178の基端部178bが下部コア層167に磁
気的に接続されている。また、上部コア層178には、
アルミナなどからなる保護層179が積層されている。
The inductive head h2 includes a lower core layer (upper shield layer) 167, a gap layer 174 laminated on the lower core layer 167, a coil 176, and a coil 1
And an upper core layer 178 joined to the gap layer 174 and joined to the lower core layer 167 on the coil 176 side. The coil 176 is patterned so as to be spiral in a plane. Further, a base end portion 178b of the upper core layer 178 is magnetically connected to the lower core layer 167 at a substantially central portion of the coil 176. Also, the upper core layer 178 includes
A protective layer 179 made of alumina or the like is laminated.

【0043】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子1
は、フリー磁性層、非磁性導電層、固定磁性層及び反強
磁性層が1層づつ積層された、いわゆるトップ型のシン
グルスピンバルブ型薄膜磁気素子である。図1に示すス
ピンバルブ型薄膜磁気素子1において、符号11は、基
板7上に設けられたTa(タンタル)等からなる下地層
を示している。この下地層11の上にはフリー磁性層1
2が積層され、さらにフリー磁性層12の上にはCu等
からなる非磁性導電層13が積層され、非磁性導電層1
3の上には固定磁性層14が積層されている。このよう
に、下地層11から固定磁性層14までが順次積層され
て積層体10を構成している。積層体10は断面視略台
形状とされ、積層体10の図示X1方向(トラック幅方
向)両側は2つの傾斜側面10a、10aとされてい
る。傾斜側面10a、10aは、基板7から離れる方
向、即ち図示Z方向に向けて互いに接近するように傾斜
している。なお、図1及び図2において、図示Z方向は
磁気記録媒体の移動方向を示し、図示Y方向は磁気記録
媒体からの洩れ磁界の方向を示す。
The spin-valve thin-film magnetic element 1 of the present invention
Is a so-called top-type single spin-valve thin-film magnetic element in which a free magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, a fixed magnetic layer, and an antiferromagnetic layer are laminated one by one. In the spin-valve thin-film magnetic element 1 shown in FIG. 1, reference numeral 11 denotes an underlayer made of Ta (tantalum) or the like provided on the substrate 7. The free magnetic layer 1 is formed on the underlayer 11.
2 and a nonmagnetic conductive layer 13 made of Cu or the like is stacked on the free magnetic layer 12.
The fixed magnetic layer 14 is laminated on the layer 3. In this way, the laminated body 10 is configured by sequentially laminating the underlayer 11 to the fixed magnetic layer 14. The laminated body 10 has a substantially trapezoidal shape in cross section, and two inclined side surfaces 10a and 10a are formed on both sides of the laminated body 10 in the X1 direction (track width direction). The inclined side surfaces 10a, 10a are inclined so as to approach each other in a direction away from the substrate 7, that is, in the Z direction in the drawing. 1 and 2, the Z direction in the drawing indicates the moving direction of the magnetic recording medium, and the Y direction in the drawing indicates the direction of the leakage magnetic field from the magnetic recording medium.

【0044】積層体10の図示X1方向両側には、バイ
アス下地層15、15を介して一対のバイアス層16、
16が隣接している。バイアス層16、16は、バイア
ス下地層15、15を介して基板7上に設けられて積層
体10と同じ階層に位置し、その上面16b、16bが
積層体10の上面10bと略同一面を構成し、かつその
一部が積層体10の傾斜側面10a、10aに乗り上げ
ている。また、積層体10及びバイアス層16、16の
上には、反強磁性層18が積層されている。反強磁性層
18は、固定磁性層14と接して積層されている。
On both sides of the laminated body 10 in the X1 direction in the drawing, a pair of bias layers 16,
16 are adjacent. The bias layers 16, 16 are provided on the substrate 7 via the bias underlayers 15, 15 and are located at the same level as the stacked body 10, and their upper surfaces 16 b, 16 b are substantially flush with the upper surface 10 b of the stacked body 10. And a part thereof rides on the inclined side surfaces 10a, 10a of the laminate 10. An antiferromagnetic layer 18 is stacked on the stack 10 and the bias layers 16 and 16. The antiferromagnetic layer 18 is stacked in contact with the fixed magnetic layer 14.

【0045】なお、ここで、「バイアス層16、16が
積層体10と同じ階層に位置し、」とは、バイアス層1
6、16及び積層体10が、基板7を基準としてZ方向
に対してほぼ同じ階層に積層されていることを意味し、
また、バイアス層16、16の厚さが積層体10の厚さ
より薄い場合も含まれる。
Here, “the bias layers 16 and 16 are located on the same level as the laminated body 10” means that the bias layer 1
6, 16 and the stacked body 10 are stacked at substantially the same level in the Z direction with respect to the substrate 7;
Further, a case where the thickness of the bias layers 16 is smaller than the thickness of the stacked body 10 is also included.

【0046】尚、図1においては、バイアス層16、1
6の上面16b、16bが積層体10の上面10bより
も基板7側に位置しているように見えるが、これはバイ
アス層16、16上に積層された中間層17、17を図
示しているためであり、実際の中間層17、17の厚さ
はバイアス層16、16の厚さの5分の1程度であって
その厚さが極めて薄く、バイアス層16、16の上面1
6b、16bと積層体10の上面10bは、基板7から
ほぼ同じ距離だけ離れて位置しており、これらの上面1
0b、16b、16bにより略同一平面が構成される。
従って反強磁性層18は、中間層17、17を介して上
述の略同一平面上に積層されることになる。よって、図
1に示すバイアス層16、16は、その一部が積層体1
0の傾斜側面10a、10aに乗り上げているものの、
従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のように、図示Z方
向に向けて突出した形状にはならない。
In FIG. 1, the bias layers 16, 1
Although the upper surfaces 16b, 16b of 6 appear to be located closer to the substrate 7 than the upper surface 10b of the laminate 10, this illustrates the intermediate layers 17, 17 stacked on the bias layers 16, 16. Therefore, the actual thickness of the intermediate layers 17 and 17 is about 1/5 of the thickness of the bias layers 16 and 16 and is extremely thin.
6b, 16b and the upper surface 10b of the multilayer body 10 are located at substantially the same distance from the substrate 7,
0b, 16b, and 16b form substantially the same plane.
Therefore, the antiferromagnetic layer 18 is laminated on the substantially same plane via the intermediate layers 17 and 17. Therefore, the bias layers 16 and 16 shown in FIG.
Although it rides on the 0 inclined side surfaces 10a and 10a,
Unlike a conventional spin-valve thin-film magnetic element, it does not have a shape protruding in the Z direction in the figure.

【0047】従って、図2に示すように、一方のバイア
ス層16(図中右側のバイアス層)からの磁束(矢印
E)が、フリー磁性層12を通過して他方のバイアス層
16(図示左側のバイアス層)に入り(矢印F)、これ
らのバイアス層16、16のバイアス磁界によってフリ
ー磁性層12の磁化方向が図示X1方向に揃えられ(矢
印G)、フリー磁性層12が単磁区化される。バイアス
層16、16の傾斜側面10a、10aに乗り上げてい
る部分は、他の部分より突出していないので、バイアス
層16、16の反磁界がフリー磁性層12に印加される
ことがなく、フリー磁性層12が多磁区化されることが
ない。
Therefore, as shown in FIG. 2, the magnetic flux (arrow E) from one bias layer 16 (right bias layer in the figure) passes through the free magnetic layer 12 and the other bias layer 16 (left side in the figure). (Arrow F), the magnetization directions of the free magnetic layer 12 are aligned in the X1 direction (arrow G) by the bias magnetic fields of the bias layers 16, 16, and the free magnetic layer 12 is made into a single magnetic domain. You. Since the portions riding on the inclined side surfaces 10a, 10a of the bias layers 16, 16 do not protrude from the other portions, the demagnetizing field of the bias layers 16, 16 is not applied to the free magnetic layer 12, and the free magnetic layer 12 is free. The layer 12 is not multi-domain.

【0048】反強磁性層18は、PtMn合金で形成さ
れていることが好ましい。PtMn合金は、従来から反
強磁性層として使用されているNiMn合金やFeMn
合金などに比べて耐食性に優れ、しかもブロッキング温
度が高く、交換結合磁界も大きい。また、PtMn合金
に代えて、X−Mn(ただし、Xは、Pd、Ru、I
r、Rh、Osのうちから選択される1種の元素を示
す。)の式で示される合金あるいはX’−Pt−Mn
(ただし、X’は、Pd、Ru、Ir、Rh、Os、A
u、Agのうちから選択される1種または2種以上の元
素を示す。)の式で示される合金で形成されていてもよ
い。
The antiferromagnetic layer 18 is preferably made of a PtMn alloy. PtMn alloys include NiMn alloys and FeMn alloys conventionally used as antiferromagnetic layers.
It has better corrosion resistance, higher blocking temperature and larger exchange coupling magnetic field than alloys and the like. Further, instead of the PtMn alloy, X-Mn (where X is Pd, Ru, I
One element selected from r, Rh, and Os is shown. ) Or X′-Pt-Mn
(Where X ′ is Pd, Ru, Ir, Rh, Os, A
One or two or more elements selected from u and Ag. ) May be formed of an alloy represented by the formula:

【0049】また、前記PtMn合金および前記X−M
nの式で示される合金において、PtあるいはXが37
〜63原子%の範囲であることが望ましい。より好まし
くは、47〜57原子%の範囲である。さらにまた、
X’−Pt−Mnの式で示される合金において、X’+
Ptが37〜63原子%の範囲であることが望ましい。
より好ましくは、47〜57原子%の範囲である。さら
に、前記X’−Pt−Mnの式で示される合金として
は、X’が0.2〜10原子%の範囲であることが望ま
しい。反強磁性層18として、上記した適正な組成範囲
の合金を使用し、これをアニール処理することで、大き
な交換結合磁界を発生する反強磁性層18を得ることが
できる。とくに、PtMn合金であれば、800(O
e)を越える交換結合磁界を有し、交換結合磁界を失う
ブロッキング温度が380℃と極めて高い優れた反強磁
性層18を得ることができる。
Further, the PtMn alloy and the XM
In the alloy represented by the formula of n, Pt or X is 37
It is desirably in the range of ~ 63 atomic%. More preferably, it is in the range of 47 to 57 atomic%. Furthermore,
In the alloy represented by the formula of X'-Pt-Mn, X '+
Pt is desirably in the range of 37 to 63 atomic%.
More preferably, it is in the range of 47 to 57 atomic%. Further, in the alloy represented by the formula of X'-Pt-Mn, X 'is preferably in the range of 0.2 to 10 atomic%. As the antiferromagnetic layer 18, an alloy having the above-described appropriate composition range is used, and the alloy is annealed, whereby the antiferromagnetic layer 18 that generates a large exchange coupling magnetic field can be obtained. Particularly, in the case of a PtMn alloy, 800 (O
An excellent antiferromagnetic layer 18 having an exchange coupling magnetic field exceeding e) and having an extremely high blocking temperature of 380 ° C. at which the exchange coupling magnetic field is lost can be obtained.

【0050】反強磁性層18は固定磁性層14に接して
積層されるので、反強磁性層18と固定磁性層14との
界面にて交換結合磁界(交換異方性磁界)が発現し、固
定磁性層14の磁化方向が図示Y方向に固定される。従
って、フリー磁性層12の磁化方向と固定磁性層14の
磁化方向は、交差する関係となる。
Since the antiferromagnetic layer 18 is stacked in contact with the fixed magnetic layer 14, an exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) appears at the interface between the antiferromagnetic layer 18 and the fixed magnetic layer 14. The magnetization direction of the fixed magnetic layer 14 is fixed in the illustrated Y direction. Therefore, the magnetization direction of the free magnetic layer 12 and the magnetization direction of the pinned magnetic layer 14 have an intersecting relationship.

【0051】固定磁性層14は、強磁性体の薄膜からな
り、例えば、Co、NiFe合金、CoNiFe合金、
CoFe合金、CoNi合金などで形成されることが好
ましい。また、非磁性導電層13は、Cu、Cr、A
u、Agなどに代表される非磁性体からなることが好ま
しい。フリー磁性層12は、固定磁性層14と同様の材
質で形成されることが好ましい。尚、図1においてはフ
リー磁性層12は単一層とされているが、Co膜、Ni
Fe合金膜を積層してなる多層構造であっても良い。非
磁性導電層13を固定磁性層14とフリー磁性層12と
で挟む構造の巨大磁気抵抗効果発生機構にあっては、固
定磁性層14とフリー磁性層12を同種の材質で構成す
る方が、異種の材質で構成するよりも、伝導電子のスピ
ン依存散乱以外の因子が生じる可能性が低く、より高い
磁気抵抗効果を得ることが可能である。また、バイアス
層16、16は、Co−Pt合金やCo−Cr−Pt合
金等からなることが好ましい。
The pinned magnetic layer 14 is formed of a ferromagnetic thin film, for example, Co, NiFe alloy, CoNiFe alloy,
It is preferably formed of a CoFe alloy, a CoNi alloy, or the like. The nonmagnetic conductive layer 13 is made of Cu, Cr, A
It is preferable to be made of a non-magnetic material represented by u, Ag and the like. The free magnetic layer 12 is preferably formed of the same material as the pinned magnetic layer 14. Although the free magnetic layer 12 is a single layer in FIG.
It may have a multilayer structure in which Fe alloy films are stacked. In the giant magnetoresistance effect generating mechanism having a structure in which the nonmagnetic conductive layer 13 is sandwiched between the fixed magnetic layer 14 and the free magnetic layer 12, it is preferable that the fixed magnetic layer 14 and the free magnetic layer 12 be made of the same material. As compared with the case of using different kinds of materials, it is less likely that a factor other than the spin-dependent scattering of conduction electrons occurs, and it is possible to obtain a higher magnetoresistance effect. The bias layers 16 are preferably made of a Co-Pt alloy, a Co-Cr-Pt alloy, or the like.

【0052】反強磁性層18には、例えばTaなどから
なる保護層19が積層され、保護層19には、Cr、T
a、Au、Cuなどからなる一対の導電層20、20が
積層されている。導電層20、20は、積層体10と重
ならない位置に配置されて互いに離間して積層されるこ
とが好ましい。このように一対の導電層20、20が積
層体10の両側に位置するように積層されれば、検出電
流を確実に積層体10の非磁性導電層13に印加するこ
とが可能になる。
A protective layer 19 made of, for example, Ta or the like is laminated on the antiferromagnetic layer 18.
A pair of conductive layers 20, 20 made of a, Au, Cu, or the like are stacked. It is preferable that the conductive layers 20 and 20 are arranged at positions that do not overlap with the stacked body 10 and are stacked while being separated from each other. When the pair of conductive layers 20 and 20 are stacked so as to be positioned on both sides of the stacked body 10 as described above, it is possible to reliably apply the detection current to the nonmagnetic conductive layer 13 of the stacked body 10.

【0053】また、バイアス層16、16と基板7との
間、及び、バイアス層16、16と積層体10との間に
は、例えば非磁性金属であるCrからなるバイアス下地
層15、15が設けられている。体心立方構造(bcc
構造)であるCrからなるバイアス下地層15、15を
設けることにより、バイアス層16、16がバイアス下
地層15、15上でエピタキシャル成長してバイアス層
16、16の磁化容易軸を所定の方向に揃えることが可
能になり、これによりバイアス層16、16の保磁力及
び角形比が大きくなり、フリー磁性層12を単磁区化す
るためのバイアス磁界を増大させることができる。
Further, between the bias layers 16 and 16 and the substrate 7 and between the bias layers 16 and 16 and the stacked body 10, bias underlayers 15 and 15 made of, for example, Cr, which is a nonmagnetic metal, are provided. Is provided. Body-centered cubic structure (bcc
By providing the bias underlayers 15 and 15 made of Cr as the structure), the bias layers 16 and 16 are epitaxially grown on the bias underlayers 15 and 15 and the easy axes of the bias layers 16 and 16 are aligned in a predetermined direction. As a result, the coercive force and the squareness of the bias layers 16 are increased, and the bias magnetic field for making the free magnetic layer 12 a single magnetic domain can be increased.

【0054】更に、バイアス層16、16と反強磁性層
18との間には、例えば非磁性金属であるTa若しくは
Crからなる中間層17、17が設けられている。中間
層17、17を設けることにより、バイアス層16、1
6と反強磁性層18との間で磁気結合が生じることがな
く、フリー磁性層12を単磁区化するためのバイアス磁
界を増大させることができる。
Further, between the bias layers 16 and 16 and the antiferromagnetic layer 18, intermediate layers 17 and 17 made of, for example, a nonmagnetic metal such as Ta or Cr are provided. By providing the intermediate layers 17, 17, the bias layers 16, 1
There is no magnetic coupling between the free magnetic layer 6 and the antiferromagnetic layer 18, and the bias magnetic field for making the free magnetic layer 12 a single magnetic domain can be increased.

【0055】このスピンバルブ型薄膜磁気素子1では、
ハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界によって
フリー磁性層12の磁化方向が変動すると、図示Y方向
に固定された固定磁性層14の磁化との関係で電気抵抗
が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化によ
り、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
In this spin-valve thin-film magnetic element 1,
When the magnetization direction of the free magnetic layer 12 fluctuates due to a leakage magnetic field from a recording medium such as a hard disk, the electric resistance changes in relation to the magnetization of the fixed magnetic layer 14 fixed in the Y direction in the drawing, and this electric resistance value changes. , A leakage magnetic field from the recording medium is detected.

【0056】次に、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
1の製造方法を図16〜図23を参照して説明する。ま
ず、図16に示すように、基板7上に積層前駆体10c
を形成する。この積層前駆体10cは、下地層、フリー
磁性層、非磁性導電層、固定磁性層を順に積層してなる
ものである。次に図17に示すように、積層前駆体10
c上に第1リフトオフレジスト80を形成する。第1リ
フトオフレジスト80は、PEB(Post Expose Bake)
法などの手段により形成することが好ましい。次に図1
8に示すように、第1リフトオフレジスト80に覆われ
ていない部分を、イオンミリング法(物理的イオンビー
ムエッチング法)により除去して基板7を露出させて、
傾斜側面10a、10aを具備する断面視略台形状の積
層体10を形成する。
Next, a method of manufacturing the spin-valve thin-film magnetic element 1 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG.
To form This laminated precursor 10c is formed by sequentially laminating an underlayer, a free magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a fixed magnetic layer. Next, as shown in FIG.
A first lift-off resist 80 is formed on c. The first lift-off resist 80 is a PEB (Post Expose Bake)
It is preferably formed by a method such as a method. Next, FIG.
As shown in FIG. 8, portions not covered by the first lift-off resist 80 are removed by ion milling (physical ion beam etching) to expose the substrate 7,
The laminated body 10 having a substantially trapezoidal shape in cross section including the inclined side surfaces 10a, 10a is formed.

【0057】次に、図19に示すように、バイアス下地
層15、15、バイアス層16、16及び中間層17、
17を、先の工程で露出させた基板7と傾斜側面10
a、10aと第1リフトオフレジスト80とに順次積層
する。ここで、第1リフトオフレジスト80の周囲に
は、バイアス下地層15、バイアス層16及び中間層1
7の各層の構成材料の付着層80aが付着する。バイア
ス層16、16は、その一部が傾斜側面10a、10a
に乗り上げると共に、その上面16b、16bが積層体
10の上面10bとほぼ同じ位置になるように形成する
ことが好ましい。また、これらの各層15、16、17
は、スパッタリング法にて積層することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 19, the bias underlayers 15, 15, the bias layers 16, 16 and the intermediate layer 17,
17, the substrate 7 exposed in the previous step and the inclined side surface 10
a, 10a and the first lift-off resist 80 are sequentially laminated. Here, around the first lift-off resist 80, the bias underlayer 15, the bias layer 16, and the intermediate layer 1
The adhesion layer 80a of the constituent material of each layer of No. 7 adheres. The bias layers 16, 16 are partially inclined side surfaces 10a, 10a.
And the upper surfaces 16b, 16b are preferably formed so as to be substantially at the same position as the upper surface 10b of the multilayer body 10. Further, each of these layers 15, 16, 17
Are preferably laminated by a sputtering method.

【0058】次に、第1リフトオフレジスト80を除去
可能なエッチング液に全体を侵漬して第1リフトオフレ
ジスト80と積層体10とが接合されている境界部分に
エッチング液を侵入させて第1リフトオフレジスト80
と積層体10とを分離させて、図20に示すように、第
1リフトオフレジスト80を除去する。尚、第1リフト
オフレジスト80を形成する場合にその底部周縁に溝部
80bを形成しておくならば、この溝部80bにエッチ
ング液が侵入して第1リフトオフレジスト80を確実に
除去できる。次に、図21に示すように、積層体10及
び中間層17、17に、反強磁性層18及び保護層19
を順次積層する。尚、反強磁性層18を積層する前に、
積層体10の上面10bをスパッタリング等の手段によ
りエッチングする必要がある。これは、先の第1リフト
オフレジスト80の除去工程をスパッタリング装置等の
外部にてエッチング処理にて行うために、基板7等が一
時的に大気圧雰囲気に曝され、このとき雰囲気中の酸素
等の不純物により積層体10(固定磁性層14)の上面
10bが汚染される。そして、この汚染された固定磁性
層14の上面に反強磁性層18を積層しても、これらの
層の界面では交換結合磁界が発現し得ないので、反強磁
性層18を積層する前に積層体10(固定磁性層14)
の上面10bをエッチングして不純物を除去する必要が
あるからである。
Next, the whole is immersed in an etchant capable of removing the first lift-off resist 80, and the etchant penetrates into a boundary portion where the first lift-off resist 80 and the stacked body 10 are joined to each other to form the first lift-off resist 80. Lift-off resist 80
Then, the first lift-off resist 80 is removed as shown in FIG. When the first lift-off resist 80 is formed, if the groove 80b is formed in the bottom peripheral edge, the etchant can enter the groove 80b and the first lift-off resist 80 can be reliably removed. Next, as shown in FIG. 21, an antiferromagnetic layer 18 and a protective layer 19 are added to the laminate 10 and the intermediate layers 17 and 17.
Are sequentially laminated. Before laminating the antiferromagnetic layer 18,
It is necessary to etch the upper surface 10b of the laminate 10 by means such as sputtering. This is because the substrate 7 and the like are temporarily exposed to an atmospheric pressure atmosphere in order to perform the above-described first lift-off resist 80 removing process by an etching process outside a sputtering apparatus or the like. Contaminants the upper surface 10b of the stacked body 10 (the fixed magnetic layer 14). Even if the antiferromagnetic layer 18 is laminated on the upper surface of the contaminated fixed magnetic layer 14, an exchange coupling magnetic field cannot be generated at the interface between these layers. Laminate 10 (pinned magnetic layer 14)
This is because it is necessary to remove the impurities by etching the upper surface 10b.

