JP2000293823A - 磁気抵抗効果素子およびその製造方法、磁気抵抗効果ヘッド並びに磁気記録再生装置 - Google Patents

磁気抵抗効果素子およびその製造方法、磁気抵抗効果ヘッド並びに磁気記録再生装置

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JP2000293823A
JP2000293823A JP11101490A JP10149099A JP2000293823A JP 2000293823 A JP2000293823 A JP 2000293823A JP 11101490 A JP11101490 A JP 11101490A JP 10149099 A JP10149099 A JP 10149099A JP 2000293823 A JP2000293823 A JP 2000293823A
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Kazuhiko Hayashi
一彦 林
Masabumi Nakada
正文 中田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりも高い再生出力を得、また歩留まり
よく製造する。 【解決手段】 基板上に設けられた第１磁性層１と、こ
の第１磁性層１と接して設けられた非磁性層３と、この
非磁性層３と接して設けられた第２磁性層２とを備え、
外部磁界に応じて変化した抵抗値の変化に伴って、第１
および第２磁性層の間を流れるセンス電流が変化する磁
気抵抗効果素子において、第１磁性層１を流れるセンス
電流の距離および第２磁性層２を流れるセンス電流の距
離の両方、または、少なくとも何れか一方は、第１磁性
層１と非磁性層３と第２磁性層２とが積層された部分を
流れるセンス電流の距離よりも長くしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
およびその製造方法、磁気抵抗効果ヘッド並びに磁気記
録再生装置に関し、特に磁気記録媒体に記録された情報
信号を読み取るための磁気抵抗効果素子およびその製造
方法、磁気抵抗効果ヘッド並びに磁気記録再生装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ハードディスク・ドライブの要素
技術として、磁気抵抗（以下、ＭＲ:Magneto Resistive
という）センサまたは磁気抵抗ヘッドと呼ばれる磁気読
み取り変換器が開示されている。これらは、大きな線形
密度で磁性表面からデータを読み取れることがわかって
いる。
【０００３】ＭＲセンサは、読み取り素子によって感知
される磁束の強さと方向の関数としての抵抗変化に基づ
いて磁界信号を検出する。こうした従来技術のＭＲセン
サは、読み取り素子の抵抗の一成分が、磁化方向と素子
中を流れる感知電流の方向の間の角度の余弦の２乗に比
例して変化するという異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に
基づいて動作するものである。ＡＭＲ効果についてのよ
り詳しい説明は、Ｄ．Ａ．トムプソン（Thompson）等の
論文（″Memory,Storage,and Related Applications″I
EEE Trans.on Mag.MAG-11,p,1039(1975)）に開示されて
いる。
【０００４】ＡＭＲ効果を用いた磁気ヘッドでは、バル
クハウゼン・ノイズを押えるために縦バイアスを印加す
ることが多いが、この縦バイアス印加材料としては、Ｆ
ｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ニッケル酸化物などの反強磁性材料
を用いる場合がある。
【０００５】さらに最近に至っては、積層磁気センサの
抵抗変化が、非磁性層を介する磁性層間での電導電子の
スピン依存性伝送、および、それに付随する層界面での
スピン依存性散乱に帰される、より顕著な磁気抵抗効果
について開示されている。この磁気抵抗効果は、「巨大
磁気抵抗効果」や「スピン・バルブ効果」など様々な名
称で呼ばれている。このような磁気抵抗センサは適当な
材料でできており、ＡＭＲ効果を利用するセンサで観察
されるよりも、感度が改善され、抵抗変化が大きい。こ
の種のＭＲセンサでは、非磁性層で分離された一対の強
磁性層の間の平面内抵抗が、２つの強磁性層における磁
化方向の角度の余弦に比例して変化する。
【０００６】一方、特開平２−６１５７２号公報には、
磁性層内の磁化の反平行整列によって生じる高いＭＲ変
化をもたらす積層磁性構造が記載されている。積層構造
で使用可能な材料として、上記公報には強磁性の遷移金
属および合金が挙げられている。また、中間層によって
分離されている少なくとも２層の強磁性層の一方に、固
定させる層を付加した構造および磁化の方向を固定させ
る層としてＦｅＭｎが適当であることが開示されてい
る。
【０００７】強磁性層／非磁性層／強磁性層を基本構成
とする磁気抵抗効果膜において、２つの強磁性層（フリ
ー層と固定層）の面積と非磁性層の面積とが同じであ
り、膜面に平行に検出電流を流す場合については、特開
平４−３５８３１０号公報に開示されている。
【０００８】強磁性層／非磁性層／強磁性層を基本構成
とする磁気抵抗効果膜において、２つの強磁性層と非磁
性層の面積が同じであり、膜面に垂直に検出電流を流す
場合については、例えば文献（IEEE TRANSACTIONS ON M
AGNETICS,VOL.33,NO.5,SEPTEMBER 1997, 3505-3510）に
開示されている。
【０００９】図１８は、従来の磁気抵抗効果素子の構造
のうち代表的なものを示す。同図（ａ）に示すように、
非磁性層１０３を、第１磁性層１０１と第２磁性層１０
２とで挟んだ構造をしている。また、同図（ｂ）に示す
ように、第１磁性層１０１、第２磁性層１０２および非
磁性層１０３の端面は、ＡＢＳ（Air bearing surfac
e）面となる。
【００１０】図１９は、図１８に係る磁気抵抗効果素子
を再生ヘッドに適用した例を示す。同図（ａ）に示すよ
うに、固定させる層１０５と固定層１０１ａと非磁性層
１０３とフリー層１０２ａとからなる磁気抵抗素子は、
縦バイアス層１０６によって挟まれている。縦バイアス
層１０６の上には、電極１０８ａ，１０８ｂが設けられ
ている。また同図（ｂ）に示すように、固定層１０１
ａ、フリー層１０２ａおよび非磁性層１０３の端面は、
ＡＢＳ面となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のフリー層／非磁性層／固定層を基本構成とす
る磁気抵抗効果素子は、種々の問題点がある。図１９
（ａ）、（ｂ）からも明らかなように、従来構造におい
ては、磁気抵抗効果素子を上面から眺めると、フリー層
１０２ａの領域の面積と固定層１０１ａの領域の面積と
が同じであった。
【００１２】このような磁気抵抗素子では、センス電流
を膜面に水平に流した場合（CIP:current in the plan
e）、フリー層１０２ａおよび固定層１０１ａのうちの
片方の層で、電子が十分にスピン偏極される以前に、相
手方の層に電子が移行してしまい、構成する磁性材料か
ら望み得る最大の磁気抵抗変化よりもかなり小さな抵抗
変化しか得ることができなかった。
【００１３】一方、センス電流を垂直に流すタイプの磁
気抵抗効果素子（CPP:current perpendicular to the p
lane）では、フリー層１０２ａおよび固定層１０１ａの
膜厚が十分に厚い場合、電子のスピン偏極は十分に実現
されるので本来望み得る値に近い抵抗変化を達成するこ
