JP2000348307A - Magneto-resistive element, thin-film magnetic head and their production - Google Patents

Magneto-resistive element, thin-film magnetic head and their production

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JP2000348307A
JP2000348307A JP11156751A JP15675199A JP2000348307A JP 2000348307 A JP2000348307 A JP 2000348307A JP 11156751 A JP11156751 A JP 11156751A JP 15675199 A JP15675199 A JP 15675199A JP 2000348307 A JP2000348307 A JP 2000348307A
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magnetic
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opposite
antiferromagnetic
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Koichi Terunuma
幸一 照沼
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TDK Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magneto-resistive(MR) element which can be enhanced in heat radiation efficiency and a thin-film magnetic head as well as a process for producing the same. SOLUTION: The MR element includes a laminate 5 formed by laminating a free layer 54 which is a magnetic layer changing freely in a magnetization direction, a magnetic separation layer 53 consisting of a nonmagnetic metal, a bid layer 52 which is a magnetic layer fixed in the magnetization direction to one direction and an antiferromagnetic material layer 15 for fixing the magnetization direction of this bid layer 52. A tapered surface 5A inclined with respect to a medium-facing surface S is formed on the end face of the laminate 5 on the side opposite to the medium-facing surface S. The element is so constituted that the distance to the surface opposite to the medium-facing surface S of the antiferromagnetic material layer 51 is greater than the distance to the surface opposite to the medium-facing surface S of the free layer 54. As a result, a sufficient heat radiation quantity from the antiferromagnetic material layer 51 may be assured and the heating of the MR element may be suppressed.

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、磁気抵抗効果素
子、それを用いた薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方
法に関する。
The present invention relates to a magneto-resistance effect element, a thin-film magnetic head using the same, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ハードディスク装置の面記録密度
の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められ
ている。薄膜磁気ヘッドとしては、書き込み用の誘導型
磁気変換素子を有する記録ヘッドと読み出し用の磁気抵
抗効果素子(以下、MR(Magneto Resistive )素子と
も記す。)を有する再生ヘッドとを積層した構造の複合
型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the areal recording density of a hard disk drive has been improved, the performance of a thin film magnetic head has been required to be improved. As the thin film magnetic head, a composite structure in which a recording head having an inductive magnetic transducing element for writing and a reproducing head having a magnetoresistive element for reading (hereinafter also referred to as an MR (Magneto Resistive) element) is laminated. Type thin film magnetic heads are widely used.

【0003】MR素子としては、異方性磁気抵抗効果
(AMR(Anisotropic Magneto Resistive )効果)を
示す磁性膜を用いたAMR素子と、巨大磁気抵抗効果
(GMR(Giant Magneto Resistive )効果)を示する
磁性膜(GMR膜)を用いたGMR素子などがある。
As the MR element, an AMR element using a magnetic film exhibiting an anisotropic magnetoresistive effect (AMR) and a giant magnetoresistive (GMR) effect are shown. There is a GMR element using a magnetic film (GMR film).

【0004】AMR素子を用いた再生ヘッドはAMRヘ
ッドあるいは単にMRヘッドと呼ばれ、GMR素子を用
いた再生ヘッドはGMRヘッドと呼ばれる。AMRヘッ
ドは、面記録密度が1ギガビット/(インチ)2 を超え
る再生ヘッドとして利用され、GMRヘッドは、面記録
密度が3ギガビット/(インチ)2 を超える再生ヘッド
として利用されている。
A reproducing head using an AMR element is called an AMR head or simply an MR head, and a reproducing head using a GMR element is called a GMR head. The AMR head is used as a reproducing head having a surface recording density exceeding 1 gigabit / (inch) 2 , and the GMR head is used as a reproducing head having a surface recording density exceeding 3 gigabit / (inch) 2 .

【0005】ところで、GMR膜としては、「多層型
(アンチフェロ型)」、「誘導フェリ型」、「グラニュ
ラ型」、「スピンバルブ型」等が提案されている。これ
らの中で、比較的構成が単純で、弱い磁場でも大きな抵
抗変化を示し、量産に好ましいと考えられるGMR膜
は、スピンバルブ型である。
Incidentally, as the GMR film, a "multilayer type (antiferro type)", an "induction ferri type", a "granular type", a "spin valve type" and the like have been proposed. Among these, the GMR film, which has a relatively simple structure, shows a large resistance change even in a weak magnetic field, and is considered preferable for mass production, is a spin valve type.

【0006】図23は、スピンバルブ型GMR膜(以
下、スピンバルブ膜と略す)を用いた複合ヘッド200
の概略構造を表す側断面図である。複合ヘッド200
は、ハードディスクなどの磁気記録媒体に対向して配置
される。複合ヘッド200は、例えばAl2 3 ・Ti
C(アルティック)で形成された基板201を有してお
り、この基板201の上に、例えばAl2 3 (アルミ
ナ)で形成された絶縁層202を介して、磁性材料で形
成された下部シールド層203が積層されている。下部
シールド層203上には、例えばAl2 3 やAlN
(窒化アルミニウム)で形成された下部シールドギャッ
プ層204と上部シールドギャップ層206が積層され
ている。これら下部シールドギャップ層204と上部シ
ールドギャップ層206の間には、積層体205が埋設
されている。なお、この場合、積層体205は、上記の
スピンバルブ型GMR膜である。
FIG. 23 shows a composite head 200 using a spin valve type GMR film (hereinafter abbreviated as a spin valve film).
It is a sectional side view showing the schematic structure of. Composite head 200
Is disposed to face a magnetic recording medium such as a hard disk. The composite head 200 is made of, for example, Al 2 O 3 .Ti
It has a substrate 201 made of C (Altic), and a lower part made of a magnetic material is formed on the substrate 201 via an insulating layer 202 made of, for example, Al 2 O 3 (alumina). The shield layer 203 is laminated. On the lower shield layer 203, for example, Al 2 O 3 or AlN
A lower shield gap layer 204 and an upper shield gap layer 206 made of (aluminum nitride) are stacked. A laminate 205 is buried between the lower shield gap layer 204 and the upper shield gap layer 206. In this case, the stacked body 205 is the spin valve type GMR film described above.

【0007】上部シールドギャップ層206の上には、
磁性材料からなる上部シールド層207(兼下部磁極)
が形成されている。上部シールド層207には、例えば
Al2 3 からなる記録ギャップ層208を挟んで、上
部磁極層210が対向配置されている。下部シールド層
207と上部磁極層210との間には絶縁層209に埋
設された状態で、薄膜コイル211が形成されている。
On the upper shield gap layer 206,
Upper shield layer 207 made of magnetic material (also serves as lower magnetic pole)
Are formed. The upper magnetic pole layer 210 is opposed to the upper shield layer 207 with the recording gap layer 208 made of, for example, Al 2 O 3 therebetween. A thin-film coil 211 is formed between the lower shield layer 207 and the upper magnetic pole layer 210 while being buried in the insulating layer 209.

【0008】下部シールド層203、下部シールドギャ
ップ層204、積層体205および上部シールドギャッ
プ層206は、磁気記録媒体の情報を読み出す再生ヘッ
ド部を構成している。また、上部シールド層(兼下部磁
極)207、記録ギャップ層208、絶縁層209、上
部磁極層210および薄膜コイル211は、磁気記録媒
体に情報を書き込む記録ヘッド部を構成している。な
お、図中Sで示す面は、複合ヘッド200が磁気記録媒
体に対向する媒体対向面(エアベアリング面:ABS)
である。
[0008] The lower shield layer 203, the lower shield gap layer 204, the laminate 205 and the upper shield gap layer 206 constitute a reproducing head for reading information from the magnetic recording medium. The upper shield layer (also serving as a lower magnetic pole) 207, the write gap layer 208, the insulating layer 209, the upper magnetic pole layer 210, and the thin-film coil 211 constitute a recording head unit for writing information on a magnetic recording medium. The surface indicated by S in the drawing is a medium facing surface (air bearing surface: ABS) in which the composite head 200 faces the magnetic recording medium.
It is.

【0009】ここで、図24と図25を用いて、スピン
バルブ膜である積層体205の構造について説明する。
図24は積層体205の媒体対向面Sと平行な断面図
(すなわち、図23におけるXXIV−XXIV断面
図)であり、図25は積層体205の媒体対向面S垂直
な断面図(すなわち、図23の積層体205の拡大図)
である。スピンバルブ膜は、基本的に、例えばPtMn
(白金・マンガン合金)からなる反強磁性層251、例
えばCo(コバルト)からなる磁性層であるピンド層2
52、例えばCu(銅)からなる非磁性金属層253、
例えばNiFe(パーマロイ)からなるフリー層254
の4層を順に積層した多層膜で構成されている。ピンド
層252と反強磁性層251とを積層した状態で、例え
ば摂氏250度で熱処理すると、ピンド層252と反強
磁性層251の界面での交換結合による交換異方性磁場
により、ピンド層252の磁化の方向は例えば図中Yで
示す方向へ固定される。フリー層254は、非磁性金属
層253によって反強磁性層251から隔てられている
ため、その磁化方向は固定されていず、外部磁場によっ
て変化する。
Here, the structure of the laminated body 205 which is a spin valve film will be described with reference to FIGS.
24 is a cross-sectional view (that is, a cross-sectional view taken along XXIV-XXIV in FIG. 23) of the laminate 205 parallel to the medium facing surface S, and FIG. 25 is a cross-sectional view of the laminate 205 perpendicular to the medium facing surface S (that is, FIG. 23 is an enlarged view of the laminate 205)
It is. The spin valve film is basically made of, for example, PtMn.
(Platinum-manganese alloy) antiferromagnetic layer 251, for example, pinned layer 2 which is a magnetic layer made of Co (cobalt)
52, a nonmagnetic metal layer 253 made of, for example, Cu (copper);
For example, a free layer 254 made of NiFe (permalloy)
And a multilayer film in which four layers are sequentially laminated. When the pinned layer 252 and the antiferromagnetic layer 251 are laminated and heat-treated at, for example, 250 degrees Celsius, the pinned layer 252 is subjected to an exchange anisotropic magnetic field due to exchange coupling at the interface between the pinned layer 252 and the antiferromagnetic layer 251. Is fixed, for example, in the direction indicated by Y in the figure. Since the free layer 254 is separated from the antiferromagnetic layer 251 by the nonmagnetic metal layer 253, its magnetization direction is not fixed and changes with an external magnetic field.

【0010】ところで、このようなスピンバルブ膜を用
いた情報の再生、つまり磁気記録媒体からの信号磁場の
検出は以下のように行われる。まず、ピンド層252、
非磁性金属層253およびフリー層254に、直流定電
流である検出電流(センス電流)が、例えば図中Xで示
す方向に流される。磁気記録媒体からの信号磁場を受け
ると、フリー層254の磁化の方向が変化する。フリー
層254の磁化方向とピンド層252の(固定されてい
る)磁化方向との相対角度によって、電気抵抗が変化
し、これに伴う電圧変化として情報が検出される。
The reproduction of information using such a spin valve film, that is, the detection of a signal magnetic field from a magnetic recording medium is performed as follows. First, the pinned layer 252,
A detection current (sense current), which is a DC constant current, flows through the nonmagnetic metal layer 253 and the free layer 254, for example, in a direction indicated by X in the drawing. Upon receiving a signal magnetic field from the magnetic recording medium, the direction of magnetization of the free layer 254 changes. The electric resistance changes depending on the relative angle between the magnetization direction of the free layer 254 and the (fixed) magnetization direction of the pinned layer 252, and information is detected as a voltage change accompanying the change.

【0011】ここで、一般に、MR素子の媒体対向面S
からその反対面までの距離は、MRハイト(MR―H)
と呼ばれている。スピンバルブ膜を用いたMR素子の場
合、フリー層の媒体対向面Sからその反対面までの距離
が、MRハイトを決定する。図25に示したように、従
来の積層体205では、反強磁性層251、ピンド層2
52、非磁性金属層253およびフリー層254の媒体
対向面からその反対面までの距離はほぼ同じになってい
る。
Here, generally, the medium facing surface S of the MR element
The distance from to the opposite surface is MR height (MR-H)
is called. In the case of an MR element using a spin valve film, the distance from the medium facing surface S of the free layer to the opposite surface determines the MR height. As shown in FIG. 25, in the conventional laminate 205, the antiferromagnetic layer 251 and the pinned layer 2
The distance from the medium facing surface to the opposite surface of the non-magnetic metal layer 253 and the free layer 254 is substantially the same.

【0012】また、MR素子の再生トラック幅Twは、
高記録密度化に伴って小さくなりつつある。また、これ
に伴い、MR素子のMRハイトも小さくなる傾向にあ
る。例えば、磁気記録媒体のトラック幅が1μmの場
合、MR素子の再生トラック幅は1μmでMRハイトは
0.6μmである。一方、磁気記録媒体のトラック幅が
0.5μmの場合、MR素子の再生トラック幅は0.5
μmでMRハイトは0.3μmとなる。
The reproduction track width Tw of the MR element is:
It is getting smaller with higher recording density. Accordingly, the MR height of the MR element tends to decrease. For example, when the track width of the magnetic recording medium is 1 μm, the reproduction track width of the MR element is 1 μm and the MR height is 0.6 μm. On the other hand, when the track width of the magnetic recording medium is 0.5 μm, the reproduction track width of the MR element is 0.5 μm.
At μm, the MR height is 0.3 μm.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】このように、MR素子
では小型化が進んでいるが、この小型化に伴い、MR素
子で発生する熱による次のような問題が発生している。
つまり、MR素子で発生する熱は上下のシールドギャッ
プ層を介して上下のシールド層(図23におけるシール
ド層203,207)に放熱される。しかしながら、M
R素子の再生トラック幅とMRハイトが小さくなると、
MR素子の放熱面積(つまり再生トラック幅とMRハイ
トの積)が大幅に縮小する。このような放熱面積の縮小
に伴うMR素子の発熱は、エレクトロマイグレーション
(導体中を金属原子が移動して局所的なボイドができる
現象)や層間拡散を引き起こす一因となる。その結果、
MR素子の寿命が短くなるという問題がある。
As described above, the miniaturization of the MR element is progressing. However, with the miniaturization, the following problem occurs due to the heat generated in the MR element.
That is, the heat generated in the MR element is radiated to the upper and lower shield layers (the shield layers 203 and 207 in FIG. 23) via the upper and lower shield gap layers. However, M
When the reproduction track width of the R element and the MR height become smaller,
The heat radiation area of the MR element (that is, the product of the reproduction track width and the MR height) is significantly reduced. Such heat generation of the MR element due to the reduction of the heat radiation area causes electromigration (a phenomenon in which metal atoms move in a conductor to form local voids) and interlayer diffusion. as a result,
There is a problem that the life of the MR element is shortened.