【0059】次に、図22に示すように、保護層19上
に第2リフトオフレジスト81を形成し、続いて保護層
19及び第2リフトオフレジスト81に導電層20を積
層する。ここで、第2リフトオフレジスト81の周囲に
は、導電層20の構成材料の付着層81aが付着する。
第2リフトオフレジスト81は、積層体10と重なる位
置に形成することが、積層体10の両側に導電層20を
位置させることができる点で好ましい。そして図23に
示すように、第2リフトオフレジスト81を除去して、
図1に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子1が得られる。
Next, as shown in FIG. 22, a second lift-off resist 81 is formed on the protective layer 19, and then a conductive layer 20 is laminated on the protective layer 19 and the second lift-off resist 81. Here, an adhesion layer 81 a of the constituent material of the conductive layer 20 adheres around the second lift-off resist 81.
The second lift-off resist 81 is preferably formed at a position overlapping with the stacked body 10 in that the conductive layers 20 can be positioned on both sides of the stacked body 10. Then, as shown in FIG. 23, the second lift-off resist 81 is removed,
The spin-valve thin-film magnetic element 1 shown in FIG. 1 is obtained.

【0060】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子1にお
いては、バイアス層16、16が、基板7上に設けられ
て積層体10と同じ階層に位置し、その上面16b、1
6bと積層体10の上面10bとが略同一面を構成し、
また反強磁性層18がこのバイアス層16、16及び積
層体10の上に積層されているので、バイアス層16、
16の一部が図示Z方向に突出することがなく、バイア
ス層16、16の反磁界がフリー磁性層12を多磁区化
することがなく、バルクハウゼンノイズの発生が抑制さ
れてスピンバルブ型薄膜磁気素子1の感度を高くするこ
とができる。
In the spin-valve thin-film magnetic element 1 described above, the bias layers 16 and 16 are provided on the substrate 7 and are located at the same level as the laminate 10, and the upper surfaces 16 b and 1
6b and the upper surface 10b of the laminate 10 constitute substantially the same surface,
Further, since the antiferromagnetic layer 18 is stacked on the bias layers 16 and 16 and the multilayer body 10, the bias layer 16 and the
Part 16 does not protrude in the Z direction in the drawing, the demagnetizing field of the bias layers 16 and 16 does not cause the free magnetic layer 12 to have multiple magnetic domains, and the generation of Barkhausen noise is suppressed. The sensitivity of the magnetic element 1 can be increased.

【0061】また、反強磁性層18は、PtMn合金ま
たはX−Mn(ただし、Xは、Pd、Ru、Ir、R
h、Osのうちから選択される1種の元素を示す。)の
式で示される合金あるいはX’−Pt−Mn(ただし、
X’は、Pd、Ru、Ir、Rh、Os、Au、Agの
うちから選択される1種または2種以上の元素を示
す。)の式で示される合金で形成されているので、大き
な交換結合磁界を発生する反強磁性層18を得ることが
でき、特にPtMn合金であれば、800(Oe)を越
える交換結合磁界を有し、交換結合磁界を失うブロッキ
ング温度が380℃と極めて高い優れた反強磁性層18
を得ることができる。
The antiferromagnetic layer 18 is made of a PtMn alloy or X-Mn (where X is Pd, Ru, Ir, R
h represents one element selected from Os. ) Or X'-Pt-Mn (however,
X ′ represents one or more elements selected from Pd, Ru, Ir, Rh, Os, Au, and Ag. ), The antiferromagnetic layer 18 that generates a large exchange coupling magnetic field can be obtained. In particular, a PtMn alloy has an exchange coupling magnetic field exceeding 800 (Oe). And an excellent antiferromagnetic layer 18 having a very high blocking temperature of 380 ° C. at which the exchange coupling magnetic field is lost.
Can be obtained.

【0062】また、上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法においては、バイアス層16、16を、その
上面16b、16bが積層体10の上面10bとほぼ同
じ位置になるように形成するので、バイアス層16、1
6の一部が突出することがなく、バイアス層16、16
からの反磁界がフリー磁性層12に印加されることな
く、フリー磁性層12が単磁区化されたスピンバルブ型
薄膜磁気素子1を製造することができる。
In the above-described method of manufacturing the spin-valve thin-film magnetic element, the bias layers 16 are formed so that their upper surfaces 16b are substantially at the same position as the upper surface 10b of the multilayer body 10. Bias layers 16, 1
6 does not protrude and the bias layers 16 and 16
Thus, the spin-valve thin-film magnetic element 1 in which the free magnetic layer 12 is made into a single magnetic domain can be manufactured without applying a demagnetizing field to the free magnetic layer 12.

【0063】また、第2リフトオフレジスト81を積層
体10と重ならない位置に形成し、続いて導電層20、
20を積層した後に、第2リフトオフレジスト81を除
去するので、導電層20、20を積層体10の両側に位
置するように形成することができる。
Further, a second lift-off resist 81 is formed at a position that does not overlap with the stacked body 10,
After laminating 20, the second lift-off resist 81 is removed, so that the conductive layers 20, 20 can be formed so as to be located on both sides of the laminated body 10.

【0064】(第2の実施形態)図5に本発明の第2の
実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図を
示を示す。尚、図5において、前述した図1及び図2に
示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、
当該構成要素については簡略に説明する。
(Second Embodiment) FIG. 5 is a sectional view showing a spin-valve thin film magnetic element according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG. 1 and FIG.
The components will be described briefly.

【0065】図5に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子2
には、下地層11とフリー磁性層12と非磁性導電層1
3と固定磁性層14と反強磁性薄膜18aが順次積層さ
れてなる積層体60が備えられている。積層体60は断
面視略台形状とされ、積層体60の図示X1方向両側は
2つの傾斜側面60a、60aとされ、この傾斜側面6
0a、60aは、基板7から離れる方向、即ち図示Z方
向に向けて互いに接近するように傾斜している。なお、
図5において、図示Z方向は磁気記録媒体の移動方向を
示し、図示Y方向は磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向
を示す。
The spin-valve thin-film magnetic element 2 shown in FIG.
The underlayer 11, the free magnetic layer 12, and the nonmagnetic conductive layer 1
3, a laminated body 60 is formed by sequentially laminating the pinned layer 3, the pinned magnetic layer 14, and the antiferromagnetic thin film 18a. The laminate 60 has a substantially trapezoidal shape in cross section, and two inclined sides 60a, 60a on both sides in the X1 direction of the laminate 60 in the drawing.
Reference numerals 0a and 60a are inclined so as to approach each other in a direction away from the substrate 7, that is, in the illustrated Z direction. In addition,
In FIG. 5, the Z direction in the drawing indicates the moving direction of the magnetic recording medium, and the Y direction in the drawing indicates the direction of the leakage magnetic field from the magnetic recording medium.

【0066】積層体60の図示X1方向両側には、バイ
アス下地層15、15を介して一対のバイアス層16、
16が隣接している。バイアス層16、16はバイアス
下地層15、15を介して基板7上に設けられて、積層
体60と同じ階層に位置し、その上面16b、16bが
積層体60の上面60bと略同一面を構成し、かつその
一部が積層体60の傾斜側面60a、60aに乗り上げ
ている。また、積層体60及びバイアス層16、16の
上には、反強磁性層18が積層されている。反強磁性層
18は、反強磁性薄膜18aと接して積層されている。
反強磁性薄膜18aと反強磁性層18は、同一の組成か
らなる合金からなることが好ましい。
On both sides of the stacked body 60 in the X1 direction in the drawing, a pair of bias layers 16,
16 are adjacent. The bias layers 16, 16 are provided on the substrate 7 via the bias underlayers 15, 15, and are located at the same level as the stacked body 60, and their upper surfaces 16 b, 16 b are substantially flush with the upper surface 60 b of the stacked body 60. And a part thereof rides on the inclined side surfaces 60a, 60a of the laminate 60. The antiferromagnetic layer 18 is stacked on the stacked body 60 and the bias layers 16 and 16. The antiferromagnetic layer 18 is stacked in contact with the antiferromagnetic thin film 18a.
The antiferromagnetic thin film 18a and the antiferromagnetic layer 18 are preferably made of an alloy having the same composition.

【0067】図5に示すバイアス層16、16は、その
一部が積層体60の傾斜側面60aに乗り上げているも
のの、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のように、図
示Z方向に向けて突出した形状にはならない。また、反
強磁性層18には、例えばTaなどからなる保護層19
が積層され、その上には、一対の導電層20、20が積
層されている。
Although a part of the bias layers 16 and 16 shown in FIG. 5 ride on the inclined side surface 60a of the laminated body 60, they project in the Z direction as in the conventional spin-valve thin film magnetic element. The shape does not change. The antiferromagnetic layer 18 has a protective layer 19 made of, for example, Ta.
Are stacked, and a pair of conductive layers 20 and 20 are stacked thereon.

【0068】反強磁性層18が反強磁性薄膜18aに接
して積層されることにより、反強磁性層18と反強磁性
薄膜18aとが一体化し、これら反強磁性層18と反強
磁性薄膜18aとが同時にアニール処理されることによ
って反強磁性薄膜18aと固定磁性層14との界面にて
交換結合磁界が発現し、固定磁性層14の磁化方向が図
示Y方向に固定される。
Since the antiferromagnetic layer 18 is stacked in contact with the antiferromagnetic thin film 18a, the antiferromagnetic layer 18 and the antiferromagnetic thin film 18a are integrated, and the antiferromagnetic layer 18 and the antiferromagnetic thin film 18a are integrated. 18a is simultaneously annealed, an exchange coupling magnetic field is generated at the interface between the antiferromagnetic thin film 18a and the fixed magnetic layer 14, and the magnetization direction of the fixed magnetic layer 14 is fixed in the Y direction in the figure.

【0069】上述のように、反強磁性薄膜18aは、反
強磁性層18と同一組成の合金からなることが好まし
く、PtMn合金で形成されていることが好ましい。P
tMn合金は、従来から反強磁性層として使用されてい
るNiMn合金やFeMn合金などに比べて耐食性に優
れ、しかもブロッキング温度が高く、交換結合磁界も大
きい。また、PtMn合金に代えて、X−Mn(ただ
し、Xは、Pd、Ru、Ir、Rh、Osのうちから選
択される1種の元素を示す。)の式で示される合金ある
いはX’−Pt−Mn(ただし、X’は、Pd、Ru、
Ir、Rh、Os、Au、Agのうちから選択される1
種または2種以上の元素を示す。)の式で示される合金
で形成されていてもよい。
As described above, the antiferromagnetic thin film 18a is preferably made of an alloy having the same composition as the antiferromagnetic layer 18, and is preferably made of a PtMn alloy. P
The tMn alloy has excellent corrosion resistance, a high blocking temperature, and a large exchange coupling magnetic field as compared with a NiMn alloy, a FeMn alloy, or the like which has been conventionally used as an antiferromagnetic layer. Further, instead of the PtMn alloy, an alloy represented by the formula of X—Mn (where X represents one element selected from Pd, Ru, Ir, Rh, and Os) or X′- Pt-Mn (where X 'is Pd, Ru,
1 selected from Ir, Rh, Os, Au, and Ag
Indicates a species or two or more elements. ) May be formed of an alloy represented by the formula:

【0070】また、前記PtMn合金および前記X−M
nの式で示される合金において、PtあるいはXが37
〜63原子%の範囲であることが望ましい。より好まし
くは、47〜57原子%の範囲である。さらにまた、
X’−Pt−Mnの式で示される合金において、X’+
Ptが37〜63原子%の範囲であることが望ましい。
より好ましくは、47〜57原子%の範囲である。さら
に、前記X’−Pt−Mnの式で示される合金として
は、X’が0.2〜10原子%の範囲であることが望ま
しい。反強磁性薄膜18aとして、上記した適正な組成
範囲の合金を使用し、また反強磁性層18にも反強磁性
薄膜18aと同一組成の合金を使用し、これらをアニー
ル処理することで、大きな交換結合磁界を発現させるこ
とができる。とくにPtMn合金であれば、800(O
e)を越える交換結合磁界が発現し、交換結合磁界を失
うブロッキング温度を380℃と極めて高温にしてスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子2の熱安定性を高めることがで
きる。
Further, the PtMn alloy and the XM
In the alloy represented by the formula of n, Pt or X is 37
It is desirably in the range of ~ 63 atomic%. More preferably, it is in the range of 47 to 57 atomic%. Furthermore,
In the alloy represented by the formula of X'-Pt-Mn, X '+
Pt is desirably in the range of 37 to 63 atomic%.
More preferably, it is in the range of 47 to 57 atomic%. Further, in the alloy represented by the formula of X'-Pt-Mn, X 'is preferably in the range of 0.2 to 10 atomic%. As the antiferromagnetic thin film 18a, an alloy having the above-described proper composition range is used, and an alloy having the same composition as the antiferromagnetic thin film 18a is used for the antiferromagnetic layer 18, and these are annealed to obtain a large alloy. An exchange coupling magnetic field can be developed. Particularly, in the case of a PtMn alloy, 800 (O
An exchange coupling magnetic field exceeding e) is developed, and the blocking temperature at which the exchange coupling magnetic field is lost is extremely high at 380 ° C., so that the thermal stability of the spin-valve thin-film magnetic element 2 can be enhanced.

【0071】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子2の製
造方法は、先に説明したスピンバルブ型薄膜磁気素子1
の製造方法ほぼ同じであるが、下地層とフリー磁性層と
非磁性導電層と固定磁性層とに加えて、反強磁性薄膜を
も積層して積層前駆体とする点が前述のスピンバルブ型
薄膜磁気素子1の場合と異なる。これ以降の製造工程は
図17〜図23とほぼ同じであり、積層前駆体上に第1
リフトオフレジストを形成し、第1リフトオフレジスト
に覆われていない部分をイオンミリング法により除去し
て基板を露出させて積層体を形成する。次に、露出され
た基板と傾斜側面と第1リフトオフレジストとに、バイ
アス下地層、バイアス層及び中間層を順次積層し、第1
リフトオフレジストを除去する。
The method of manufacturing the spin-valve thin-film magnetic element 2 described above uses the spin-valve thin-film magnetic element 1 described above.
The manufacturing method is almost the same as that of the spin valve type described above, except that an antiferromagnetic thin film is also laminated in addition to the underlayer, the free magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, and the fixed magnetic layer to form a laminated precursor. This is different from the case of the thin-film magnetic element 1. The subsequent manufacturing steps are almost the same as those shown in FIGS. 17 to 23, and the first
A lift-off resist is formed, and a portion not covered with the first lift-off resist is removed by an ion milling method to expose the substrate, thereby forming a laminate. Next, a bias underlayer, a bias layer, and an intermediate layer are sequentially laminated on the exposed substrate, the inclined side surface, and the first lift-off resist, and the first
The lift-off resist is removed.

【0072】次に、積層体及び中間層に、反強磁性層及
び保護層を積層する。尚、反強磁性層を積層する前に、
積層体の上面をイオンミリングまたは逆スパッタ等の手
段によりエッチングする必要がある。これは、先の第1
リフトオフレジストの除去工程をスパッタリング装置等
の外部にて行うために、基板等が一時的に大気圧雰囲気
に曝され、このとき雰囲気中の酸素等の不純物により積
層体(反強磁性薄膜)の上面が汚染されるため、この汚
染された反強磁性薄膜の上に反強磁性層を積層しても、
これら反強磁性薄膜と反強磁性層を一体化させることが
できず、固定磁性層の磁化方向を固定するに足りる十分
な交換結合磁界を発現させることができなくなるので、
積層体(反強磁性薄膜)の上面をエッチングして不純物
を除去する必要があるからである。
Next, an antiferromagnetic layer and a protective layer are laminated on the laminate and the intermediate layer. Before stacking the antiferromagnetic layer,
It is necessary to etch the upper surface of the laminate by means such as ion milling or reverse sputtering. This is the first
In order to perform the step of removing the lift-off resist outside the sputtering apparatus or the like, the substrate or the like is temporarily exposed to an atmospheric pressure atmosphere. At this time, the upper surface of the laminated body (antiferromagnetic thin film) is exposed to impurities such as oxygen in the atmosphere. Is contaminated, so even if an antiferromagnetic layer is stacked on this contaminated antiferromagnetic thin film,
Since the antiferromagnetic thin film and the antiferromagnetic layer cannot be integrated and a sufficient exchange coupling magnetic field sufficient to fix the magnetization direction of the fixed magnetic layer cannot be obtained,
This is because it is necessary to remove impurities by etching the upper surface of the stacked body (antiferromagnetic thin film).

【0073】次に、第2リフトオフレジストを保護層上
に形成し、導電層を積層し、最後に第2リフトオフレジ
ストを除去することにより、図5に示すスピンバルブ型
薄膜磁気素子2が得られる。
Next, a second lift-off resist is formed on the protective layer, a conductive layer is laminated, and finally, the second lift-off resist is removed to obtain the spin-valve thin-film magnetic element 2 shown in FIG. .

【0074】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子2にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子1と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、スピンバ
ルブ型薄膜磁気素子2においては、固定磁性層14と反
強磁性薄膜18aとが同時に積層されるので固定磁性層
14と反強磁性薄膜18aの界面に不純物等が混入する
ことがなく、またこの反強磁性薄膜18aと反強磁性層
18とが一体化すれば、固定磁性層14と反強磁性薄膜
18aとの界面にて大きな交換結合磁界が容易に発現し
て固定磁性層14の磁化方向を図示Y方向に強固に固定
することができる。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 2 has the following effects in addition to the same effects as those of the above-described spin-valve thin-film magnetic element 1. That is, in the spin-valve thin-film magnetic element 2, the fixed magnetic layer 14 and the antiferromagnetic thin film 18a are simultaneously laminated, so that no impurities or the like enter the interface between the fixed magnetic layer 14 and the antiferromagnetic thin film 18a. When the antiferromagnetic thin film 18a and the antiferromagnetic layer 18 are integrated, a large exchange coupling magnetic field is easily generated at the interface between the fixed magnetic layer 14 and the antiferromagnetic thin film 18a, and the fixed magnetic layer 14 Can be firmly fixed in the illustrated Y direction.

【0075】また、上述の製造方法においては、固定磁
性層14と反強磁性薄膜18aとを同時に形成するため
にこれらの界面には酸素等の不純物が混入せず、また反
強磁性薄膜18aに反強磁性層18を積層してこれらを
一体化することにより、反強磁性薄膜18aが実質的に
反強磁性層18に含まれることになり、固定磁性層14
と反強磁性薄膜18aとの界面にて交換結合磁界が発現
しやすくなり、固定磁性層14の磁化方向が強固に固定
されたスピンバルブ型薄膜磁気素子2を製造することが
できる。
In the above-described manufacturing method, since the pinned magnetic layer 14 and the antiferromagnetic thin film 18a are formed at the same time, impurities such as oxygen do not enter the interface between them, and the antiferromagnetic thin film 18a By laminating the antiferromagnetic layers 18 and integrating them, the antiferromagnetic thin film 18a is substantially included in the antiferromagnetic layer 18 and the pinned magnetic layer 14
An exchange coupling magnetic field is easily developed at the interface between the magnetic layer and the antiferromagnetic thin film 18a, and the spin-valve thin-film magnetic element 2 in which the magnetization direction of the fixed magnetic layer 14 is firmly fixed can be manufactured.

【0076】(第3の実施形態)図6に本発明の第3の
実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図を
示す。尚、図6において、前述した図1及び図2に示し
た構成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、当該
構成要素については簡略に説明する。
(Third Embodiment) FIG. 6 is a sectional view of a spin-valve thin film magnetic element according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the components will be described briefly.

【0077】図6に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子3
には、下地層11とフリー磁性層12と非磁性導電層1
3と固定磁性層14とが順次積層されてなる積層体10
が備えられている。積層体10の図示X1方向両側に
は、バイアス下地層15、15を介して一対のバイアス
層16、16が隣接している。バイアス層16、16
は、バイアス下地層15、15を介して基板7上に設け
られ、積層体10と同じ階層に位置し、その上面16
b、16bが積層体10の上面10bと略同一面を構成
し、かつその一部が積層体10の傾斜側面10a、10
aに乗り上げている。よって、図6に示すバイアス層1
6、16は、その一部が積層体10の傾斜側面10a、
10aに乗り上げているものの、従来のスピンバルブ型
薄膜磁気素子のように、図示Z方向に向けて突出した形
状にはならない。
The spin-valve thin-film magnetic element 3 shown in FIG.
The underlayer 11, the free magnetic layer 12, and the nonmagnetic conductive layer 1
3 in which a magnetic layer 3 and a pinned magnetic layer 14 are sequentially laminated
Is provided. A pair of bias layers 16, 16 are adjacent to each other on both sides in the X1 direction of the laminate 10 via the bias underlayers 15, 15. Bias layers 16, 16
Are provided on the substrate 7 via the bias underlayers 15 and 15, are located on the same level as the laminate 10,
b, 16b constitute substantially the same plane as the upper surface 10b of the laminated body 10, and a part thereof is inclined side surfaces 10a, 10a,
a. Therefore, the bias layer 1 shown in FIG.
6, 16 are partially inclined side surfaces 10a of the laminate 10;
Although it rides on 10a, it does not have a shape protruding in the Z direction in the drawing as in the conventional spin-valve thin-film magnetic element.