とができる。
【００１４】しかし、実際に再生ヘッドとして適用する
ことを考えると、フリー層１０２ａの膜厚が薄いほど、
磁界感度の向上には好ましい。また、固定層１０１ａの
膜厚が薄いほど、固定層１０１ａに隣接するとともに非
磁性層１０３とは反対側に設置されている固定させる層
１０５から固定層１０１ａに印加される交換結合磁界の
値が増大し、固定層１０１ａの磁気的安定性が向上す
る。さらに、フリー層１０２ａおよび固定層１０１ａの
膜厚が薄いほど、これら２層間の静磁カップリングが減
少し、印加磁界ゼロ時におけるヘッドのゼロ点の位置決
めが容易になる。
【００１５】したがって、ＣＰＰにおいてはこれらの理
由により、フリー層１０２ａおよび固定層１０１ａの膜
厚をなるべく薄くする必要があったが、膜厚が薄いと抵
抗変化が大きく減少してしまうという問題がある。以上
のとおり、従来構造ではＣＩＰ、ＣＰＰともに、フリー
層１０２ａおよび固定層１０１ａの材料のバンド構造か
ら予測されるよりは、かなり小さな抵抗変化しか得られ
ていなかった。
【００１６】本発明は、このような課題を解決するため
のものであり、従来よりも高い再生出力を得ることがで
き、また歩留まりよく製造することができる磁気抵抗効
果素子およびその製造方法、磁気抵抗効果ヘッド並びに
磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る磁気抵抗効果素子は、基板上に
設けられた第１磁性層と、この第１磁性層と接して設け
られた非磁性層と、この非磁性層と接して設けられた第
２磁性層とを備え、外部磁界に応じて変化した抵抗値の
変化に伴って、上記第１および第２磁性層の間を流れる
センス電流が変化する磁気抵抗効果素子において、上記
第１磁性層を流れるセンス電流の距離および上記第２磁
性層を流れるセンス電流の距離の両方、または、少なく
とも何れか一方は、上記第１磁性層と上記非磁性層と上
記第２磁性層とが積層された部分を流れるセンス電流の
距離よりも長くしたものである。また、上記基板をその
主表面と直交する方向から眺めた状態における、上記第
１磁性層の領域と上記第２磁性層の領域とが重なり合う
領域は、その面積が上記第１磁性層の領域の面積および
上記第２磁性層の領域の面積の何れよりも小さくてもよ
い。
【００１８】一方、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
は、基板上に設けられた請求項１または請求項２に記載
の磁気抵抗効果素子と、上記第１磁性層に取り付けられ
た第１の電極と、上記第２磁性層に取り付けられた第２
の電極と、上記第１磁性層に接して設けられかつ上記第
１磁性層における磁化の方向を固定させる層とを備えた
ものである。
【００１９】一方、本発明に係る磁気抵抗効果装置は、
データを記録するための複数のトラックを有する磁気記
録媒体と、この磁気記録媒体上にデータを記憶させるた
めの磁気記録ヘッドと、上述の磁気抵抗効果ヘッドと、
上記磁気記録ヘッドおよび上記磁気抵抗効果ヘッドが取
り付けられ、上記磁気記録ヘッドおよび上記磁気抵抗効
果ヘッドを上記磁気記録媒体における所望のトラックへ
移動させるアクチュエータ手段とを備えたものである。
また、上記磁気記録再生装置は、ハードディスク・ドラ
イブであってもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。
【００２１】［第１の実施の形態］図１は、本発明の第
１の実施の形態である、磁気抵抗効果素子を示す断面図
および平面図である。同図（ａ）に示すように、第１磁
性層１および第２磁性層２の形状はともに長方形であ
り、その一部は同図（ｂ）のように重なり合っている。
２つの磁性層の重なり合った部分には非磁性層３が存在
する。本構造では、第１磁性層１および第２磁性層２を
流れる電子の距離がともに第１および第２磁性層が重な
っている領域を流れる距離よりも長くなっている。電子
は第１磁性層１を通過するうちにフィルター効果によっ
てスピン偏極され、非磁性層３を通って第２磁性層２に
注入される。するとさらにフィルター効果を受けること
になり、第１磁性層１の磁化方向、または第２磁性層２
の磁化方向により素子抵抗が変化する。
【００２２】ここで、第１磁性層１は、磁気抵抗効果ヘ
ッドにおける固定層に対応し、第２磁性層２は、磁気抵
抗効果ヘッドのフリー層に対応する。したがって、本実
施の形態では、フリー層または固定層を流れるセンス電
流の距離が、非磁性層を介して２つの磁性層が積層され
ている部分を流れるセンス電流の距離よりも長いことに
特徴がある。
【００２３】なお、ここでは電子が先に入射する磁性層
を第１磁性層とし、第１磁性層から出射した電子が非磁
性層を通過してから入射する磁性層を第２磁性層と呼ぶ
ことにする。
【００２４】上述のような構成において、第１磁性層を
流れる電子の距離が十分に長い場合、第２磁性層に電子
が流入した際に、その磁化方向によって抵抗は大きく変
化する。これは、電子が第１磁性層を通過する際に、十
分に長い距離を１方向にそろえられた電子が通過するこ
とにより、フィルター効果（すなわち、２つのとりうる
スピン方向のうちのスピン方向により、電子が通過しや
すい磁性層の磁化方向が決まっているという性質）によ
って電子が十分に偏極されることによるものである。ま
た、第２磁性層を通過する電子の距離が十分に長い場
合、やはり十分にフィルター効果が効くことにより、抵
抗変化は増大する。
【００２５】したがって、第１および第２磁性層を通過
する電子の距離がともに長ければ、最も大きな抵抗変化
が得られることになる。この原理に基づくと、電子が第
１磁性層のみを通過する距離と第２磁性層のみを通過す
る距離とは、長ければ長い程よいように思える。
【００２６】しかし、実際の電子には、スピン情報を失
ってしまう距離（SDL:Spin Diffusion Length ）という
性質を持っている。すなわち、膜に対して電流を水平に
流した場合、膜端面での反射の際および膜内部での散乱
の際に、スピン情報が失われてしまう。したがって、電
子が第１磁性層のみおよび第２磁性層のみを通過する長
さは、ＳＤＬと比較して十分に長い（望ましくは３倍以
上）ことが有効である。換言すれば、ＳＤＬが長いほど
抵抗変化の効果が増大することになる。そのため、本発
明を有効活用するためには、ＳＤＬが十分に長い膜を作
製することが重要である。
【００２７】次に、本発明のその他の実施の形態につい
て説明する。
【００２８】［第２の実施の形態］図２は、本発明の第
２の実施の形態である、磁気抵抗効果素子を示す断面図
および平面図である。同図に示すように、図１とほぼ同
様の構成であるが、第１磁性層１および第２磁性層２に
隣接して、これら２つの磁性層が重なり合っていない部
分にも非磁性層３が存在する。本構造では、第１磁性層
１および第２磁性層２を流れる電子の距離が、ともに第
１および第２磁性層が重なっている領域を流れる距離よ
りも長くなっている。
【００２９】また、比抵抗が大きいか、または、膜厚が
薄いか等の理由により、非磁性層３の電気抵抗が第１お
よび第２磁性層と比較して非常に大きい場合は、上述で
述べたような問題が生じることはない。しかし、非磁性
層３の電気抵抗が小さい場合は、電子が非磁性層３に多
く流れてしまう。非磁性層３に流れ込んだ電子は、第１
または第２磁性層の磁化方向によるフィルター効果を受
けないので、抵抗変化率に寄与せず、素子全体としての
抵抗変化率は低下してしまう。したがって、本構造にお
いては、非磁性層３に比抵抗の高い材料を選ぶか、２つ
の磁性層が重なり合っていない部分の非磁性層３の膜厚
を薄くする等の対策が必要となる。