【0014】なお、特開平6−223331号公報およ
び特開平10−222816号公報には、MR素子の周
囲の層(シールド層、絶縁層、基板など)を熱伝導率の
高い材料で構成することにより、MR素子で発生した熱
を効率的に放熱する技術が開示されている。しかしなが
ら、上述したMR素子の小型化に伴ってMR素子の放熱
面積が小さくなると、MR素子の周囲の層の熱伝導率を
高くしたとしても放熱能力の向上はあまり期待できな
い。
It should be noted that JP-A-6-223331 and JP-A-10-222816 disclose that layers around the MR element (shield layer, insulating layer, substrate, etc.) are made of a material having high thermal conductivity. A technology for efficiently dissipating heat generated in an MR element has been disclosed. However, when the heat dissipation area of the MR element is reduced with the miniaturization of the MR element described above, even if the thermal conductivity of the layer around the MR element is increased, the improvement of the heat dissipation ability cannot be expected much.

【0015】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、放熱能力を高めることができる磁気
抵抗効果素子および薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造
方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a magnetoresistive element, a thin-film magnetic head, and a method of manufacturing the same, which can enhance the heat radiation capability.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗効果素
子は、磁気分離層と、この磁気分離層の一方の面に形成
され外部磁場により磁化方向が自由に変化する軟磁性層
と、磁気分離層の他方の面に形成された強磁性層と、強
磁性層の前記磁気分離層と接する面とは反対側の面に形
成された反強磁性層を含み、軟磁性層、磁気分離層、強
磁性層および反強磁性層は一端面が外部磁場に対向する
面を形成するよう構成されており、反強磁性層の前記一
端面から反対面までの距離が、少なくとも、軟磁性層の
前記一端面からその反対面までの距離より大きくなるよ
う構成されている。
According to the present invention, there is provided a magnetoresistive element comprising: a magnetic separation layer; a soft magnetic layer formed on one surface of the magnetic separation layer and having a magnetization direction freely changed by an external magnetic field; A ferromagnetic layer formed on the other surface of the separation layer, and an antiferromagnetic layer formed on a surface of the ferromagnetic layer opposite to the surface in contact with the magnetic separation layer; , The ferromagnetic layer and the antiferromagnetic layer are configured such that one end surface forms a surface facing an external magnetic field, and the distance from the one end surface to the opposite surface of the antiferromagnetic layer is at least the soft magnetic layer. It is configured to be larger than the distance from the one end face to the opposite face.

【0017】本発明の磁気抵抗効果素子では、外部磁場
(例えば記録媒体などからの信号磁場)によるフリー層
の磁化方向の変化に伴って電気抵抗が変化し、この抵抗
変化に伴う電圧変化(読み出し出力)に基づいて磁気情
報が検出される。磁気抵抗効果素子に流れる検出電流
(センス電流)により生ずるジュール熱は、前記一端面
から反対面までの距離がより大きい反強磁性層を通って
放熱される。
In the magnetoresistive element of the present invention, the electric resistance changes according to the change in the magnetization direction of the free layer due to an external magnetic field (for example, a signal magnetic field from a recording medium or the like). Magnetic information is detected based on the output. Joule heat generated by a detection current (sense current) flowing through the magnetoresistive element is radiated through the antiferromagnetic layer having a larger distance from the one end face to the opposite face.

【0018】また、本発明の磁気抵抗効果素子では、反
強磁性層の前記一端面からその反対面までの距離と、軟
磁性層の前記一端面からその反対面までの距離との差
が、0.05μm以上1.0μm以下であることが好ま
しい。この距離の差が、0.05μm未満の場合には、
放熱効果の向上は殆ど見られず、1.0μmより大きい
場合には、読み出し出力のプラスとマイナスの非対称性
が大きくなる。
In the magnetoresistive element of the present invention, the difference between the distance from the one end face of the antiferromagnetic layer to the opposite face and the distance from the one end face of the soft magnetic layer to the opposite face is: The thickness is preferably 0.05 μm or more and 1.0 μm or less. If this difference in distance is less than 0.05 μm,
There is almost no improvement in the heat radiation effect, and when it is larger than 1.0 μm, the positive and negative asymmetry of the read output increases.

【0019】また、本発明の磁気抵抗効果素子では、軟
磁性層、磁気分離層、強磁性層および反強磁性層の前記
一端面の反対面が、前記一端面に対して傾斜するように
してもよい。このような傾斜を形成すれば、反強磁性層
の前記一端面から反対面までの距離が少なくとも軟磁性
層の前記一端面からその反対面までの距離より大きいと
いう上述の構成を、比較的簡単に得ることができる。
In the magnetoresistive element according to the present invention, the surfaces of the soft magnetic layer, the magnetic separation layer, the ferromagnetic layer and the antiferromagnetic layer opposite to the one end face are inclined with respect to the one end face. Is also good. By forming such an inclination, the above-described configuration in which the distance from the one end surface of the antiferromagnetic layer to the opposite surface is at least larger than the distance from the one end surface of the soft magnetic layer to the opposite surface is relatively simple. Can be obtained.

【0020】また、本発明の磁気抵抗効果素子では、軟
磁性層の前記一端面の反対の面が、前記一端面に対して
平行な面であり、磁気分離層、強磁性層および反強磁性
層の前記一端面の反対面が、前記一端面に対して傾斜す
るようにしても良い。軟磁性層の各端面が垂直である方
が、MRハイトをより正確に決めることができる。
In the magnetoresistive element according to the present invention, the surface of the soft magnetic layer opposite to the one end surface is a surface parallel to the one end surface, and the magnetic separation layer, the ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer The opposite side of the one end face of the layer may be inclined with respect to the one end face. If the end faces of the soft magnetic layer are perpendicular, the MR height can be determined more accurately.

【0021】本発明の磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効
果素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、磁気抵抗効果
素子は、磁気分離層と、この磁気分離層の一方の面に形
成され外部磁場により磁化方向が自由に変化する軟磁性
層と、磁気分離層の他方の面に形成された強磁性層と、
強磁性層の磁気分離層と接する面とは反対側の面に形成
された反強磁性層を含んでおり、軟磁性層、磁気分離
層、強磁性層および反強磁性層は一端面が記録媒体に対
向する面を形成し、反強磁性層の前記一端面から反対面
までの距離が、少なくとも、軟磁性層の前記一端面から
その反対面までの距離より大きくなるよう構成されてい
る。
The magnetoresistive element of the present invention is a thin-film magnetic head having a magnetoresistive element. The magnetoresistive element has a magnetic separation layer and an external magnetic field formed on one surface of the magnetic separation layer. A soft magnetic layer in which the magnetization direction changes freely, a ferromagnetic layer formed on the other surface of the magnetic separation layer,
The ferromagnetic layer includes an antiferromagnetic layer formed on the surface of the ferromagnetic layer opposite to the surface in contact with the magnetic separation layer, and one end surface of the soft magnetic layer, the magnetic separation layer, the ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer is recorded. A surface facing the medium is formed, and the distance from the one end surface of the antiferromagnetic layer to the opposite surface is at least larger than the distance from the one end surface of the soft magnetic layer to the opposite surface.

【0022】また、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、磁気
抵抗効果素子を挟んで対向するように配置され、磁気抵
抗効果素子を磁気的に遮蔽する2つの磁気シールド層を
備えるようにしても良い。磁気抵抗効果膜で発生したジ
ュール熱は、上記の反強磁性層を通って一方の磁気シー
ルド膜に伝達される。
Further, the thin-film magnetic head of the present invention may be provided with two magnetic shield layers disposed so as to face each other with the magnetoresistive effect element interposed therebetween and for magnetically shielding the magnetoresistive effect element. Joule heat generated in the magnetoresistive film is transmitted to one magnetic shield film through the antiferromagnetic layer.

【0023】また、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、互い
に磁気的に連結され、かつ、記録媒体に対向する側の一
部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を含
み、それぞれ少なくとも1つの層からなる2つの磁性層
と、2つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを有す
るようにしても良い。コイルに電流を流すことにより磁
極部分に(ギャップ層を横断する方向の)磁場が生じ、
この磁場により磁気記録媒体に情報が書き込まれる。
Also, in the thin-film magnetic head of the present invention, a portion of the side facing the recording medium is magnetically connected to each other and includes a magnetic pole portion facing each other via the gap layer. And two thin-film coils disposed between the two magnetic layers. When a current is passed through the coil, a magnetic field (in the direction traversing the gap layer) is generated in the magnetic pole portion,
Information is written to the magnetic recording medium by this magnetic field.

【0024】本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法は、
基体上に、反強磁性層、強磁性層、磁気分離層および軟
磁性層を含む積層体を形成する工程と、反強磁性層の一
端面から反対面までの距離が少なくとも軟磁性層の(反
強磁性層の前記一端面と同じ側の)一端面からその反対
面までの距離より大きくなるよう、積層体をパターニン
グする工程とを含む。この製造方法によれば、基体側か
ら、反強磁性層、強磁性層、磁気分離層、軟磁性層が、
この順に形成された積層体が得られる。
The method for manufacturing a magnetoresistive element of the present invention comprises:
Forming a laminated body including an antiferromagnetic layer, a ferromagnetic layer, a magnetic separation layer, and a soft magnetic layer on a substrate, wherein the distance from one end surface to the opposite surface of the antiferromagnetic layer is at least ( Patterning the stack to be greater than the distance from one end face (on the same side as the one end face of the antiferromagnetic layer) to its opposite face. According to this manufacturing method, the antiferromagnetic layer, the ferromagnetic layer, the magnetic separation layer, and the soft magnetic layer
A laminate formed in this order is obtained.

【0025】本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法で
は、前記一端面から反対面までの距離が(少なくとも軟
磁性層よりも)大きい反強磁性層が形成される。積層体
中を流れる電流によって生じるジュール熱は、この反強
磁性層を通って放熱される。
According to the method of manufacturing a magnetoresistive element of the present invention, an antiferromagnetic layer having a large distance from the one end face to the opposite face (at least larger than the soft magnetic layer) is formed. Joule heat generated by the current flowing in the laminate is radiated through the antiferromagnetic layer.

【0026】本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法で
は、パターニング工程において、イオンミリング法を用
いるようにしても良い。また、イオンミリング法におけ
るイオンの入射角度またはレジストマスクの厚さの少な
くとも一方を調節することにより、前記積層体の傾斜面
の傾斜角度を制御しても良い。
In the method of manufacturing a magnetoresistive element of the present invention, an ion milling method may be used in the patterning step. In addition, by adjusting at least one of the incident angle of ions or the thickness of the resist mask in the ion milling method, the inclination angle of the inclined surface of the laminate may be controlled.

【0027】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁
気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘッドを製造する方法
であって、磁気抵抗効果素子を形成する工程が、基体上
に、反強磁性層、強磁性層、磁気分離層および軟磁性層
を含む積層体を形成する工程と、反強磁性層の前記一端
面から反対面までの距離が少なくとも軟磁性層の(反強
磁性層の前記一端面と同じ側の)一端面からその反対面
までの距離より大きくなるよう、積層体をパターニング
する工程を含むものである。
The method of manufacturing a thin film magnetic head according to the present invention is a method of manufacturing a thin film magnetic head having a magnetoresistive effect element, wherein the step of forming the magnetoresistive effect element comprises forming an antiferromagnetic layer on a substrate. Forming a laminate including a ferromagnetic layer, a magnetic separation layer, and a soft magnetic layer, wherein the distance from the one end surface to the opposite surface of the antiferromagnetic layer is at least one of the soft magnetic layer And a step of patterning the stacked body so as to be larger than a distance from one end face (on the same side as the end face) to the opposite face.

【0028】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、
第1の磁気シールド層を形成する工程と、第1の磁気シ
ールド層の上に第1のシールドギャップ層を形成する工
程と、第1のシールドギャップ層の上に磁気抵抗効果素
子を形成する工程と、磁気抵抗効果素子の上に第2のシ
ールドギャップ層を形成する工程と、第2のシールドギ
ャップ層の上に第2の磁気シールド層を形成する工程と
を含んでもよい。
According to the method of manufacturing a thin film magnetic head of the present invention,
Forming a first magnetic shield layer, forming a first shield gap layer on the first magnetic shield layer, and forming a magnetoresistive element on the first shield gap layer And a step of forming a second shield gap layer on the magnetoresistive element, and a step of forming a second magnetic shield layer on the second shield gap layer.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0030】〔第1の実施の形態〕図1ないし図16を
参照して、本発明の第1の実施の形態に係る磁気抵抗効
果素子としてのMR素子と、それを用いた薄膜磁気ヘッ
ドとしての複合ヘッドについて説明する。
[First Embodiment] Referring to FIGS. 1 to 16, an MR element as a magnetoresistive element according to a first embodiment of the present invention and a thin film magnetic head using the same will be described. Will be described.