【0078】バイアス層16、16には中間層17、1
7が積層され、中間層17、17と積層体10の上面1
0bには強磁性薄膜14aが積層されている。強磁性薄
膜14aには反強磁性層18と保護層19が積層されて
いる。また、保護層19上には、一対の導電層20、2
0が積層されている。
The bias layers 16, 16 have intermediate layers 17, 1
7 are laminated, and the intermediate layers 17 and 17 and the upper surface 1 of the laminate 10 are stacked.
A ferromagnetic thin film 14a is laminated on 0b. An antiferromagnetic layer 18 and a protective layer 19 are laminated on the ferromagnetic thin film 14a. Further, on the protective layer 19, a pair of conductive layers 20, 2
0 are stacked.

【0079】反強磁性層18が強磁性薄膜14aに接し
て積層されることにより、強磁性薄膜14aと反強磁性
層18との界面にて交換結合磁界が発現する。この強磁
性薄膜14aは固定磁性層14に積層されているので、
強磁性薄膜14aと反強磁性層18との界面にて発現し
た交換結合磁界は固定磁性層14に印加され、固定磁性
層14の磁化方向が図示Y方向に固定される。強磁性薄
膜14aは、固定磁性層14と同一の材料からなること
が好ましく、例えば、強磁性体であるCo、NiFe合
金、CoNiFe合金、CoFe合金、CoNi合金な
どからなることが好ましい。
Since the antiferromagnetic layer 18 is stacked in contact with the ferromagnetic thin film 14a, an exchange coupling magnetic field is generated at the interface between the ferromagnetic thin film 14a and the antiferromagnetic layer 18. Since the ferromagnetic thin film 14a is laminated on the fixed magnetic layer 14,
The exchange coupling magnetic field generated at the interface between the ferromagnetic thin film 14a and the antiferromagnetic layer 18 is applied to the fixed magnetic layer 14, and the magnetization direction of the fixed magnetic layer 14 is fixed in the Y direction in the drawing. The ferromagnetic thin film 14a is preferably made of the same material as the pinned magnetic layer 14, and is preferably made of, for example, a ferromagnetic material such as Co, NiFe alloy, CoNiFe alloy, CoFe alloy, or CoNi alloy.

【0080】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子3の製
造方法は、先に説明したスピンバルブ型薄膜磁気素子1
の製造方法ほぼ同じであるが、積層体とバイアス層に強
磁性薄膜を積層した後に反強磁性層を積層する点が前述
のスピンバルブ型薄膜磁気素子1の場合と異なる。
The method for manufacturing the spin-valve thin-film magnetic element 3 described above uses the spin-valve thin-film magnetic element 1 described above.
Is similar to that of the spin-valve thin-film magnetic element 1 described above, except that a ferromagnetic thin film is stacked on the stacked body and the bias layer, and then an antiferromagnetic layer is stacked.

【0081】上記以外の点は図16〜図23に示す製造
方法とほぼ同じであり、基板上に積層前駆体を形成し、
積層前駆体上に第1リフトオフレジストを形成し、第1
リフトオフレジストに覆われていない部分をイオンミリ
ング法により除去して基板を露出させて積層体を形成す
る。次に、露出した基板と傾斜側面と第1リフトオフレ
ジストとに、バイアス下地層、バイアス層及び中間層を
順次積層し、第1リフトオフレジストを除去する。
The other points are almost the same as those in the manufacturing method shown in FIGS. 16 to 23, in which a laminated precursor is formed on a substrate,
Forming a first lift-off resist on the layered precursor;
A portion which is not covered with the lift-off resist is removed by an ion milling method to expose the substrate and form a laminate. Next, a bias underlayer, a bias layer, and an intermediate layer are sequentially laminated on the exposed substrate, the inclined side surfaces, and the first lift-off resist, and the first lift-off resist is removed.

【0082】次に、積層体及び中間層に、強磁性薄膜と
反強磁性層と保護層を積層する。尚、強磁性薄膜を積層
する前に、積層体の上面をスパッタリング等の手段によ
りエッチングする必要がある。これは、先の第1リフト
オフレジストの除去工程をスパッタリング装置等の外部
にて行うために、基板等が一時的に大気圧雰囲気に曝さ
れ、このとき雰囲気中の酸素等の不純物により積層体
(固定磁性層)の上面が汚染されるので、積層体(固定
磁性層)の上面をエッチングすることにより不純物が除
去されて固定磁性層と強磁性薄膜とが実質的に一体化さ
れ、固定磁性層の磁化方向を強固に固定することが可能
になるからである。
Next, a ferromagnetic thin film, an antiferromagnetic layer, and a protective layer are laminated on the laminate and the intermediate layer. Before laminating the ferromagnetic thin films, it is necessary to etch the upper surface of the laminate by means such as sputtering. This is because the substrate or the like is temporarily exposed to the atmospheric pressure atmosphere in order to perform the first step of removing the first lift-off resist outside the sputtering apparatus or the like, and at this time, the stacked body ( Since the upper surface of the fixed magnetic layer is contaminated, impurities are removed by etching the upper surface of the stacked body (fixed magnetic layer), and the fixed magnetic layer and the ferromagnetic thin film are substantially integrated, and the fixed magnetic layer is fixed. This is because it becomes possible to firmly fix the magnetization direction of.

【0083】次に、第2リフトオフレジストを保護層上
に形成し、導電層を積層し、最後に第2リフトオフレジ
ストを除去することにより、図6に示すスピンバルブ型
薄膜磁気素子3が得られる。
Next, a second lift-off resist is formed on the protective layer, a conductive layer is laminated, and finally the second lift-off resist is removed, thereby obtaining the spin-valve thin-film magnetic element 3 shown in FIG. .

【0084】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子3にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子1と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子3においては、強磁性薄膜1
4aと反強磁性層18とが同時に積層されるので強磁性
薄膜14aと反強磁性層18の界面に不純物等が混入す
ることがなく、更にこの強磁性薄膜14aが固定磁性層
14に接しているので、反強磁性層18と強磁性薄膜1
4aとの界面にて発現した交換結合磁界が固定磁性層1
4に印加されて、固定磁性層14の磁化方向を図示Y方
向に固定することができる。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 3 has the following effects in addition to the same effects as those of the above-described spin-valve thin-film magnetic element 1. That is, in the above-described spin-valve thin-film magnetic element 3, the ferromagnetic thin film 1
Since the ferromagnetic layer 4a and the antiferromagnetic layer 18 are simultaneously laminated, no impurities or the like enter the interface between the ferromagnetic thin film 14a and the antiferromagnetic layer 18, and the ferromagnetic thin film 14a The antiferromagnetic layer 18 and the ferromagnetic thin film 1
Exchange magnetic field developed at the interface with the fixed magnetic layer 1
4 to fix the magnetization direction of the fixed magnetic layer 14 in the Y direction in the figure.

【0085】また、上述の製造方法においては、強磁性
薄膜14aと反強磁性層18とを同時に積層するために
これらの界面には酸素等の不純物が混入せず、強磁性薄
膜14aと反強磁性層18との界面にて交換結合磁界が
発現しやすくなり、またこの強磁性薄膜14aが固定磁
性層14上に積層されてこれらが一体化して強磁性薄膜
14aが実質的に固定磁性層14に含まれることになる
ので、固定磁性層14の磁化方向が強固に固定されたス
ピンバルブ型薄膜磁気素子3を製造することができる。
In the above-described manufacturing method, since the ferromagnetic thin film 14a and the antiferromagnetic layer 18 are simultaneously laminated, impurities such as oxygen do not enter the interface between them, and the ferromagnetic thin film 14a and the antiferromagnetic layer 18 An exchange coupling magnetic field is easily developed at the interface with the magnetic layer 18, and the ferromagnetic thin film 14a is laminated on the fixed magnetic layer 14 so that they are integrated to form the ferromagnetic thin film 14a substantially. Therefore, the spin-valve thin-film magnetic element 3 in which the magnetization direction of the fixed magnetic layer 14 is firmly fixed can be manufactured.

【0086】(第4の実施形態)図7に本発明の第4の
実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図を
示を示す。尚、図7において、前述した図1に示した構
成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、当該構成
要素については簡略に説明する。
(Fourth Embodiment) FIG. 7 is a sectional view showing a spin-valve thin film magnetic element according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the components will be described in brief.

【0087】図7に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子4
には、下地層11とフリー磁性層12と非磁性導電層1
3と固定磁性層24とが順次積層されてなる積層体30
が備えられている。
The spin-valve thin-film magnetic element 4 shown in FIG.
The underlayer 11, the free magnetic layer 12, and the nonmagnetic conductive layer 1
3 in which layer 3 and pinned magnetic layer 24 are sequentially laminated
Is provided.

【0088】固定磁性層24は、非磁性中間層22と、
非磁性中間層22を挟む第1固定磁性層21及び第2固
定磁性層23とからなる。また、第1、第2固定磁性層
21、23の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好
ましく、図7においては、第1固定磁性層21の膜厚が
第2固定磁性層23より大とされている。また、反強磁
性層18が、第2固定磁性層23に接して積層体30及
び中間層17、17を覆うように積層されている。
The fixed magnetic layer 24 includes the non-magnetic intermediate layer 22 and
The first fixed magnetic layer 21 and the second fixed magnetic layer 23 sandwich the nonmagnetic intermediate layer 22. The first and second pinned magnetic layers 21 and 23 preferably have slightly different thicknesses. In FIG. 7, the thickness of the first pinned magnetic layer 21 is smaller than that of the second pinned magnetic layer 23. It is said to be large. The antiferromagnetic layer 18 is stacked so as to cover the stacked body 30 and the intermediate layers 17 and 17 in contact with the second pinned magnetic layer 23.

【0089】固定磁性層24の第2固定磁性層23の磁
化方向は、反強磁性層18との交換結合磁界により図示
Y方向に固定され、第1固定磁性層21は、第2固定磁
性層23と反強磁性的に結合してその磁化方向が図示Y
方向の反対方向に固定されている。第1、第2固定磁性
層21、23の磁化方向が互いに反平行とされているの
で、第1、第2固定磁性層21、23の磁気モーメント
が相互に打ち消し合う関係にあるが、第1固定磁性層2
1の厚さが僅かに大きいために、固定磁性層24自体の
自発磁化が僅かに残る結果となり、この自発磁化が反強
磁性層18との交換結合磁界によって更に増幅され、固
定磁性層24の磁化方向が図示Y方向の反対方向に固定
される。
The magnetization direction of the second pinned magnetic layer 23 of the pinned magnetic layer 24 is fixed in the illustrated Y direction by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18, and the first pinned magnetic layer 21 is 23 and the magnetization direction is Y
It is fixed in the opposite direction. Since the magnetization directions of the first and second pinned magnetic layers 21 and 23 are antiparallel to each other, the magnetic moments of the first and second fixed magnetic layers 21 and 23 cancel each other. Fixed magnetic layer 2
Since the thickness of the fixed magnetic layer 1 is slightly larger, the spontaneous magnetization of the fixed magnetic layer 24 itself slightly remains. This spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18, and The magnetization direction is fixed in the direction opposite to the illustrated Y direction.

【0090】第1固定磁性層21及び第2固定磁性層2
3は、例えば、Co、NiFe合金、CoFe合金、あ
るいはCoNiFe合金、CoNi合金などで形成され
ていることが好ましい。また、第1固定磁性層21と第
2固定磁性層23に挟まれている非磁性中間層22は、
Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるい
は2種以上の合金で形成されていることが好ましい。
First fixed magnetic layer 21 and second fixed magnetic layer 2
3 is preferably formed of, for example, Co, a NiFe alloy, a CoFe alloy, a CoNiFe alloy, a CoNi alloy, or the like. The nonmagnetic intermediate layer 22 sandwiched between the first pinned magnetic layer 21 and the second pinned magnetic layer 23
It is preferable to be formed of one or more alloys of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, and Cu.

【0091】積層体30の図示X1方向両側には、バイ
アス下地層15、15を介して一対のバイアス層16、
16が隣接している。バイアス層16、16は、積層体
30と同じ階層に位置し、その上面16b、16bが積
層体30の上面30bと略同一面を構成し、かつその一
部が積層体30の傾斜側面30a、30aに乗り上げて
いる。よって、図7に示すバイアス層16、16は、そ
の一部が積層体30の傾斜側面30aに乗り上げている
ものの、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のように、
図示Z方向に向けて突出した形状にはならない。また反
強磁性層18には保護層19が積層され、保護層19に
は一対の導電層20、20が積層されている。
On both sides of the laminate 30 in the X1 direction in the drawing, a pair of bias layers 16,
16 are adjacent. The bias layers 16, 16 are located at the same level as the stacked body 30, and the upper surfaces 16 b, 16 b constitute substantially the same surface as the upper surface 30 b of the stacked body 30, and a part thereof has inclined side surfaces 30 a, I am on 30a. Therefore, although a part of the bias layers 16 and 16 shown in FIG. 7 ride on the inclined side surface 30a of the stacked body 30, like the conventional spin-valve thin-film magnetic element,
The shape does not protrude toward the illustrated Z direction. A protective layer 19 is laminated on the antiferromagnetic layer 18, and a pair of conductive layers 20, 20 are laminated on the protective layer 19.

【0092】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子4は、
基板上に下地層とフリー磁性層と非磁性導電層と第1固
定磁性層と非磁性中間層と第2固定磁性層とが積層され
て積層前駆体が形成される以外は、前述したスピンバル
ブ型薄膜磁気素子1と同様にして製造される。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 4 comprises:
The spin valve described above, except that a laminated precursor is formed by laminating an underlayer, a free magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, a first pinned magnetic layer, a nonmagnetic intermediate layer, and a second pinned magnetic layer on a substrate. It is manufactured in the same manner as the thin-film magnetic element 1.

【0093】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子4にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子1と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子4においては、固定磁性層2
4が非磁性中間層22と第1固定磁性層21及び第2固
定磁性層23からなり、第2固定磁性層23の磁化方向
が図示Y方向に固定され、第1固定磁性層21の磁化方
向が図示Y方向の反対方向に固定されているので、第
1、第2固定磁性層21、23の磁気モーメントが相互
に打ち消し合う関係にあるが、第1固定磁性層21の厚
さが僅かに大きく、固定磁性層24自体の自発磁化が僅
かに残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層18と
の交換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層24
の磁化方向が図示Y方向の反対方向に強固に固定され、
スピンバルブ型薄膜磁気素子4の安定性を向上させるこ
とができる。
In the above-described spin-valve thin-film magnetic element 4, the following effects can be obtained in addition to the same effects as those of the above-described spin-valve thin-film magnetic element 1. That is, in the above-described spin-valve thin-film magnetic element 4, the fixed magnetic layer 2
Numeral 4 comprises a nonmagnetic intermediate layer 22, a first fixed magnetic layer 21, and a second fixed magnetic layer 23. The magnetization direction of the second fixed magnetic layer 23 is fixed in the Y direction in the drawing, and the magnetization direction of the first fixed magnetic layer 21. Are fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure, so that the magnetic moments of the first and second fixed magnetic layers 21 and 23 cancel each other, but the thickness of the first fixed magnetic layer 21 is slightly reduced. As a result, the spontaneous magnetization of the pinned magnetic layer 24 itself slightly remains, and this spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18, and
Magnetization direction is firmly fixed in the direction opposite to the illustrated Y direction,
The stability of the spin-valve thin-film magnetic element 4 can be improved.

【0094】(第5の実施形態)図8に本発明の第5の
実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図を
示を示す。尚、図8において、前述した図1及び図7に
示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、
当該構成要素については簡略に説明する。
(Fifth Embodiment) FIG. 8 is a sectional view showing a spin-valve thin film magnetic element according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same components as those shown in FIGS. 1 and 7 are given the same reference numerals.
The components will be described briefly.

【0095】図8に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子5
には、下地層11とフリー磁性層12と非磁性導電層1
3と固定磁性層24と反強磁性薄膜18aとが順次積層
されてなる積層体61が備えられている。
The spin-valve thin-film magnetic element 5 shown in FIG.
The underlayer 11, the free magnetic layer 12, and the nonmagnetic conductive layer 1
3 is provided with a laminated body 61 in which the pinned layer 3, the pinned magnetic layer 24, and the antiferromagnetic thin film 18a are sequentially laminated.

【0096】固定磁性層24は、非磁性中間層22と、
非磁性中間層22を挟む第1固定磁性層21及び第2固
定磁性層23とからなる。また、第1、第2固定磁性層
21、23の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好
ましく、図8においては、第1固定磁性層21の膜厚が
第2固定磁性層23より大とされている。また、反強磁
性層18が、反強磁性薄膜18aに接して積層体61及
び中間層17、17を覆うように積層されている。
The fixed magnetic layer 24 includes the non-magnetic intermediate layer 22 and
The first fixed magnetic layer 21 and the second fixed magnetic layer 23 sandwich the nonmagnetic intermediate layer 22. The first and second pinned magnetic layers 21 and 23 preferably have slightly different thicknesses. In FIG. 8, the thickness of the first fixed magnetic layer 21 is smaller than that of the second fixed magnetic layer 23. It is said to be large. The antiferromagnetic layer 18 is stacked so as to cover the stacked body 61 and the intermediate layers 17 and 17 in contact with the antiferromagnetic thin film 18a.

【0097】反強磁性層18が反強磁性薄膜18aに接
して積層されることにより、反強磁性層18と反強磁性
薄膜18aとが一体化し、これら反強磁性層18と反強
磁性薄膜18aとが同時にアニール処理されて反強磁性
薄膜18aと第2固定磁性層23との界面にて交換結合
磁界が発現し、第2固定磁性層23の磁化方向が図示Y
方向に固定される。また、第1固定磁性層21は、第2
固定磁性層23と反強磁性的に結合してその磁化方向が
図示Y方向の反対方向に固定される。第1、第2固定磁
性層21、23の磁化方向が互いに反平行とされている
ので、第1、第2固定磁性層21、23の磁気モーメン
トが相互に打ち消し合う関係にあるが、第1固定磁性層
21の厚さが僅かに大きいために、固定磁性層24自体
の自発磁化が僅かに残る結果となり、この自発磁化が反
強磁性層18との交換結合磁界によって更に増幅され、
固定磁性層24の磁化方向が図示Y方向の反対方向に固
定される。
Since the antiferromagnetic layer 18 is stacked in contact with the antiferromagnetic thin film 18a, the antiferromagnetic layer 18 and the antiferromagnetic thin film 18a are integrated, and the antiferromagnetic layer 18 and the antiferromagnetic thin film 18a are integrated. 18a are simultaneously annealed to generate an exchange coupling magnetic field at the interface between the antiferromagnetic thin film 18a and the second pinned magnetic layer 23, and the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 23 is
Fixed in the direction. Further, the first pinned magnetic layer 21 is
It is antiferromagnetically coupled to the fixed magnetic layer 23 and its magnetization direction is fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure. Since the magnetization directions of the first and second pinned magnetic layers 21 and 23 are antiparallel to each other, the magnetic moments of the first and second fixed magnetic layers 21 and 23 cancel each other. Since the thickness of the pinned magnetic layer 21 is slightly large, the spontaneous magnetization of the pinned magnetic layer 24 itself slightly remains, and the spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18.
The magnetization direction of the fixed magnetic layer 24 is fixed in a direction opposite to the Y direction in the figure.

【0098】積層体61の図示X1方向両側には、バイ
アス下地層15、15を介して一対のバイアス層16、
16が隣接している。バイアス層16、16は、積層体
61と同じ階層に位置し、その上面16b、16bが積
層体61の上面61bと略同一面を構成し、かつその一
部が積層体61の傾斜側面61a、61aに乗り上げて
いる。よって、図8に示すバイアス層16、16は、そ
の一部が積層体61の傾斜側面61aに乗り上げている
ものの、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のように、
図示Z方向に向けて突出した形状にはならない。
On both sides of the laminate 61 in the X1 direction in the drawing, a pair of bias layers 16,
16 are adjacent. The bias layers 16, 16 are located on the same level as the stacked body 61, and the upper surfaces 16 b, 16 b constitute substantially the same surface as the upper surface 61 b of the stacked body 61, and a part thereof has inclined side surfaces 61 a, I am riding on 61a. Therefore, although a part of the bias layers 16 and 16 shown in FIG. 8 ride on the inclined side surface 61a of the multilayer body 61, like the conventional spin-valve thin film magnetic element,
The shape does not protrude toward the illustrated Z direction.

【0099】反強磁性層18には保護層19が積層さ
れ、保護層19上には一対の導電層20、20が積層さ
れている。
A protective layer 19 is laminated on the antiferromagnetic layer 18, and a pair of conductive layers 20, 20 are laminated on the protective layer 19.

【0100】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子5は、
基板上に下地層とフリー磁性層と非磁性導電層と第1固
定磁性層と非磁性中間層と第2固定磁性層とが積層され
て積層前駆体が形成される以外は、前述したスピンバル
ブ型薄膜磁気素子2と同様にして製造される。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 5
The spin valve described above, except that a laminated precursor is formed by laminating an underlayer, a free magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, a first pinned magnetic layer, a nonmagnetic intermediate layer, and a second pinned magnetic layer on a substrate. It is manufactured in the same manner as the thin-film magnetic element 2.