【００３０】［第３，４の実施の形態］図３は、本発明
の第３の実施の形態である、磁気抵抗効果素子を示す断
面図および平面図である。同図（ａ）に示すように、第
２磁性層２が存在する部分には、ほぼすべて非磁性層３
が存在する。図４は、本発明の第４の実施の形態であ
る、磁気抵抗効果素子を示す断面図および平面図であ
る。同図（ａ）に示すように、第１磁性層１が存在する
部分には、ほぼすべて非磁性層３が存在する。
【００３１】図３，４はいずれも、図１および図２の場
合の中間的な特徴を示す。これらの構造では、第１磁性
層１および第２磁性層２を流れる電子の距離が、ともに
第１および第２磁性層が重なり合っている領域を流れる
距離よりも長くなっている。図３，４には示していない
が、第１磁性層１のうち第２磁性層２と重なり合ってい
ない部分の一部に非磁性層３が存在している場合、およ
び、第２磁性層２のうち第１磁性層１と重なり合ってい
ない部分の一部に非磁性層３が存在するものも本発明に
含まれる。
【００３２】［第５の実施の形態］図５は、本発明の第
５の実施の形態である、磁気抵抗効果素子を示す断面図
および平面図である。同図（ａ）に示すように、第１磁
性層１、非磁性層３、第２磁性層２が互いに重ならずに
接合されている。本構造においては、電子が第１磁性層
１、非磁性層３、第２磁性層２と直列的に流れるので、
原理的には最も効率がよい構造である。
【００３３】［第６，７の実施の形態］図６は、本発明
の第６の実施の形態である、磁気抵抗効果素子を示す断
面図および平面図である。図７は、本発明の第７の実施
の形態である、磁気抵抗効果素子を示す断面図および平
面図である。
【００３４】これら図６および図７に示す構造は、図１
に示すものの変形例である。図６では第１と第２磁性層
が重なり合っている面積が、第２磁性層２の面積にほぼ
等しい場合を示す。図７は重なり合っている面積が第１
磁性層１にほぼ等しい場合を示す。何れの場合も、片方
の層を電子が通過する長さが短く、重なり合っている部
分では電子が両方の磁性層を行き来してしまうので、図
１や図５の場合ほど抵抗変化率の向上を達成できない場
合がある。ただし、このような若干のデメリットはある
ものの、これらの構造には作製が容易という優れた効果
を有する。
【００３５】次に、図１，図５，図７に示した磁気抵抗
効果素子を用いた再生ヘッドについて説明する。
【００３６】［第８の実施の形態］図８は、本発明の第
８の実施の形態である、再生ヘッドを示す断面図および
平面図である。この構造では、図示しない基体上に、パ
ターン化された縦バイアス層６および絶縁層７が配置さ
れている。フリー層２ａは図において左右に分割された
縦バイアス層６の間にパターン化されて配置されてい
る。さらにフリー層２ａ上部の一部に重なるように、非
磁性層３がパターン化されて積層され、さらにその上部
に固定層１ａの一部が非磁性層３と重なるように積層さ
れている。固定層１ａ上部には反強磁性層によって形成
された、磁化の方向を固定させる層５が積層されてい
る。固定層１ａの非磁性層３に接していない側の端部に
は電極８ａが接触しており、フリー層２ａの非磁性層３
に接していない側の端部には電極８ｂが接触している。
【００３７】電子は主に経路４として示した部分を流れ
る。電子は固定層１ａを流れる際に固定層１ａの磁化方
向に対して流れやすいスピン方向を持つ電子のみが優位
に流れ、逆スピン方向の電子はあまり流れないので、結
果として前者のみが非磁性層３を通ってフリー層２ａへ
流入することになる。フリー層２ａの磁化はこの電子が
通過しやすい向きから、しにくい向きまで、様々な向き
を連続的にとりうるので、結局２つの電極間の抵抗はフ
リー層２ａの磁化方向によって大きく変化することにな
る。ここでは、電子が固定層１ａからフリー層２ａに、
できるだけ縦バイアス層６等に分流すること無しに流れ
るように、絶縁層７を設置した場合を示したが、縦バイ
アス層６の材料や膜厚を適当に調整することにより、固
定層１ａやフリー層２ａと比較して十分に抵抗が高くな
るようにしておけば、分流の影響を抑えることができる
ので、絶縁層７を用いないで済むようになる。
【００３８】また、ここでは電子が固定層１ａからフリ
ー層２ａへ流れる場合を示したが、フリー層１ａから固
定層２ａに流れるようにしても効果としてはほぼ同等で
ある。本再生ヘッドは、通常は下シールド層／下ギャッ
プ層と上ギャップ層／上シールド層との間に設置され、
シールド型再生ヘッドとして用いられるが、磁路を設け
てヨーク型再生ヘッドとして用いることもできる。フリ
ー層２ａの下には下地層、固定させる層５の上には上部
層を設けてもよい。
【００３９】［第９の実施の形態］図９は、本発明の第
９の実施の形態である、再生ヘッドを示す断面図および
平面図である。この構造では、図示しない基体上に固定
層１ａ、非磁性層３、およびフリー層２ａを横並びに形
成する。固定層１ａの上部には反強磁性層によって形成
された、磁化の方向を固定させる層５が積層されてい
る。フリー層２ａの両端には縦バイアス層６が接触する
ように配置されている。これら縦バイアス層６はフリー
層２ａ端部から多少離れた位置に設置されることもあ
る。固定層１ａのうち非磁性層３と接していない側には
電極８ａが接触しており、フリー層２ａの非磁性層３と
接していない側には電極８ｂが接触している。
【００４０】これにより、電子は２つの電極間を主に経
路４を通って通過する。電子は固定層１ａを流れる際に
固定層１ａの磁化方向に対して流れやすいスピン方向を
持つ電子のみが優位に流れ、逆スピン方向の電子はあま
り流れないので、結果として前者のみが非磁性層３を通
ってフリー層２ａへ流入することになる。フリー層２ａ
の磁化はこの電子が通過しやすい向きから、しにくい向
きまで、様々な向きを連続的にとりうるので、結局２つ
の電極間の抵抗はフリー層２ａの磁化方向によって大き
く変化することになる。電子が固定層１ａからフリー層
２ａに、できるだけ縦バイアス層等に分流すること無し
に流れるように、縦バイアス層の材料や膜厚を適当に調
整し、固定層１ａやフリー層２ａと比較して十分に抵抗
が高くなるようにしておけば、分流の影響を抑えること
ができる。
【００４１】また、ここでは電子が固定層１ａからフリ
ー層２ａへ流れる場合を示したが、フリー層２ａから固
定層１ａに流れるようにしても効果としてはほぼ同等で
ある。本再生ヘッドは通常は下シールド層／下ギャップ
層と上ギャップ層／上シールド層との間に設置され、シ
ールド型再生ヘッドとして用いられるが、磁路を設けて
ヨーク型再生ヘッドとして用いることもできる。固定層
１ａ、非磁性層３、フリー層２ａの下には下地層、フリ
ー層２ａと非磁性層３と固定させる層との上には上部層
を設けてもよい。
【００４２】［第１０の実施の形態］図１０は、本発明
の第１０の実施の形態である、再生ヘッドを示す断面図
および平面図である。この構造では、図示しない基体上
に固定させる層５／固定層１ａ／非磁性層３／フリー層
２ａを積層している。それぞれの層はパターン化されて
おり、固定させる層５／固定層１ａよりも、非磁性層３
／フリー層２ａはＡＢＳ面側から見た長さにおいて短く
なるようにしてある。固定させる層５の左右には電極８
ａ，８ｂおよび縦バイアス６の高さを調整するための膜
厚調整層９ａおよび９ｂがパターン化され配置されてい
る。フリー層２ａの端部には電極８ａが、固定層１ａの
端部には電極８ｂがそれぞれ接触している。これにより
電子は２つの電極間を主に経路４を通って通過する。電
極８ａ、８ｂおよび固定層１ａ上には、絶縁層７がパタ
ーン化されて配置され、さらにその上のフリー層２ａの
両端には縦バイアス層６がパターン化されて配置されて
いる。
【００４３】電子がフリー層２ａから固定層１ａに、で
