JP2001014616A - 磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法 - Google Patents

磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法

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JP2001014616A JP11184662A JP18466299A JP2001014616A JP 2001014616 A JP2001014616 A JP 2001014616A JP 11184662 A JP11184662 A JP 11184662A JP 18466299 A JP18466299 A JP 18466299A JP 2001014616 A JP2001014616 A JP 2001014616A
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magnetic domain
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Koichi Terunuma
幸一 照沼
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 再生出力の低下を防止することができ、且つ
適切なバイアス磁界を得ることができる磁気変換素子、
薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法を提供する。 【解決手段】 ＭＲ素子５０は、外部磁場を感知する積
層体５と、この積層体５にバイアス磁界を与える磁区制
御膜５００ａ，５００ｂを備えて構成されている。磁区
制御膜５００ａ，５００ｂは、強磁性材料からなる磁区
制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂと、反強磁性材料からな
る磁区制御用反強磁性膜５６ａ，５６ｂとを積層してな
るものである。磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂは、
その磁歪λsが−１５×１０-6＜λs＜０の範囲に入るよ
う構成されている。磁歪λsをこのような範囲に設定す
ることで、外部磁界に対する磁区制御用強磁性膜５５
ａ，５５ｂの磁化の変化におけるヒステリシスの増大を
抑え、磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂが常に一定の
バイアス磁界を発生するようにする。これにより、積層
体５からの出力は安定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
などの磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製
造方法に関するものであり、より詳細には、例えばバル
クハウゼンノイズなどを抑えるための磁区制御膜を備え
た磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方
法に関する。
【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、磁気抵抗効果素子
（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を
有する再生ヘッドと、誘導型磁気変換素子を有する記録
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。
【０００３】ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果
（ＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistive）効果）を示
す磁性膜（ＡＭＲ膜）を用いたＡＭＲ素子と、巨大磁気
抵抗効果（ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）効果）を
示する磁性膜（ＧＭＲ膜）を用いたＧＭＲ素子などがあ
る。
【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 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。
【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。
【０００６】図２０は、特開平８−４５０３２号に記載
されているスピンバルブ型ＧＭＲ膜（以下、スピンバル
ブ膜とする。）を用いた磁気抵抗効果素子の、磁気記録
媒体と対向する面（媒体対向面）と平行な断面図であ
る。この磁気抵抗効果素子は、Ｔａ（タンタル）等から
なる下地層６２の上に、軟磁性材料からなるフリー層６
３、非磁性金属からなるスペーサ層６５、強磁性材料か
らなるピンド層７０、および反強磁性材料からなる反強
磁性層６６を、この順に積層して構成したものである。
反強磁性層６６は、保護層６７によって覆われている。
ピンド層７０と反強磁性層６６の界面では交換結合が生
じ、この交換結合により、ピンド層７０の磁化の向きは
例えば図中符号７１で示す方向に固定されている。一
方、フリー層６３は、スペーサ層６５によって反強磁性