【0101】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子5にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子1と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子5においては、第2固定磁性
層23と反強磁性薄膜18aとが同時に積層されてこれ
らの各層の界面にて交換結合磁界が発現し、第2固定磁
性層23の磁化方向を図示Y方向の反対方向に強固に固
定すると共に、固定磁性層24自体の自発磁化が反強磁
性層18との交換結合磁界によって更に増幅されるの
で、固定磁性層24の磁化方向を図示Y方向の反対方向
に強固に固定でき、スピンバルブ型薄膜磁気素子5の安
定性をより高めることができる。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 5 has the following effects in addition to the same effects as those of the spin-valve thin-film magnetic element 1 described above. That is, in the above-described spin-valve thin-film magnetic element 5, the second fixed magnetic layer 23 and the antiferromagnetic thin film 18a are simultaneously laminated, and an exchange coupling magnetic field is generated at the interface between these layers. The magnetization direction of the layer 23 is firmly fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure, and the spontaneous magnetization of the fixed magnetic layer 24 itself is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18. The magnetization direction can be firmly fixed in the direction opposite to the illustrated Y direction, and the stability of the spin-valve thin-film magnetic element 5 can be further improved.

【0102】(第6の実施形態)図9に本発明の第6の
実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図を
示を示す。尚、図9において、前述した図1及び図7に
示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、
当該構成要素については簡略に説明する。
(Sixth Embodiment) FIG. 9 is a sectional view showing a spin-valve thin film magnetic element according to a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same components as those shown in FIGS. 1 and 7 are denoted by the same reference numerals.
The components will be described briefly.

【0103】図9に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子6
には、下地層11とフリー磁性層12と非磁性導電層1
3と固定磁性層24とが順次積層されてなる積層体30
が備えられている。
The spin-valve thin-film magnetic element 6 shown in FIG.
The underlayer 11, the free magnetic layer 12, and the nonmagnetic conductive layer 1
3 in which layer 3 and pinned magnetic layer 24 are sequentially laminated
Is provided.

【0104】固定磁性層24は、非磁性中間層22と、
非磁性中間層22を挟む第1固定磁性層21及び第2固
定磁性層23とからなる。また、第1、第2固定磁性層
21、23の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好
ましく、図9においては、第1固定磁性層21の膜厚が
第2固定磁性層23より大とされている。
The pinned magnetic layer 24 includes the non-magnetic intermediate layer 22 and
The first fixed magnetic layer 21 and the second fixed magnetic layer 23 sandwich the nonmagnetic intermediate layer 22. The first and second pinned magnetic layers 21 and 23 preferably have slightly different thicknesses. In FIG. 9, the thickness of the first pinned magnetic layer 21 is smaller than that of the second pinned magnetic layer 23. It is said to be large.

【0105】積層体30の図示X1方向両側には、バイ
アス下地層15、15を介して一対のバイアス層16、
16が隣接している。バイアス層16、16は、積層体
30と同じ階層に位置し、その上面16b、16bが積
層体30の上面30bと略同一面を構成し、かつその一
部が積層体30の傾斜側面30a、30aに乗り上げて
いる。よって、図9に示すバイアス層16、16は、そ
の一部が積層体30の傾斜側面30aに乗り上げている
ものの、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のように、
図示Z方向に向けて突出した形状にはならない。
On both sides of the laminate 30 in the X1 direction in the figure, a pair of bias layers 16,
16 are adjacent. The bias layers 16, 16 are located at the same level as the stacked body 30, and the upper surfaces 16 b, 16 b constitute substantially the same surface as the upper surface 30 b of the stacked body 30, and a part thereof has inclined side surfaces 30 a, I am on 30a. Therefore, although a part of the bias layers 16 and 16 shown in FIG. 9 rides on the inclined side surface 30a of the stacked body 30, like the conventional spin-valve thin film magnetic element,
The shape does not protrude toward the illustrated Z direction.

【0106】バイアス層16、16には中間層17、1
7が積層され、中間層17、17と積層体30の上面3
0bには強磁性薄膜14aが積層されている。強磁性薄
膜14aには反強磁性層18と保護層19が積層されて
いる。また、保護層19上には、一対の導電層20、2
0が積層されている。
The bias layers 16, 16 have intermediate layers 17, 1
7 are stacked, and the intermediate layers 17 and 17 and the upper surface 3 of the laminate 30 are stacked.
A ferromagnetic thin film 14a is laminated on 0b. An antiferromagnetic layer 18 and a protective layer 19 are laminated on the ferromagnetic thin film 14a. Further, on the protective layer 19, a pair of conductive layers 20, 2
0 are stacked.

【0107】反強磁性層18が強磁性薄膜14aに接し
て積層されることにより、強磁性薄膜14aと反強磁性
層18との界面にて交換結合磁界が発現する。この強磁
性薄膜14aは第2固定磁性層23に積層されているの
で、強磁性薄膜14aと反強磁性層18との界面にて発
現した交換結合磁界は第2固定磁性層23に印加されて
その磁化方向が図示Y方向に固定される。また、第1固
定磁性層は、第2固定磁性層23と反強磁性的に結合し
てその磁化方向が図示Y方向の反対方向に固定される。
By stacking the antiferromagnetic layer 18 in contact with the ferromagnetic thin film 14a, an exchange coupling magnetic field is generated at the interface between the ferromagnetic thin film 14a and the antiferromagnetic layer 18. Since the ferromagnetic thin film 14a is stacked on the second pinned magnetic layer 23, the exchange coupling magnetic field developed at the interface between the ferromagnetic thin film 14a and the antiferromagnetic layer 18 is applied to the second pinned magnetic layer 23. The magnetization direction is fixed in the illustrated Y direction. The first pinned magnetic layer is antiferromagnetically coupled to the second pinned magnetic layer 23, and its magnetization direction is fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure.

【0108】第1、第2固定磁性層21、23の磁化方
向が互いに反平行とされているので、第1、第2固定磁
性層21、23の磁気モーメントが相互に打ち消し合う
関係にあるが、第1固定磁性層21の厚さが僅かに大き
いために、固定磁性層24自体の自発磁化が僅かに残る
結果となり、この自発磁化が反強磁性層18との交換結
合磁界によって更に増幅され、固定磁性層24の磁化方
向が図示Y方向の反対方向に固定される。
Since the magnetization directions of the first and second pinned magnetic layers 21 and 23 are antiparallel to each other, the magnetic moments of the first and second fixed magnetic layers 21 and 23 cancel each other. Since the thickness of the first pinned magnetic layer 21 is slightly large, the spontaneous magnetization of the pinned magnetic layer 24 itself slightly remains, and this spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18. The magnetization direction of the fixed magnetic layer 24 is fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure.

【0109】強磁性薄膜14aは、第2固定磁性層24
と同一の材料からなることが好ましく、例えば、強磁性
体であるCo、NiFe合金、CoNiFe合金、Co
Fe合金、CoNi合金などからなることが好ましい。
The ferromagnetic thin film 14a is formed of the second pinned magnetic layer 24.
And the same material, for example, a ferromagnetic material such as Co, a NiFe alloy, a CoNiFe alloy,
It is preferable to be made of an Fe alloy, a CoNi alloy, or the like.

【0110】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子6は、
基板上に下地層とフリー磁性層と非磁性導電層と第1固
定磁性層と非磁性中間層と第2固定磁性層とが積層され
て積層前駆体が形成される以外は、前述したスピンバル
ブ型薄膜磁気素子3と同様にして製造される。
The spin-valve thin-film magnetic element 6 described above
The spin valve described above, except that a laminated precursor is formed by laminating an underlayer, a free magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, a first pinned magnetic layer, a nonmagnetic intermediate layer, and a second pinned magnetic layer on a substrate. It is manufactured in the same manner as the thin-film magnetic element 3.

【0111】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子6にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子1と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子6においては、強磁性薄膜1
4aと反強磁性層18とが不純物を等を介することなく
互いに接し、更にこの強磁性薄膜14aが第2固定磁性
層23に接しているので、反強磁性層18と強磁性薄膜
14aとの間で発現した交換結合磁界が第2固定磁性層
14に印加され、第2固定磁性層23の磁化方向が図示
Y方向に固定され、これにより第1固定磁性層21の磁
化方向が図示Y方向の反対方向とされて、固定磁性層2
4自体の自発磁化が僅かに残る結果となり、この自発磁
化が反強磁性層18との交換結合磁界によって更に増幅
され、固定磁性層24の磁化方向を図示Y方向の反対方
向に強固に固定でき、スピンバルブ型薄膜磁気素子6の
安定性をより高めることができる。
In the above-described spin-valve thin-film magnetic element 6, the following effects are obtained in addition to the same effects as those of the above-described spin-valve thin-film magnetic element 1. That is, in the above-described spin-valve thin film magnetic element 6, the ferromagnetic thin film 1
4a and the antiferromagnetic layer 18 are in contact with each other without any impurities or the like, and since the ferromagnetic thin film 14a is in contact with the second pinned magnetic layer 23, the antiferromagnetic layer 18 and the ferromagnetic thin film 14a The exchange coupling magnetic field generated between the two layers is applied to the second pinned magnetic layer 14, and the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 23 is fixed in the Y direction in the drawing, whereby the magnetization direction of the first fixed magnetic layer 21 is changed in the Y direction in the drawing. And the fixed magnetic layer 2
As a result, the spontaneous magnetization of itself 4 slightly remains, and this spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18, so that the magnetization direction of the fixed magnetic layer 24 can be firmly fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure. Thus, the stability of the spin-valve thin-film magnetic element 6 can be further improved.

【0112】(第7の実施形態)図10に本発明の第7
の実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図
を示を示す。尚、図10において、前述した図1及び図
7に示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を付
し、当該構成要素については簡略に説明する。
(Seventh Embodiment) FIG. 10 shows a seventh embodiment of the present invention.
1 shows a sectional view of a spin-valve thin-film magnetic element according to an embodiment of the present invention. In FIG. 10, the same components as those shown in FIGS. 1 and 7 are denoted by the same reference numerals, and the components will be described in brief.

【0113】図10に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
7には、下地層11とフリー磁性層28と非磁性導電層
13と固定磁性層24とが順次積層されてなる積層体5
0が備えられている。
The spin-valve thin-film magnetic element 7 shown in FIG. 10 has a laminated body 5 in which an underlayer 11, a free magnetic layer 28, a nonmagnetic conductive layer 13, and a fixed magnetic layer 24 are sequentially laminated.
0 is provided.

【0114】積層体50の図示X1方向両側には、バイ
アス下地層15、15を介して一対のバイアス層16、
16が隣接している。バイアス層16、16は、積層体
50と同じ階層に位置し、その上面16b、16bが積
層体50の上面50bと略同一面を構成し、かつその一
部が積層体50の傾斜側面50a、50aに乗り上げて
いる。よって、図10に示すバイアス層16、16は、
その一部が積層体50の傾斜側面50aに乗り上げてい
るものの、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のよう
に、図示Z方向に向けて突出した形状にはならない。
On both sides of the laminate 50 in the X1 direction in the drawing, a pair of bias layers 16,
16 are adjacent. The bias layers 16, 16 are located at the same level as the stacked body 50, and the upper surfaces 16 b, 16 b constitute substantially the same plane as the upper surface 50 b of the stacked body 50, and a part thereof is inclined side surfaces 50 a, I am on 50a. Therefore, the bias layers 16 shown in FIG.
Although a part thereof rides on the inclined side surface 50a of the stacked body 50, it does not have a shape protruding in the Z direction in the drawing unlike the conventional spin-valve thin-film magnetic element.

【0115】固定磁性層24は、非磁性中間層22と、
非磁性中間層22を挟む第1固定磁性層21及び第2固
定磁性層23とからなる。また、第1、第2固定磁性層
21、23の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好
ましく、図10においては、第1固定磁性層21の膜厚
が第2固定磁性層23より大とされている。また、反強
磁性層18が、第2固定磁性層23に接して積層体50
及び中間層17、17を覆うように積層されている。ま
た、反強磁性層18には保護層19が積層され、保護層
19上には一対の導電層20、20が積層されている。
The pinned magnetic layer 24 includes the non-magnetic intermediate layer 22 and
The first fixed magnetic layer 21 and the second fixed magnetic layer 23 sandwich the nonmagnetic intermediate layer 22. The first and second pinned magnetic layers 21 and 23 preferably have slightly different thicknesses. In FIG. 10, the thickness of the first fixed magnetic layer 21 is smaller than that of the second fixed magnetic layer 23. It is said to be large. The antiferromagnetic layer 18 is in contact with the second pinned magnetic
And the intermediate layers 17, 17. Further, a protective layer 19 is laminated on the antiferromagnetic layer 18, and a pair of conductive layers 20, 20 are laminated on the protective layer 19.

【0116】第2固定磁性層23の磁化方向は、反強磁
性層18との交換結合磁界により図示Y方向に固定さ
れ、第1固定磁性層21は、第2固定磁性層23と反強
磁性的に結合してその磁化方向が図示Y方向の反対方向
に固定されている。第1、第2固定磁性層21、23の
磁化方向が互いに反平行とされているので、第1、第2
固定磁性層21、23の磁気モーメントが相互に打ち消
し合う関係にあるが、第1固定磁性層21の厚さが僅か
に大きいために、固定磁性層24自体の自発磁化が僅か
に残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層18との
交換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層24の
磁化方向が図示Y方向の反対方向に固定される。
The magnetization direction of the second pinned magnetic layer 23 is fixed in the Y direction in the figure by an exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18, and the first pinned magnetic layer 21 is And the magnetization direction is fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure. Since the magnetization directions of the first and second pinned magnetic layers 21 and 23 are antiparallel to each other, the first and second pinned magnetic layers 21 and 23 are
Although the magnetic moments of the pinned magnetic layers 21 and 23 cancel each other, the spontaneous magnetization of the pinned magnetic layer 24 itself slightly remains because the thickness of the first pinned magnetic layer 21 is slightly large. This spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18, and the magnetization direction of the fixed magnetic layer 24 is fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure.

【0117】フリー磁性層28は、非磁性中間層26
と、非磁性中間層26を挟む第1フリー磁性層25及び
第2フリー磁性層27とからなる。また、第1、第2フ
リー磁性層25、27の厚さは、僅かに異なる厚さとす
ることが好ましく、図10においては、第1フリー磁性
層25の膜厚が第2フリー磁性層27より大とされてい
る。
The free magnetic layer 28 comprises the non-magnetic intermediate layer 26
And a first free magnetic layer 25 and a second free magnetic layer 27 sandwiching a non-magnetic intermediate layer 26. It is preferable that the thicknesses of the first and second free magnetic layers 25 and 27 are slightly different. In FIG. 10, the thickness of the first free magnetic layer 25 is smaller than that of the second free magnetic layer 27. It is said to be large.

【0118】第1、第2フリー磁性層25、27は、交
換結合磁界によって相互に磁気的に結合されてフェリ磁
性状態となる。即ち、第1フリー磁性層25の磁化方向
はバイアス層16、16の磁化によって図示X1方向に
揃えられ、第2フリー磁性層27は、第1フリー磁性層
25と反強磁性的に結合してその磁化方向が図示X1方
向の反対方向に揃えられる。第1、第2フリー磁性層2
5、27の磁化方向が互いに反平行とされているので、
第1、第2フリー磁性層の磁気モーメントが相互に打ち
消し合う関係にあるが、第1フリー磁性層25の厚さが
第2フリー磁性層27より大とされているので、この厚
さの差分に相当する磁化がフリー磁性層28全体の磁化
となり、フリー磁性層28の磁化方向が図示X1方向に
揃えられ、またこの磁化の大きさが小さくなるので、外
部磁界の変化によってフリー磁性層28の磁化方向が感
度よく変動するものとなる。
The first and second free magnetic layers 25 and 27 are magnetically coupled to each other by an exchange coupling magnetic field to be in a ferrimagnetic state. That is, the magnetization direction of the first free magnetic layer 25 is aligned in the X1 direction by the magnetization of the bias layers 16, and the second free magnetic layer 27 is antiferromagnetically coupled to the first free magnetic layer 25. The magnetization direction is aligned in the direction opposite to the X1 direction in the figure. First and second free magnetic layers 2
Since the magnetization directions of 5 and 27 are antiparallel to each other,
Although the magnetic moments of the first and second free magnetic layers cancel each other, since the thickness of the first free magnetic layer 25 is larger than that of the second free magnetic layer 27, the difference between the thicknesses is different. Becomes the magnetization of the entire free magnetic layer 28, the magnetization direction of the free magnetic layer 28 is aligned with the X1 direction in the figure, and the magnitude of this magnetization is reduced. The magnetization direction changes with high sensitivity.

【0119】第1フリー磁性層25及び第2フリー磁性
層27は、例えば、Co、NiFe合金、CoFe合
金、あるいはCoNiFe合金、CoNi合金等からな
ることが好ましい。また、非磁性中間層26は、Ru、
Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは2種
以上の合金からなることが好ましい。
The first free magnetic layer 25 and the second free magnetic layer 27 are preferably made of, for example, Co, NiFe alloy, CoFe alloy, CoNiFe alloy, CoNi alloy or the like. The nonmagnetic intermediate layer 26 is made of Ru,
It is preferable to use one or more alloys of Rh, Ir, Cr, Re, and Cu.

【0120】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子7は、
基板上に下地層と第1フリー磁性層と非磁性中間膜と第
2フリー磁性層と非磁性導電層と第1固定磁性層と別の
非磁性中間層と第2固定磁性層とが積層されて積層前駆
体が形成される以外は、前述したスピンバルブ型薄膜磁
気素子1と同様にして製造される。
The above-described spin-valve type thin-film magnetic element 7
A base layer, a first free magnetic layer, a non-magnetic intermediate film, a second free magnetic layer, a non-magnetic conductive layer, a first fixed magnetic layer, another non-magnetic intermediate layer, and a second fixed magnetic layer are laminated on a substrate. The spin-valve thin-film magnetic element 1 is manufactured in the same manner as described above, except that the layered precursor is formed.

【0121】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子7にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子1と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子7においては、固定磁性層2
4が非磁性中間層22と第1固定磁性層21及び第2固
定磁性層23からなり、第2固定磁性層23の磁化方向
が図示Y方向に固定され、第1固定磁性層21の磁化方
向が図示Y方向の反対方向に固定されているので、第
1、第2固定磁性層21、23の磁気モーメントが相互
に打ち消し合う関係にあるが、第1固定磁性層21の厚
さが僅かに大きく、固定磁性層24自体の自発磁化が僅
かに残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層18と
の交換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層24
の磁化方向が図示Y方向の反対方向に強固に固定され、
スピンバルブ型薄膜磁気素子7の安定性を向上させるこ
とができる。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 7 has the following effects in addition to the same effects as those of the spin-valve thin-film magnetic element 1 described above. That is, in the above-described spin-valve thin-film magnetic element 7, the fixed magnetic layer 2
Numeral 4 comprises a nonmagnetic intermediate layer 22, a first fixed magnetic layer 21, and a second fixed magnetic layer 23. The magnetization direction of the second fixed magnetic layer 23 is fixed in the Y direction in the drawing, and the magnetization direction of the first fixed magnetic layer 21. Are fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure, so that the magnetic moments of the first and second fixed magnetic layers 21 and 23 cancel each other, but the thickness of the first fixed magnetic layer 21 is slightly reduced. As a result, the spontaneous magnetization of the pinned magnetic layer 24 itself slightly remains, and this spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18, and
Magnetization direction is firmly fixed in the direction opposite to the illustrated Y direction,
The stability of the spin-valve thin-film magnetic element 7 can be improved.

【0122】また、第1、第2フリー磁性層25、27
が、反強磁性的に結合されてフェリ磁性状態となり、第
1、第2フリー磁性層の磁気モーメントが相互に打ち消
し合うことになるが、第1フリー磁性層25と第2フリ
ー磁性層27の厚さの差分に相当する磁化がフリー磁性
層28全体の磁化となり、この磁化が小さくなるので、
フリー磁性層28の磁化方向を外部磁界の変化に対して
感度よく変動させることができ、スピンバルブ型薄膜磁
気素子7の感度を向上させることができる。
The first and second free magnetic layers 25 and 27
Are antiferromagnetically coupled to each other to be in a ferrimagnetic state, and the magnetic moments of the first and second free magnetic layers cancel each other out, but the first free magnetic layer 25 and the second free magnetic layer 27 The magnetization corresponding to the difference in thickness becomes the magnetization of the entire free magnetic layer 28, and this magnetization is reduced.
The magnetization direction of the free magnetic layer 28 can be changed with high sensitivity to a change in the external magnetic field, and the sensitivity of the spin-valve thin-film magnetic element 7 can be improved.

【0123】(第8の実施形態)図11に本発明の第8
の実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図
を示を示す。尚、図11において、前述した図1及び図
8に示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を付
し、当該構成要素については簡略に説明する。
(Eighth Embodiment) FIG. 11 shows an eighth embodiment of the present invention.
1 shows a sectional view of a spin-valve thin-film magnetic element according to an embodiment of the present invention. In FIG. 11, the same components as those shown in FIGS. 1 and 8 are denoted by the same reference numerals, and the components will be described briefly.

【0124】図11に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
8には、下地層11とフリー磁性層28と非磁性導電層
13と固定磁性層24と反強磁性薄膜18aが順次積層
されてなる積層体62が備えられている。
The spin-valve thin-film magnetic element 8 shown in FIG. 11 has a laminate in which an underlayer 11, a free magnetic layer 28, a nonmagnetic conductive layer 13, a fixed magnetic layer 24, and an antiferromagnetic thin film 18a are sequentially laminated. 62 are provided.