きるだけ縦バイアス層６等に分流すること無しに流れる
ように、絶縁層７を設置した場合を示したが、縦バイア
ス層の材料や膜厚を適当にし、固定層１ａやフリー層２
ａと比較して十分に抵抗が高くなるようにしておけば、
分流の影響を抑えることができるので、絶縁層７を用い
ないで済むようになる。
【００４４】また、ここでは電子がフリー層２ａから固
定層１ａへ流れる場合を示したが、固定層１ａからフリ
ー層２ａに流れるようにしても効果としてはほぼ同等で
ある。本再生ヘッドは通常は下シールド層／下ギャップ
層と上ギャップ層／上シールド層との間に設置され、シ
ールド型再生ヘッドとして用いられるが、磁路を設けて
ヨーク型再生ヘッドとして用いることもできる。固定さ
せる層５の下には下地層フリー層２ａの上には上部層を
設けることもできる。
【００４５】ここで、図８〜図１０に示した再生ヘッド
についてさらに詳細に説明する。図１１は、電極部全体
の外観を含む、再生ヘッドの平面図を示す。同図に示す
ように、基体２０上には、図示しない下シールド層およ
び下ギャップ層が積層され、その上には磁気抵抗効果膜
２３が形成されている。そして、磁気抵抗効果膜２３に
は電極８ａ，８ｂが取り付けられている。
【００４６】図１２は、図１１のＡ−Ａ’線における断
面図である。同図に示すように、基体２０上には、下シ
ールド層２１と下ギャップ層２２とが積層され、その上
には磁気抵抗効果膜２３が形成されている。磁気抵抗効
果膜２３の両側には硬質磁性膜２４が形成され、磁気抵
抗効果膜２３および硬質磁性膜２４の上には、上ギャッ
プ層２５と上シールド層２６と記録ギャップ層２７とが
積層されている。最上層には上部記録磁極２８が設けら
れている。
【００４７】ここで、再生ヘッドにおける各構造の詳細
および作製手順の代表的な例、および、記録再生ヘッド
について説明する。まず、構成要素の詳細について述べ
る。各層の材料として、例えば以下のような材料を用い
ることが好ましい。
【００４８】基体２０としては、アルチック（アルミナ
・チタン・カーバイド）、ＳｉＣ、アルミナ、アルチッ
ク／アルミナ、ＳｉＣ／アルミナの何れかからなる基板
を用いる。
【００４９】下シールド層２１としては、ＮｉＦｅ、Ｎ
ｉＦｅＣｏ、ＣｏＺｒ，またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭ
ｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＨ
ｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄系材料，ＭｎＺｎフェ
ライト、ＮｉＺｎフェライト，ＭｇＺｎフェライトの何
れかからなる単層膜、多層膜またはこれらの混合物から
なる膜の何れかを用いる。
【００５０】電極８ａ、８ｂとしては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｐ
ｔ、Ｔａの何れかからなる単層膜、多層膜またはこれら
の混合物からなる膜の何れかを用いる。
【００５１】上シールド層２６としては、ＮｉＦｅ、Ｎ
ｉＦｅＣｏ、ＣｏＺｒ、またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭ
ｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨ
ｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄系材料、ＭｎＺｎフェ
ライト、ＮｉＺｎフェライト、ＭｇＺｎフェライトの何
れかからなる単層膜、多層膜またはこれらの混合物から
なる膜の何れかを用いる。
【００５２】絶縁層７としては、Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化
物、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモンド・
ライク・カーボン（DLC:Diamond Like Carbon ）の何れ
かからなる単層膜、多層膜またはこれらの混合物からな
る膜の何れかを用いる。
【００５３】下ギャップ層２２としては、Ａｌ酸化物、
Ｓｉ酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤ
モンド・ライク・カーボンの何れかからなる単層膜、多
層膜またはこれらの混合物からなる膜の何れかを用い
る。
【００５４】上ギャップ層２５としては、Ａｌ酸化物、
Ｓｉ酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤ
モンド・ライク・カーボンの何れかからなる単層膜、多
層膜またはこれらの混合物からなる膜の何れかを用い
る。
【００５５】縦バイアス層６としては、ＣｏＣｒＰｔ、
ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭ
ｎ、Ｎｉ酸化物、ＮｉＣｏ酸化物、Ｆｅ酸化物、ＮｉＦ
ｅ酸化物、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭ
ｎ、Ｃｏフェライト、Ｂａフェライトの何れかからなる
単層膜、多層膜またはこれらの混合物からなる膜の何れ
かを用いる。
【００５６】磁気抵抗効果膜２３としては、以下の〜
の構成のものを用いることができる。 基体／下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層／
バリア層／第２ＭＲエンハンス層／固定層／固定させる
層／保護層 基体／下地層／固定させる層／固定層／第１ＭＲエ
ンハンス層／バリア層／第２ＭＲエンハンス層／フリー
層／保護層 基体／下地層／第１固定させる層／第１固定層／第
１ＭＲエンハンス層／バリア層／第２ＭＲエンハンス層
／フリー層／第３ＭＲエンハンス層／バリア層／第４Ｍ
Ｒエンハンス層／第２固定層／第２固定させる層／保護
層 基体／下地層／固定層／第１ＭＲエンハンス層／バ
リア層／第２ＭＲエンハンス層／フリー層／保護層 基体／下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層／
バリア層／第２ＭＲエンハンス層／固定層／保護層
【００５７】ここで、下地層としては、金属、酸化物、
窒化物からなる単層膜、多層膜またはこれらの混合物か
らなる膜を用いる。具体的には、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、
Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａ
ｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐ
ｄ、Ｎｂ、Ｖおよびこれらの材料の酸化物あるいは窒化
物からなる単層膜、これらの混合物からなる膜、また
は、多層膜を用いる。その際に添加元素として、Ｔａ、
Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉ
ｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａ
ｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖを用いることもできる。さら
に、下地層を用いない場合もあり得る。
【００５８】また、フリー層としては、ＮｉＦｅ、Ｃｏ
Ｆｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒ
Ｍｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨ
ｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金、または、アモルファス磁性材料からなる膜を
用いることができる。
【００５９】また、非磁性層としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐ
ｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｅ、Ｖの単体、多層膜、混合物、ま
たはこれらとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、
Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、
Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｅ、Ｖの単
体、多層膜、混合物との積層膜が有力な候補となる。
【００６０】また、第１および第２ＭＲエンハンスメン
ト層としては、Ｃｏ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦ
ｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺ
ｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂ
Ｈｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮ
ｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、または、アモルファス磁性
材料を用いる。なお、ＭＲエンハンス層を用いない場合
は、用いた場合に比べて若干ＭＲ比が低下するが、用い
ない分だけ作製に要する工程数が低減するという効果が
得られる。
【００６１】また、固定層としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦ
ｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭ
ｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨ
ｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金、または、アモルファス磁性材料を用いること
ができる。または、これらとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃ
ｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｒｅ、Ｖをベースとするグループからなる単体、合
金、または、積層膜とを組み合わせた積層膜を用いるこ
ともできる。この場合、Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ、ＣｏＦｅ／
Ｒｕ／ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＮｉ、
Ｃｏ／Ｃｒ／Ｃｏ、ＣｏＦｅ／Ｃｒ／ＣｏＦｅ、ＣｏＦ
ｅＮｉ／Ｃｒ／ＣｏＦｅＮｉは有力な候補である。
【００６２】また、固定させる層としては、ＦｅＭｎ、
ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭ
ｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＣｒＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＡｌ、Ｔ
ｂＣｏ、Ｎｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｎｉ酸化物とＣｏ酸
化物の混合物、Ｎｉ酸化物とＦｅ酸化物の混合物、Ｎｉ
酸化物／Ｃｏ酸化物２層膜，Ｎｉ酸化物／Ｆｅ酸化物２
層膜、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＰｔＣ
ｏ等を用いることができる。ＰｔＭｎもしくはＰｔＭｎ
に対して、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、
Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａを添加した材料は有力な候補である。
【００６３】さらに、保護層としては、酸化物、窒化
物、酸化物と窒化物の混合物もしくは金属／酸化物２層
膜、金属／窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物との
混合物）２層膜を用いる。Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃ
ｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｒｅ、Ｖの酸化物および窒化物の単体、多層膜、混
合物を用いることができる。または、これらとＴｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、
Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒ
ｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｅ、Ｖの酸化物および窒化物
の単体、多層膜、混合物との積層膜が有力な候補とな
る。なお、保護層を用いない場合もあり得る。
【００６４】次に、図８〜１０に示した再生ヘッドの製
造工程の代表例を示す。図１３は、図８に係る磁気抵抗
効果膜を有する再生ヘッドの作製手順の代表的な例を示
す。まず、基体上２０に下シールド層２１、下ギャップ
層２２およびフリー層２ａを順次形成する。下シールド
層２１、下ギャップ層２２はホトレジスト・マスク形成
工程（以下、ＰＲ工程という）およびリフトオフまたは
ミリング工程により適当な形状にパターン化する。そし
て、その上にフォトレジスト・マスク（以下、ＰＲとい
う）を形成し、フリー層２ａをミリングによりパターン
化し、縦バイアス層６および絶縁層７を成膜した後にリ
フトオフする（ａ，ｂ，ｃ）。次いで、非磁性層３を成
膜し、ＰＲ形成およびミリングによりパターン化する。
【００６５】次いで、固定層１ａおよび固定させる層５
を成膜し、ＰＲ形成およびミリングによりパターン化す
る。そして、その上にＰＲを形成し、絶縁層７および縦
バイアス層６をミリングによりパターン化する（ｃ，
ｄ，ｅ）。次いで、ＰＲを形成し、電極膜の成膜および
リフトオフにより、電極８ａ，８ｂを形成する（ｆ）。
なお、電極８ａ，８ｂの磁気抵抗効果素子から少し後退
させた部分に、もう一層電極を重ねることにより、電極
の低抵抗化を図ることもある。
【００６６】次いで、上ギャップ層２５および上シール
ド層２６を成膜し、ＰＲ形成とミリングまたはリフトオ
フ工程により適当な形状にパターン化する（ｇ）。な
お、上シールド層２６は、さらにその上部に形成される
記録ヘッド部の下ポールと共用される（共通ポール）こ
とが多い。最後に、電極８ａ，８ｂ上に形成された上ギ
ャップ膜２５の一部をミリングによって除去することに
より、露出した電極８ａ，８ｂを電極端子とすることが
できる。なお、図１３では図示してないが、この上に記
録ヘッド部が形成される。そして、ラッピングにより、
記録再生ヘッドの機能として余分な部分がすべて取り除
かれ、磁気抵抗効果素子がＡＢＳ面に露出した構造が作