【0031】MR素子と複合ヘッドの構成 図1は、第1の実施の形態の複合ヘッド100の基本構
成を表す断面図である。複合ヘッド100は、ハードデ
ィスクなどの磁気記録媒体に情報を記録する記録ヘッド
部101と、磁気記録媒体の情報を再生する再生ヘッド
部102を一体に構成したものである。複合ヘッド10
0の一方の端面(図1における左端面)は、磁気記録媒
体に対向している媒体対向面(またはエアベアリング
面;ABS)Sであり、本発明における「外部磁場に対
向する面」または「記録媒体に対向する面」の一具体例
に対応している。図1では、磁気記録媒体の移動方向は
矢印Zで表され、磁気記録媒体のトラック幅の方向(す
なわち、複合ヘッドの再生トラック幅の方向)は矢印X
で表されている。また、磁気記録媒体と複合ヘッド10
0が対向する方向は、矢印Yで表されている。
Configuration of MR Element and Composite Head FIG. 1 is a sectional view showing a basic configuration of a composite head 100 according to the first embodiment. The composite head 100 has a recording head unit 101 for recording information on a magnetic recording medium such as a hard disk, and a reproducing head unit 102 for reproducing information on a magnetic recording medium. Composite head 10
0 is an end surface (or an air bearing surface; ABS) S facing the magnetic recording medium, and is referred to as a “surface facing an external magnetic field” or “surface” in the present invention. Surface facing the recording medium ". In FIG. 1, the moving direction of the magnetic recording medium is indicated by an arrow Z, and the direction of the track width of the magnetic recording medium (that is, the direction of the reproducing track width of the composite head) is indicated by an arrow X.
It is represented by In addition, the magnetic recording medium and the composite head 10
The direction in which 0 is opposed is represented by an arrow Y.

【0032】複合ヘッド100は、例えばAl2 3
TiC(アルティック)よりなる基体1を有している。
この基体1の上には、例えばAl2 3 (アルミナ)よ
りなる膜厚2〜10μmの絶縁層2と、NiFe(パー
マロイ)などの磁性材料よりなる膜厚1〜3μmの下部
シールド層3が積層されている。下部シールド層3の上
には、Al2 3 またはAlN(チッ化アルミニウム)
よりなる膜厚10〜100nmの下部シールドギャップ
層4と上部シールドギャップ層6が形成されている。
The composite head 100 is made of, for example, Al 2 O 3.
It has a substrate 1 made of TiC (Altic).
An insulating layer 2 made of, for example, Al 2 O 3 (alumina) and having a thickness of 2 to 10 μm, and a lower shield layer 3 made of a magnetic material such as NiFe (permalloy) having a thickness of 1 to 3 μm are formed on the base 1. It is laminated. On the lower shield layer 3, Al 2 O 3 or AlN (aluminum nitride)
A lower shield gap layer 4 and an upper shield gap layer 6 having a film thickness of 10 to 100 nm are formed.

【0033】下部シールドギャップ層4と上部シールド
ギャップ層6の間には、スピンバルブ膜である積層体5
を含むMR素子50(図2)が埋設されている。上部シ
ールドギャップ層6上には、Ni−Fe(パーマロイ)
などの磁性材料からなり、再生ヘッド部102と記録ヘ
ッド部101の双方に用いられる膜厚1〜4μmの上部
シールド層兼下部磁極(以下、上部シールド層と記
す。)9が形成されている。
Between the lower shield gap layer 4 and the upper shield gap layer 6, a laminated body 5 which is a spin valve film is provided.
Is embedded therein (FIG. 2). Ni—Fe (permalloy) is formed on the upper shield gap layer 6.
An upper shield layer and lower magnetic pole (hereinafter, referred to as an upper shield layer) 9 having a film thickness of 1 to 4 μm and formed of a magnetic material such as the above is used for both the reproducing head unit 102 and the recording head unit 101.

【0034】上部シールド層9上には、例えばAl2
3 などの絶縁膜よりなる膜厚0.1〜0.5μmの記録
ギャップ層10が形成されている。この記録ギャップ層
10の上に、膜厚1.0〜5.0μmのフォトレジスト
層11を介して、記録ヘッド用の第1層目の薄膜コイル
12(膜厚2〜3μm)と、これを覆うフォトレジスト
層13が形成されている。フォトレジスト層13の上に
は、第2層目の薄膜コイル14(膜厚2〜3μm)とこ
れを覆うフォトレジスト層15が形成されている。な
お、本実施の形態では薄膜コイルが2層の例を示した
が、薄膜コイルの総数は1層あるいは3層以上であって
もよい。
On the upper shield layer 9, for example, Al 2 O
A recording gap layer 10 having a thickness of 0.1 to 0.5 μm made of an insulating film such as 3 is formed. On the recording gap layer 10, a first layer thin film coil 12 (2 to 3 μm in thickness) for a recording head is interposed via a photoresist layer 11 having a thickness of 1.0 to 5.0 μm. A covering photoresist layer 13 is formed. On the photoresist layer 13, a second-layer thin-film coil 14 (thickness: 2 to 3 μm) and a photoresist layer 15 covering the second-layer thin film coil 14 are formed. In this embodiment, the example in which the number of the thin film coils is two is described, but the total number of the thin film coils may be one or three or more.

【0035】フォトレジスト層11,13,15を覆う
ように、記録ヘッド部用の磁性材料である、例えば高飽
和磁束密度材のNiFe(パーマロイ)またはFeNよ
りなる膜厚約3μmの上部磁極16が形成されている。
なお、図1では図示しないが、上部磁極16は、例えば
Al2 3 よりなる膜厚20〜30μmのオーバーコー
ト層(図9におけるオーバーコート層17)によって覆
われている。
An upper magnetic pole 16 having a thickness of about 3 μm and made of a magnetic material for a recording head, for example, NiFe (permalloy) or FeN, which is a high saturation magnetic flux density material, is provided so as to cover the photoresist layers 11, 13 and 15. Is formed.
Although not shown in FIG. 1, the upper magnetic pole 16 is covered with an overcoat layer (overcoat layer 17 in FIG. 9) made of, for example, Al 2 O 3 and having a thickness of 20 to 30 μm.

【0036】下部シールド層3、下部シールドギャップ
層4、MR素子50、上部シールドギャップ層6および
上部シールド層9は、磁気記録媒体の情報(つまり磁気
記録媒体からの信号磁場)を検出する再生ヘッド部10
2を構成している。再生ヘッド部102は、磁気記録媒
体からの信号磁場によってMR素子50に発生する電気
抵抗の変化を検出するようになっている。
The lower shield layer 3, the lower shield gap layer 4, the MR element 50, the upper shield gap layer 6, and the upper shield layer 9 form a reproducing head for detecting information on a magnetic recording medium (ie, a signal magnetic field from the magnetic recording medium). Part 10
2. The reproducing head unit 102 detects a change in electric resistance generated in the MR element 50 by a signal magnetic field from a magnetic recording medium.

【0037】また、上部磁気シールド部(兼下部磁極)
9、記録ギャップ層10、コイル12,14および上部
磁極16は、磁気記録媒体に情報を書き込む記録ヘッド
部101を構成している。記録ヘッド部101は、コイ
ル12,14に流れる電流によって上下の磁極16,9
に磁束を生じ、磁極16、9間の記録ギャップ層10近
傍に生ずる磁束によって磁気記録媒体の磁性層を磁化す
るようになっている。
An upper magnetic shield part (also a lower magnetic pole)
The recording gap layer 10, the coils 12, 14 and the upper magnetic pole 16 constitute a recording head unit 101 for writing information on a magnetic recording medium. The recording head unit 101 causes upper and lower magnetic poles 16, 9 by the current flowing through the coils
A magnetic flux generated in the vicinity of the recording gap layer 10 between the magnetic poles 16 and 9 magnetizes the magnetic layer of the magnetic recording medium.

【0038】なお、下部シールド層3は、本発明におけ
る「第1のシールド層」の一具体例に対応する。上部シ
ールド層9は、本発明における「第2のシールド層」の
一具体例に対応する。これら上部シールド層9および下
部シールド層3は、本発明における「2つの磁気シール
ド層」の一具体例にも対応する。シールドギャップ層
4、8は、本発明における「第1のシールドギャップ
層」および「第2のシールドギャップ層」の一具体例に
それぞれ対応する。下部磁極(上部シールド層)9およ
び上部磁極16が本発明における「2つの磁性層」の一
具体例に対応し、下部磁極9、上部磁極16、薄膜コイ
ル12,14および記録ギャップ層10を含む部分が本
発明における「誘導型磁気変換素子」の一具体例に対応
する。
The lower shield layer 3 corresponds to a specific example of "first shield layer" in the present invention. The upper shield layer 9 corresponds to a specific example of “second shield layer” in the present invention. The upper shield layer 9 and the lower shield layer 3 correspond to a specific example of “two magnetic shield layers” in the present invention. The shield gap layers 4 and 8 correspond to specific examples of “first shield gap layer” and “second shield gap layer” in the present invention, respectively. The lower magnetic pole (upper shield layer) 9 and the upper magnetic pole 16 correspond to a specific example of “two magnetic layers” in the present invention, and include the lower magnetic pole 9, the upper magnetic pole 16, the thin film coils 12 and 14, and the recording gap layer 10. The portion corresponds to a specific example of “inductive magnetic transducer” in the present invention.

【0039】図2は、積層体5を含むMR素子50を表
す図であり、複合ヘッド100の媒体対向面Sと平行な
断面(図1におけるII−II断面)を表している。本
実施の形態のMR素子50の積層体5は、下部シールド
ギャップ層4の上に、例えばPtMn(白金−マンガ
ン)からなる反強磁性層51、例えばCo(コバルト)
からなる磁性層であるピンド層52、例えばCu(銅)
からなる非磁性金属層53、例えばNiFe(パーマロ
イ)からなるフリー層54を順に積層したものである。
FIG. 2 is a diagram showing the MR element 50 including the laminated body 5, and shows a cross section (II-II cross section in FIG. 1) parallel to the medium facing surface S of the composite head 100. The laminated body 5 of the MR element 50 of the present embodiment has an antiferromagnetic layer 51 made of, for example, PtMn (platinum-manganese), for example, Co (cobalt) on the lower shield gap layer 4.
Layer 52 which is a magnetic layer made of, for example, Cu (copper)
A nonmagnetic metal layer 53 made of, for example, a free layer 54 made of NiFe (permalloy) is sequentially laminated.

【0040】ピンド層52と反強磁性層51とを積層し
た状態で例えば摂氏250度で熱処理すると、ピンド層
52と反強磁性層51の界面での交換結合により、ピン
ド層52の磁化の方向が固定される。なお、本実施の形
態では、ピンド層52の磁化の方向は図2におけるY方
向へ固定されるものとする。
When the pinned layer 52 and the antiferromagnetic layer 51 are stacked and heat-treated at, for example, 250 ° C., the exchange coupling at the interface between the pinned layer 52 and the antiferromagnetic layer 51 causes the magnetization direction of the pinned layer 52 to change. Is fixed. In the present embodiment, the direction of magnetization of pinned layer 52 is fixed in the Y direction in FIG.

【0041】積層体5の図2におけるX方向両側には、
フリー層54の磁化方向を揃えてノイズ(いわゆるバル
クハウゼンノイズ)の発生を抑えるためのバイアス印加
膜が設けられている。本実施の形態では、バイアス印加
膜は、バイアス用強磁性層55a,55bと、このバイ
アス用強磁性層55a,55bに積層されたバイアス用
反強磁性層56a,56bの2層で構成されている。バ
イアス用強磁性層55a,55bとバイアス用反強磁性
層56a,56bのそれぞれの界面での交換結合により
フリー層54に対するバイアス磁場が発生するようにな
っている。なお、本実施の形態では、フリー層54には
図2におけるX方向のバイアス磁場が与えられるものと
する。
On both sides of the laminate 5 in the X direction in FIG.
A bias application film is provided for aligning the magnetization directions of the free layer 54 to suppress generation of noise (so-called Barkhausen noise). In this embodiment, the bias applying film is composed of two layers of bias ferromagnetic layers 55a and 55b and bias antiferromagnetic layers 56a and 56b laminated on the bias ferromagnetic layers 55a and 55b. I have. The exchange coupling at the interface between the bias ferromagnetic layers 55a and 55b and the bias antiferromagnetic layers 56a and 56b generates a bias magnetic field for the free layer 54. In this embodiment, a bias magnetic field in the X direction in FIG. 2 is applied to the free layer 54.

【0042】ここで、反強磁性層51が本発明における
「反強磁性層」の一具体例に対応し、ピンド層52が本
発明における「強磁性層」の一具体例に対応する。ま
た、非磁性金属層53が本発明における「磁気分離層」
の一具体例に対応し、フリー層54が本発明における
「軟磁性層」の一具体例に対応する。
Here, the antiferromagnetic layer 51 corresponds to a specific example of the “antiferromagnetic layer” in the present invention, and the pinned layer 52 corresponds to a specific example of the “ferromagnetic layer” in the present invention. Further, the nonmagnetic metal layer 53 is the “magnetic separation layer” in the present invention.
The free layer 54 corresponds to a specific example of the “soft magnetic layer” in the present invention.