【0125】固定磁性層24は、非磁性中間層22と、
非磁性中間層22を挟む第1固定磁性層21及び第2固
定磁性層23とからなる。また、第1、第2固定磁性層
21、23の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好
ましく、図11においては、第1固定磁性層21の膜厚
が第2固定磁性層23より大とされている。フリー磁性
層28は、非磁性中間層26と、非磁性中間層26を挟
む第1フリー磁性層25及び第2フリー磁性層27とか
らなる。また、第1、第2フリー磁性層25、27の厚
さは、僅かに異なる厚さとすることが好ましく、図11
においては、第1フリー磁性層25の膜厚が第2フリー
磁性層27より大とされている。
The pinned magnetic layer 24 includes the non-magnetic intermediate layer 22 and
The first fixed magnetic layer 21 and the second fixed magnetic layer 23 sandwich the nonmagnetic intermediate layer 22. The first and second pinned magnetic layers 21 and 23 preferably have slightly different thicknesses. In FIG. 11, the thickness of the first pinned magnetic layer 21 is smaller than that of the second pinned magnetic layer 23. It is said to be large. The free magnetic layer 28 includes a non-magnetic intermediate layer 26, and a first free magnetic layer 25 and a second free magnetic layer 27 sandwiching the non-magnetic intermediate layer 26. It is preferable that the first and second free magnetic layers 25 and 27 have slightly different thicknesses.
, The thickness of the first free magnetic layer 25 is larger than that of the second free magnetic layer 27.

【0126】積層体62の図示X1方向両側には、バイ
アス下地層15、15を介して一対のバイアス層16、
16が隣接している。バイアス層16、16は、積層体
62と同じ階層に位置し、その上面16b、16bが積
層体62の上面62bと略同一面を構成し、かつその一
部が積層体62の傾斜側面62a、62aに乗り上げて
いる。よって、図11に示すバイアス層16、16は、
その一部が積層体62の傾斜側面62aに乗り上げてい
るものの、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のよう
に、図示Z方向に向けて突出した形状にはならない。
On both sides of the stacked body 62 in the X1 direction in the drawing, a pair of bias layers 16,
16 are adjacent. The bias layers 16, 16 are located on the same level as the stacked body 62, and the upper surfaces 16 b, 16 b constitute substantially the same surface as the upper surface 62 b of the stacked body 62, and a part thereof is inclined side surfaces 62 a, I am riding on 62a. Therefore, the bias layers 16 shown in FIG.
Although a part thereof rides on the inclined side surface 62a of the stacked body 62, it does not have a shape protruding in the Z direction in the drawing as in the conventional spin-valve thin-film magnetic element.

【0127】また、反強磁性層18が、反強磁性薄膜1
8aに接して積層体62及び中間層17、17を覆うよ
うに積層されている。また、反強磁性層18には保護層
19が積層され、保護層19上には一対の導電層20、
20が積層されている。反強磁性層18が反強磁性薄膜
18aに接して積層されることにより、反強磁性層18
と反強磁性薄膜18aとが一体化し、これら反強磁性層
18と反強磁性薄膜18aとが同時にアニール処理され
て反強磁性薄膜18aと第2固定磁性層23との界面に
て交換結合磁界が発現し、第2固定磁性層23の磁化方
向が図示Y方向に固定される。また、第1固定磁性層2
1は、第2固定磁性層23と反強磁性的に結合してその
磁化方向が図示Y方向の反対方向に固定される。第1、
第2固定磁性層21、23の磁化方向が互いに反平行と
されているので、第1、第2固定磁性層21、23の磁
気モーメントが相互に打ち消し合う関係にあるが、第1
固定磁性層21の厚さが僅かに大きいために、固定磁性
層24自体の自発磁化が僅かに残る結果となり、この自
発磁化が反強磁性層18との交換結合磁界によって更に
増幅され、固定磁性層24の磁化方向が図示Y方向の反
対方向に固定される。
Further, the antiferromagnetic layer 18 is
8a are laminated so as to cover the laminate 62 and the intermediate layers 17 and 17 in contact with 8a. In addition, a protective layer 19 is laminated on the antiferromagnetic layer 18, and a pair of conductive layers 20 are formed on the protective layer 19.
20 are stacked. Since the antiferromagnetic layer 18 is stacked in contact with the antiferromagnetic thin film 18a, the antiferromagnetic layer 18
And the antiferromagnetic thin film 18a are integrated with each other, and the antiferromagnetic layer 18 and the antiferromagnetic thin film 18a are simultaneously annealed, so that an exchange coupling magnetic field is generated at the interface between the antiferromagnetic thin film 18a and the second fixed magnetic layer 23. And the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 23 is fixed in the Y direction in the figure. Also, the first fixed magnetic layer 2
1 is antiferromagnetically coupled to the second pinned magnetic layer 23, and its magnetization direction is fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure. First,
Since the magnetization directions of the second pinned magnetic layers 21 and 23 are antiparallel to each other, the magnetic moments of the first and second pinned magnetic layers 21 and 23 cancel each other.
Since the thickness of the pinned magnetic layer 21 is slightly large, the spontaneous magnetization of the pinned magnetic layer 24 itself slightly remains, and the spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18, The magnetization direction of the layer 24 is fixed in the direction opposite to the illustrated Y direction.

【0128】第1、第2フリー磁性層25、27は、交
換結合磁界によって相互に磁気的に結合されてフェリ磁
性状態となる。即ち、第1フリー磁性層25の磁化方向
はバイアス層16、16の磁化によって図示X1方向に
揃えられ、第2フリー磁性層27は、第1フリー磁性層
25と反強磁性的に結合してその磁化方向が図示X1方
向の反対方向に揃えられる。第1、第2フリー磁性層2
5、27の磁化方向が互いに反平行とされているので、
第1、第2フリー磁性層の磁気モーメントが相互に打ち
消し合う関係にあるが、第1フリー磁性層25の厚さが
第2フリー磁性層27より大とされているので、この厚
さの差分に相当する磁化がフリー磁性層28全体の磁化
となり、フリー磁性層28の磁化方向が図示X1方向に
揃えられ、またこの磁化の大きさが小さくなるので、外
部磁界の変化によってフリー磁性層28の磁化方向が感
度よく変動するものとなる。
The first and second free magnetic layers 25 and 27 are magnetically coupled to each other by an exchange coupling magnetic field to be in a ferrimagnetic state. That is, the magnetization direction of the first free magnetic layer 25 is aligned in the X1 direction by the magnetization of the bias layers 16, and the second free magnetic layer 27 is antiferromagnetically coupled to the first free magnetic layer 25. The magnetization direction is aligned in the direction opposite to the X1 direction in the figure. First and second free magnetic layers 2
Since the magnetization directions of 5 and 27 are antiparallel to each other,
Although the magnetic moments of the first and second free magnetic layers cancel each other, since the thickness of the first free magnetic layer 25 is larger than that of the second free magnetic layer 27, the difference between the thicknesses is different. Becomes the magnetization of the entire free magnetic layer 28, the magnetization direction of the free magnetic layer 28 is aligned with the X1 direction in the figure, and the magnitude of this magnetization is reduced. The magnetization direction changes with high sensitivity.

【0129】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子8は、
基板上に下地層と第1フリー磁性層と非磁性中間膜と第
2フリー磁性層と非磁性導電層と第1固定磁性層と別の
非磁性中間層と第2固定磁性層と反強磁性薄膜が積層さ
れて積層前駆体が形成される以外は、前述したスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子2と同様にして製造される。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 8 comprises:
An underlayer, a first free magnetic layer, a nonmagnetic intermediate film, a second free magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, a first fixed magnetic layer, another nonmagnetic intermediate layer, a second fixed magnetic layer, and an antiferromagnet on a substrate. It is manufactured in the same manner as the spin-valve thin-film magnetic element 2 described above, except that the thin films are stacked to form a stacked precursor.

【0130】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子8にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子1と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子8においては、固定磁性層2
4が非磁性中間層22と第1固定磁性層21及び第2固
定磁性層23からなり、第2固定磁性層23の磁化方向
が図示Y方向に固定され、第1固定磁性層21の磁化方
向が図示Y方向の反対方向に固定されているので、第
1、第2固定磁性層21、23の磁気モーメントが相互
に打ち消し合う関係にあるが、第1固定磁性層21の厚
さが僅かに大きく、固定磁性層24自体の自発磁化が僅
かに残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層18と
の交換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層24
の磁化方向が図示Y方向の反対方向に強固に固定され、
スピンバルブ型薄膜磁気素子8の安定性を向上させるこ
とができる。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 8 has the following effects in addition to the same effects as those of the above-described spin-valve thin-film magnetic element 1. That is, in the above-described spin-valve thin-film magnetic element 8, the fixed magnetic layer 2
Numeral 4 comprises a nonmagnetic intermediate layer 22, a first fixed magnetic layer 21, and a second fixed magnetic layer 23. The magnetization direction of the second fixed magnetic layer 23 is fixed in the Y direction in the drawing, and the magnetization direction of the first fixed magnetic layer 21. Are fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure, so that the magnetic moments of the first and second fixed magnetic layers 21 and 23 cancel each other, but the thickness of the first fixed magnetic layer 21 is slightly reduced. As a result, the spontaneous magnetization of the pinned magnetic layer 24 itself slightly remains, and this spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18, and
Magnetization direction is firmly fixed in the direction opposite to the illustrated Y direction,
The stability of the spin-valve thin-film magnetic element 8 can be improved.

【0131】また、第2固定磁性層23と反強磁性薄膜
18aとが同時に積層されるので、第2固定磁性層23
と反強磁性薄膜18aの界面に不純物等が混入すること
がなく、この反強磁性薄膜18aと反強磁性層18とが
一体化すれば、第2固定磁性層23と反強磁性薄膜18
aとの界面にて交換結合磁界が容易に発現して第2固定
磁性層23の磁化方向を図示Y方向に固定することがで
きる。
Further, since the second pinned magnetic layer 23 and the antiferromagnetic thin film 18a are simultaneously laminated, the second pinned magnetic layer 23
If the antiferromagnetic thin film 18a and the antiferromagnetic layer 18 are integrated with each other without mixing impurities or the like at the interface between the second pinned magnetic layer 23 and the antiferromagnetic thin film 18a,
An exchange coupling magnetic field is easily generated at the interface with a, and the magnetization direction of the second fixed magnetic layer 23 can be fixed in the Y direction in the figure.

【0132】また、第1、第2フリー磁性層25、27
が、反強磁性的に結合されてフェリ磁性状態となり、第
1、第2フリー磁性層の磁気モーメントが相互に打ち消
し合うことになるが、第1フリー磁性層25と第2フリ
ー磁性層27の厚さの差分に相当する磁化がフリー磁性
層28全体の磁化となり、この磁化が小さくなるので、
フリー磁性層28の磁化方向を外部磁界の変化に対して
感度よく変動させることができ、スピンバルブ型薄膜磁
気素子8の感度を向上させることができる。
Further, the first and second free magnetic layers 25 and 27
Are antiferromagnetically coupled to each other to be in a ferrimagnetic state, and the magnetic moments of the first and second free magnetic layers cancel each other out, but the first free magnetic layer 25 and the second free magnetic layer 27 The magnetization corresponding to the difference in thickness becomes the magnetization of the entire free magnetic layer 28, and this magnetization is reduced.
The magnetization direction of the free magnetic layer 28 can be changed with high sensitivity to changes in the external magnetic field, and the sensitivity of the spin-valve thin-film magnetic element 8 can be improved.

【0133】(第9の実施形態)図12に本発明の第9
の実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図
を示を示す。尚、図12において、前述した図1及び図
9に示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を付
し、当該構成要素については簡略に説明する。
(Ninth Embodiment) FIG. 12 shows a ninth embodiment of the present invention.
1 shows a sectional view of a spin-valve thin-film magnetic element according to an embodiment of the present invention. In FIG. 12, the same components as those shown in FIGS. 1 and 9 are given the same reference numerals, and the components will be described briefly.

【0134】図12に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
9には、下地層11とフリー磁性層28と非磁性導電層
13と固定磁性層24とが順次積層されてなる積層体5
0が備えられている。
The spin-valve thin-film magnetic element 9 shown in FIG. 12 has a laminate 5 in which an underlayer 11, a free magnetic layer 28, a nonmagnetic conductive layer 13, and a fixed magnetic layer 24 are sequentially laminated.
0 is provided.

【0135】固定磁性層24は、非磁性中間層22と、
非磁性中間層22を挟む第1固定磁性層21及び第2固
定磁性層23とからなる。また、第1固定磁性層21の
膜厚が第2固定磁性層23より大とされている。フリー
磁性層28は、非磁性中間層26と、非磁性中間層26
を挟む第1フリー磁性層25及び第2フリー磁性層27
とからなる。また、第1、第2フリー磁性層25、27
の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好ましく、図
12においては、第1フリー磁性層25の膜厚が第2フ
リー磁性層27より大とされている。
The pinned magnetic layer 24 includes the non-magnetic intermediate layer 22 and
The first fixed magnetic layer 21 and the second fixed magnetic layer 23 sandwich the nonmagnetic intermediate layer 22. The thickness of the first fixed magnetic layer 21 is larger than that of the second fixed magnetic layer 23. The free magnetic layer 28 includes a non-magnetic intermediate layer 26 and a non-magnetic intermediate layer 26.
Free magnetic layer 25 and second free magnetic layer 27 sandwiching
Consists of Also, the first and second free magnetic layers 25 and 27
Is preferably slightly different. In FIG. 12, the thickness of the first free magnetic layer 25 is larger than that of the second free magnetic layer 27.

【0136】積層体50の図示X1方向両側には、バイ
アス下地層15、15を介して一対のバイアス層16、
16が隣接している。バイアス層16、16は、積層体
50と同じ階層に位置し、その上面16b、16bが積
層体50の上面50bと略同一面を構成し、かつその一
部が積層体50の傾斜側面50a、50aに乗り上げて
いる。よって、図12に示すバイアス層16、16は、
その一部が積層体50の傾斜側面50aに乗り上げてい
るものの、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のよう
に、図示Z方向に向けて突出した形状にはならない。
On both sides of the stacked body 50 in the X1 direction in the drawing, a pair of bias layers 16
16 are adjacent. The bias layers 16, 16 are located at the same level as the stacked body 50, and the upper surfaces 16 b, 16 b constitute substantially the same plane as the upper surface 50 b of the stacked body 50, and a part thereof is inclined side surfaces 50 a, I am on 50a. Therefore, the bias layers 16 shown in FIG.
Although a part thereof rides on the inclined side surface 50a of the stacked body 50, it does not have a shape protruding in the Z direction in the drawing unlike the conventional spin-valve thin-film magnetic element.

【0137】バイアス層16、16には中間層17、1
7が積層され、中間層17、17と積層体50の上面5
0bには強磁性薄膜14aが積層されている。強磁性薄
膜14aには反強磁性層18と保護層19が積層されて
いる。また、反強磁性層18には保護層19が積層さ
れ、保護層19上には一対の導電層20、20が積層さ
れている。
The bias layers 16, 16 have intermediate layers 17, 1.
7 and the upper surfaces 5 of the intermediate layers 17 and 17 and the laminate 50
A ferromagnetic thin film 14a is laminated on 0b. An antiferromagnetic layer 18 and a protective layer 19 are laminated on the ferromagnetic thin film 14a. Further, a protective layer 19 is laminated on the antiferromagnetic layer 18, and a pair of conductive layers 20, 20 are laminated on the protective layer 19.

【0138】反強磁性層18が強磁性薄膜14aに接し
て積層されることにより、強磁性薄膜14aと反強磁性
層18との界面にて交換結合磁界が発現する。この強磁
性薄膜14aは第2固定磁性層23に積層されているの
で、強磁性薄膜14aと反強磁性層18との界面にて発
現した交換結合磁界は第2固定磁性層23に印加されて
その磁化方向が図示Y方向に固定される。また、第1固
定磁性層は、第2固定磁性層23と反強磁性的に結合し
てその磁化方向が図示Y方向の反対方向に固定される。
By stacking the antiferromagnetic layer 18 in contact with the ferromagnetic thin film 14a, an exchange coupling magnetic field is generated at the interface between the ferromagnetic thin film 14a and the antiferromagnetic layer 18. Since the ferromagnetic thin film 14a is stacked on the second pinned magnetic layer 23, the exchange coupling magnetic field developed at the interface between the ferromagnetic thin film 14a and the antiferromagnetic layer 18 is applied to the second pinned magnetic layer 23. The magnetization direction is fixed in the illustrated Y direction. The first pinned magnetic layer is antiferromagnetically coupled to the second pinned magnetic layer 23, and its magnetization direction is fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure.

【0139】第1、第2固定磁性層21、23の磁化方
向が互いに反平行とされているので、第1、第2固定磁
性層21、23の磁気モーメントが相互に打ち消し合う
関係にあるが、第1固定磁性層21の厚さが僅かに大き
いために、固定磁性層24自体の自発磁化が僅かに残る
結果となり、この自発磁化が反強磁性層18との交換結
合磁界によって更に増幅され、固定磁性層24の磁化方
向が図示Y方向の反対方向に固定される。
Since the magnetization directions of the first and second fixed magnetic layers 21 and 23 are antiparallel to each other, the magnetic moments of the first and second fixed magnetic layers 21 and 23 cancel each other. Since the thickness of the first pinned magnetic layer 21 is slightly large, the spontaneous magnetization of the pinned magnetic layer 24 itself slightly remains. This spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18. The magnetization direction of the fixed magnetic layer 24 is fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure.

【0140】第1、第2フリー磁性層25、27は、交
換結合磁界によって相互に磁気的に結合されてフェリ磁
性状態となる。即ち、第1フリー磁性層25の磁化方向
はバイアス層16、16の磁化によって図示X1方向に
揃えられ、第2フリー磁性層27は、第1フリー磁性層
25と反強磁的に結合してその磁化方向が図示X1方向
の反対方向に揃えられる。第1、第2フリー磁性層2
5、27の磁化方向が互いに反平行とされているので、
第1、第2フリー磁性層の磁気モーメントが相互に打ち
消し合う関係にあるが、第1フリー磁性層25の厚さが
第2フリー磁性層27より大とされているので、この厚
さの差分に相当する磁化がフリー磁性層28全体の磁化
となり、フリー磁性層28の磁化方向が図示X1方向に
揃えられ、またこの磁化の大きさが小さくなるので、外
部磁界の変化によってフリー磁性層28の磁化方向が感
度よく変動するものとなる。
The first and second free magnetic layers 25 and 27 are magnetically coupled to each other by an exchange coupling magnetic field to be in a ferrimagnetic state. That is, the magnetization direction of the first free magnetic layer 25 is aligned in the X1 direction by the magnetization of the bias layers 16, 16, and the second free magnetic layer 27 is antiferromagnetically coupled to the first free magnetic layer 25. The magnetization direction is aligned in the direction opposite to the X1 direction in the figure. First and second free magnetic layers 2
Since the magnetization directions of 5 and 27 are antiparallel to each other,
Although the magnetic moments of the first and second free magnetic layers cancel each other, since the thickness of the first free magnetic layer 25 is larger than that of the second free magnetic layer 27, the difference between the thicknesses is different. Becomes the magnetization of the entire free magnetic layer 28, the magnetization direction of the free magnetic layer 28 is aligned with the X1 direction in the figure, and the magnitude of this magnetization is reduced. The magnetization direction changes with high sensitivity.

【0141】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子9は、
基板上に下地層と第1フリー磁性層と非磁性中間膜と第
2フリー磁性層と非磁性導電層と第1固定磁性層と別の
非磁性中間層と第2固定磁性層とが積層されて積層前駆
体が形成される以外は、前述したスピンバルブ型薄膜磁
気素子3と同様にして製造される。
The spin-valve thin-film magnetic element 9 described above
A base layer, a first free magnetic layer, a non-magnetic intermediate film, a second free magnetic layer, a non-magnetic conductive layer, a first fixed magnetic layer, another non-magnetic intermediate layer, and a second fixed magnetic layer are laminated on a substrate. It is manufactured in the same manner as the spin-valve thin-film magnetic element 3 described above, except that the laminated precursor is formed.

【0142】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子9にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子1と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子9においては、強磁性薄膜1
4aと反強磁性層18とが不純物を等を介することなく
互いに密着し、更にこの強磁性薄膜14aが第2固定磁
性層23に接しているので、反強磁性層18と強磁性薄
膜14aとの間で発現した交換結合磁界が第2固定磁性
層23に印加され、第2固定磁性層23の磁化方向が図
示Y方向に固定され、これにより第1固定磁性層21の
磁化方向が図示Y方向の反対方向とされて、固定磁性層
24自体の自発磁化が僅かに残る結果となり、この自発
磁化が反強磁性層18との交換結合磁界によって更に増
幅され、固定磁性層24の磁化方向を図示Y方向の反対
方向に強固に固定でき、スピンバルブ型薄膜磁気素子9
の安定性をより高めることができる。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 9 has the following effects in addition to the same effects as those of the above-described spin-valve thin-film magnetic element 1. That is, in the above-described spin-valve thin-film magnetic element 9, the ferromagnetic thin film 1
4a and the antiferromagnetic layer 18 are in close contact with each other without any intervening impurities, and the ferromagnetic thin film 14a is in contact with the second pinned magnetic layer 23. Is applied to the second pinned magnetic layer 23, and the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 23 is fixed in the Y direction in the drawing, whereby the magnetization direction of the first fixed magnetic layer 21 is changed to the Y direction in the drawing. As a result, the spontaneous magnetization of the pinned magnetic layer 24 itself slightly remains, and this spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 18 to change the magnetization direction of the pinned magnetic layer 24. The spin-valve thin-film magnetic element 9 can be firmly fixed in the direction opposite to the Y direction in the drawing.
Stability can be further improved.