られる。その後、ＭＴＪ素子の保護を目的にＡＢＳ面に
ダイヤモンド・ライク・カーボン等の衝撃に強い材料を
形成することもある。
【００６７】図１４は、図９に係る磁気抵抗効果膜を有
する再生ヘッドの作製手順の代表的な例を示す。まず、
基体２０上に下シールド層２１、下ギャップ層２２およ
びフリー層２ａを順次形成する。下シールド層２１、下
ギャップ層２２はＰＲ工程およびリフトオフまたはミリ
ング工程によって適当な形状にパターン化する。そし
て、その上にＰＲを形成し、フリー層２ａをミリングに
よってパターン化する（ａ，ｂ）。
【００６８】次いで、非磁性層３を成膜し、ＰＲを形成
しミリングで非磁性層３をパターン化する（ｃ）。次い
で、固定層１ａおよび固定させる層５を形成し、ＰＲを
形成し、固定層１ａおよび固定させる層５をミリングに
よってパターン化する（ｄ）。次いで、ＰＲを形成し、
電極膜を成膜したのちにリフトオフし、電極８ａ，８ｂ
を形成する（ｅ）。なお、電極８ａ，８ｂの磁気抵抗効
果素子から少し後退させた部分に、もう一層電極を重ね
ることにより、電極の低抵抗化を図ることもある。
【００６９】次いで、縦バイアス層６を成膜し、ＰＲ形
成およびミリングにより、パターン化する（ｆ）。次い
で、上ギャップ層２５および上シールド層２６を成膜
し、ＰＲ形成とミリングまたはリフトオフ工程により適
当な形状にパターン化する。なお、上シールド層２６
は、さらにその上部に形成される記録ヘッド部の下ポー
ルと共用される（共通ポール）ことが多い。
【００７０】最後に、電極８ａ，８ｂ上に形成された上
ギャップ層２５の一部をミリングによって除去すること
により、露出した電極８ａ，８ｂを電極端子とすること
ができる。なお、図１４では図示してないが、この上に
記録ヘッド部が形成される。そして、ラッピングによ
り、記録再生ヘッドの機能として余分な部分がすべて取
り除かれ、磁気抵抗効果素子がＡＢＳ面に露出した構造
が作られる。その後、ＭＴＪ素子の保護を目的にＡＢＳ
面にダイヤモンド・ライク・カーボン等の衝撃に強い材
料を形成することもある。
【００７１】図１５は、図１０に係る磁気抵抗効果膜を
有する再生ヘッドの代表的な作製手順を示す。まず、基
体２０上に下シールド層２１、下ギャップ層２２、フリ
ー層２ａ、非磁性層３、固定層１ａおよび固定させる層
５を順次形成する。下シールド層２１、下ギャップ層２
２はＰＲ工程およびリフトオフまたはミリング工程によ
って適当な形状にパターン化する。その上にＰＲを形成
し、固定させる層５、固定層１ａおよび非磁性層３をミ
リングによりパターン化する。
【００７２】次いで、ＰＲを形成し、ミリングで固定さ
せる層５、固定層１ａおよび非磁性層３をパターン化す
る。次いで、膜厚調整層９ａ，９ｂ成膜、ＰＲ形成、ミ
リングにより固定させる層５／固定層１ａ／非磁性層３
をパターン化する。次いで、ＰＲ形成、電極膜および絶
縁膜成膜、およびリフトオフにより、電極８ａ，８ｂを
形成する。なお、電極８ａ，８ｂの磁気抵抗効果素子か
ら少し後退させた部分に、もう一層電極を重ねることに
より、電極の低抵抗化を図ることもある。
【００７３】次いで、縦バイアス層６を成膜し、ＰＲ形
成およびミリングにより、パターン化する。次いで、、
上ギャップ層２５および上シールド層２６を成膜し、Ｐ
Ｒ形成とミリングまたはリフトオフ工程により適当な形
状にパターン化する。なお、上シールド層２６は、さら
にその上部に形成される記録ヘッド部の下ポールと共用
される（共通ポール）ことが多い。
【００７４】最後に、電極８ａ，８ｂの上に形成された
上ギャップ層２５の一部をミリングによって除去するこ
とにより、露出した電極８ａ，８ｂを電極端子とするこ
とができる。なお、図１５では図示してないが、この上
に記録ヘッド部が形成される。そして、ラッピングによ
り、記録再生ヘッドの機能として余分な部分がすべて取
り除かれ、磁気抵抗効果素子がＡＢＳ面に露出した構造
が作られる。その後、ＭＴＪ素子の保護を目的にＡＢＳ
面にダイヤモンド・ライク・カーボン等の衝撃に強い材
料を形成することもある。
【００７５】次に、本発明に係る磁気記録再生ヘッドお
よび記録再生装置を示す。
【００７６】［第１１の実施の形態］図１６は、本発明
の第１１の実施の形態である、磁気記録再生ヘッドを示
す斜視図である。本実施の形態の磁気記録再生ヘッド
は、再生ヘッド３０と記録ヘッド３１とから構成されて
いる。
【００７７】再生ヘッド３０は、基体２０上の下シール
ド層２１と、下ギャップ層２２と、磁気抵抗効果膜２３
と、電極８ａ，８ｂと、上ギャップ層２５と、図示しな
い硬質磁性膜とを備えている。記録ヘッド３１は、上ギ
ャップ層２５上の上シールド層２６と、記録ギャップ層
２７と、上部記録磁極２８と、コイル２９とを備えてい
る。なお、本構造においては、上部シールド層２６が下
部磁性膜を兼用した構造となっているが、それぞれを別
個に設けてもかまわない。
【００７８】このような磁気記録再生ヘッドにより、磁
気記録媒体上に信号を書き込み、また、磁気記録媒体か
ら信号を読み取ることが可能となる。再生ヘッド３０の
感知部分と記録ヘッド３１の磁気ギャップとを、このよ
うに同一スライダ上に重ねた位置に形成することによ
り、同一トラックに対して同時に位置決めを行うことが
できる。このヘッドを加工してスライダを作り、磁気記
録再生装置に搭載すると図１７のようになる。
【００７９】［第１２の実施の形態］図１７は、本発明
の第１２の実施の形態である、磁気記録再生装置を示す
斜視図である。同図に示すように、ヘッド・スライダー
を兼ねる基板２０上に、再生ヘッド３０および記録ヘッ
ド３１を設け、これを磁気記録媒体４０上に位置決めす
ることにより再生を行う。磁気記録媒体４０が回転した
状態で、ヘッド・スライダーは、磁気記録媒体４０上に
０．２μｍ以下の高さまたは接触状態で位置し、相対運
動する。この機構により、再生ヘッド３０は磁気記録媒
体４０に記録された磁気的信号を、その漏れ磁界４１か
ら読み取ることのできる位置に設定される。
【００８０】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。図
８〜図１０の磁気抵抗効果膜を有する再生ヘッド（本発
明）と、図２の磁気抵抗効果膜を有する再生ヘッド（従
来例）とをそれぞれ作製した。磁気抵抗効果膜として
は、Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ46Ｍｎ54（１５ｎｍ）／Ｃｏ
90Ｆｅ10（１．５ｎｍ）／Ｒｕ（０．８ｎｍ）／Ｃｏ90
Ｆｅ10（２ｎｍ）／Ｃｕ（２．１ｎｍ）／Ｃｏ90Ｆｅ１
０（０．５ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８（４ｎｍ）／Ｔａ
（３ｎｍ）を用いた。膜形成後には、２５０℃、５時間
の熱処理を、成膜時の磁界とは直交する方向に５ｋＯｅ
の磁界を印加しつつ行った。
【００８１】ヘッドを構成する各要素としては以下のも
のを用いた。 基体 … 厚さ２ｍｍのアルチッ
ク上にアルミナを１０μｍ積層
【００８２】［再生ヘッド部］ 下シールド層 … Ｃｏ89Ｚｒ4Ｔａ4Ｃｒ3
（１μｍ）（ただし、組成はａｔ％であり、以下同様で
ある） 下ギャップ層 … アルミナ（２０ｎｍ） 下ギャップ厚付け層 … アルミナ（４０ｎｍ） 電極層 … Ｔａ（１．５ｎｍ）／Ａ
ｕ（４０ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ） 電極厚付け層 … Ｔａ（１．５ｎｍ）／Ａ
ｕ（１００ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ） 絶縁層 … アルミナ（２０ｎｍ） 縦バイアス層 … Ｃｒ（５ｎｍ）／Ｃｏ