【0043】図3は、積層体5の図2におけるIII−
III断面図であり、媒体対向面Sに垂直な断面を表し
ている。積層体5の媒体対向面Sにおいて、反強磁性層
51、ピンド層52、非磁性金属層53およびフリー層
54のそれぞれの一端(図3における左端)は、媒体対
向面Sと一致している。一方、積層体5の媒体対向面S
と反対側の端面(図3における右端面)は、媒体対向面
Sに対して傾斜しているテーパ面5Aとなっており、フ
リー層54、非磁性金属層53、ピンド層52、反強磁
性層51の順に媒体対向面Sから反対面までの距離が大
きくなっている。具体的には、反強磁性層51のフリー
層54と反対側(図3における下面)における媒体対向
面Sからその反対面までの距離D1と、フリー層54の
反強磁性層51と反対側(図3における上面)における
媒体対向面Sからその反対面までの距離D2との差(D
1―D2)は、0.05μm〜1μmである。なお、フ
リー層54の媒体対向面Sからその反対面までの距離D
2が、MRハイトに対応している。
FIG. 3 is a sectional view of the laminate 5 taken along the line III-III in FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along a line III, and shows a section perpendicular to a medium facing surface S. In the medium facing surface S of the multilayer body 5, one end (the left end in FIG. 3) of each of the antiferromagnetic layer 51, the pinned layer 52, the nonmagnetic metal layer 53, and the free layer 54 coincides with the medium facing surface S. . On the other hand, the medium facing surface S of the laminate 5
The end surface on the opposite side (the right end surface in FIG. 3) is a tapered surface 5A inclined with respect to the medium facing surface S, and includes a free layer 54, a nonmagnetic metal layer 53, a pinned layer 52, and an antiferromagnetic layer. The distance from the medium facing surface S to the opposite surface increases in the order of the layer 51. More specifically, the distance D1 from the medium facing surface S to the opposite surface of the antiferromagnetic layer 51 on the side opposite to the free layer 54 (the lower surface in FIG. 3) and the opposite side of the free layer 54 to the antiferromagnetic layer 51 The difference (D2) from the distance D2 from the medium facing surface S to the opposite surface (the upper surface in FIG. 3)
1-D2) is 0.05 μm to 1 μm. The distance D from the medium facing surface S of the free layer 54 to the opposite surface thereof.
2 corresponds to the MR height.

【0044】複合ヘッドの製造方法 次に、図4ないし図15を参照して、複合ヘッド100
の製造方法について説明する。なお、図4ないし図9お
よび図12(B)は媒体対向面Sに垂直な断面を表して
いる。また、図10、図11、図12(A)、図13お
よび図14は複合ヘッド部分の媒体対向面に平行な断面
を拡大して表している。また、図15は、複合ヘッド1
00の平面構成を示している。
The method for manufacturing a composite head Next, with reference to FIGS. 4 to 15, combined head 100
A method of manufacturing the device will be described. 4 to 9 and FIG. 12B show cross sections perpendicular to the medium facing surface S. FIGS. 10, 11, 12A, 13 and 14 show enlarged cross sections of the composite head portion parallel to the medium facing surface. FIG. 15 shows the composite head 1
00 shows a plan configuration.

【0045】本実施の形態に係る製造方法では、まず、
図4に示したように、例えばAl23 ・TiC(アル
ティック)よりなる基体1上に、例えばAl2 3 (ア
ルミナ)よりなる絶縁層2を、約2〜10μmの膜厚で
堆積する。
In the manufacturing method according to the present embodiment, first,
As shown in FIG. 4, for example on the Al 2 O 3 · TiC substrate 1 made of (AlTiC), for example, Al 2 O 3 insulating layer 2 made of (alumina), deposited to a thickness of approximately 2~10μm I do.

【0046】次に、絶縁層2上に、磁性材料よりなる再
生ヘッド用の下部シールド層3を、例えばめっき法によ
って1〜3μmの膜厚に形成する。次に、下部シールド
層3の上に、例えばAl2 3 またはAlNを10〜1
00nmの膜厚にスパッタ堆積し、絶縁層としての下部
シールドギャップ層4を形成する。
Next, a lower shield layer 3 for a reproducing head made of a magnetic material is formed to a thickness of 1 to 3 μm on the insulating layer 2 by, for example, a plating method. Next, on the lower shield layer 3, for example, Al 2 O 3 or AlN
A lower shield gap layer 4 as an insulating layer is formed by sputtering to a thickness of 00 nm.

【0047】次に、下部シールドギャップ層4上に、積
層体5を形成するための積層膜5′を数十nmの膜厚に
形成する。具体的には、図10に拡大して示したよう
に、下部シールドギャップ層4上に、反強磁性層51、
ピンド層52、非磁性金属層53、フリー層54および
保護層58をこの順にスパッタ法で積層形成し、積層膜
5′とする。
Next, on the lower shield gap layer 4, a laminated film 5 'for forming the laminated body 5 is formed to a thickness of several tens nm. Specifically, as shown in FIG. 10 on an enlarged scale, an antiferromagnetic layer 51,
The pinned layer 52, the nonmagnetic metal layer 53, the free layer 54, and the protective layer 58 are laminated in this order by a sputtering method to form a laminated film 5 '.

【0048】ここで、反強磁性層51は、例えばPtM
n(白金−マンガン)、NiMn(ニッケル−マンガ
ン)等の材料を用いて20nm程度の膜厚に形成する。
ピンド層52は、例えばCo(コバルト)等の材料を用
いて2nm程度の膜厚に形成する。非磁性金属層53
は、例えばCu(銅)等の材料を用いて2.5nmの膜
厚に形成する。フリー層54は、例えばNiFe(パー
マロイ)等の材料を用いて8nmの膜厚に形成する。な
お、図10において、反強磁性層51、ピンド層52、
非磁性金属層53、フリー層54および保護層58の各
膜厚は、他の層の膜厚に比べて誇張して描かれている。
Here, the antiferromagnetic layer 51 is made of, for example, PtM
It is formed to a thickness of about 20 nm using a material such as n (platinum-manganese) or NiMn (nickel-manganese).
The pinned layer 52 is formed to a thickness of about 2 nm using a material such as Co (cobalt). Non-magnetic metal layer 53
Is formed to a thickness of 2.5 nm using a material such as Cu (copper). The free layer 54 is formed to a thickness of 8 nm using a material such as NiFe (permalloy). In FIG. 10, the antiferromagnetic layer 51, the pinned layer 52,
The thicknesses of the nonmagnetic metal layer 53, the free layer 54, and the protective layer 58 are exaggerated as compared with the thicknesses of the other layers.

【0049】保護層58は、Ta、Nb、Mo、Zr、
Hf、Cu、Al、Rh、Ru、Pt、RuRhMn、
PtMn、PtMnRhおよびTiWから選ばれた1つ
の材料による単層膜、またはTa/PtMn、Ta/C
u、Ta/Al、Ta/Ru、TiW/Cu、TiW/
RhおよびTiW/Ruから選ばれた1つの2層膜を用
いる(なお、元素間の「/」なる表示は両元素が積層さ
れていることを表している)。
The protective layer 58 is made of Ta, Nb, Mo, Zr,
Hf, Cu, Al, Rh, Ru, Pt, RuRhMn,
A single-layer film of one material selected from PtMn, PtMnRh and TiW, or Ta / PtMn, Ta / C
u, Ta / Al, Ta / Ru, TiW / Cu, TiW /
One two-layer film selected from Rh and TiW / Ru is used (note that “/” between elements indicates that both elements are stacked).

【0050】次に、図5および図11に示したように、
積層膜5′の上の積層体5を形成すべき位置に選択的に
フォトレジストパターン6aを形成する。このとき、フ
ォトレジストパターン6aは、後述するリフトオフを容
易に行うことができるように、例えば断面形状をT型と
する。
Next, as shown in FIGS. 5 and 11,
A photoresist pattern 6a is selectively formed at a position on the stacked film 5 'where the stacked body 5 is to be formed. At this time, the photoresist pattern 6a has, for example, a T-shaped cross section so that lift-off described later can be easily performed.

【0051】次に、フォトレジストパターン6aをマス
クとして積層膜5′をエッチングして、反強磁性層5
1、ピンド層52、非磁性金属層53およびフリー層5
4からなる積層体5のパターンを形成する。
Next, the laminated film 5 ′ is etched using the photoresist pattern 6 a as a mask to form the antiferromagnetic layer 5 ′.
1, pinned layer 52, non-magnetic metal layer 53 and free layer 5
The pattern of the laminated body 5 made of 4 is formed.

【0052】より詳細には、図12(A)および(B)
に示したように、フォトレジストパターン6aをマスク
として、積層膜5′を、例えばAr(アルゴン)等を用
いたイオンミリング法により斜め方向からエッチングし
て、媒体対向面Sと反対の側の端面にテーパ面5Aを形
成する。ここでは、イオンの入射角度αまたはフォトレ
ジストパターンtの厚さの少なくとも一方を調節するこ
とで、テーパ角度θを制御する。なお、イオンの入射角
度αは10〜60度の範囲で調節し、フォトレジストパ
ターン6aの厚さtは0.5〜5.0μmの範囲で調節
することが望ましい。例えばイオンの入射角度αを10
度とし、フォトレジストパターン6aの厚さを3μmと
すると、テーパ面5Aのテーパ角度θを15度にするこ
とができる。フォトレジストパターン6aの厚さが厚い
ほど、またイオンの入射角度αが大きいほど、テーパ角
度θは小さくなる。
More specifically, FIGS. 12A and 12B
As shown in FIG. 5, the laminated film 5 'is etched obliquely by an ion milling method using, for example, Ar (argon) using the photoresist pattern 6a as a mask, and the end face on the side opposite to the medium facing surface S is etched. Then, a tapered surface 5A is formed. Here, the taper angle θ is controlled by adjusting at least one of the ion incident angle α and the thickness of the photoresist pattern t. It is desirable that the ion incident angle α be adjusted in the range of 10 to 60 degrees, and the thickness t of the photoresist pattern 6a be adjusted in the range of 0.5 to 5.0 μm. For example, if the incident angle α of the ion is 10
When the thickness of the photoresist pattern 6a is 3 μm, the taper angle θ of the tapered surface 5A can be set to 15 degrees. The greater the thickness of the photoresist pattern 6a and the greater the incident angle α of ions, the smaller the taper angle θ.

【0053】次に、図13に示したように、積層体5の
両側に、フリー層54にバイアス磁場を与えるためのバ
イアス用強磁性層55a,55bとバイアス用反強磁性
層56a,56bを積層する。さらに、バイアス用反強
磁性層56a,56bの上に、電極層7a,7bを10
0〜200nm程度の膜厚に形成する。なお、この電極
層7は、例えば、Ta(タンタル)とAu(金)の積層
膜、Ti・W(チタン・タングステン合金)とTaの積
層膜として形成される。
Next, as shown in FIG. 13, the ferromagnetic layers 55a and 55b for bias and the antiferromagnetic layers 56a and 56b for bias for applying a bias magnetic field to the free layer 54 are provided on both sides of the laminated body 5. Laminate. Further, the electrode layers 7a and 7b are formed on the anti-ferromagnetic layers 56a and 56b for bias.
It is formed to a thickness of about 0 to 200 nm. The electrode layer 7 is formed as, for example, a laminated film of Ta (tantalum) and Au (gold), or a laminated film of Ti.W (titanium-tungsten alloy) and Ta.

【0054】なお、バイアス用反強磁性層56、および
積層体5の反強磁性層51の材料としては、Pt47〜
52at%、Mn48〜53at%なる組成(最も好ま
しくはPt48at%、Mn52at%)のPtMn、
Pt33〜52at%、Mn45〜57at%、Rh0
〜17at%なる組成(最も好ましくはPt40at
%、Mn51at%、Rh9%)のPtMnRh、Ru
0〜20at%、Rh0〜20at%、Mn75〜85
at%なる組成(最も好ましくはRu3at%、Rh1
5at%、Mn82at%)のRuRhMnの中から選
択することができる。
The materials of the antiferromagnetic layer 56 for bias and the antiferromagnetic layer 51 of the laminated body 5 are Pt47 to Pt47.
PtMn having a composition of 52 at% and Mn of 48 to 53 at% (most preferably Pt 48 at% and Mn 52 at%);
Pt 33-52 at%, Mn 45-57 at%, Rh0
~ 17at% composition (most preferably Pt40at
%, Mn 51 at%, Rh 9%) PtMnRh, Ru
0 to 20 at%, Rh 0 to 20 at%, Mn 75 to 85
at% composition (most preferably Ru3 at%, Rh1
(5 at%, Mn 82 at%).

【0055】次に、リフトオフ処理によって、フォトレ
ジストパターン6aとその上に積層されている堆積物D
(バイアス用強磁性層、バイアス用反強磁性層およびリ
ード導体層の各材料)を除去する。
Next, by a lift-off process, the photoresist pattern 6a and the deposit D
(The materials for the bias ferromagnetic layer, the bias antiferromagnetic layer, and the lead conductor layer) are removed.

【0056】次に、図6および図14に示したように、
下部シールドギャップ層4および積層体5を覆うように
して、AlN等の絶縁膜からなる上部シールドギャップ
層8を、10〜100nm程度の膜厚に形成し、積層体
5をシールドギャップ層4,8内に埋設する。
Next, as shown in FIGS. 6 and 14,
An upper shield gap layer 8 made of an insulating film such as AlN is formed to a thickness of about 10 to 100 nm so as to cover the lower shield gap layer 4 and the laminated body 5. Buried inside.

【0057】次に、上部シールドギャップ層8上に、磁
性材料からなり、再生ヘッドと記録ヘッドの双方に用い
られる上部シールド層兼下部磁極(以下、上部シールド
層と記す。)9を、約1〜4μmの膜厚に形成する。
Next, on the upper shield gap layer 8, an upper shield layer / lower magnetic pole (hereinafter referred to as an upper shield layer) 9 made of a magnetic material and used for both the read head and the write head is approximately 1 in size. It is formed to a thickness of 4 μm.