【0143】また、第1、第2フリー磁性層25、27
が、反強磁性的に結合されてフェリ磁性状態となり、第
1、第2フリー磁性層の磁気モーメントが相互に打ち消
し合うことになるが、第1フリー磁性層25と第2フリ
ー磁性層27の厚さの差分に相当する磁化がフリー磁性
層28全体の磁化となり、この磁化が小さくなるので、
フリー磁性層28の磁化方向を外部磁界の変化に対して
感度よく変動させることができ、スピンバルブ型薄膜磁
気素子9の感度を向上させることができる。
In addition, the first and second free magnetic layers 25 and 27
Are antiferromagnetically coupled to each other to be in a ferrimagnetic state, and the magnetic moments of the first and second free magnetic layers cancel each other out, but the first free magnetic layer 25 and the second free magnetic layer 27 The magnetization corresponding to the difference in thickness becomes the magnetization of the entire free magnetic layer 28, and this magnetization is reduced.
The magnetization direction of the free magnetic layer 28 can be changed with high sensitivity to changes in the external magnetic field, and the sensitivity of the spin-valve thin-film magnetic element 9 can be improved.

【0144】(第10の実施形態)図13に本発明の第
10の実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断
面図を示す。尚、図13において、前述した図1に示し
た構成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、当該
構成要素については簡略に説明する。
(Tenth Embodiment) FIG. 13 is a sectional view of a spin-valve thin film magnetic element according to a tenth embodiment of the present invention. In FIG. 13, the same components as those shown in FIG. 1 described above are denoted by the same reference numerals, and the components will be described briefly.

【0145】図13に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
70には、下地層11とフリー磁性層12と非磁性導電
層13と固定磁性層14とが順次積層されてなる積層体
10が備えられている。積層体10の図示X1方向両側
には、バイアス下地層15、15を介して一対のバイア
ス層16、16が隣接している。バイアス層16、16
は、積層体10と同じ階層に位置し、その上面16b、
16bが積層体10の上面10bと略同一面を構成し、
かつその一部が積層体10の傾斜側面10a、10aに
乗り上げている。よって、図13に示すバイアス層1
6、16は、その一部が積層体10の傾斜側面10a、
10aに乗り上げているものの、従来のスピンバルブ型
薄膜磁気素子のように、図示Z方向に向けて突出した形
状にはならない。
The spin-valve thin-film magnetic element 70 shown in FIG. 13 includes a laminated body 10 in which an underlayer 11, a free magnetic layer 12, a nonmagnetic conductive layer 13, and a fixed magnetic layer 14 are sequentially laminated. I have. A pair of bias layers 16, 16 are adjacent to each other on both sides in the X1 direction of the laminate 10 via the bias underlayers 15, 15. Bias layers 16, 16
Are located on the same level as the laminate 10 and have upper surfaces 16b,
16b constitutes substantially the same surface as the upper surface 10b of the laminate 10;
In addition, a part thereof rides on the inclined side surfaces 10a, 10a of the laminated body 10. Therefore, the bias layer 1 shown in FIG.
6, 16 are partially inclined side surfaces 10a of the laminate 10;
Although it rides on 10a, it does not have a shape protruding in the Z direction in the drawing as in the conventional spin-valve thin-film magnetic element.

【0146】バイアス層16、16には中間層17、1
7が積層され、中間層17、17の一部及び積層体10
の上面10bには反強磁性層31が積層されている。反
強磁性層31は、積層体10と同様に断面視略台形状に
形成されて、反強磁性層31の図示X1方向両側は2つ
の傾斜側面31a、31aとされている。傾斜側面31
a、31aは、基板7から離れる方向、即ち図示Z方向
に向けて互いに接近するように傾斜している。反強磁性
層31は、その図示X1方向の長さが積層体10とほぼ
同じ長さとなるように形成されている。この反強磁性層
31は、図1における反強磁性層18と同様の材質から
なるものである。また、反強磁性層31には、例えばT
aからなる保護層32が積層されている。
The bias layers 16, 16 have intermediate layers 17, 1,
7 and a part of the intermediate layers 17 and 17 and the laminate 10
An antiferromagnetic layer 31 is laminated on the upper surface 10b of the substrate. The antiferromagnetic layer 31 is formed in a substantially trapezoidal shape in cross section as in the case of the multilayer body 10. Both sides of the antiferromagnetic layer 31 in the X1 direction are two inclined side surfaces 31a. Inclined side 31
a and 31a are inclined so as to approach each other in a direction away from the substrate 7, that is, in the illustrated Z direction. The antiferromagnetic layer 31 is formed such that its length in the X1 direction is substantially the same as the length of the multilayer body 10. This antiferromagnetic layer 31 is made of the same material as the antiferromagnetic layer 18 in FIG. The antiferromagnetic layer 31 has, for example, T
The protective layer 32 made of a is laminated.

【0147】反強磁性層31の図示X1方向両側には、
一対の導電層33、33が配置されている。この導電層
33、33は、中間層17、17の上に積層されると共
に、反強磁性層31の傾斜側面31a、31aに接して
形成されている。
On both sides of the antiferromagnetic layer 31 in the X1 direction in the drawing,
A pair of conductive layers 33, 33 are arranged. The conductive layers 33 are stacked on the intermediate layers 17 and are formed in contact with the inclined side surfaces 31 a of the antiferromagnetic layer 31.

【0148】次に、上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子
70の製造方法を図16〜図20及び図24〜図27を
参照して説明する。尚、ここでの図16〜図20の説明
は、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子1の製造方法
における図16〜図20の説明と全く同一なので、ここ
では図24〜図27についてのみ説明する。
Next, a method of manufacturing the above-described spin-valve thin-film magnetic element 70 will be described with reference to FIGS. 16 to 20 and FIGS. Since the description of FIGS. 16 to 20 here is exactly the same as the description of FIGS. 16 to 20 in the method of manufacturing the spin-valve thin-film magnetic element 1 described above, only FIGS. 24 to 27 will be described here. .

【0149】図24に示す工程の前工程は図20に示し
た通りであり、図24の説明を容易ならしめるために再
度図20を説明すると、図20には、積層体10の両側
にバイアス下地層15、15とバイアス層16と中間層
17、17とを順次積層して第1リフトオフレジスト8
0を除去した後の状態を示している。続いて図24にお
いて、積層体10及び中間層17、17に、反強磁性層
31及び保護層32を積層する。尚、反強磁性層31を
積層する前に、積層体10の上面10bをイオンミリン
グまたは逆スパッタ等の手段によりエッチングする必要
がある。これは、先の第1リフトオフレジスト80の除
去工程をスパッタリング装置等の外部にて行うために、
基板7等が一時的に大気圧雰囲気に曝され、このとき雰
囲気中の酸素等の不純物により積層体10(固定磁性
層)の上面10bが汚染されるため、この汚染された固
定磁性層14の上面に反強磁性層18を積層しても、こ
れらの層の界面では交換結合磁界が発現し得ないので、
反強磁性層18を積層する前に積層体10(固定磁性
層)の上面10bをエッチングして不純物を除去する必
要があるからである。
The pre-process of the process shown in FIG. 24 is as shown in FIG. 20, and FIG. 20 will be described again to facilitate the description of FIG. 24. FIG. The underlayers 15, 15, the bias layer 16 and the intermediate layers 17, 17 are sequentially laminated to form a first lift-off resist 8.
The state after removing 0 is shown. Subsequently, in FIG. 24, an antiferromagnetic layer 31 and a protective layer 32 are laminated on the laminate 10 and the intermediate layers 17 and 17. Before laminating the antiferromagnetic layer 31, it is necessary to etch the upper surface 10b of the laminated body 10 by means such as ion milling or reverse sputtering. This is because the first step of removing the first lift-off resist 80 is performed outside the sputtering apparatus or the like.
The substrate 7 and the like are temporarily exposed to the atmospheric pressure atmosphere. At this time, the upper surface 10b of the stacked body 10 (fixed magnetic layer) is contaminated with impurities such as oxygen in the atmosphere. Even if the antiferromagnetic layer 18 is laminated on the upper surface, an exchange coupling magnetic field cannot be generated at the interface between these layers.
This is because it is necessary to etch the upper surface 10b of the multilayer body 10 (fixed magnetic layer) before removing the antiferromagnetic layer 18 to remove impurities.

【0150】次に、図25に示すように、保護層32上
に第3リフトオフレジスト82を形成し、第3リフトオ
フレジスト82に覆われていない部分をイオンミリング
法(物理的イオンビームエッチング法)により除去して
中間層17、17を露出させて、反強磁性層31及び保
護層32を断面視略台形状に加工する。このとき、反強
磁性層31には傾斜側面31a、31aが形成される。
第3リフトオフレジスト82を積層体10と重なる位置
に形成することが、積層体10に接する部分の反強磁性
層31のみを残存させることができる点で好ましい。
Next, as shown in FIG. 25, a third lift-off resist 82 is formed on the protective layer 32, and portions not covered with the third lift-off resist 82 are ion-milled (physical ion beam etching). Then, the intermediate layers 17 and 17 are exposed, and the antiferromagnetic layer 31 and the protective layer 32 are processed into a substantially trapezoidal shape in cross section. At this time, the inclined side surfaces 31a, 31a are formed in the antiferromagnetic layer 31.
It is preferable that the third lift-off resist 82 be formed at a position overlapping with the stacked body 10 in that only the antiferromagnetic layer 31 in a portion in contact with the stacked body 10 can be left.

【0151】次に、図26に示すように、中間層17、
17、傾斜側面31a、31a及び第3リフトオフレジ
スト82に導電層33を積層する。中間層17、17上
に積層された導電層33は、傾斜側面31a、31aと
接すると共にその上に乗り上げて積層される。第3リフ
トオフレジスト82には、導電層33の構成材料の付着
層82aが付着する。そして最後に、図27に示すよう
に、第3リフトオフレジスト82を除去して、図13に
示すスピンバルブ型薄膜磁気素子70が得られる。
Next, as shown in FIG.
17, the conductive layer 33 is laminated on the inclined side surfaces 31a, 31a and the third lift-off resist 82. The conductive layer 33 stacked on the intermediate layers 17, 17 is in contact with the inclined side surfaces 31a, 31a and is stacked on the inclined side surfaces 31a, 31a. The adhesion layer 82a of the constituent material of the conductive layer 33 is adhered to the third lift-off resist 82. Finally, as shown in FIG. 27, the third lift-off resist 82 is removed, and the spin-valve thin-film magnetic element 70 shown in FIG. 13 is obtained.

【0152】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子70に
おいては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子1と同
様な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、スピン
バルブ型薄膜磁気素子70においては、導電層33、3
3が、中間層17、17を介してバイアス層16、16
上に積層されると共に、反強磁性層31の傾斜側壁面3
1a、31aに接しているので、導電層33、33とバ
イアス層16、16が中間層17、17を介して隣接す
ることになり、このバイアス層16、16は非磁性導電
層13を含む積層体10と隣接しているので、導電層3
3、33からの検出電流を、比抵抗の大きい反強磁性層
31を介さずに非磁性導電層13に与えることが可能と
なり、外部磁界による磁気抵抗の変化量を大きくしてス
ピンバルブ型薄膜磁気素子70の検出感度を高くするこ
とができる。また、導電層33、33とバイアス層1
6、16の間に中間層17、17が設けられているの
で、後工程であるインダクティブヘッドの製造工程での
熱処理(UVキュア)により起きる導電層20とバイア
ス層16の間での熱拡散が防止されて、バイアス層1
6、16の磁気特性の劣化を防止することができる。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 70 has the following effects in addition to the same effects as those of the above-described spin-valve thin-film magnetic element 1. That is, in the spin-valve thin-film magnetic element 70, the conductive layers 33, 3
3 is connected to the bias layers 16, 16 through the intermediate layers 17, 17.
And the inclined side wall surface 3 of the antiferromagnetic layer 31.
1a and 31a, the conductive layers 33 and 33 and the bias layers 16 and 16 are adjacent to each other via the intermediate layers 17 and 17, and the bias layers 16 and 16 are stacked including the nonmagnetic conductive layer 13. Since it is adjacent to the body 10, the conductive layer 3
3 and 33, the detection current can be supplied to the nonmagnetic conductive layer 13 without passing through the antiferromagnetic layer 31 having a large specific resistance. The detection sensitivity of the magnetic element 70 can be increased. Further, the conductive layers 33, 33 and the bias layer 1
Since the intermediate layers 17 and 17 are provided between the layers 6 and 16, thermal diffusion between the conductive layer 20 and the bias layer 16 caused by heat treatment (UV curing) in a manufacturing process of the inductive head, which is a later process, is prevented. Prevented, bias layer 1
It is possible to prevent the deterioration of the magnetic properties of 6, 16.

【0153】また、上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子
70の製造方法においては、積層体10と重なる部分の
反強磁性層31を残存させ、この反強磁性層31の両側
に隣接してしかもバイアス層上に積層された導電層3
3、33を形成するので、導電層33、33からの検出
電流を、比抵抗が大きい反強磁性層32を介さずに非磁
性導電層13に与えることができ、外部磁界による磁気
抵抗の変化量が大きくなって検出感度が高いスピンバル
ブ型薄膜磁気素子70を製造することができる。
In the method of manufacturing the spin-valve thin-film magnetic element 70 described above, the portion of the antiferromagnetic layer 31 that overlaps with the stacked body 10 is left, and the bias is adjacent to both sides of the antiferromagnetic layer 31. Conductive layer 3 laminated on the layer
Since the layers 3 and 33 are formed, the detection current from the conductive layers 33 and 33 can be supplied to the nonmagnetic conductive layer 13 without passing through the antiferromagnetic layer 32 having a large specific resistance. The spin valve type thin film magnetic element 70 having a large amount and high detection sensitivity can be manufactured.

【0154】(第11の実施形態)図14に本発明の第
11の実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断
面図を示す。尚、図14において、前述した図4及び図
13に示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を
付し、当該構成要素については簡略に説明する。
(Eleventh Embodiment) FIG. 14 is a sectional view of a spin-valve thin film magnetic element according to an eleventh embodiment of the present invention. In FIG. 14, the same components as those shown in FIGS. 4 and 13 are denoted by the same reference numerals, and the components will be described briefly.

【0155】図14に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
71には、下地層11とフリー磁性層12と非磁性導電
層13と固定磁性層24とが順次積層されてなる積層体
30が備えられている。
The spin-valve thin-film magnetic element 71 shown in FIG. 14 is provided with a laminate 30 in which an underlayer 11, a free magnetic layer 12, a nonmagnetic conductive layer 13, and a fixed magnetic layer 24 are sequentially laminated. I have.

【0156】積層体30の図示X1方向両側には、バイ
アス下地層15、15を介して一対のバイアス層16、
16が隣接している。バイアス層16、16は、積層体
30と同じ階層に位置し、その上面16b、16bが積
層体30の上面30bと略同一面を構成し、かつその一
部が積層体30の傾斜側面30a、30aに乗り上げて
いる。よって、図14に示すバイアス層16、16は、
その一部が積層体30の傾斜側面30aに乗り上げてい
るものの、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のよう
に、図示Z方向に向けて突出した形状にはならない。
On both sides of the stacked body 30 in the X1 direction in the drawing, a pair of bias layers 16,
16 are adjacent. The bias layers 16, 16 are located at the same level as the stacked body 30, and the upper surfaces 16 b, 16 b constitute substantially the same surface as the upper surface 30 b of the stacked body 30, and a part thereof has inclined side surfaces 30 a, I am on 30a. Therefore, the bias layers 16 and 16 shown in FIG.
Although a part thereof rides on the inclined side surface 30a of the stacked body 30, it does not have a shape protruding in the Z direction in the drawing as in the conventional spin-valve thin film magnetic element.

【0157】固定磁性層24は、非磁性中間層22と、
非磁性中間層22を挟む第1固定磁性層21及び第2固
定磁性層23とからなる。また、第1、第2固定磁性層
21、23の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好
ましく、図14においては、第1固定磁性層21の膜厚
が第2固定磁性層23より大とされている。
The pinned magnetic layer 24 includes the non-magnetic intermediate layer 22 and
The first fixed magnetic layer 21 and the second fixed magnetic layer 23 sandwich the nonmagnetic intermediate layer 22. It is preferable that the first and second pinned magnetic layers 21 and 23 have slightly different thicknesses. In FIG. 14, the thickness of the first fixed magnetic layer 21 is smaller than that of the second fixed magnetic layer 23. It is said to be large.

【0158】バイアス層16、16には中間層17、1
7が積層され、中間層17、17の一部及び積層体30
の上面30bには反強磁性層31が積層されている。反
強磁性層31は、積層体30と同様に断面視略台形状に
形成されて、反強磁性層31の図示X1方向両側は2つ
の傾斜側面31a、31aとされている。傾斜側面31
a、31aは、基板7から離れる方向、即ち図示Z方向
に向けて互いに接近するように傾斜している。また、反
強磁性層31には、例えばTaからなる保護層32が積
層されている。
The bias layers 16, 16 have intermediate layers 17, 1,
7 and a part of the intermediate layers 17 and 17 and the laminate 30
An antiferromagnetic layer 31 is laminated on the upper surface 30b of the substrate. The antiferromagnetic layer 31 is formed in a substantially trapezoidal shape in cross section as in the case of the multilayer body 30, and the antiferromagnetic layer 31 has two inclined side surfaces 31 a on both sides in the X1 direction in the drawing. Inclined side 31
a and 31a are inclined so as to approach each other in a direction away from the substrate 7, that is, in the illustrated Z direction. Further, a protective layer 32 made of, for example, Ta is laminated on the antiferromagnetic layer 31.

【0159】第2固定磁性層23の磁化方向は、反強磁
性層31との交換結合磁界により図示Y方向に固定さ
れ、第1固定磁性層21は、第2固定磁性層23と反強
磁性的に結合してその磁化方向が図示Y方向の反対方向
に固定されている。第1、第2固定磁性層21、23の
磁化方向が互いに反平行とされているので、第1、第2
固定磁性層21、23の磁気モーメントが相互に打ち消
し合う関係にあるが、第1固定磁性層21の厚さが僅か
に大きいために、固定磁性層24自体の自発磁化が僅か
に残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層31との
交換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層24の
磁化方向が図示Y方向の反対方向に固定される。
The magnetization direction of the second pinned magnetic layer 23 is fixed in the Y direction in the figure by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 31, and the first pinned magnetic layer 21 is And the magnetization direction is fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure. Since the magnetization directions of the first and second pinned magnetic layers 21 and 23 are antiparallel to each other, the first and second pinned magnetic layers 21 and 23 are
Although the magnetic moments of the fixed magnetic layers 21 and 23 cancel each other, the spontaneous magnetization of the fixed magnetic layer 24 itself slightly remains because the thickness of the first fixed magnetic layer 21 is slightly large. This spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 31, and the magnetization direction of the fixed magnetic layer 24 is fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure.

【0160】反強磁性層31の図示X1方向両側には、
1対の導電層33、33が形成されている。この導電層
33、33は、反強磁性層31の傾斜側面31a、31
aに接して中間層17、17上に積層されている。
On both sides of the antiferromagnetic layer 31 in the X1 direction in the drawing,
A pair of conductive layers 33, 33 are formed. The conductive layers 33, 33 are formed on the inclined side surfaces 31a, 31 of the antiferromagnetic layer 31.
a, and is laminated on the intermediate layers 17 and 17.

【0161】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子71
は、基板上に下地層とフリー磁性層と非磁性導電層と第
1固定磁性層と非磁性中間層と第2固定磁性層とが積層
されて積層前駆体が形成される以外は、前述したスピン
バルブ型薄膜磁気素子70と同様にして製造される。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 71
Is the same as that described above except that a laminated precursor is formed by laminating an underlayer, a free magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, a first fixed magnetic layer, a nonmagnetic intermediate layer, and a second fixed magnetic layer on a substrate. It is manufactured in the same manner as the spin-valve thin-film magnetic element 70.

【0162】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子71に
おいては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子70と
同様な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、スピ
ンバルブ型薄膜磁気素子71においては、固定磁性層2
4が非磁性中間層22と第1固定磁性層21及び第2固
定磁性層23からなり、第2固定磁性層23の磁化方向
が図示Y方向に固定され、第1固定磁性層21の磁化方
向が図示Y方向の反対方向に固定されているので、第
1、第2固定磁性層21、23の磁気モーメントが相互
に打ち消し合う関係にあるが、第1固定磁性層21の厚
さが僅かに大きく、固定磁性層24自体の自発磁化が僅
かに残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層31と
の交換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層24
の磁化方向が図示Y方向の反対方向に強固に固定され、
スピンバルブ型薄膜磁気素子71の安定性を向上させる
ことができる。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 71 has the following effects in addition to the same effects as those of the above-described spin-valve thin-film magnetic element 70. That is, in the spin-valve thin-film magnetic element 71, the fixed magnetic layer 2
Numeral 4 comprises a nonmagnetic intermediate layer 22, a first fixed magnetic layer 21, and a second fixed magnetic layer 23. The magnetization direction of the second fixed magnetic layer 23 is fixed in the Y direction in the drawing, and the magnetization direction of the first fixed magnetic layer 21. Are fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure, so that the magnetic moments of the first and second fixed magnetic layers 21 and 23 cancel each other, but the thickness of the first fixed magnetic layer 21 is slightly reduced. As a result, the spontaneous magnetization of the pinned magnetic layer 24 itself slightly remains, and this spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 31, and
Magnetization direction is firmly fixed in the direction opposite to the illustrated Y direction,
The stability of the spin-valve thin-film magnetic element 71 can be improved.