層６６から隔離されているので、その磁化の向きは、磁
気記録媒体からの信号磁界によって自由に変化する。
【０００７】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界の検出は以下
のように行われる。フリー層６３には、リード電極層９
２ａ，９２ｂを介して、直流定電流である検出電流（セ
ンス電流）が、例えば図中符号６４で示す方向に流れて
いる。磁気記録媒体からの信号磁界を受けると、フリー
層６３の磁化が回転する。フリー層６３を流れる電流
は、フリー層６３の磁化の向きとピンド層７０の（固定
されている）磁化の向きとの相対角度に応じた抵抗を受
け、この抵抗が電圧として検出される。
【０００８】このような磁気抵抗素子では、いわゆるバ
ルクハウゼンノイズの発生を抑えるため、フリー層６３
にバイアス磁界を与えることが考られている。なお、バ
ルクハウゼンノイズとは、ランダムな磁化の向きを持つ
多数の磁区が、外部磁界の影響により、共通の磁化の向
きを持つ一つの大きな磁区に変化する（すなわち、単磁
区化する）時に発生するノイズである。
【０００９】バイアス磁界の発生は磁区制御膜を設ける
ことで実現される。この磁区制御膜は、フリー層６３を
挟み込むように形成された磁区制御用強磁性膜９０ａ，
９０ｂと、この磁区制御用強磁性膜９０ａ，９０ｂの上
に積層された磁区制御用反強磁性膜９１ａ，９１ｂの２
層で構成されている。磁区制御用強磁性膜９０ａ，９０
ｂと磁区制御用反強磁性膜９１ａ，９１ｂのそれぞれの
界面での交換結合により、磁区制御用強磁性膜９０ａ，
９０ｂの磁化の向きは図中符号９０ｃで示す方向に固定
される。そして、２つの磁区制御用強磁性膜９０ａ，９
０ｂに挟まれたフリー層６３には、図中符号６４で示す
バイアス磁界が印加される。このバイアス磁界は、その
方向が検出電流と同じであり、「縦バイアス」と呼ばれ
る。
【００１０】ここで、磁区制御用強磁性膜９０ａ，９０
ｂの磁歪について説明する。図２１は、磁気抵抗効果素
子の上方（図２０の矢印ＸＸＩの方向）から見た、磁区
制御用強磁性膜９０ａ，９０ｂの磁化の向きと、フリー
層６３に与えられるバイアス磁界とを簡略化して表すも
のである。なお、図中符号Ｓで示す面は磁気記録媒体に
対向する媒体対向面である。
【００１１】磁気抵抗効果素子を図示しないシールド層
などと重ね合わせて再生ヘッドを構成すると、媒体対向
面Ｓに直交する方向の引張応力Ｆが加わることが知られ
ている。この時、磁気抵抗効果素子には、引張応力Ｆと
平行な「引張歪」（伸びＥｘｐ方向の歪）と、引張応力
Ｆと垂直な「圧縮歪」（縮みＣｏｍ方向の歪）が生じ
る。磁区制御用強磁性膜９０ａ，９０ｂの磁歪λs が正
の場合、その磁化は引張歪と同じ方向に向こうとする。
つまり、磁区制御用強磁性膜９０ａ，９０ｂの磁化は、
図中破線で示すように引張方向に向けて回転する。この
場合、フリー層６３に生じるバイアス磁界は、磁区制御
用強磁性膜９０ａ，９０ｂの磁化が回転した分だけ弱め
られる。
【００１２】そこで、特開平６−８４１４５号公報で
は、磁区制御用強磁性膜の磁歪λsを絶対値の大きな負
の値、具体的には、λs ＜−１５×１０-6とすることが
提案されている。磁区制御用強磁性膜の磁歪λs が負で
あれば、磁区制御用強磁性膜９０ａ，９０ｂが図２１の
ような引張応力Ｆを受けた場合、その磁化は圧縮歪の方
向に向こうとする。この場合、磁区制御用強磁性膜９０
ａ，９０ｂの磁化の回転は生じないため、フリー層６３
に生じるバイアス磁界が弱められることは無い。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁区制
御用強磁性膜の磁歪λs をλs ＜−１５×１０-6という
範囲に設定すると、外部磁界に対する磁区制御用強磁性
膜の磁化の変化におけるヒステリシスが大きくなり、磁
気抵抗効果素子の出力が不安定になるという問題があ
る。
【００１４】この点について、図２２と図２３を参照し
て説明する。図２２および図２３は、外部磁界Ｈと、磁
区制御用強磁性膜中に生じる磁化Ｍの関係を表すもので
ある。図２２において、Ｈｅｘは、磁区制御用強磁性膜
と磁区制御用反強磁性膜との交換結合により得られる交
換異方性磁界である。Ｈｃは、磁区制御用強磁性膜の保
磁力である。
【００１５】一般に、磁気変換素子が再生動作などを行
う状況では、磁区制御用強磁性膜に与えられる外部磁界
Ｈはほぼ０と見なすことができる。
【００１６】ここで、図２２に示した例のように、Ｈｅ
ｘが負の値で且つヒステリシスが小さい場合（すなわ
ち、保持力Ｈｃが小さい場合）、外部磁界Ｈがほぼ０
（領域Ｅ）であれば、磁化Ｍは常に正の値Ｍ１を示す。
なお、Ｈｅｘが正の値の場合には、領域Ｅにおいて、磁
化Ｍは負の値Ｍ２を示す。
【００１７】これに対し、図２３に示した例ように、磁
化Ｍの変化におけるヒステリシスが大きいと（すなわ
ち、保持力Ｈｃが大きいと）、外部磁界Ｈがほぼ０（領
域Ｅ）の時に、磁区制御用強磁性膜の磁化Ｍは２つの値
（Ｍ１およびＭ２）を取り得ることになる。つまり、磁
区制御用強磁性膜は、２通りの値Ｍ１，Ｍ２に変化し得
ることになる。従って、フリー層に与えられるバイアス
磁化が２通りに変化し得ることになり、磁気変換素子の
出力の変動につながる可能性がある。
【００１８】本発明は、かかる問題点に鑑みて成された
もので、その目的は、出力変動を抑えることができ且つ
適切なバイアス磁界を得ることができる磁気変換素子、