【0058】次に、図7に示したように、上部シールド
層9上に、絶縁膜、例えばAl2 3 膜よりなる記録ギ
ャップ層10を、0.1〜0.5μmの膜厚に形成し、
この記録ギャップ層10上に、スロートハイトを決定す
るフォトレジスト層11を、約1.0〜2.0μmの膜
厚で、所定のパターンに形成する。次に、フォトレジス
ト層11上に、誘導型の記録ヘッド用の第1層目の薄膜
コイル12を、2〜3μmの膜厚に形成する。次に、フ
ォトレジスト層11および薄膜コイル12を覆うように
して、フォトレジスト層13を、所定のパターンに形成
する。次に、フォトレジスト層13上に、第2層目の薄
膜コイル14を、2〜3μmの膜厚に形成する。次に、
フォトレジスト層13およびコイル14を覆うようにし
て、フォトレジスト層15を、所定のパターンに形成す
る。ここで、薄膜コイル12,14が本発明における
「薄膜コイル」に対応する。
Next, as shown in FIG. 7, a recording gap layer 10 made of an insulating film, for example, an Al 2 O 3 film is formed on the upper shield layer 9 to a thickness of 0.1 to 0.5 μm. And
On this recording gap layer 10, a photoresist layer 11 for determining the throat height is formed in a predetermined pattern with a thickness of about 1.0 to 2.0 μm. Next, a first-layer thin film coil 12 for an inductive recording head is formed on the photoresist layer 11 to a thickness of 2 to 3 μm. Next, a photoresist layer 13 is formed in a predetermined pattern so as to cover the photoresist layer 11 and the thin film coil 12. Next, a second-layer thin-film coil 14 is formed on the photoresist layer 13 to a thickness of 2 to 3 μm. next,
A photoresist layer 15 is formed in a predetermined pattern so as to cover the photoresist layer 13 and the coil 14. Here, the thin film coils 12, 14 correspond to the "thin film coil" in the present invention.

【0059】次に、図8に示したように、コイル12,
14よりも後方(図8における右側)の位置において、
磁路形成のために、記録ギャップ層10を部分的にエッ
チングして開口部10aを形成する。次に、記録ギャッ
プ層10、開口部10a、フォトレジスト層11,1
3,15を覆うようにして、記録ヘッド用の磁性材料で
ある、例えば高飽和磁束密度材のNiFe(パーマロ
イ)またはFeNよりなる上部磁極16を、約3μmの
膜厚にパターン形成する。この上部磁極16は、コイル
12,14の後方の開口部10aにおいて上部シールド
層(下部磁極)9と接触し、磁気的に連結している。
Next, as shown in FIG.
At a position behind (right side in FIG. 8) than 14,
In order to form a magnetic path, the recording gap layer 10 is partially etched to form an opening 10a. Next, the recording gap layer 10, the opening 10a, the photoresist layers 11, 1
An upper magnetic pole 16 made of a magnetic material for a recording head, for example, a high saturation magnetic flux density material of NiFe (permalloy) or FeN is formed to a thickness of about 3 μm so as to cover the magnetic heads 3 and 15. The upper magnetic pole 16 is in contact with the upper shield layer (lower magnetic pole) 9 at the opening 10 a behind the coils 12 and 14 and is magnetically connected thereto.

【0060】次に、図9に示したように、上部磁極16
をマスクとして、イオンミリングによって、記録ギャッ
プ層10と上部シールド層(下部磁極)9をエッチング
する。次に、上部磁極16上に、例えばAl2 3 より
なるオーバーコート層17を、20〜30μmの膜厚に
形成する。
Next, as shown in FIG.
Is used as a mask, the recording gap layer 10 and the upper shield layer (lower magnetic pole) 9 are etched by ion milling. Next, an overcoat layer 17 made of, for example, Al 2 O 3 is formed on the upper magnetic pole 16 to a thickness of 20 to 30 μm.

【0061】次に、ピンド層52の磁場の方向を固定
(ピンニング)するために反強磁性層51とピンド層5
2の界面での交換結合を起こさせる処理と、バイアス磁
場を発生するために、バイアス用反強磁性層56a,5
6bとバイアス用強磁性層55a,55bの各界面での
交換結合を起こさせる処理を行う。
Next, in order to fix (pin) the direction of the magnetic field of the pinned layer 52, the antiferromagnetic layer 51 and the pinned layer 5 are fixed.
2 and a bias antiferromagnetic layer 56a, 5b for generating a bias magnetic field.
A process for causing exchange coupling at each interface between the bias ferromagnetic layers 55a and 55b is performed.

【0062】反強磁性層51とピンド層52の界面での
交換結合が生じうる温度(ブロッキング温度)と、バイア
ス用反強磁性層56a,56bとバイアス用強磁性層5
5a,55bの界面での交換結合が生じうる温度は、互
いに異なっていることが望ましい。前者が後者より高温
の場合、磁界発生装置付きのチャンバ等を利用して、複
合ヘッド100を前者(反強磁性層51とピンド層52
のブロッキング温度)より高い温度に加熱する。そし
て、複合ヘッド100を徐々に冷却し、反強磁性層51
とピンド層52のブロッキング温度に達したところで、
ピンド層52に所定の磁化方向(図2または図3におけ
るY方向)の磁場を与える。これにより、ピンド層52
の磁化方向が固定される。
The temperature at which exchange coupling can occur at the interface between the antiferromagnetic layer 51 and the pinned layer 52 (blocking temperature), the biasing antiferromagnetic layers 56a and 56b, and the biasing ferromagnetic layer 5
It is desirable that the temperatures at which exchange coupling can occur at the interface between 5a and 55b be different from each other. When the former is higher in temperature than the latter, the composite head 100 is moved to the former (the antiferromagnetic layer 51 and the pinned layer 52) using a chamber with a magnetic field generator or the like.
(Blocking temperature). Then, the composite head 100 is gradually cooled, and the antiferromagnetic layer 51 is cooled.
And when the blocking temperature of the pinned layer 52 is reached,
A magnetic field in a predetermined magnetization direction (Y direction in FIG. 2 or 3) is applied to the pinned layer 52. Thereby, the pinned layer 52
Is fixed.

【0063】そして、複合ヘッド100の温度がバイア
ス用反強磁性層56a,56bとバイアス用強磁性層5
5a,55bのブロッキング温度まで下がったところ
で、バイアス用強磁性層55a,55bに所定の磁化方
向(図2または図3におけるX方向)の磁場を与える。
これによりバイアス用強磁性層55a,55bの磁化方
向が固定される。磁化方向が固定されたバイアス用強磁
性層55a,55bによって、両バイアス用強磁性層5
5a,55bに挟まれた積層体5にバイアス磁界が印加
される。なお、反強磁性層51とピンド層52のブロッ
キング温度が、バイアス用反強磁性層56a,56bと
バイアス用強磁性層55a,55bのブロッキング温度
よりも低い場合には、上述の作業順序が逆になる。
Then, the temperature of the composite head 100 is controlled by the bias antiferromagnetic layers 56a and 56b and the bias ferromagnetic layer 5a.
When the temperature drops to the blocking temperature of 5a, 55b, a magnetic field in a predetermined magnetization direction (X direction in FIG. 2 or 3) is applied to the ferromagnetic layers for bias 55a, 55b.
Thereby, the magnetization directions of the bias ferromagnetic layers 55a and 55b are fixed. The bias ferromagnetic layers 55a and 55b whose magnetization directions are fixed form the bias ferromagnetic layers 5a and 55b.
A bias magnetic field is applied to the laminated body 5 sandwiched between 5a and 55b. If the blocking temperatures of the antiferromagnetic layer 51 and the pinned layer 52 are lower than the blocking temperatures of the biasing antiferromagnetic layers 56a and 56b and the biasing ferromagnetic layers 55a and 55b, the above-described operation order is reversed. become.

【0064】最後に、スライダの機械加工を行って、記
録ヘッドおよび再生ヘッドの媒体対向面Sを形成して、
複合ヘッド100が完成する。図9に示したように、上
部磁極16、記録ギャップ層10および上部シールド層
(下部磁極)9の一部の各側壁が垂直に自己整合的に形
成された構造は、トリム(Trim)構造と呼ばれる。この
トリム構造によれば、狭トラックの書き込み時に発生す
る磁束の広がりによる実効トラック幅の増加を防止する
ことができる。
Finally, the slider is machined to form the medium facing surface S of the recording head and the reproducing head,
The composite head 100 is completed. As shown in FIG. 9, the structure in which the respective sidewalls of the upper magnetic pole 16, the write gap layer 10, and the upper shield layer (lower magnetic pole) 9 are formed in a self-aligned manner vertically is a trim (Trim) structure. Called. According to this trim structure, it is possible to prevent the effective track width from increasing due to the spread of the magnetic flux generated when writing in a narrow track.

【0065】図15は、上述のようにして製造された複
合ヘッド100の平面図である。なお、図15では、オ
ーバーコート層17を省略している。なお、図4ないし
図9および図12(B)は、図15におけるA−A′線
断面を表している。また、図10、図11、図12
(A)、図13および図14は、図15におけるB−
B′線断面を表している。
FIG. 15 is a plan view of the composite head 100 manufactured as described above. In FIG. 15, the overcoat layer 17 is omitted. FIGS. 4 to 9 and FIG. 12B show cross sections taken along line AA ′ in FIG. 10, 11 and 12
(A), FIG. 13 and FIG.
It shows a cross section taken along line B ′.

【0066】なお、本実施の形態で反強磁性層51の材
料として用いたPtMnやNiMnは、CuAu−I型
規則結晶構造を有しており、交換結合を生じるには加熱
処理が必要である。これに対し、反強磁性層51として
FeMn(鉄―マンガン)のような不規則結晶構造を持
つ化合物を用いた場合、ピンド層52と反強磁性層51
を接触させるだけでピンド層52の磁化の方向が固定さ
れるので、加熱処理が不要である。同様に、バイアス用
反強磁性層56a、56bとしても、FeMnのような
不規則結晶構造を持つ化合物を使うことができる。
Note that PtMn and NiMn used as the material of the antiferromagnetic layer 51 in the present embodiment have a CuAu-I type ordered crystal structure, and a heat treatment is required to generate exchange coupling. . On the other hand, when a compound having an irregular crystal structure such as FeMn (iron-manganese) is used as the antiferromagnetic layer 51, the pinned layer 52 and the antiferromagnetic layer 51 are used.
, The direction of magnetization of the pinned layer 52 is fixed, so that heat treatment is unnecessary. Similarly, as the biasing antiferromagnetic layers 56a and 56b, a compound having an irregular crystal structure such as FeMn can be used.

【0067】複合ヘッドの動作 次に、このように構成された複合ヘッド100の動作
(再生動作)について説明する。
Operation of Composite Head Next, the operation (reproduction operation) of the composite head 100 thus configured will be described.

【0068】図2および図3において、積層体5のピン
ド層52と反強磁性層51の界面での交換結合による交
換異方性磁場により、ピンド層52の磁化の方向は図中
Y方向へ固定される。また、フリー層54の磁化方向
は、積層体5の両側に配置されたバイアス用強磁性層5
5a,55bの発するバイアス磁界により、トラック幅
方向(図中X方向)に揃えられている。
2 and 3, the magnetization direction of the pinned layer 52 is changed in the Y direction in the figures due to the exchange anisotropic magnetic field due to the exchange coupling at the interface between the pinned layer 52 and the antiferromagnetic layer 51 of the laminate 5. Fixed. The magnetization direction of the free layer 54 is determined by the bias ferromagnetic layers 5 arranged on both sides of the stacked body 5.
By the bias magnetic fields generated by 5a and 55b, they are aligned in the track width direction (X direction in the figure).

【0069】ピンド層52、非磁性金属層53およびフ
リー層54には、電極層7a,7bを通じて、直流定電
流である検出電流(センス電流)が図中X方向に流され
る。磁気記録媒体からの信号磁場を受けると、フリー層
54の磁化の方向が変化する。フリー層54の磁化方向
とピンド層52の磁化方向(固定)との相対角度に応じ
て、電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化が電圧変化
として検出される。
A detection current (sense current), which is a DC constant current, flows in the pinned layer 52, the nonmagnetic metal layer 53, and the free layer 54 through the electrode layers 7a and 7b in the X direction in the figure. When receiving a signal magnetic field from the magnetic recording medium, the direction of magnetization of the free layer 54 changes. The electric resistance changes according to the relative angle between the magnetization direction of the free layer 54 and the magnetization direction (fixed) of the pinned layer 52, and the change in the electric resistance is detected as a voltage change.

【0070】このとき、検出電流が積層体5中を流れる
ことによりジュール熱が発生する。このジュール熱は、
主に電流がピンド層52、非磁性金属層53およびフリ
ー層54を流れることにより発生するものである。この
ジュール熱は、反強磁性層51から、下部シールドギャ
ップ層4と下部シールド層3を通って放熱される。
At this time, Joule heat is generated by the detection current flowing through the laminate 5. This Joule heat
The current is mainly generated when a current flows through the pinned layer 52, the nonmagnetic metal layer 53, and the free layer 54. This Joule heat is radiated from the antiferromagnetic layer 51 through the lower shield gap layer 4 and the lower shield layer 3.

【0071】本実施の形態では、上述したように、フリ
ー層54、非磁性金属層53、ピンド層52、反強磁性
層51は、この順に媒体対向面Sから反対面までの距離
が大きくなっている。すなわち、反強磁性層51の面積
がフリー層54の面積よりも大きいので、反強磁性層5
1とフリー層54が同面積である場合に比べて、放熱能
力は向上する。
In this embodiment, as described above, the distance from the medium facing surface S to the opposite surface of the free layer 54, the nonmagnetic metal layer 53, the pinned layer 52, and the antiferromagnetic layer 51 increases in this order. ing. That is, since the area of the antiferromagnetic layer 51 is larger than the area of the free layer 54,
The heat radiation ability is improved as compared with the case where the first and the free layer 54 have the same area.

【0072】信号磁場の検出は、フリー層54における
磁化方向の変動に基づいて行われるので、磁気記録媒体
の高密度化に対応するためには、磁気記録媒体のトラッ
ク幅に合わせてMR素子50の再生トラック幅とMRハ
イトを小さくすれば良い。本実施の形態では、フリー層
54の面積よりも反強磁性層51の面積が大きいので、
フリー層54を小さくしても反強磁性層51によって放
熱面積を確保することができる。つまり、高密度記録に
対応しつつ、MR素子の放熱能力を向上させることがで
きる。
Since the detection of the signal magnetic field is performed based on the fluctuation of the magnetization direction in the free layer 54, in order to cope with the high density of the magnetic recording medium, the MR element 50 is adjusted to the track width of the magnetic recording medium. , The reproduction track width and the MR height may be reduced. In the present embodiment, since the area of the antiferromagnetic layer 51 is larger than the area of the free layer 54,
Even if the free layer 54 is made small, the heat dissipation area can be secured by the antiferromagnetic layer 51. That is, the heat dissipation capability of the MR element can be improved while supporting high-density recording.