【0163】(第12の実施形態)図15に本発明の第
12の実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断
面図を示す。尚、図15において、前述した図5及び図
13に示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を
付し、当該構成要素については簡略に説明する。
(Twelfth Embodiment) FIG. 15 is a sectional view of a spin-valve thin film magnetic element according to a twelfth embodiment of the present invention. In FIG. 15, the same components as those shown in FIGS. 5 and 13 are denoted by the same reference numerals, and the components will be described briefly.

【0164】図15に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
72には、下地層11とフリー磁性層28と非磁性導電
層13と固定磁性層24とが順次積層されてなる積層体
50が備えられている。積層体50の図示X1方向両側
には、バイアス下地層15を介して一対のバイアス層1
6、16が隣接している。バイアス層16、16は、積
層体50と同じ階層に位置し、その上面16b、16b
が積層体50の上面50bと略同一面を構成し、かつそ
の一部が積層体50の傾斜側面50a、50aに乗り上
げている。 よって、図15に示すバイアス層16、1
6は、その一部が積層体50の傾斜側面50aに乗り上
げているものの、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子の
ように、図示Z方向に向けて突出した形状にはならな
い。
The spin-valve thin-film magnetic element 72 shown in FIG. 15 includes a laminate 50 in which the underlayer 11, the free magnetic layer 28, the nonmagnetic conductive layer 13, and the fixed magnetic layer 24 are sequentially laminated. I have. On both sides of the laminate 50 in the X1 direction in the drawing, a pair of bias layers 1
6, 16 are adjacent. The bias layers 16, 16 are located on the same level as the stacked body 50, and have upper surfaces 16b, 16b
Constitutes substantially the same surface as the upper surface 50b of the laminate 50, and a part thereof rides on the inclined side surfaces 50a, 50a of the laminate 50. Therefore, the bias layers 16, 1 shown in FIG.
Although the part 6 rides on the inclined side surface 50a of the stacked body 50, the part 6 does not have a shape protruding in the Z direction in the drawing unlike the conventional spin-valve thin film magnetic element.

【0165】固定磁性層24は、非磁性中間層22と、
非磁性中間層22を挟む第1固定磁性層21及び第2固
定磁性層23とからなる。また、第1、第2固定磁性層
21、23の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好
ましく、図15においては、第1固定磁性層21の膜厚
が第2固定磁性層23より大とされている。
The pinned magnetic layer 24 includes the non-magnetic intermediate layer 22 and
The first fixed magnetic layer 21 and the second fixed magnetic layer 23 sandwich the nonmagnetic intermediate layer 22. The first and second pinned magnetic layers 21 and 23 preferably have slightly different thicknesses. In FIG. 15, the thickness of the first pinned magnetic layer 21 is smaller than that of the second pinned magnetic layer 23. It is said to be large.

【0166】バイアス層16、16には中間層17、1
7が積層され、中間層17、17の一部及び積層体50
の上面50bには反強磁性層31が積層されている。反
強磁性層31は、積層体50と同様に断面視略台形状に
形成されて、反強磁性層31の図示X1方向両側は2つ
の傾斜側面31a、31aとされている。傾斜側面31
a、31aは、基板7から離れる方向、即ち図示Z方向
に向けて互いに接近するように傾斜している。また、反
強磁性層31には、例えばTaからなる保護層32が積
層されている。
The bias layers 16 and 16 have the intermediate layers 17 and 1
7 and a part of the intermediate layers 17 and 17 and the laminate 50
The antiferromagnetic layer 31 is laminated on the upper surface 50b of the substrate. The antiferromagnetic layer 31 is formed in a substantially trapezoidal shape in cross section similarly to the stacked body 50, and two inclined side surfaces 31a on both sides in the X1 direction in the drawing of the antiferromagnetic layer 31 are formed. Inclined side 31
a and 31a are inclined so as to approach each other in a direction away from the substrate 7, that is, in the illustrated Z direction. Further, a protective layer 32 made of, for example, Ta is laminated on the antiferromagnetic layer 31.

【0167】第2固定磁性層23の磁化方向は、反強磁
性層31との交換結合磁界により図示Y方向に固定さ
れ、第1固定磁性層21は、第2固定磁性層23と反強
磁性的に結合してその磁化方向が図示Y方向の反対方向
に固定されている。第1、第2固定磁性層21、23の
磁化方向が互いに反平行とされているので、第1、第2
固定磁性層21、23の磁気モーメントが相互に打ち消
し合う関係にあるが、第1固定磁性層21の厚さが僅か
に大きいために、固定磁性層24自体の自発磁化が僅か
に残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層31との
交換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層24の
磁化方向が図示Y方向の反対方向に固定される。
The magnetization direction of the second pinned magnetic layer 23 is fixed in the Y direction in the figure by an exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 31, and the first pinned magnetic layer 21 is And the magnetization direction is fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure. Since the magnetization directions of the first and second pinned magnetic layers 21 and 23 are antiparallel to each other, the first and second pinned magnetic layers 21 and 23 are
Although the magnetic moments of the fixed magnetic layers 21 and 23 cancel each other, the spontaneous magnetization of the fixed magnetic layer 24 itself slightly remains because the thickness of the first fixed magnetic layer 21 is slightly large. This spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 31, and the magnetization direction of the fixed magnetic layer 24 is fixed in the direction opposite to the Y direction in the figure.

【0168】フリー磁性層28は、非磁性中間層26
と、非磁性中間層26を挟む第1フリー磁性層25及び
第2フリー磁性層27とからなる。また、第1、第2フ
リー磁性層25、27の厚さは、僅かに異なる厚さとす
ることが好ましく、図15においては、第1フリー磁性
層25の膜厚が第2フリー磁性層27より大とされてい
る。
The free magnetic layer 28 comprises the non-magnetic intermediate layer 26
And a first free magnetic layer 25 and a second free magnetic layer 27 sandwiching a non-magnetic intermediate layer 26. Further, it is preferable that the thicknesses of the first and second free magnetic layers 25 and 27 are slightly different. In FIG. 15, the thickness of the first free magnetic layer 25 is smaller than that of the second free magnetic layer 27. It is said to be large.

【0169】第1、第2フリー磁性層25、27は、交
換結合磁界によって相互に磁気的に結合されてフェリ磁
性状態となる。即ち、第1フリー磁性層25の磁化方向
はバイアス層16、16の磁化によって図示X1方向に
揃えられ、第2フリー磁性層27は、第1フリー磁性層
25と反強磁的に結合してその磁化方向が図示X1方向
の反対方向に揃えられる。第1、第2フリー磁性層2
5、27の磁化方向が互いに反平行とされているので、
第1、第2フリー磁性層の磁気モーメントが相互に打ち
消し合う関係にあるが、第1フリー磁性層25の厚さが
第2フリー磁性層27より大とされているので、この厚
さの差分に相当する磁化がフリー磁性層28全体の磁化
となり、フリー磁性層28の磁化方向が図示X1方向に
揃えられ、またこの磁化の大きさが小さくなるので、外
部磁界の変化によってフリー磁性層28の磁化方向が感
度よく変動するものとなる。
The first and second free magnetic layers 25 and 27 are magnetically coupled to each other by an exchange coupling magnetic field to be in a ferrimagnetic state. That is, the magnetization direction of the first free magnetic layer 25 is aligned in the X1 direction by the magnetization of the bias layers 16, 16, and the second free magnetic layer 27 is antiferromagnetically coupled to the first free magnetic layer 25. The magnetization direction is aligned in the direction opposite to the X1 direction in the figure. First and second free magnetic layers 2
Since the magnetization directions of 5 and 27 are antiparallel to each other,
Although the magnetic moments of the first and second free magnetic layers cancel each other, since the thickness of the first free magnetic layer 25 is larger than that of the second free magnetic layer 27, the difference between the thicknesses is different. Becomes the magnetization of the entire free magnetic layer 28, the magnetization direction of the free magnetic layer 28 is aligned with the X1 direction in the figure, and the magnitude of this magnetization is reduced. The magnetization direction changes with high sensitivity.

【0170】反強磁性層31の図示X1方向両側には、
1対の導電層33、33が形成されている。この導電層
33、33は、反強磁性層31の傾斜側面31a、31
aに接して中間層17、17上に積層されている。
On both sides of the antiferromagnetic layer 31 in the X1 direction in the drawing,
A pair of conductive layers 33, 33 are formed. The conductive layers 33, 33 are formed on the inclined side surfaces 31a, 31 of the antiferromagnetic layer 31.
a, and is laminated on the intermediate layers 17 and 17.

【0171】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子72
は、基板上に下地層と第1フリー磁性層と非磁性中間膜
と第2フリー磁性層と非磁性導電層と第1固定磁性層と
別の非磁性中間層と第2固定磁性層とが積層されて積層
前駆体が形成される以外は、前述したスピンバルブ型薄
膜磁気素子70と同様にして製造される。
The above-described spin-valve thin-film magnetic element 72
Comprises a base layer, a first free magnetic layer, a non-magnetic intermediate film, a second free magnetic layer, a non-magnetic conductive layer, a first fixed magnetic layer, another non-magnetic intermediate layer, and a second fixed magnetic layer on a substrate. It is manufactured in the same manner as the spin-valve thin-film magnetic element 70 described above, except that it is laminated to form a laminated precursor.

【0172】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子72に
おいては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子71と
同様な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述
のスピンバルブ型薄膜磁気素子72においては、第1、
第2フリー磁性層25、27が、反強磁性的に結合され
てフェリ磁性状態となり、第1、第2フリー磁性層2
5、27の磁気モーメントが相互に打ち消し合うことに
なるが、第1フリー磁性層25と第2フリー磁性層27
の厚さの差分に相当する磁化がフリー磁性層28全体の
磁化となり、この磁化が小さくなるので、フリー磁性層
28の磁化方向を外部磁界の変化に対して感度よく変動
させることができ、スピンバルブ型薄膜磁気素子72の
感度を向上させることができる。
In the above-described spin-valve thin-film magnetic element 72, the following effects are obtained in addition to the same effects as those of the above-described spin-valve thin-film magnetic element 71. That is, in the above-described spin-valve thin-film magnetic element 72, the first,
The second free magnetic layers 25 and 27 are antiferromagnetically coupled and enter a ferrimagnetic state, and the first and second free magnetic layers
The magnetic moments of the first free magnetic layer 25 and the second free magnetic layer 27 cancel each other.
The magnetization corresponding to the difference in the thickness of the free magnetic layer 28 becomes the magnetization of the entire free magnetic layer 28, and this magnetization is reduced. Therefore, the magnetization direction of the free magnetic layer 28 can be changed with high sensitivity to a change in the external magnetic field. The sensitivity of the valve-type thin-film magnetic element 72 can be improved.

【0173】[0173]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
スピンバルブ型薄膜磁気素子においては、積層体に2つ
の傾斜側面が設けられ、バイアス層が前記積層体と同じ
階層に配置されてその一部が前記傾斜側面上に乗り上
げ、かつその上面が前記積層体の上面とほぼ同じ位置に
なるように形成され、前記反強磁性層は、前記バイアス
層の少なくとも一部と前記積層体を覆って積層されてい
るので、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のように、
積層体の傾斜側面に乗り上げたバイアス層の断面形状が
突出して尖ったものとはならず、バイアス層からの漏れ
磁界によってフリー磁性層が多磁区化されることがない
ので、フリー磁性層のバルクハウゼンノイズを低減する
ことができる。
As described above in detail, in the spin-valve thin-film magnetic element of the present invention, the laminated body is provided with two inclined side surfaces, and the bias layer is arranged on the same layer as the laminated body. A part thereof rides on the inclined side surface, and an upper surface thereof is formed so as to be substantially at the same position as an upper surface of the multilayer body. The antiferromagnetic layer is formed by combining at least a part of the bias layer with the multilayer body. Since it is covered and laminated, like a conventional spin-valve thin film magnetic element,
The cross-sectional shape of the bias layer riding on the inclined side surface of the laminate does not protrude and become sharp, and the free magnetic layer does not become multi-domain due to the leakage magnetic field from the bias layer. Housen noise can be reduced.

【0174】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子においては、前記反強磁性層が前記反強磁性薄膜に接
して前記反強磁性薄膜と一体となるように構成されてい
るので、これらの界面に不純物が混入することがなく、
この反強磁性薄膜と反強磁性層とが一体化すれば、固定
磁性層と反強磁性薄膜との界面にて交換結合磁界が容易
に発現して固定磁性層の磁化方向を所定の方向に強固に
固定することが可能になる。
Further, in the spin-valve thin film magnetic element of the present invention, since the antiferromagnetic layer is constituted so as to be in contact with the antiferromagnetic thin film and to be integrated with the antiferromagnetic thin film, No impurities enter the interface,
If the antiferromagnetic thin film and the antiferromagnetic layer are integrated, an exchange coupling magnetic field is easily generated at the interface between the fixed magnetic layer and the antiferromagnetic thin film, and the magnetization direction of the fixed magnetic layer is changed to a predetermined direction. It becomes possible to fix firmly.

【0175】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子においては、少なくとも前記積層体と前記反強磁性層
との間に、強磁性薄膜が設けられているので、これらの
界面に不純物が混入することがなく、またこの強磁性薄
膜は固定磁性層と接しているので、反強磁性層と強磁性
薄膜との間で交換結合磁界が容易に発現し、この交換結
合磁界が強磁性薄膜を介して固定磁性層に印加されて、
固定磁性層の磁化方向を所定の方向に固定することがで
きる。
Further, in the spin-valve thin film magnetic element of the present invention, since a ferromagnetic thin film is provided at least between the laminated body and the antiferromagnetic layer, impurities are mixed into the interface between these layers. Since the ferromagnetic thin film is in contact with the fixed magnetic layer, an exchange coupling magnetic field is easily generated between the antiferromagnetic layer and the ferromagnetic thin film, and the exchange coupling magnetic field is transmitted through the ferromagnetic thin film. Applied to the fixed magnetic layer,
The magnetization direction of the fixed magnetic layer can be fixed in a predetermined direction.

【0176】また、反強磁性層及び反強磁性薄膜に、X
−Mnの式で示される合金またはX’−Pt−Mnの式
で示される合金を用いたスピンバルブ型薄膜磁気素子と
することで、反強磁性層に従来から使用されているNi
O合金、FeMn合金、NiMn合金などを用いたもの
と比較して、交換結合磁界が大きく、またブロッキング
温度が高く、さらに耐食性に優れているなどの優れた特
性を有するスピンバルブ型薄膜磁気素子とすることが可
能になる。
Further, X is added to the antiferromagnetic layer and the antiferromagnetic thin film.
By forming a spin-valve thin film magnetic element using an alloy represented by the formula of -Mn or an alloy represented by the formula of X'-Pt-Mn, Ni which has been conventionally used for the antiferromagnetic layer can be used.
Compared to those using an O alloy, a FeMn alloy, a NiMn alloy, etc., a spin valve type thin film magnetic element having a large exchange coupling magnetic field, a high blocking temperature, and excellent properties such as excellent corrosion resistance. It becomes possible to do.

【0177】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子にお
いては、前記一対の導電層が互いに離間して前記反強磁
性層上に積層されているので、検出電流を確実に積層体
に印加することができる。
In the spin-valve thin-film magnetic element of the present invention, since the pair of conductive layers are stacked on the antiferromagnetic layer while being separated from each other, it is possible to reliably apply a detection current to the stack. it can.

【0178】また、前記一対の導電層は、前記反強磁性
層の両側に隣接して前記バイアス層に積層されてなるも
のであっても良く、この場合には、導電層とバイアス層
が隣接し、バイアス層は非磁性導電層を含む積層体と隣
接しているので、導電層からの検出電流を、比抵抗の大
きい反強磁性層を介さずに非磁性導電層に与えることが
可能となり、外部磁界による磁気抵抗の変化量を大きく
してスピンバルブ型薄膜磁気素子の検出感度を高くする
ことができる。
The pair of conductive layers may be stacked on the bias layer adjacent to both sides of the antiferromagnetic layer. In this case, the conductive layer and the bias layer are adjacent to each other. However, since the bias layer is adjacent to the laminate including the nonmagnetic conductive layer, it is possible to apply the detection current from the conductive layer to the nonmagnetic conductive layer without passing through the antiferromagnetic layer having a large specific resistance. Further, the detection sensitivity of the spin-valve thin-film magnetic element can be increased by increasing the amount of change in the magnetic resistance due to the external magnetic field.

【0179】また、Ta、Crのような非磁性体からな
る中間層を設けることにより、バイアス層と反強磁性層
との間で磁気結合が発生することなく、フリー磁性層の
単磁区化に必要なバイアス磁界を増大させることができ
る。また、後工程であるインダクティブヘッドの製造工
程での熱処理(UVキュア)により起きる導電層とバイ
アス層の間での熱拡散を防止して、バイアス層の磁気特
性の劣化を防止することができる。更に、体心立方構造
(bcc構造)であるCrからなるバイアス下地層を設
けることにより、前記バイアス層がバイアス下地層上で
エピタキシャル成長して、バイアス層の磁化容易軸を所
定の方向に揃えることが可能になって、バイアス層の保
磁力および角形比が大きくなり、フリー磁性層の単磁区
化に必要なバイアス磁界を増大させることができる。
By providing an intermediate layer made of a non-magnetic material such as Ta or Cr, the free magnetic layer can be formed into a single magnetic domain without magnetic coupling between the bias layer and the antiferromagnetic layer. The required bias magnetic field can be increased. In addition, it is possible to prevent thermal diffusion between the conductive layer and the bias layer caused by heat treatment (UV curing) in a manufacturing process of the inductive head, which is a later step, and to prevent deterioration of magnetic properties of the bias layer. Further, by providing a bias underlayer made of Cr having a body-centered cubic structure (bcc structure), the bias layer can be epitaxially grown on the bias underlayer and the easy axis of the bias layer can be aligned in a predetermined direction. As a result, the coercive force and the squareness ratio of the bias layer are increased, and the bias magnetic field required for making the free magnetic layer a single magnetic domain can be increased.

【0180】また、フリー磁性層が、非磁性中間層を介
して反強磁性的に結合された第1、第2フリー磁性層か
らなる場合、第1、第2フリー磁性層が交換結合磁界に
よって磁気的に結合されてフェリ磁性状態となり、この
時例えば、第1フリー磁性層の厚さを、第2フリー磁性
層よりも僅かに大とすると、第1フリー磁性層の磁化方
向がバイアス層の磁化によって一定方向に揃えられ、第
2フリー磁性層の磁化方向が第1フリー磁性層の磁化方
向の反対方向とされ、第1、第2フリー磁性層の磁気モ
ーメントが相互に打ち消し合うことになるが、第1フリ
ー磁性層の厚さが第2フリー磁性層より大とされている
ので、この厚さの差分に相当する磁化がフリー磁性層の
磁化となり、この磁化が小さくなるので、外部磁界の変
化によってフリー磁性層の磁化方向が感度よく変動し、
スピンバルブ型薄膜磁気素子の検出感度を大きくするこ
とができる。
When the free magnetic layer is composed of first and second free magnetic layers antiferromagnetically coupled via a non-magnetic intermediate layer, the first and second free magnetic layers are exchanged by an exchange coupling magnetic field. When the first free magnetic layer is slightly thicker than the second free magnetic layer, for example, the magnetization direction of the first free magnetic layer is changed to the bias layer. The magnetization is aligned in a certain direction by the magnetization, the magnetization direction of the second free magnetic layer is made opposite to the magnetization direction of the first free magnetic layer, and the magnetic moments of the first and second free magnetic layers cancel each other. However, since the thickness of the first free magnetic layer is larger than that of the second free magnetic layer, the magnetization corresponding to the difference between the thicknesses becomes the magnetization of the free magnetic layer, and the magnetization becomes smaller. Free by change The magnetization direction of the sexually layer varies sensitively,
The detection sensitivity of the spin valve thin film magnetic element can be increased.

【0181】また、固定磁性層が、非磁性中間層を介し
て反強磁性的に結合された第1、第2固定磁性層からな
る場合、第1、第2固定磁性層が交換結合磁界によって
磁気的に結合されてフェリ磁性状態となり、第1、第2
固定磁性層の厚さを僅かに異ならしめると、第1、第2
固定磁性層の磁気モーメントが相互に打ち消し合って
も、固定磁性層の自発磁化が僅かに残り、この自発磁化
が反強磁性層との交換結合磁界によって更に増幅され、
固定磁性層の磁化方向を強固に固定することが可能とな
って、スピンバルブ型薄膜磁気素子の安定性を高くする
ことができる。
In the case where the fixed magnetic layer is composed of first and second fixed magnetic layers antiferromagnetically coupled via a non-magnetic intermediate layer, the first and second fixed magnetic layers are formed by an exchange coupling magnetic field. Magnetically coupled to a ferrimagnetic state, the first and second
If the thickness of the pinned magnetic layer is made slightly different, the first and second
Even if the magnetic moments of the fixed magnetic layer cancel each other, a small amount of spontaneous magnetization of the fixed magnetic layer remains, and this spontaneous magnetization is further amplified by the exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer,
The magnetization direction of the fixed magnetic layer can be firmly fixed, and the stability of the spin-valve thin-film magnetic element can be enhanced.

【0182】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法は、基板上に積層体を形成し、この積層体の両側
にバイアス層を形成し、このバイアス層の上面を積層体
の上面とほぼ同じ位置とし、この上に反強磁性層を積層
するので、従来のように積層体の傾斜側面に乗り上げた
バイアス層の断面形状が突出して尖ったものとはなら
ず、バイアス層からの漏れ磁界によってフリー磁性層が
多磁区化されることがなく、フリー磁性層が単磁区化さ
れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を製造することができ
る。
In the method of manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention, a laminate is formed on a substrate, bias layers are formed on both sides of the laminate, and the upper surface of the bias layer is substantially flush with the upper surface of the laminate. Since the antiferromagnetic layer is laminated on the same position, the cross-sectional shape of the bias layer riding on the inclined side surface of the laminated body does not become protruding and sharp as in the past, and the leakage magnetic field from the bias layer Thereby, the free magnetic layer is not formed into multiple magnetic domains, and a spin-valve thin-film magnetic element in which the free magnetic layer is formed into a single magnetic domain can be manufactured.