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。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気変換素子
は、外部磁界を感知する感磁層と、感磁層にバイアス磁
界を与える磁区制御膜とを備えた磁気変換素子であっ
て、磁区制御膜は、強磁性材料からなる磁区制御用強磁
性膜と、この磁区制御用強磁性膜の磁化の向きを固定す
る磁区制御用磁化固定膜とを積層して構成され、この磁
区制御用強磁性膜の磁歪λsが−１５×１０-6＜λs＜０
の範囲にあるようにしたものである。
【００２０】本発明の磁気変換素子では、磁区制御用強
磁性膜の磁歪λs が−１５×１０-6＜λs ＜０の範囲に
あるため、外部磁界に対する磁区制御用強磁性膜の磁化
の変化におけるヒステリシスが比較的小さく、磁気変換
素子の動作時（例えば、外部磁界がほぼ０の時）には磁
区制御用強磁性膜が常に一定の磁化を示す（つまり、複
数の磁化を持ち得るということが無い）。従って、磁区
制御膜が感磁層に与えるバイアス磁界は常に一定とな
り、感磁層の出力は安定する。
【００２１】本発明の磁気変換素子では、磁区制御用強
磁性膜を、８２重量％〜９０重量％のＮｉを含むＮｉＦ
ｅにより構成しても良い。このような組成のＮｉＦｅを
用いて磁区制御用強磁性膜を構成すれば、−１５×１０
-6＜λs ＜０の範囲の磁歪λsが得られる。
【００２２】また、本発明の磁気変換素子では、磁区制
御用磁化固定膜を不規則系の反強磁性体材料により構成
しても良い。不規則系の反強磁性材料とは、熱処理を必
要とせずに、強磁性材料との間で交換異方性磁界を誘起
することができる材料である。不規則系の反強磁性体材
料で磁区制御用磁化固定膜を構成すれば、磁区制御用強
磁性膜と磁区制御用磁化固定膜を積層するだけで、（熱
処理を必要とせずに）両者の界面で交換異方性磁界が誘
起される。
【００２３】また、本発明の磁気変換素子では、感磁層
は、磁気分離層と、磁気分離層の一方の面に形成され、
外部磁界により磁化の向き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
れた反強磁性層とを含むようにしても良い。
【００２４】また、本発明の磁気変換素子では、強磁性
層、磁気分離層および軟磁性層を積層してなる積層パタ
ーンを反強磁性層の上に形成すると共に、磁区制御膜
を、反強磁性層の上に上記積層パターンに隣接するよう
に形成しても良い。感磁層の反強磁性層の上に磁区制御
膜を形成することにより、感磁層と磁区制御膜との接触
面積が（反強磁性層と磁区制御膜との接触面積の分だ
け）広くなるため、感磁層と磁区制御膜との電気的な接
触抵抗は低減する。
【００２５】本発明の薄膜磁気ヘッドは、外部磁界を感
知する感磁層と、感磁層にバイアス磁界を与える磁区制
御膜とを有する磁気変換素子を備えた薄膜磁気ヘッドで
あって、磁気変換素子が上記のいずれかに記載の構造を
有するように構成したものである。
【００２６】本発明の磁気変換素子の製造方法は、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、この順に積層する工程と、強磁性層、磁気分離層
および軟磁性層をパターニングして、これらの３層から
なる積層パターンを形成するパターニング工程と、反強
磁性層の上に磁歪λs が−１５×１０-6＜λs ＜０であ
る磁性膜を含む磁区制御膜を、積層パターンに隣接する
ように形成する工程とを含むものである。この製造方法
では、反強磁性層の上に、強磁性層、磁気分離層および
軟磁性層からなる積層パターンと磁区制御膜とが形成さ
れた構造が得られる。
【００２７】本発明の薄膜ヘッドの製造方法は、外部磁
界を感知する感磁層と、感磁層にバイアス磁界を与える
磁区制御膜とを有する磁気変換素子を備えた薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法であって、磁気変換素子を形成する工程
において、上記の磁気変換素子の製造方法を用いるよう
にしたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】ＭＲ素子と複合ヘッドの構成 図１ないし図３を参照して、本発明の実施の形態に係る
磁気変換素子としての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。
【００２９】図３は、実施の形態の複合ヘッド１００の
基本構成を表す平面図である。また、図１および図２
は、図３におけるＩ−Ｉ断面図およびＩＩ−ＩＩ断面図
である。図１に示すように、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
１００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である。
【００３０】図１ないし図３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１００が対向する方向は、矢印Ｙで表されている。な
お、磁気記録媒体からの信号磁界が、本発明における
「外部磁界」の一具体例に相当する。
【００３１】図１において、複合ヘッド１００は、例え
ばＡｌ2 Ｏ3 ・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 Ｏ3