【0073】図16は、本実施の形態のMR素子50に
4〜8mAの電流を流し、その時のMR素子50の温度
上昇を測定した結果を表すものである。ここで、図3に
おける反強磁性層51のフリー層54と反対側の端縁
(図3における下面)における媒体対向面Sから反対面
までの距離D1を1μmとし、フリー層54の反強磁性
層51と反対側の端縁(図3における上面)における媒
体対向面Sから反対面までの距離D2を0.5μmとし
た。つまり、反強磁性層51のフリー層54と反対側の
端縁における媒体対向面Sから反対面までの距離D1
と、フリー層54の反強磁性層51と反対側の端縁にお
ける媒体対向面Sから反対面までの距離D2との差(D
1―D2)は0.5μmである。なお、図16には、比
較のため、反強磁性層の媒体対向面Sから反対面までの
距離と、フリー層の媒体対向面Sから反対面までの距離
とが同じ(いずれも0.5μm)であるMR素子の実験
データも示されている。
FIG. 16 shows the result of measuring the temperature rise of the MR element 50 at this time by applying a current of 4 to 8 mA to the MR element 50 of the present embodiment. Here, the distance D1 from the medium facing surface S to the opposite surface at the edge (lower surface in FIG. 3) of the antiferromagnetic layer 51 opposite to the free layer 54 in FIG. The distance D2 from the medium facing surface S to the opposite surface at the edge (upper surface in FIG. 3) opposite to the layer 51 was 0.5 μm. That is, the distance D1 from the medium facing surface S to the opposite surface at the edge of the antiferromagnetic layer 51 opposite to the free layer 54.
Of the free layer 54 and the distance D2 from the medium facing surface S to the opposite surface at the edge of the free layer 54 opposite to the antiferromagnetic layer 51 (D
1-D2) is 0.5 μm. In FIG. 16, for comparison, the distance from the medium facing surface S of the antiferromagnetic layer to the opposite surface is the same as the distance from the medium facing surface S of the free layer to the opposite surface (both 0.5 μm). ) Are also shown.

【0074】図16に示したように、積層体5の端面に
テーパ面5Aを設け、反強磁性層51の媒体対向面Sか
ら反対面までの距離を、フリー層54の媒体対向面Sか
ら反対面までの距離より大きくすることによって、温度
上昇を25%〜30%低くすることができた。
As shown in FIG. 16, a tapered surface 5A is provided on the end face of the laminated body 5, and the distance from the medium facing surface S of the antiferromagnetic layer 51 to the opposite surface is set to be equal to the medium facing surface S of the free layer 54. By increasing the distance to the opposite side, the temperature rise could be reduced by 25% to 30%.

【0075】図17は、反強磁性層51のフリー層54
と反対側の端縁における媒体対向面Sから反対面までの
距離D1と、フリー層54の反強磁性層51と反対側の
端縁における媒体対向面Sから反対面までの距離D2と
の差(D1―D2)と、MR素子の温度上昇との関係を
示す特性図である。この図17において、温度上昇は、
積層体5にテーパが設けられていない場合、すなわち
(D1−D2)がゼロの場合の温度上昇(℃)に対する
相対的な値として表されている。なお、ここでは、積層
体5に6mAの直流定電流を流している。
FIG. 17 shows the free layer 54 of the antiferromagnetic layer 51.
Between the medium facing surface S and the opposite surface at the edge opposite to the antiferromagnetic layer 51 of the free layer 54, and the distance D2 from the medium facing surface S to the opposite surface at the edge of the free layer 54 opposite to the antiferromagnetic layer 51. FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between (D1−D2) and a temperature rise of an MR element. In FIG. 17, the temperature rise
It is expressed as a relative value to the temperature rise (° C.) when the tapered portion is not provided in the laminate 5, that is, when (D1−D2) is zero. Here, a DC constant current of 6 mA is applied to the laminate 5.

【0076】また、図17には、複合ヘッド100を磁
気記録媒体と対向させた状態で、磁気記録媒体の磁界
(SとN)を切り替えた際の、MR素子50の読み出し
出力(電圧出力)のプラスの出力とマイナスの出力のア
シンメトリー(非対称性)が示されている。図18に示
されているように、MR素子50の出力波形のプラスの
ピーク値V1、マイナスのピーク値V2(V1、V2は
いずれも絶対値)に対して、アシンメトリーAsym
は、 Asym=(V1−V2)/V1×100 と定義されている。一般に、MR素子では、アシンメト
リーを±10%以内に抑えることが求められている。
FIG. 17 shows the read output (voltage output) of the MR element 50 when the magnetic field (S and N) of the magnetic recording medium is switched with the composite head 100 facing the magnetic recording medium. The asymmetry (asymmetry) of the positive output and the negative output is shown. As shown in FIG. 18, a positive peak value V1 and a negative peak value V2 (V1 and V2 are absolute values) of the output waveform of the MR element 50 are asymmetry Asym.
Is defined as Asym = (V1−V2) / V1 × 100. Generally, in an MR element, it is required that the asymmetry be suppressed to within ± 10%.

【0077】図17に示されているように、上記の距離
の差(D1―D2)が0.05μm未満だと、MR素子
50の放熱効果はほとんど見られない。一方、上記の距
離の差(D1―D2)が1.0μmより大きいと、アシ
ンメトリーが10%を超えてしまう(これは反強磁性層
51のテ─パ部分へ分流した検出電流による磁界の影響
によるものである)。したがって、反強磁性層51のフ
リー層54と反対側の端縁における媒体対向面Sから反
対面までの距離D1と、フリー層54の反強磁性層51
と反対側の端縁における媒体対向面Sから反対面までの
距離D2との差(D1―D2)は、0.05μmから1
μmであることが望ましい。
As shown in FIG. 17, when the difference (D1-D2) of the distances is less than 0.05 μm, the heat radiation effect of the MR element 50 is hardly observed. On the other hand, if the distance difference (D1-D2) is larger than 1.0 μm, the asymmetry exceeds 10% (this is due to the effect of the magnetic field due to the detection current shunted to the tapered portion of the antiferromagnetic layer 51). Due to). Therefore, the distance D1 from the medium facing surface S to the opposite surface at the edge of the antiferromagnetic layer 51 on the side opposite to the free layer 54 is different from the distance D1 between the antiferromagnetic layer 51 and the free layer 54.
(D1−D2) between the distance D2 from the medium facing surface S to the opposite surface at the end edge on the opposite side from (D1−D2) is 0.05 μm to 1
μm is desirable.

【0078】このように本実施の形態によれば、MR素
子50の積層体5のフリー層54の媒体対向面Sから反
対面までの距離よりも反強磁性層51の媒体対向面Sか
ら反対面までの距離が大きいので、磁気記録媒体のトラ
ック幅に合わせてMR素子50のMRハイト等を小さく
すると同時に、反強磁性層51の面積を放熱に必要な分
だけ確保することが可能になる。すなわち、磁気記録媒
体の高密度化に対応すると同時に、放熱能力を高めるこ
とができる。
As described above, according to the present embodiment, the distance from the medium facing surface S of the antiferromagnetic layer 51 is smaller than the distance from the medium facing surface S of the free layer 54 of the multilayer body 5 of the MR element 50 to the opposite surface. Since the distance to the surface is large, the MR height and the like of the MR element 50 can be reduced in accordance with the track width of the magnetic recording medium, and at the same time, the area of the antiferromagnetic layer 51 can be secured as much as necessary for heat dissipation. . That is, it is possible to cope with the increase in the density of the magnetic recording medium and at the same time, to enhance the heat radiation capability.

【0079】なお、MR素子50のジュール熱は、積層
体5の再生トラック幅方向中央部で特に多く発生する。
本実施の形態では、反強磁性層51の媒体対向面Sから
反対面までの距離を大きくしているので、反強磁性層5
1の再生トラック幅方向の長さを大きくした場合に比べ
て、積層体5の中央部で発生した熱を効率的に放熱する
ことができる。
The Joule heat of the MR element 50 is particularly large at the center of the laminated body 5 in the reproduction track width direction.
In the present embodiment, since the distance from the medium facing surface S to the opposite surface of the antiferromagnetic layer 51 is increased, the antiferromagnetic layer 5
The heat generated in the central portion of the stacked body 5 can be efficiently radiated as compared with the case where the length in the reproduction track width direction is increased.

【0080】また、本実施の形態では、フリー層54、
非磁性金属層53、ピンド層52および反強磁性層51
を積層した積層体の媒体対向面Sと反対側の端面にテー
パ面5Aを形成したので、比較的簡単な方法(イオンミ
リング法におけるイオンの入射角度を傾ける方法など)
により、反強磁性層51の媒体対抗面Sから反対面まで
の距離を、フリー層54の媒体対抗面Sから反対面まで
の距離よりも大きくすることができる。
In the present embodiment, the free layer 54
Nonmagnetic metal layer 53, pinned layer 52 and antiferromagnetic layer 51
Since the tapered surface 5A is formed on the end face of the layered product on the side opposite to the medium facing surface S, a relatively simple method (such as a method of inclining the angle of incidence of ions in the ion milling method).
Accordingly, the distance from the medium facing surface S of the antiferromagnetic layer 51 to the opposite surface can be made larger than the distance from the medium facing surface S of the free layer 54 to the opposite surface.

【0081】[第2の実施の形態]次に、本発明の第2
の実施の形態について説明する。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described.

【0082】図19は、第2の実施の形態のMR素子の
積層体の構造を表す断面図である。第2の実施の形態の
MR素子の積層膜105は、第1の実施の形態と同様、
例えばPtMnにより形成された膜厚20nmの反強磁
性層151と、例えばCoにより構成された膜厚2nm
のピンド層152と、例えばCuにより構成された膜厚
2.5nmの非磁性金属層153と、例えばNiFeに
より構成された膜厚8nmのフリー層154、例えばC
uにより構成された保護層158を積層したものであ
る。
FIG. 19 is a sectional view showing the structure of a laminated body of the MR element according to the second embodiment. The laminated film 105 of the MR element of the second embodiment is similar to that of the first embodiment.
For example, a 20 nm-thick antiferromagnetic layer 151 made of PtMn and a 2 nm-thick film made of Co, for example.
A non-magnetic metal layer 153 made of, for example, Cu and having a thickness of 2.5 nm, and a free layer 154 made of, for example, NiFe having a thickness of 8 nm, such as C
The protective layer 158 made of u is laminated.

【0083】本第2の実施の形態では、フリー層154
の媒体対向面Sと反対側の端面154Aは媒体対向面S
に対してほぼ平行であり、反強磁性層151、ピンド層
152および非磁性金属層153の3層の媒体対向面S
と反対側の端面は、媒体対向面Sに対して傾斜したテー
パ面105Aとなっている。反強磁性層151のフリー
層154と反対側の端縁における媒体対向面Sから反対
面までの距離D1と、フリー層154の媒体対向面Sか
ら反対面までの距離D2との差(D1―D2)は、例え
ば0.05μmから1μmである。なお、第2の実施形
態のMR素子の、積層体105以外の構成は、第1の実
施の形態のMR素子50の構成(図2)と同様である。
In the second embodiment, the free layer 154
The end surface 154A on the side opposite to the medium facing surface S is
And a medium facing surface S of three layers of an antiferromagnetic layer 151, a pinned layer 152, and a nonmagnetic metal layer 153.
The end surface on the opposite side is a tapered surface 105A inclined with respect to the medium facing surface S. The difference (D1−) between the distance D1 from the medium facing surface S to the opposite surface at the edge of the antiferromagnetic layer 151 opposite to the free layer 154 and the distance D2 from the medium facing surface S to the opposite surface of the free layer 154. D2) is, for example, 0.05 μm to 1 μm. The configuration of the MR element according to the second embodiment other than the laminated body 105 is the same as the configuration of the MR element 50 according to the first embodiment (FIG. 2).

【0084】次に、本第2の実施の形態に係るMR素子
の製造方法について説明する。第1の実施形態と同様、
例えばAl2 3 ・TiCよりなる基体1上に、例えば
Al2 3 よりなる絶縁層2、磁性材料よりなる再生ヘ
ッド用の下部シールド層3、例えばAl2 3 またはA
lNよりなる下部シールドギャップ層4を順次積層す
る。そして、下部シールドギャップ層4上に、積層体1
05を形成するための積層膜5′を数十nmの膜厚に形
成する。具体的には、下部シールドギャップ層4上に、
反強磁性層151、ピンド層152、非磁性金属層15
3、フリー層154および保護層158をこの順にスパ
ッタ法で積層形成し、積層膜5′とする。
Next, a method of manufacturing the MR element according to the second embodiment will be described. As in the first embodiment,
For example, on the substrate 1 made of Al 2 O 3 · TiC, Al 2 O 3, for example from consisting insulating layer 2, the lower shield layer 3 for a reproducing head made of a magnetic material, for example Al 2 O 3 or A
A lower shield gap layer 4 of 1N is sequentially laminated. Then, on the lower shield gap layer 4, the laminate 1
A multilayer film 5 'for forming the layer 05 is formed to a thickness of several tens of nm. Specifically, on the lower shield gap layer 4,
Antiferromagnetic layer 151, pinned layer 152, nonmagnetic metal layer 15
3. The free layer 154 and the protective layer 158 are laminated in this order by a sputtering method to form a laminated film 5 '.

【0085】次に、図20に示したように、積層膜5′
の上の積層体105を形成すべき位置に選択的にフォト
レジストパターン6aを形成し、フォトレジストパター
ン6aをマスクとして積層膜5′をエッチングする。具
体的には、フォトレジストパターン6aをマスクとし
て、積層膜5′を、例えばAr(アルゴン)等を用いた
イオンミリング法によりエッチングする。
Next, as shown in FIG. 20, the laminated film 5 '
A photoresist pattern 6a is selectively formed at a position where a laminated body 105 is to be formed on the substrate, and the laminated film 5 'is etched using the photoresist pattern 6a as a mask. Specifically, using the photoresist pattern 6a as a mask, the laminated film 5 'is etched by an ion milling method using, for example, Ar (argon).