74.5Ｃｒ10.5Ｐｔ15（１５ｎｍ） 上ギャップ層 … アルミナ（４０ｎｍ） 上ギャップ厚付け層 … アルミナ（４０ｎｍ） 上シールド層 … 記録ヘッド下ポールと共
通（共通ポール）
【００８３】［記録ヘッド部］ 共通ポール下地 … Ｎｉ82Ｆｅ18（９０ｎ
ｍ） 共通ポール … Ｎｉ82Ｆｅ18（２．５μ
ｍ）／ Ｃｏ65Ｎｉ12Ｆｅ23（０．５μｍ） 記録ギャップ … アルミナ（０．３μｍ） ギャップ厚付け … アルミナ（０．７μｍ） コイル下地 … Ｃｒ（３０ｎｍ）／Ｃｕ
（１５０ｎｍ） コイル … Ｃｕ（４．５μｍ） 上ポール下地 … Ｔｉ（１０ｎｍ）／ Ｃ
ｏ65Ｎｉ12Ｆｅ23（０．１μｍ） 上ポール … Ｃｏ65Ｎｉ12Ｆｅ
23（０．５μｍ）／ Ｎｉ82Ｆｅ18（３．５μｍ） 端子下地 … Ｃｒ（３０ｎｍ）／Ｃｕ
（１５０ｎｍ） 端子 … Ｃｕ（５０μｍ） オーバーコート … アルミナ（５２μｍ） 金端子下地 … Ｔｉ（１０ｎｍ）／ Ｎ
ｉ82Ｆｅ18（０．１μｍ） 金端子 … Ａｕ（３μｍ）
【００８４】ヘッドの作製手順は以下の通りとした。 １．再生ヘッド部作製 基板洗浄→下シールド成膜およびアニール→アライメン
トマーク形成（ＰＲ形成→パターンニング→レジスト除
去）→下シールドパターンニング（ＰＲ形成→テーパー
加工→レジスト除去）→下ギャップ形成（ＰＲ形成→成
膜→リフトオフ）→下ギッャプ厚付け（ＰＲ形成→成膜
→リフトオフ）
【００８５】以上の部分は図１９（従来例）および図８
〜図１０のいずれの構造の場合も同じ手順で作製した。
以下の部分は構造に応じて手順が異なる。
【００８６】［図１９（従来例）の場合］下地層、フリ
ー層、非磁性層、固定層、固定させる層、保護層成膜→
下地層、フリー層、非磁性層、固定層、固定させる層、
保護層パターニング（ＰＲ形成→ミリング）→縦バイア
ス層、電極層成膜→リフトオフ→縦バイアス層、電極層
パターニング（ＰＲ形成→ミリング）→電極厚付け形成
（ＰＲ形成→成膜→リフトオフ）
【００８７】［図８の場合］下地層、フリー層成膜→下
地層、フリー層パターニング（ＰＲ形成→ミリング→Ｐ
Ｒ除去）→縦バイアス膜成膜→縦バイアス膜パターニン
グ（ＰＲ形成→成膜→リフトオフ）→非磁性層成膜→非
磁性層パターニング（ＰＲ形成→ミリング→ＰＲ除去）
→固定層、固定させる層、保護層成膜→固定層、固定さ
せる層、保護層パターニング（ＰＲ形成→ミリング→Ｐ
Ｒ除去）→縦バイアス層パターニング（ＰＲ形成→ミリ
ング→ＰＲ除去）→電極形成（ＰＲ形成→成膜→リフト
オフ）→電極厚付け形成（ＰＲ形成→成膜→リフトオ
フ）
【００８８】［図９の場合］下地層、フリー層成膜→下
地層１、フリー層パターニング（ＰＲ形成→ミリング→
ＰＲ除去）→下地層２、非磁性層成膜→下地層２、非磁
性層パターニング（ＰＲ形成→ミリング→ＰＲ除去）→
下地層３、固定層、および固定させる層成膜→下地層、
固定層、および固定させる層パターニング（ＰＲ形成→
ミリング→ＰＲ除去）→電極形成（ＰＲ形成→成膜→リ
フトオフ）→電極厚付け形成（ＰＲ形成→成膜→リフト
オフ）→縦バイアス形成（成膜→ＰＲ形成→ミリング→
ＰＲ除去）
【００８９】［図１０の場合］下地層、フリー層、非磁
性層、固定層、固定させる層、保護層成膜→下地層、フ
リー層、非磁性層、固定層、固定させる層、保護層パタ
ーンニング→（ＰＲ形成→ミリング→ＰＲ除去）→フリ
ー層および保護層パターニング（ＰＲ形成→ミリング→
ＰＲ除去）→電極形成（ＰＲ形成→成膜→リフトオフ）
→電極厚付け形成（ＰＲ形成→成膜→リフトオフ）→縦
バイアス形成（成膜→ＰＲ形成→ミリング→ＰＲ除去）
【００９０】以下は、いずれの構造の場合も再び同じ手
順で作製した。ポールハイトモニター形成（ＰＲ形成→
成膜→リフトオフ）→上ギャップ形成（ＰＲ形成→成膜
→リフトオフ）→上ギャップ厚付け形成（ＰＲ形成→成
膜→リフトオフ）
【００９１】２．記録ヘッド部作製 記録ヘッド部はいずれの構造の場合も同じ手順で作製し
た。共通ポール形成（第２下地成膜→フレームＰＲ形成
→共通ポールめっき→カバーＰＲ形成→ケミカルエッチ
ング→下地除去）→ポールハイト穴埋めレジスト→ギャ
ップ成膜→ギャップ厚付け形成（ＰＲ形成→成膜→リフ
トオフ）→ＰＷ（上ポールと共通ポールを磁気的に接続
するためのポール）形成（ＰＲ形成→ミリング→ＰＲ除
去）→コイル形成ＳＣ１レジスト（コイルの絶縁性を確
保するためのレジストその１）形成→コイル形成（下地
成膜→ＰＲ形成→コイルメッキ→ケミカルエッチング→
下地除去）→ＳＣ２レジスト（コイルの絶縁性を確保す
るためのレジストその２）形成→ギャップ調整ミリング
→上ポール形成（下地成膜→フレームレジスト形成→上
ポールメッキ→メッキアニール→下地除去→カバーＰＲ
形成→ケミカルエッチング→下地除去）→端子形成（下
地成膜→ＰＲ形成→端子メッキ→ケミカルエッチング→
下地除去）→オーバーコート成膜→端子ラップ→金端子
メッキ（下地成膜→ＰＲ形成→金端子メッキ→下地除
去）
【００９２】書き込みヘッド部のコイル部作製時のフォ
トレジスト硬化工程は２５０℃、２時間とした。この工
程により本来は素子高さ方向を向いていなければならな
い固定層および固定させる層の磁化方向が回転し、磁気
抵抗効果素子として正しく動作しなくなったので、再生
ヘッド部および記録ヘッド部作製終了後に、２００℃、
５００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処理を行った。この
着磁熱処理によるフリー層の磁化容易軸の着磁方向への
回転は、磁化曲線からほとんど観測されなかった。
【００９３】３．後工程 後工程はいずれの構造の場合も同じとした。ｒｏｗ切断
→ＡＢＳ面加工ラップ→ＡＢＳ面へのＤＬＣ成膜→スラ
イダ加工→サスペンションへの取り付け
【００９４】今回の試作に用いた、図１９、図８〜１０
の構成の固定層、フリー層、および両層の重なり部の寸
法を、各図に示すとおりである。ここでは、比較を公正
にするために磁場検出部であるフリー層の幅を０．５μ
ｍ一定とし、さらに出力に大きく影響するパラメータで
ある素子高さを０．２μｍ一定とした。こうして作製し
たヘッドを用いてＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録
再生した。この際、書き込みトラック幅は１．５μｍ、
書き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は
０．５μｍとした。媒体の保磁力は５．０ｋＯｅ、Ｍｒ
Ｔは０．３５ｍｅｍｕ／ｃｍ2 とした。試作したヘッド
を用いて、記録再生特性を測定した。それぞれの構成の
場合の再生出力を表１に示す。
【００９５】
【００９６】本発明の適用例である、図８〜１０の場合
は、従来例である図１９の場合と比較して、いずれも再
生出力が向上していることがわかる。今回の試作では再
生出力の向上は最大３６％と飛躍的に大きいレベルのも
のではなかったが、これは我々の試作できる素子の大き
さが最小で０．５μｍ程度とまだまだ本発明の効果が十
分に発揮できる大きさ（小ささ）ではなかったことが原
因であるものと考えられる。将来的に微細加工技術が進
展し、０．１μｍ以下の素子が作製できるようになれ
ば、本発明の適用による再生出力の向上はいっそう顕著
のものになることが期待される。
【００９７】次に、本発明を適用して試作された磁気デ
ィスク装置の説明をする。磁気ディスク装置はベース上
に３枚の磁気ディスクを備え、ベース裏面にヘッド駆動
回路および信号処理回路と入出力インターフェイスとを
収めている。外部とは３２ビットのバスラインで接続さ