【0183】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法においては、前記積層前駆体を、前記フリ
ー磁性層と前記非磁性導電層と前記固定磁性層と反強磁
性薄膜を積層して形成し、前記反強磁性層を前記反強磁
性薄膜に接して積層しても良く、この場合には、固定磁
性層と反強磁性薄膜とを同時に積層するためにこれらの
界面には酸素等の不純物が混入せず、また反強磁性薄膜
に反強磁性層を積層してこれらを一体化することによっ
て反強磁性薄膜が実質的に反強磁性層に含まれることに
なるので、固定磁性層と反強磁性薄膜との界面にて交換
結合磁界が発現し、この交換結合磁界により磁化方向が
強固に固定された固定磁性層を備えたスピンバルブ型薄
膜磁気素子を製造することができる。
Further, in the method of manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention, the lamination precursor is formed by laminating the free magnetic layer, the non-magnetic conductive layer, the fixed magnetic layer, and the antiferromagnetic thin film. May be formed and the antiferromagnetic layer may be stacked in contact with the antiferromagnetic thin film. In this case, since the pinned magnetic layer and the antiferromagnetic thin film are simultaneously stacked, the interface between these layers may be oxygen or the like. Since the antiferromagnetic thin film is substantially contained in the antiferromagnetic layer by integrating the antiferromagnetic layer onto the antiferromagnetic thin film without mixing the An exchange coupling magnetic field is generated at the interface between the layer and the antiferromagnetic thin film, and a spin-valve thin-film magnetic element including a fixed magnetic layer whose magnetization direction is firmly fixed by the exchange coupling magnetic field can be manufactured.

【0184】更に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法においては、前記第1リフトオフレジスト
を除去した後に、少なくとも前記積層体上に強磁性薄膜
を形成し、該強磁性薄膜に前記反強磁性層を積層しても
良く、この場合には、強磁性薄膜と反強磁性層とを同時
に形成するためにこれらの界面には酸素等の不純物が混
入せず、強磁性薄膜と反強磁性層との界面にて交換結合
磁界が発現しやすくなり、またこの強磁性薄膜が固定磁
性層上に積層されてこれらが一体化して強磁性薄膜が実
質的に固定磁性層に含まれることになるので、発現した
交換結合磁界が固定磁性層の磁化方向を強固に固定する
ことができる。
Further, in the method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention, after removing the first lift-off resist, a ferromagnetic thin film is formed on at least the laminate, and the ferromagnetic thin film is formed on the ferromagnetic thin film. A ferromagnetic layer may be laminated. In this case, since the ferromagnetic thin film and the antiferromagnetic layer are formed simultaneously, impurities such as oxygen are not mixed into the interface between the ferromagnetic thin film and the antiferromagnetic layer. The exchange coupling magnetic field is easily developed at the interface with the magnetic layer, and the ferromagnetic thin film is laminated on the fixed magnetic layer, and these are integrated into the ferromagnetic thin film substantially contained in the fixed magnetic layer. Therefore, the generated exchange coupling magnetic field can firmly fix the magnetization direction of the fixed magnetic layer.

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

【図1】 本発明の第1の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示した断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a spin-valve thin-film magnetic element according to a first embodiment of the present invention when viewed from a surface facing a recording medium.

【図2】 図1に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子のバ
イアス層とフリー磁性層の磁化の方向を説明するための
模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining directions of magnetization of a bias layer and a free magnetic layer of the spin-valve thin-film magnetic element shown in FIG.

【図3】 本発明の第1の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドの斜視図であ
る。
FIG. 3 is a perspective view of a thin-film magnetic head including a spin-valve thin-film magnetic element according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 図3に示す薄膜磁気ヘッドの要部の断面図で
ある。
4 is a sectional view of a main part of the thin-film magnetic head shown in FIG.

【図5】 本発明の第2の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示した断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a spin-valve thin-film magnetic element according to a second embodiment of the present invention when viewed from a surface facing a recording medium.

【図6】 本発明の第3の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示した断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a spin-valve thin-film magnetic element according to a third embodiment of the present invention when viewed from a surface facing a recording medium.

【図7】 本発明の第4の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示した断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a structure of a spin-valve thin-film magnetic element according to a fourth embodiment of the present invention when viewed from a surface facing a recording medium.

【図8】 本発明の第5の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示した断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a structure of a spin-valve thin-film magnetic element according to a fifth embodiment of the present invention when viewed from a surface facing a recording medium.

【図9】 本発明の第6の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示した断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a structure of a spin-valve thin-film magnetic element according to a sixth embodiment of the present invention when viewed from a surface facing a recording medium.

【図10】 本発明の第7の実施形態であるスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合
の構造を示した断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a structure of a spin-valve thin-film magnetic element according to a seventh embodiment of the present invention when viewed from a surface facing a recording medium.

【図11】 本発明の第8の実施形態であるスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合
の構造を示した断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a structure of a spin-valve thin-film magnetic element according to an eighth embodiment of the present invention when viewed from a side facing a recording medium.

【図12】 本発明の第9の実施形態であるスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合
の構造を示した断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a structure of a spin-valve thin-film magnetic element according to a ninth embodiment of the present invention when viewed from a surface facing a recording medium.

【図13】 本発明の第10の実施形態であるスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場
合の構造を示した断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a structure of a spin-valve thin-film magnetic element according to a tenth embodiment of the present invention when viewed from a surface facing a recording medium.

【図14】 本発明の第11の実施形態であるスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場
合の構造を示した断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing a structure of a spin-valve thin-film magnetic element according to an eleventh embodiment of the present invention when viewed from a surface facing a recording medium.

【図15】 本発明の第12の実施形態であるスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場
合の構造を示した断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a structure of a spin-valve thin-film magnetic element according to a twelfth embodiment of the present invention when viewed from a surface facing a recording medium.

【図16】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。
FIG. 16 is a process chart for illustrating the method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention.

【図17】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。
FIG. 17 is a process chart for illustrating the method of manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention.

【図18】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。
FIG. 18 is a process chart illustrating a method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention.

【図19】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。
FIG. 19 is a process chart illustrating a method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention.

【図20】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。
FIG. 20 is a process chart for illustrating the method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention.

【図21】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。
FIG. 21 is a process chart illustrating a method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention.

【図22】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。
FIG. 22 is a process chart for explaining the method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention.

【図23】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。
FIG. 23 is a process chart for illustrating the method of manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element according to the present invention.

【図24】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の他
の製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 24 is a process chart for explaining another method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention.

【図25】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の他
の製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 25 is a process diagram for explaining another method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention.

【図26】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の他
の製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 26 is a process chart for explaining another method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention.

【図27】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の他
の製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 27 is a process diagram for describing another method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element of the present invention.

【図28】 従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録
媒体との対向面側から見た場合の構造を示した断面図で
ある。
FIG. 28 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional spin-valve thin-film magnetic element when viewed from the side facing a recording medium.

【図29】 図28に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
のバイアス層とフリー磁性層の磁化の方向を説明するた
めの模式図である。
FIG. 29 is a schematic diagram for explaining the directions of magnetization of a bias layer and a free magnetic layer of the spin-valve thin-film magnetic element shown in FIG. 28.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スピンバルブ型薄膜磁気素子 7 基板 10、30、50、60、61、62 積層体 11 下地層 12、28 フリー磁性層 13 非磁性導電層 14、24 固定磁性層 14a 強磁性薄膜 15 バイアス下地層 16 バイアス層 17 中間層 18、31 反強磁性層 18a 反強磁性薄膜 19、32 保護層 20、33 導電層 80 第1リフトオフレジスト 81 第2リフトオフレジスト 82 第3リフトオフレジスト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spin valve thin film magnetic element 7 Substrate 10, 30, 50, 60, 61, 62 Stack 11 Underlayer 12, 28 Free magnetic layer 13 Nonmagnetic conductive layer 14, 24 Fixed magnetic layer 14a Ferromagnetic thin film 15 Bias underlayer Reference Signs List 16 bias layer 17 intermediate layer 18, 31 antiferromagnetic layer 18a antiferromagnetic thin film 19, 32 protective layer 20, 33 conductive layer 80 first lift-off resist 81 second lift-off resist 82 third lift-off resist

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上にフリー磁性層と非磁性導電層と
固定磁性層とが少なくとも積層されてなる積層体と、 前記積層体の両側に位置して前記フリー磁性層の磁化方
向を一方向に揃える一対のバイアス層と、 前記固定磁性層に接して、交換結合磁界により前記固定
磁性層の磁化方向を前記フリー磁性層の磁化方向に対し
て交差する方向に固定する反強磁性層と、 前記フリー磁性層に検出電流を与える一対の導電層とを
具備してなり、 前記一対のバイアス層は、前記基板上に設けられて前記
積層体と同じ階層に位置され、 前記反強磁性層は、前記バイアス層の少なくとも一部と
前記積層体に接して積層されていることを特徴とするス
ピンバルブ型薄膜磁気素子。
1. A laminate in which at least a free magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a pinned magnetic layer are laminated on a substrate, and the free magnetic layer is positioned on both sides of the laminate in one direction. A pair of bias layers, and an antiferromagnetic layer that is in contact with the fixed magnetic layer and fixes the magnetization direction of the fixed magnetic layer in a direction that intersects the magnetization direction of the free magnetic layer by an exchange coupling magnetic field. A pair of conductive layers for applying a detection current to the free magnetic layer, wherein the pair of bias layers are provided on the substrate and are positioned on the same layer as the laminate, and the antiferromagnetic layer is A spin-valve thin-film magnetic element, which is stacked in contact with at least a part of the bias layer and the stacked body.
【請求項2】 前記バイアス層の上面が前記積層体の上
面とほぼ同一面を構成することを特徴とする請求項1記
載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
2. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 1, wherein an upper surface of said bias layer is substantially flush with an upper surface of said stacked body.
【請求項3】 前記反強磁性層が、前記バイアス層全体
及び前記積層体に接して積層されていることを特徴とす
る請求項1ないし2のいずれかに記載のスピンバルブ型
薄膜磁気素子。
3. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 1, wherein the antiferromagnetic layer is stacked in contact with the entire bias layer and the stacked body.
【請求項4】 前記反強磁性層が、前記積層体の上面に
接して前記積層体よりも幅広に形成され、かつ前記一対
のバイアス層の一部に接して積層されていることを特徴
とする請求項1ないし2のいずれかに記載のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子。
4. The antiferromagnetic layer is formed to be wider than the stacked body in contact with the upper surface of the stacked body, and is stacked so as to be in contact with a part of the pair of bias layers. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 1.
【請求項5】 前記積層体が、前記フリー磁性層と前記
非磁性導電層と前記固定磁性層と反強磁性薄膜とを順次
積層して構成され、 前記反強磁性層が前記反強磁性薄膜に接触されているこ
とを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子。
5. The laminated body is formed by sequentially laminating the free magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, the fixed magnetic layer, and an antiferromagnetic thin film, wherein the antiferromagnetic layer is the antiferromagnetic thin film. 5. The spin-valve type thin-film magnetic element according to claim 1, wherein the spin-valve thin-film magnetic element is in contact with a thin film.
【請求項6】 少なくとも前記積層体と前記反強磁性層
との間に、強磁性薄膜が設けられたことを特徴とする請
求項1記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
6. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 1, wherein a ferromagnetic thin film is provided at least between the stacked body and the antiferromagnetic layer.
【請求項7】 前記反強磁性層は、X−Mn(ただし、
Xは、Pt、Pd、Ru、Ir、Rh、Osのうちから
選択される1種の元素を示す。)の式で示される合金か
らなり、Xが37原子%以上63原子%以下の範囲であ
ることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか
に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
7. The method according to claim 1, wherein the antiferromagnetic layer comprises X-Mn (where
X represents one element selected from Pt, Pd, Ru, Ir, Rh, and Os. 7. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 1, wherein X is in the range of 37 at% to 63 at%.
【請求項8】 前記反強磁性層は、X’−Pt−Mn
(ただし、X’は、Pd、Cr、Ru、Ni、Ir、R
h、Os、Au、Agのうちから選択される1種または
2種以上の元素を示す。)の式で示される合金からな
り、X’とPtの合計量が37原子%以上63原子%以
下の範囲であることを特徴とする請求項1ないし請求項
6のいずれかに記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
8. The antiferromagnetic layer is made of X′-Pt—Mn.
(Where X 'is Pd, Cr, Ru, Ni, Ir, R
One or more elements selected from h, Os, Au, and Ag are shown. The spin valve according to any one of claims 1 to 6, wherein the total amount of X 'and Pt is in the range of 37 atomic% to 63 atomic%. Type thin film magnetic element.
【請求項9】 前記反強磁性薄膜は、X−Mn(ただ
し、Xは、Pt、Pd、Ru、Ir、Rh、Osのうち
から選択される1種の元素を示す。)の式で示される合
金からなり、Xが37原子%以上63原子%以下の範囲
であることを特徴とする請求項5記載のスピンバルブ型
薄膜磁気素子。
9. The antiferromagnetic thin film is represented by a formula of X-Mn (where X represents one element selected from Pt, Pd, Ru, Ir, Rh, and Os). 6. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 5, wherein X is in the range of 37 atomic% to 63 atomic%.
【請求項10】 前記反強磁性薄膜は、X’−Pt−M
n(ただし、X’は、Pd、Cr、Ru、Ni、Ir、
Rh、Os、Au、Agのうちから選択される1種また
は2種以上の元素を示す。)の式で示される合金からな
り、X’とPtの合計量が37原子%以上63原子%以
下の範囲であることを特徴とする請求項5記載のスピン
バルブ型薄膜磁気素子。
10. The antiferromagnetic thin film is made of X′-Pt-M
n (where X ′ is Pd, Cr, Ru, Ni, Ir,
One or more elements selected from Rh, Os, Au, and Ag are shown. 6. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 5, wherein the total amount of X 'and Pt is in the range of 37 at% to 63 at%.
【請求項11】 前記反強磁性層は、前記バイアス層全
体及び前記積層体に接して積層され、前記一対の導電層
は、互いに離間して前記反強磁性層上に積層されてなる
ことを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか
に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
11. The anti-ferromagnetic layer may be stacked in contact with the entire bias layer and the stacked body, and the pair of conductive layers may be stacked on the anti-ferromagnetic layer apart from each other. The spin-valve thin-film magnetic element according to any one of claims 1 to 10, wherein:
【請求項12】 前記反強磁性層は、前記積層体の上面
に接して前記積層体よりも幅広に形成され、かつ前記一
対のバイアス層の一部に接して積層され、前記一対の導
電層は、前記反強磁性層の両側に隣接し、かつ前記バイ
アス層に積層されてなることを特徴とする請求項1ない
し請求項10のいずれかに記載のスピンバルブ型薄膜磁
気素子。
12. The antiferromagnetic layer is formed to be wider than the stacked body in contact with an upper surface of the stacked body, and is stacked so as to be in contact with a part of the pair of bias layers. 11. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 1, wherein the spin-valve thin film magnetic element is adjacent to both sides of the antiferromagnetic layer and laminated on the bias layer.
【請求項13】 前記バイアス層と前記導電層との間お
よび/または前記バイアス層と前記反強磁性層との間
に、TaまたはCrからなる中間層が設けられたことを
特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれかに記載
のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
13. An intermediate layer made of Ta or Cr is provided between the bias layer and the conductive layer and / or between the bias layer and the antiferromagnetic layer. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 1.
【請求項14】 前記バイアス層と前記積層体との間お
よび前記バイアス層と前記基板との間に、Crからなる
バイアス下地層が設けられたことを特徴とする請求項1
ないし請求項12のいずれかに記載のスピンバルブ型薄
膜磁気素子。
14. A bias underlayer made of Cr is provided between the bias layer and the multilayer body and between the bias layer and the substrate.
A spin-valve thin-film magnetic element according to claim 12.
【請求項15】 前記フリー磁性層は、非磁性中間層
と、前記非磁性中間層を挟む第1フリー磁性層及び第2
フリー磁性層とからなり、前記第1フリー磁性層と前記
第2フリー磁性層が互いに反強磁性的に結合されて、前
記第1フリー磁性層の磁化方向と前記第2フリー磁性層
の磁化方向が互いに反平行とされていることを特徴とす
る請求項1ないし請求項14のいずれかに記載のスピン
バルブ型薄膜磁気素子。
15. The non-magnetic intermediate layer, a first free magnetic layer sandwiching the non-magnetic intermediate layer, and a second non-magnetic intermediate layer.
A free magnetic layer, wherein the first free magnetic layer and the second free magnetic layer are antiferromagnetically coupled to each other, so that a magnetization direction of the first free magnetic layer and a magnetization direction of the second free magnetic layer 15. The spin-valve thin-film magnetic element according to claim 1, wherein the spin valves are antiparallel to each other.
【請求項16】 前記固定磁性層は、別の非磁性中間層
と、前記別の非磁性中間層を挟む第1固定磁性層及び第
2固定磁性層とからなり、前記第1固定磁性層と前記第
2固定磁性層が互いに反強磁性的に結合されて、前記第
1固定磁性層の磁化方向と前記第2固定磁性層の磁化方
向が互いに反平行とされていることを特徴とする請求項
1ないし請求項14のいずれかに記載のスピンバルブ型
薄膜磁気素子。
16. The fixed magnetic layer includes another non-magnetic intermediate layer, a first fixed magnetic layer and a second fixed magnetic layer sandwiching the another non-magnetic intermediate layer. The second pinned magnetic layer is antiferromagnetically coupled to each other, and a magnetization direction of the first pinned magnetic layer and a magnetization direction of the second pinned magnetic layer are antiparallel to each other. A spin-valve thin-film magnetic element according to any one of claims 1 to 14.
【請求項17】 スライダに請求項1ないし請求項16
のいずれかに記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子が備え
られてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
17. The slider according to claim 1, further comprising:
A thin-film magnetic head comprising the spin-valve thin-film magnetic element according to any one of the above.
【請求項18】 基板上に、少なくともフリー磁性層と
非磁性導電層と固定磁性層とを積層して積層前駆体を形
成し、 前記積層前駆体上に第1リフトオフレジストを形成し、 前記第1リフトオフレジストに覆われていない前記積層
前駆体を除去して前記基板を露出させることにより積層
体を形成し、 露出された前記基板にバイアス層を積層して、その上面
を前記積層体の上面とほぼ同じ位置とし、 前記第1リフトオフレジストを除去し、少なくとも前記
バイアス層の一部及び前記積層体の上に反強磁性層を積
層し、 前記反強磁性層に接触させて一対の導電層を形成するこ
とを特徴とするスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方
法。
18. A laminated precursor is formed by laminating at least a free magnetic layer, a non-magnetic conductive layer, and a fixed magnetic layer on a substrate, forming a first lift-off resist on the laminated precursor, (1) A laminate is formed by removing the laminate precursor that is not covered with the lift-off resist and exposing the substrate. A bias layer is laminated on the exposed substrate, and the upper surface thereof is formed on the upper surface of the laminate. And removing the first lift-off resist, stacking an antiferromagnetic layer on at least a part of the bias layer and the stack, and contacting the antiferromagnetic layer to form a pair of conductive layers. Forming a spin-valve thin film magnetic element.
【請求項19】 前記積層前駆体として、前記フリー磁
性層と前記非磁性導電層と前記固定磁性層と反強磁性薄
膜とが積層されたものを用い、前記反強磁性層を前記反
強磁性薄膜に接して積層することを特徴とする請求項1
8記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法。
19. The laminated precursor in which the free magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, the fixed magnetic layer, and the antiferromagnetic thin film are laminated, and the antiferromagnetic layer is formed of the antiferromagnetic layer 2. The method according to claim 1, wherein the thin film is laminated in contact with the thin film.
9. The method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element according to item 8.
【請求項20】 前記第1リフトオフレジストを除去し
た後に、少なくとも前記積層体上に強磁性薄膜を形成
し、該強磁性薄膜に前記反強磁性層を積層することを特
徴とする請求項18記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法。
20. The method according to claim 18, wherein after removing the first lift-off resist, a ferromagnetic thin film is formed on at least the laminate, and the antiferromagnetic layer is laminated on the ferromagnetic thin film. A method for manufacturing a spin-valve type thin-film magnetic element.
【請求項21】 前記反強磁性層上に第2リフトオフレ
ジストを形成し、前記第2リフトオフレジストに覆われ
ていない前記反強磁性層上に前記一対の導電層を積層
し、 前記第2リフトオフレジストを除去することを特徴とす
る請求項18ないし請求項20のいずれかに記載のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法。
21. A second lift-off resist is formed on the anti-ferromagnetic layer, and the pair of conductive layers is stacked on the anti-ferromagnetic layer not covered by the second lift-off resist. 21. The method for manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element according to claim 18, wherein the resist is removed.
【請求項22】 前記反強磁性層上に第3リフトオフレ
ジストを形成し、 前記第3リフトオフレジストに覆われていない前記反強
磁性層を除去し、 残存した前記反強磁性層の両側に前記一対の導電層を積
層し、 前記第3リフトオフレジストを除去することを特徴とす
る請求項18ないし請求項20のいずれかに記載のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法。
22. A third lift-off resist is formed on the anti-ferromagnetic layer, the anti-ferromagnetic layer not covered by the third lift-off resist is removed, and the third lift-off resist is formed on both sides of the remaining anti-ferromagnetic layer. 21. The method of manufacturing a spin-valve thin-film magnetic element according to claim 18, wherein a pair of conductive layers are stacked, and the third lift-off resist is removed.
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