【0086】この積層膜5’のエッチングプロセスは、
次の2つの工程を含んでいる。図20に示したように、
フリー層154と保護層158をエッチングする際に
は、イオンミリング法のイオン入射方向は膜面に対して
垂直(つまり、媒体対向面Sに対して平行)とする。こ
れにより、フリー層154の媒体対向面Sと反対の側の
端面154Aは垂直になる。フリー層154と保護層1
58のエッチングが終わると、イオンの入射方向を傾斜
させ、残りの3層(非磁性金属層153、ピンド層15
2、反強磁性層151)にテーパ面105Aを形成す
る。
The etching process of the laminated film 5 ′
It includes the following two steps. As shown in FIG.
When etching the free layer 154 and the protective layer 158, the ion incidence direction of the ion milling method is perpendicular to the film surface (that is, parallel to the medium facing surface S). Thus, the end surface 154A of the free layer 154 on the side opposite to the medium facing surface S becomes vertical. Free layer 154 and protective layer 1
When the etching of 58 is completed, the incident direction of the ions is inclined, and the remaining three layers (the non-magnetic metal layer 153 and the pinned layer 15) are formed.
2. A tapered surface 105A is formed on the antiferromagnetic layer 151).

【0087】ここでも、第1の実施の形態と同様、イオ
ンの入射角度αは10〜60度の範囲で調節し、フォト
レジストパターン6aの厚さtは0.5〜5.0μmの
範囲で調節することが望ましい。例えばイオンの入射角
度αを10度とし、フォトレジストパターン6aの厚さ
tを3μmとすると、テーパ面105Aのテーパ角度θ
を15度にすることができる。
Also in this case, similarly to the first embodiment, the ion incident angle α is adjusted in the range of 10 to 60 degrees, and the thickness t of the photoresist pattern 6a is adjusted in the range of 0.5 to 5.0 μm. It is desirable to adjust. For example, assuming that the incident angle α of the ions is 10 degrees and the thickness t of the photoresist pattern 6a is 3 μm, the taper angle θ of the tapered surface 105A is
Can be 15 degrees.

【0088】このようにすれば、図21に示したよう
に、フリー層154と保護層158の端面にはテーパを
設けず、残りの3層(非磁性金属層153、ピンド層1
52、反強磁性層151)にテーパ面105Aを形成す
ることができる。これ以降の工程は、上記第1の実施の
形態と同様である。つまり、上記第1の実施の形態にお
ける図4〜図9に示したのと同様の工程により複合ヘッ
ドが完成する。
Thus, as shown in FIG. 21, the end faces of the free layer 154 and the protective layer 158 are not tapered, and the remaining three layers (the nonmagnetic metal layer 153 and the pinned layer 1) are not provided.
52, a tapered surface 105A can be formed on the antiferromagnetic layer 151). Subsequent steps are the same as those in the first embodiment. That is, the composite head is completed by the same steps as those shown in FIGS. 4 to 9 in the first embodiment.

【0089】本第2の実施の形態の複合ヘッドでは、フ
リー層154の面積よりも反強磁性層151の面積(放
熱面積)が大きいので、磁気記録媒体の高密度化に対応
しつつ放熱効率を高めることができるという第1の実施
の形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施の形態
では、フリー層154の一端面とその反対面が平行であ
るため、MRハイトをより正確に決めることができる。
In the composite head according to the second embodiment, since the area (radiation area) of the antiferromagnetic layer 151 is larger than the area of the free layer 154, the radiation efficiency is increased while the density of the magnetic recording medium is increased. Can be obtained, which is the same effect as in the first embodiment. Furthermore, in the present embodiment, one end face of the free layer 154 and the opposite face are parallel, so that the MR height can be determined more accurately.

【0090】また、イオンミリング法による積層体のエ
ッチング工程において、フリー層154の加工時と残り
の3層の加工時でイオンの入射方向を変えることによっ
て、フリー層154の端面だけを垂直にして残りの3層
の端面にテーパ105Aを形成することができる。
Also, in the etching process of the laminate by the ion milling method, by changing the incident direction of ions between the processing of the free layer 154 and the processing of the remaining three layers, only the end face of the free layer 154 is made vertical. Tapers 105A can be formed on the end faces of the remaining three layers.

【0091】以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発
明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定さ
れず、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施の
形態では、MR素子の積層体の媒体対向面に対する反対
面をテーパ面としたが、図22に示すように積層体30
5の各層(反強磁性層351、ピンド層352、非磁性
金属層353、フリー層354)の媒体対抗面から反対
面までの距離を変えて、階段状に構成しても良い。その
ためには、例えば,各層をそれぞれ、その端面が基体に
対して垂直になるようにエッチングすれば良い。
As described above, the present invention has been described with reference to some embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible. For example, in each of the above embodiments, the surface of the MR element stack opposite to the medium facing surface is a tapered surface, but as shown in FIG.
5 (antiferromagnetic layer 351, pinned layer 352, nonmagnetic metal layer 353, free layer 354) by changing the distance from the medium-facing surface to the opposite surface to form a step-like structure. For this purpose, for example, each layer may be etched such that its end face is perpendicular to the substrate.

【0092】また、バイアス磁界印加膜としては、バイ
アス用強磁性膜55a,55bとバイアス用反強磁性膜
56a,56b(図2)の代わりに、硬磁性膜(Hard M
agnet)を用いても良い。また、フリ─層やピンド層
は、それぞれ複数の層を積層した積層膜であっても良
い。
As the bias magnetic field application film, instead of the bias ferromagnetic films 55a and 55b and the bias antiferromagnetic films 56a and 56b (FIG. 2), a hard magnetic film (Hard M
agnet). Further, the free layer and the pinned layer may each be a laminated film in which a plurality of layers are laminated.

【0093】また、上記各実施の形態では、本発明の磁
気抵抗効果素子を複合型薄膜磁気ヘッドに用いる場合に
ついて説明したが、再生専用の薄膜磁気ヘッドに用いる
ことも可能である。さらに、積層体は、基体側からフリ
─層、非磁性金属層、ピンド層、反強磁性層という順で
積層しても良い。また、記録ヘッドと再生ヘッドの積層
順序を逆にしても良い。
In each of the above embodiments, the case where the magnetoresistive effect element of the present invention is used for a composite type thin film magnetic head has been described. However, it is also possible to use the magnetoresistive effect element for a read-only thin film magnetic head. Further, the laminate may be laminated in the order of a free layer, a nonmagnetic metal layer, a pinned layer, and an antiferromagnetic layer from the substrate side. Further, the stacking order of the recording head and the reproducing head may be reversed.

【0094】また、上記各実施の形態では、磁気分離層
を非磁性金属層(例えばCu)としたが、非磁性金属層
の変わりに絶縁層を用いてもよい。この場合には、上記
各実施の形態をトンネル接合型磁気抵抗効果膜(TMR
膜)を用いた素子などに適用することができる。
In each of the above embodiments, the magnetic separation layer is a nonmagnetic metal layer (eg, Cu). However, an insulating layer may be used instead of the nonmagnetic metal layer. In this case, each of the above embodiments is replaced with a tunnel junction type magnetoresistive film (TMR).
Film).

【0095】さらに、本発明の磁気抵抗効果素子は、上
記各実施の形態で取り上げた薄膜磁気ヘッドのほかに、
例えば、磁気信号を検知するセンサや、磁気信号を記憶
するメモリ等に適用することも可能である。
Further, in addition to the thin-film magnetic head described in each of the above embodiments, the magnetoresistance effect element of the present invention
For example, the present invention can be applied to a sensor that detects a magnetic signal, a memory that stores a magnetic signal, and the like.

【0096】[0096]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし5
のいずれか1に記載の磁気抵抗効果素子、請求項6ない
し11のいずれか1に記載の薄膜磁気ヘッド、請求項1
2ないし16のいずれか1に記載の磁気抵抗効果素子の
製造方法、または請求項17ないし19のいずれか1に
記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、反強磁性層
の(外部磁界に対向する)一端面から反対面までの距離
が、軟磁性層の(外部磁界に対向する)一端面から反対
面までの距離よりも大きいので、反強磁性層の面積が軟
磁性層の面積よりも大きくなり、放熱能力が向上すると
いう効果を奏する。さらに、軟磁性層を小さくしても反
強磁性層によって放熱面積を確保することができるの
で、高密度記録に対応しつつ、磁気抵抗効果素子の放熱
能力を向上させることができる。
As described above, claims 1 to 5
12. The thin film magnetic head according to claim 6, wherein:
According to the method of manufacturing a magnetoresistive element according to any one of Items 2 to 16, or the method of manufacturing a thin-film magnetic head according to any one of Claims 17 to 19, the antiferromagnetic layer (external magnetic field Since the distance from one end surface to the opposite surface is larger than the distance from one end surface of the soft magnetic layer to the opposite surface (facing the external magnetic field), the area of the antiferromagnetic layer is larger than the area of the soft magnetic layer. And the heat radiation ability is improved. Further, since the heat dissipation area can be secured by the antiferromagnetic layer even if the soft magnetic layer is made smaller, the heat dissipation capability of the magnetoresistive element can be improved while supporting high-density recording.

【0097】特に、請求項2に記載の磁気抵抗効果素子
および請求項7に記載の薄膜磁気ヘッドによれば、反強
磁性層の(外部磁界に対向する)一端面から反対面まで
の距離と、軟磁性層の(外部磁界に対向する)一端面か
ら反対面までの距離との差を0.05μm以上1.0μ
m以下に設定したので、確実に放熱効果を得ることがで
きると同時に、読み出し出力のプラスとマイナスの対称
性を得ることができる。
In particular, according to the magnetoresistive element according to the second aspect and the thin-film magnetic head according to the seventh aspect, the distance from the one end face (facing the external magnetic field) of the antiferromagnetic layer to the opposite face is different. The difference between the distance from one end surface (facing the external magnetic field) of the soft magnetic layer to the opposite surface is 0.05 μm or more and 1.0 μm or less.
m, the radiation effect can be surely obtained, and the positive and negative symmetry of the read output can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ドの媒体対向面と垂直な断面を表す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a cross section perpendicular to a medium facing surface of a thin-film magnetic head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の薄膜磁気ヘッドのMR素子の媒体対向面
と平行な断面を表す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross section of the MR element of the thin film magnetic head of FIG. 1 parallel to a medium facing surface.

【図3】図2のMR素子の積層体の媒体対向面に垂直な
断面を表す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a cross section perpendicular to a medium facing surface of the multilayer body of the MR element in FIG. 2;

【図4】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法における一工程を説明するための断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining one step in the method of manufacturing the thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention.

【図5】図4に続く工程を説明するための断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 4;

【図6】図5に続く工程を説明するための断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 5;

【図7】図6に続く工程を説明するための断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 6;

【図8】図7に続く工程を説明するための断面図であ
る。
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 7;

【図9】図8に続く工程を説明するための断面図であ
る。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 8;

【図10】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法における一工程を説明するための断面図
であって、媒体対向面に平行な断面の拡大図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining one step in the method of manufacturing the thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a cross section parallel to the medium facing surface.

【図11】図10に続く工程を説明するための拡大断面
図である。
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 10;

【図12】図11に続く工程を説明するための拡大断面
図である。
FIG. 12 is an enlarged sectional view for explaining a step following FIG. 11;

【図13】図12に続く工程を説明するための拡大断面
図である。
FIG. 13 is an enlarged sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 12;

【図14】図13に続く工程を説明するための拡大断面
図である。
FIG. 14 is an enlarged sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 13;

【図15】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドの平面図である。
FIG. 15 is a plan view of the thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第1の実施の形態における放熱効果
の実験結果を表す特性図である。
FIG. 16 is a characteristic diagram illustrating an experimental result of a heat radiation effect according to the first embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第1の実施の形態における放熱効果
とアシンメトリーの実験結果を表す特性図である。
FIG. 17 is a characteristic diagram illustrating experimental results of a heat radiation effect and asymmetry according to the first embodiment of the present invention.

【図18】アシンメトリーの概念を表す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating the concept of asymmetry.

【図19】本発明の第2の実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドの積層体の媒体対向面と垂直な断面を表す図であ
る。
FIG. 19 is a diagram illustrating a cross section perpendicular to a medium facing surface of a stacked body of a thin-film magnetic head according to a second embodiment of the present invention.

【図20】図19の薄膜磁気ヘッドの製造方法の一工程
を説明するための拡大断面図である。
20 is an enlarged cross-sectional view for explaining one step of the method for manufacturing the thin-film magnetic head of FIG.

【図21】図20に続く工程を説明するための拡大断面
図である。
FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 20.

【図22】複合ヘッドの他の積層方法の例を表す図であ
る。
FIG. 22 is a diagram illustrating an example of another laminating method of the composite head.

【図23】従来の薄膜磁気ヘッドの断面構成を表す図で
ある。
FIG. 23 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of a conventional thin-film magnetic head.

【図24】図23の薄膜磁気ヘッドのMR素子の積層体
の断面構成を表す図である。
24 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of a stacked body of the MR element of the thin-film magnetic head of FIG.