れる。磁気ディスクの両面には６個のヘッドが配置され
ている。ヘッドを駆動するためのロータリー・アクチュ
エータとその駆動および制御回路、ディスク回転用スピ
ンドル直結モータが搭載されている。ディスクの直径は
４６ｍｍであり、データ面は直径１０ｍｍから４０ｍｍ
までを使用する。
【００９８】埋め込みサーボ方式を用い、サーボ面を有
しないため高密度化が可能である。本装置は、小型コン
ピューターの外部記憶装置として直接接続が可能になっ
ている。入出力インターフェイスには、キャッシュメモ
リを搭載し、転送速度が毎秒５から２０メガバイトの範
囲であるバスラインに対応する。また、外部コントロー
ラを置き、本装置を複数台接続することにより、大容量
の磁気ディスク装置を構成することも可能である。
【００９９】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、第１磁性
層を流れるセンス電流の距離および第２磁性層を流れる
センス電流の距離の両方、または、少なくとも何れか一
方は、第１磁性層と非磁性層と第２磁性層とが積層され
た部分を流れるセンス電流の距離よりも長くしている。
したがって、本発明は、従来よりも高い再生出力を得る
ことができる磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果ヘッドお
よび磁気記録再生装置を提供することができる。また、
本発明に係る磁気抵抗素子の製造方法は、上述の優れた
特徴を有する磁気抵抗効果素子を歩留まりよく製造する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態である、磁気抵抗
効果素子を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）であ
る。
【図２】 本発明の第２の実施の形態である、磁気抵抗
効果素子を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）であ
る。
【図３】 本発明の第３の実施の形態である、磁気抵抗
効果素子を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）であ
る。
【図４】 本発明の第４の実施の形態である、磁気抵抗
効果素子を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）であ
る。
【図５】 本発明の第５の実施の形態である、磁気抵抗
効果素子を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）であ
る。
【図６】 本発明の第６の実施の形態である、磁気抵抗
効果素子を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）であ
る。
【図７】 本発明の第７の実施の形態である、磁気抵抗
効果素子を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）であ
る。
【図８】 本発明の第８の実施の形態である、磁気抵抗
効果ヘッドを示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）であ
る。
【図９】 本発明の第９の実施の形態である、磁気抵抗
効果ヘッドを示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）であ
る。
【図１０】 本発明の第１０の実施の形態である、磁気
抵抗効果ヘッドを示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）
である。
【図１１】 再生ヘッドを示す平面図である。
【図１２】 図１１のＡ−Ａ’線における断面図であ
る。
【図１３】 図８に係る磁気抵抗効果ヘッドの製造工程
を示す平面図である。
【図１４】 図９に係る磁気抵抗効果ヘッドの製造工程
を示す平面図である。
【図１５】 図１０に係る磁気抵抗効果ヘッドの製造工
程を示す平面図である。
【図１６】 本発明の第１１の実施の形態である、磁気
記録再生ヘッドを示す斜視図である。
【図１７】 本発明の第１２の実施の形態である、磁気
記録再生装置を示す斜視図である。
【図１８】 従来の磁気抵抗効果素子を示す断面図
（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図１９】 従来の磁気抵抗効果ヘッドを示す断面図
（ａ）および平面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１，２…磁性層、１ａ…固定層、２ａ…フリー層、３…
非磁性層、４…電子の経路、５…固定させる層、６…縦
バイアス層、７…絶縁膜、８ａ，８ｂ…電極、９ａ，９
ｂ…膜厚調整層、２０…基体、２１…下シールド層、２
２…下ギャップ層、２３…磁気抵抗効果膜、２４…硬質
磁性膜、２５…上ギャップ層、２６…上シールド層、２
７…記録ギャップ層、２８…上部記録磁極、２９…コイ
ル、３０…再生ヘッド、３１…記録ヘッド、４０…磁気
記録媒体、４１…漏れ磁界。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に設けられた第１磁性層と、この
    第１磁性層と接して設けられた非磁性層と、この非磁性
    層と接して設けられた第２磁性層とを備え、外部磁界に
    応じて変化した抵抗値の変化に伴って、前記第１および
    第２磁性層の間を流れるセンス電流が変化する磁気抵抗
    効果素子において、 前記第１磁性層を流れるセンス電流の距離および前記第
    ２磁性層を流れるセンス電流の距離の両方、または、少
    なくとも何れか一方は、前記第１磁性層と前記非磁性層
    と前記第２磁性層とが積層された部分を流れるセンス電
    流の距離よりも長いことを特徴とする磁気抵抗効果素
    子。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記基板をその主表面と直交する方向から眺めた状態に
    おける、前記第１磁性層の領域と前記第２磁性層の領域
    とが重なり合う領域は、その面積が前記第１磁性層の領
    域の面積および前記第２磁性層の領域の面積の何れより
    も小さいことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
  3. 【請求項３】 基板上に設けられた請求項１または請求
    項２に記載の磁気抵抗効果素子と、 前記第１磁性層に取り付けられた第１の電極と、 前記第２磁性層に取り付けられた第２の電極と、 前記第１磁性層に接して設けられかつ前記第１磁性層に
    おける磁化の方向を固定させる層とを備えたことを特徴
    とする磁気抵抗効果ヘッド。
  4. 【請求項４】 データを記録するための複数のトラック
    を有する磁気記録媒体と、 この磁気記録媒体上にデータを記憶させるための磁気記
    録ヘッドと、 請求項３に記載の磁気抵抗効果ヘッドと、 前記磁気記録ヘッドおよび前記磁気抵抗効果ヘッドが取
    り付けられ、前記磁気記録ヘッドおよび前記磁気抵抗効
    果ヘッドを前記磁気記録媒体における所望のトラックへ
    移動させるアクチュエータ手段とを備えたことを特徴と
    する磁気記録再生装置。
  5. 【請求項５】 請求項４において、前記磁気記録再生装
    置は、ハードディスク・ドライブであることを特徴とす
    る磁気記録再生装置。
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