（アルミナ）よりなる膜厚２〜１０μｍの絶縁層２と、
ＮｉＦｅ（ニッケル鉄合金：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、Ａｌ2Ｏ3または
ＡｌＮ（チッ化アルミニウム）よりなる膜厚１０〜１０
０ｎｍ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８が形成されている。
【００３２】下部シールドギャップ層４と上部シールド
ギャップ層８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８上には、ＮｉＦｅ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。
【００３３】上部シールド層９上には、例えばＡｌ2 Ｏ
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。
【００３４】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またはＦｅＮ（窒化鉄）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ないし図３では図示しないが、上部磁極１６
は、例えばＡｌ2 Ｏ3 よりなる膜厚２０〜３０μｍのオ
ーバーコート層（図１３におけるオーバーコート層１
７）によって覆われている。
【００３５】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８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界）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
体からの信号磁界によって積層体５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。
【００３６】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。
【００３７】図２に示すように、本実施の形態のＭＲ素
子５０は、下部シールドギャップ層４の上に、例えばＰ
ｔＭｎ（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５
２、例えばＣｕ（銅）からなる非磁性金属層５３、例え
ばＮｉＦｅからなるフリー層５４を順に積層した、積層
体５を有している。フリー層５４の上面は、例えばＣｕ
からなる保護層５８によって覆われている。
【００３８】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の磁化の向きが固定される。なお、本実施の形
態では、ピンド層５２の磁化の向きは図２におけるＹ方
向へ固定されるものとする。
【００３９】積層体５の反強磁性層５１の層表面は、ピ
ンド層５２、非磁性金属層５３およびフリー層５４の３
層の各層表面よりも大きく、ピンド層５２、非磁性金属
層５３およびフリー層５４の３層は、反強磁性層５１上
の（再生トラック幅方向における）中央部に選択的にパ
ターニングされて形成されている。なお、本実施の形態
の積層体５では、ピンド層５２、非磁性金属層５３およ
びフリー層５４の３層からなる積層パターンの再生トラ
ック幅方向の端面が、これら３層の積層方向に対して傾
斜したテーパ面５Ａとなっている。
【００４０】ここで、積層体５が本発明における「感磁
層」の一具体例に対応する。また、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。また、ピ
ンド層５２、非磁性金属層５３およびフリー層５４の３
層からなる積層パターンが、本発明における「積層パタ
ーン」の一具体例に対応する。
【００４１】反強磁性層５１の上には、ピンド層５２、
非磁性金属層５３およびフリー層５４の３層からなる積
層パターンを再生トラック幅方向に挟みこむように、磁
区制御膜５００ａ，５００ｂが設けられている。磁区制
御膜５００ａ，５００ｂは、フリー層５４の磁化の向き
を揃えて（すなわち、単磁区化して）いわゆるバルクハ
ウゼンノイズの発生を抑えるためのものであり、磁区制
御用強磁性膜５５ａ，５５ｂと、この磁区制御用強磁性
膜５５ａ，５５ｂに積層された磁区制御用反強磁性膜５
６ａ，５６ｂの２層で構成されている。磁区制御用強磁
性膜５５ａ，５５ｂと磁区制御用反強磁性膜５６ａ，５
６ｂのそれぞれの界面での交換結合によって磁区制御用
強磁性膜５５ａ，５５ｂの磁化の向きが固定され、これ
によりフリー層５４に対するバイアス磁界が発生するよ
うになっている。
【００４２】磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂは、磁
歪λsが−１５×１０-6＜λs ＜ 0の範囲の強磁性材料
により構成されている。このような磁歪λs を有する磁
区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂは、例えば８２重量％
〜９０重量％のＮｉ（ニッケル）を含むＮｉＦｅ（ニッ
ケル鉄合金：パーマロイ）により構成される。例えば、
８５重量％のＮｉを含むＮｉＦｅで磁区制御用強磁性膜
５５ａ，５５ｂを構成すると、その磁歪はλs は−２×
１０-6である。また、８６重量％のＮｉを含むＮｉＦｅ