【図25】図23の薄膜磁気ヘッドのMR素子の積層体
の断面構成を表す図である。
FIG. 25 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of a stacked body of the MR elements of the thin-film magnetic head of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2…絶縁層、3…下部シールド層、4…下部
シールドギャップ層、5…積層体、5′…積層膜、50
…MR素子、51…反強磁性層、52…ピンド層(強磁
性層)、53…非磁性金属層(磁気分離層)、54…フ
リー層(軟磁性層)、55a,55b…バイアス用強磁
性層、56a,56b…バイアス用反強磁性層、58…
保護層、6a,6b…フォトレジストパターン、7…第
1の電極層、8…上部シールドギャップ層、9…上部シ
ールド層兼下部磁極、10…記録ギャップ層、11,1
3,15…フォトレジスト層、16…上部磁極、17…
オーバーコート層、18…第2の電極層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... board | substrate, 2 ... insulating layer, 3 ... lower shield layer, 4 ... lower shield gap layer, 5 ... laminated body, 5 '... laminated film, 50
... MR element, 51 ... Antiferromagnetic layer, 52 ... Pinned layer (ferromagnetic layer), 53 ... Non-magnetic metal layer (magnetic separation layer), 54 ... Free layer (soft magnetic layer), 55a, 55b ... Strong for bias Magnetic layers, 56a, 56b: antiferromagnetic layer for bias, 58 ...
Protective layer, 6a, 6b: photoresist pattern, 7: first electrode layer, 8: upper shield gap layer, 9: upper shield layer and lower magnetic pole, 10: recording gap layer, 11, 1
3, 15: photoresist layer, 16: upper magnetic pole, 17:
Overcoat layer, 18... Second electrode layer.

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁気分離層と、 この磁気分離層の一方の面に形成され、外部磁場により
磁化方向が自由に変化する軟磁性層と、 前記磁気分離層の他方の面に形成された強磁性層と、 前記強磁性層の前記磁気分離層と接する面とは反対側の
面に形成された反強磁性層を含み、 前記軟磁性層、前記磁気分離層、前記強磁性層および前
記反強磁性層は、それらの一端面が、外部磁場に対向す
る面を形成するよう構成されており、 前記反強磁性層の前記一端面からその反対面までの距離
が、少なくとも、前記軟磁性層の前記一端面からその反
対面までの距離より大きいことを特徴とする磁気抵抗効
果素子。
A magnetic separation layer, a soft magnetic layer formed on one surface of the magnetic separation layer, the magnetization direction of which is freely changed by an external magnetic field; and a strong magnetic layer formed on the other surface of the magnetic separation layer. A magnetic layer, and an antiferromagnetic layer formed on a surface of the ferromagnetic layer opposite to a surface in contact with the magnetic separation layer; the soft magnetic layer, the magnetic separation layer, the ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer; The ferromagnetic layers are configured such that one end surfaces thereof form a surface facing an external magnetic field, and the distance from the one end surface of the antiferromagnetic layer to the opposite surface is at least the soft magnetic layer. Wherein the distance from the one end surface to the opposite surface is larger than the distance from the one end surface.
【請求項2】 前記反強磁性層の前記一端面からその反
対面までの距離と、前記軟磁性層の前記一端面からその
反対面までの距離との差が、0.05μm以上1.0μ
m以下であることを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗
効果素子。
2. A difference between a distance from the one end surface of the antiferromagnetic layer to the opposite surface thereof and a distance from the one end surface of the soft magnetic layer to the opposite surface thereof is not less than 0.05 μm and not more than 1.0 μm.
2. The magnetoresistance effect element according to claim 1, wherein m is equal to or less than m.
【請求項3】 前記軟磁性層、前記磁気分離層、前記強
磁性層および前記反強磁性層の前記一端面の反対面は、
前記一端面に対して傾斜していることを特徴とする請求
項1または請求項2に記載の磁気抵抗効果素子。
3. A surface of the soft magnetic layer, the magnetic separation layer, the ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer opposite to the one end surface,
The magnetoresistance effect element according to claim 1, wherein the element is inclined with respect to the one end face.
【請求項4】 前記軟磁性層の前記一端面の反対面は、
前記一端面に対して平行であり、 前記磁気分離層、前記強磁性層および前記反強磁性層の
前記一端面の反対面は、前記一端面に対して傾斜してい
ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の磁
気抵抗効果素子。
4. A surface of the soft magnetic layer opposite to the one end surface,
The one end face of the magnetic separation layer, the ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer, which is parallel to the one end face, is inclined with respect to the one end face. The magnetoresistance effect element according to claim 1 or 2.
【請求項5】 前記軟磁性層の、前記磁気分離層と接す
る面とは反対側の面に、保護層が形成されていることを
特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1に記載
の磁気抵抗効果素子。
5. The soft magnetic layer according to claim 1, wherein a protective layer is formed on a surface of the soft magnetic layer opposite to a surface in contact with the magnetic separation layer. The magnetoresistive effect element as described in the above.
【請求項6】 記録媒体に対向して配置された磁気抵抗
効果素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、 前記磁気抵抗効果素子は、 磁気分離層と、 この磁気分離層の一方の面に形成され、外部磁場により
磁化方向が自由に変化する軟磁性層と、 前記磁気分離層の他方の面に形成された強磁性層と、 前記強磁性層の前記磁気分離層と接する面とは反対側の
面に形成された反強磁性層を含んでおり、 前記軟磁性層、前記磁気分離層、前記強磁性層および前
記反強磁性層は、それらの一端面が、前記記録媒体に対
向する面を形成するよう構成されており、 前記反強磁性層の前記一端面からその反対面までの距離
が、少なくとも、前記軟磁性層の前記一端面からその反
対面までの距離より大きいことを特徴とする薄膜磁気ヘ
ッド。
6. A thin-film magnetic head including a magnetoresistive element disposed to face a recording medium, wherein the magnetoresistive element is formed on a magnetic separation layer and on one surface of the magnetic separation layer. A soft magnetic layer whose magnetization direction is freely changed by an external magnetic field; a ferromagnetic layer formed on the other surface of the magnetic separation layer; and a surface of the ferromagnetic layer opposite to a surface in contact with the magnetic separation layer. The soft magnetic layer, the magnetic separation layer, the ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer each have an end face facing the recording medium. Wherein the distance from the one end surface of the antiferromagnetic layer to the opposite surface is at least larger than the distance from the one end surface of the soft magnetic layer to the opposite surface. Thin film magnetic head.
【請求項7】 前記反強磁性層の前記一端面からその反
対面までの距離と、前記軟磁性層の前記一端面からその
反対面までの距離との差が、0.05μm以上1.0μ
m以下であることを特徴とする請求項6記載の薄膜磁気
ヘッド。
7. The difference between the distance from the one end surface of the antiferromagnetic layer to the opposite surface thereof and the distance from the one end surface of the soft magnetic layer to the opposite surface thereof is 0.05 μm or more and 1.0 μm or less.
7. The thin-film magnetic head according to claim 6, wherein m is equal to or less than m.
【請求項8】 前記軟磁性層、前記磁気分離層、前記強
磁性層および前記反強磁性層の前記一端面の反対面は、
前記一端面に対して傾斜していることを特徴とする請求
項6または請求項7に記載の薄膜磁気ヘッド。
8. A surface of the soft magnetic layer, the magnetic separation layer, the ferromagnetic layer and the antiferromagnetic layer opposite to the one end surface,
8. The thin film magnetic head according to claim 6, wherein the thin film magnetic head is inclined with respect to the one end face.
【請求項9】 前記軟磁性層の前記一端面の反対面は、
前記一端面に対して平行であり、 前記磁気分離層、前記強磁性層および前記反強磁性層の
前記一端面の反対面は、前記一端面に対して傾斜してい
ることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の薄
膜磁気ヘッド。
9. A surface of the soft magnetic layer opposite to the one end surface,
The one end face of the magnetic separation layer, the ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer, which is parallel to the one end face, is inclined with respect to the one end face. The thin film magnetic head according to claim 6 or 7.
【請求項10】 さらに、 前記磁気抵抗効果素子を挟んで対向するように配置さ
れ、前記磁気抵抗効果素子を磁気的に遮蔽する2つの磁
気シールド層を備えたことを特徴とする請求項6ないし
請求項9のいずれか1に記載の薄膜磁気ヘッド。
10. The device according to claim 6, further comprising: two magnetic shield layers disposed so as to face each other with the magnetoresistive effect element interposed therebetween and magnetically shielding the magnetoresistive effect element. A thin-film magnetic head according to claim 9.
【請求項11】 さらに、 互いに磁気的に連結され、かつ、記録媒体に対向する側
の一部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を
含み、それぞれ少なくとも1つの層からなる2つの磁性
層と、 前記2つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを有す
る誘導型磁気変換素子を備えたことを特徴とする請求項
6ないし請求項10のいずれか1に記載の薄膜磁気ヘッ
ド。
11. Two magnetic layers each comprising at least one layer, each of which is magnetically coupled to each other, and includes a magnetic pole part whose part on the side facing the recording medium faces each other via a gap layer. The thin-film magnetic head according to any one of claims 6 to 10, further comprising: an inductive magnetic transducer having a thin-film coil disposed between the two magnetic layers.
【請求項12】 基体上に、反強磁性層、強磁性層、磁
気分離層および軟磁性層を含む積層体を形成する工程
と、 前記反強磁性層の一端面から反対面までの距離が、少な
くとも、前記軟磁性層の、前記一端面と同じ側の端面か
らその反対面までの距離より大きくなるよう、前記積層
体をパターニングする工程とを含むことを特徴とする磁
気抵抗効果素子の製造方法。
12. A step of forming a laminated body including an antiferromagnetic layer, a ferromagnetic layer, a magnetic separation layer and a soft magnetic layer on a substrate, wherein a distance from one end face to the opposite face of the antiferromagnetic layer is At least a step of patterning the laminated body so as to be longer than a distance from an end face of the soft magnetic layer on the same side as the one end face to an opposite face of the soft magnetic layer. Method.
【請求項13】 前記パターニング工程において、前記
積層体の一端面に対して、その反対面が傾斜するように
パターニングを行うことを特徴とする請求項12記載の
磁気抵抗効果素子の製造方法。
13. The method of manufacturing a magnetoresistive element according to claim 12, wherein in the patterning step, patterning is performed such that an opposite surface is inclined with respect to one end surface of the stacked body.
【請求項14】 前記パターニング工程において、イオ
ンミリング法を用いることを特徴とする請求項13記載
の磁気抵抗効果素子の製造方法。
14. The method according to claim 13, wherein an ion milling method is used in the patterning step.
【請求項15】 前記イオンミリング法において、イオ
ンの入射角度またはレジストマスクの厚さの少なくとも
一方を調節することにより、前記積層体の傾斜面の傾斜
角度を制御することを特徴とする請求項14記載の磁気
抵抗効果素子の製造方法。
15. The method according to claim 14, wherein in the ion milling method, at least one of an incident angle of the ions and a thickness of the resist mask is adjusted to control an inclination angle of the inclined surface of the laminate. A method for manufacturing the magnetoresistive element according to the above.
【請求項16】 前記パターニング工程において、前記
軟磁性層のイオンミリング時のイオンの入射角度は、前
記積層体の表面に対して直角であり、 前記磁気分離層、前記強磁性層および前記反強磁性層の
イオンミリング時のイオンの入射角度は前記積層体の表
面に対して傾斜していることを特徴とする請求項15記
載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
16. In the patterning step, an incident angle of ions at the time of ion milling of the soft magnetic layer is perpendicular to a surface of the stacked body, and the magnetic separation layer, the ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer. The method of manufacturing a magnetoresistive element according to claim 15, wherein the angle of incidence of ions during ion milling of the magnetic layer is inclined with respect to the surface of the laminate.
【請求項17】 磁気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘ
ッドを製造する方法であって、 前記磁気抵抗効果素子を形成する工程が、 基体上に、反強磁性層、強磁性層、磁気分離層および軟
磁性層を積層する工程と、 前記反強磁性層の前記一端面からその反対面までの距離
が、少なくとも、前記軟磁性層の、前記一端面と同じ側
の端面からその反対面までの距離より大きくなるよう、
前記積層体をパターニングする工程とを含むことを特徴
とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
17. A method for manufacturing a thin-film magnetic head having a magnetoresistive element, wherein the step of forming the magnetoresistive element comprises: forming an antiferromagnetic layer, a ferromagnetic layer, and a magnetic separation layer on a substrate. And a step of laminating the soft magnetic layer, wherein the distance from the one end face to the opposite face of the antiferromagnetic layer is at least, from the end face of the soft magnetic layer on the same side as the one end face to the opposite face. So that it is larger than the distance
Patterning the laminate. A method for manufacturing a thin-film magnetic head, comprising:
【請求項18】 さらに、 第1の磁気シールド層を形成する工程と、 前記第1の磁気シールド層の上に第1のシールドギャッ
プ層を形成する工程と、 第1のシールドギャップ層の上に磁気抵抗効果素子を形
成する工程と、 前記磁気抵抗効果素子の上に第2のシールドギャップ層
を形成する工程と、 前記第2のシールドギャップ層の上に第2の磁気シール
ド層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項1
7記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
18. A step of forming a first magnetic shield layer, a step of forming a first shield gap layer on the first magnetic shield layer, and a step of forming a first shield gap layer on the first magnetic shield layer. A step of forming a magnetoresistive element; a step of forming a second shield gap layer on the magnetoresistive element; and a step of forming a second magnetic shield layer on the second shield gap layer 2. The method according to claim 1, further comprising:
8. The method for manufacturing a thin-film magnetic head according to 7.
【請求項19】 さらに、 互いに磁気的に連結され、かつ、記録媒体に対向する側
の一部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を
含み、それぞれ少なくとも1つの層からなる2つの磁性
層を形成する工程と、 これらの2つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを
有する誘導型磁気変換素子を形成する工程とを含むこと
を特徴とする請求項17または請求項18に記載の薄膜
磁気ヘッドの製造方法。
19. Two magnetic layers each comprising at least one layer, each magnetically coupled to each other, and including a magnetic pole portion having a part facing the recording medium and facing each other via a gap layer. 19. The method according to claim 17, further comprising: forming an inductive magnetic transducer having a thin-film coil disposed between the two magnetic layers. Of manufacturing a thin film magnetic head.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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SG119210A1 (en) * 2003-01-31 2006-02-28 Toshiba Kk Disk drive and magnetic head for perpendicular magnetic recording
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