の場合、その磁歪はλs は−３×１０-6である。
【００４３】また、磁区制御用反強磁性膜５６ａ，５６
ｂは、ＦｅＭｎ（鉄−マンガン合金）など、不規則系の
反強磁性材料により構成されている。ここで、不規則系
の反強磁性材料とは、熱処理を必要とせずに、強磁性材
料との間で交換異方性磁界を誘起することができる材料
である。
【００４４】なお、この磁区制御用強磁性膜５５ａ，５
５ｂとしては、上記ＮｉＦｅの他に、ＮｉＦｅＣｏ（ニ
ッケル−鉄−コバルト合金），ＣｏＦｅ（コバルト−鉄
合金），Ｆｅなどを用いても良い。また、磁区制御用反
強磁性膜５６ａ，５６ｂとしては、ＸＭｎ（Ｘ＝Ｉｒ，
Ｒｈ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｃｒ等）で表されるＭｎ系の
材料、あるいはＮｉＯ（酸化ニッケル），ＣｏＯ（酸化
コバルト），Ｆｅ2Ｏ3（三二酸化鉄）等の酸化物系の材
料を用いても良い。
【００４５】ここで、磁区制御膜５００ａ，５００ｂが
本発明における「磁区制御膜」の一具体例に対応してい
る。また、磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂが本発明
における「磁区制御用強磁性膜」の一具体例に、磁区制
御用反強磁性膜５６ａ，５６ｂが本発明における「磁区
制御用磁化固定膜」の一具体例に、それぞれ対応してい
る。
【００４６】ＭＲ素子および複合ヘッドの動作 次に、このように構成されたＭＲ素子５０および複合ヘ
ッド１００の動作（再生動作）について、図４ないし図
６を用いて説明する。
【００４７】図４は、ＭＲ素子５の図２と同様の断面を
表す図であり、磁区制御膜における磁化の向きと、フリ
ー層におけるバイアス磁界を模式的に表した図である。
ピンド層５２と反強磁性層５１の界面での交換結合によ
る交換異方性磁界により、ピンド層５２の磁化の向きは
図中Ｙ方向に固定される。また、磁区制御膜５００ａ，
５００ｂの磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂと磁区制
御用反強磁性膜５６ａ，５６ｂの各界面での交換結合に
より誘起された交換異方性磁界Ｈｅｘ（図６）により、
磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂの磁化の向きは矢印
５５ｃで示す方向に固定される。この磁区制御用強磁性
膜５５ａ，５５ｂにより、フリー層５４にはバイアス磁
界５４ｃが与えられる。なお、フリー層５４におけるバ
イアス磁界５４ｃとピンド層５２の磁化の向きは互いに
直交している。
【００４８】ピンド層５２、非磁性金属層５３およびフ
リー層５４には、リード層７ａ，７ｂを通じて、定常電
流である検出電流（センス電流）が、バイアス磁界５４
ｃと平行な方向に流される。磁気記録媒体からの信号磁
界を受けると、フリー層５４の磁化の向きが変化する。
フリー層５４を流れる電流は、フリー層５４の磁化の向
きとピンド層５２の磁化の向き（固定）との相対角度に
応じた抵抗を受け、この抵抗が電圧として検出される。
【００４９】次に、磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂ
の磁歪λs と、複合ヘッド１００の再生出力の変動の関
係について説明する。
【００５０】図５は、ＭＲ素子５０の上方（図４の矢印
Ｖ方向）から見た、磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂ
の磁化の向きとフリー層５４のバイアス磁界を表す図で
ある。ＭＲ素子５０をシールド層３，９（図１）などと
重ね合わせて複合ヘッドを構成した場合、ＭＲ素子５０
には、媒体対向面Ｓに直交する方向の引張応力Ｆが加わ
る。この時、磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂには、
引張応力Ｆと平行な引張歪（伸び方向Ｅｘｐの歪）と、
引張応力Ｆと垂直な圧縮歪（縮み方向Ｃｏｍの歪み）が
生じる。磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂの磁歪λs
が正の場合、磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂの磁化
は引張歪と同じ方向を向こうとするため、磁化の向きが
変化し、その分フリー層５４に与えられるバイアス磁界
が弱められる。
【００５１】これに対し、本実施の形態では、磁区制御
用強磁性膜５５ａ，５５ｂの磁歪λsが負なので、磁区
制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂの磁化は圧縮歪と同じ方
向を向こうとする。圧縮歪とバイアス磁界は互いに平行
なので、磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂでは磁化の
向きは変化しない。従って、フリー層５４のバイアス磁
界５４ｃが弱められることはない。
【００５２】図６は、外部磁界Ｈと、磁区制御用強磁性
膜５５ａ，５５ｂ中に生じる磁化Ｍの関係を表す図であ
る。図６において、Ｈｅｘは、磁区制御用強磁性膜と磁
区制御用反強磁性膜との交換結合により得られる交換異
方性磁界である。複合ヘッド１００の動作中、磁区制御
用強磁性膜５５ａ，５５ｂに与えられる外部磁界Ｈはほ
ぼ０と見なすことができる。
【００５３】一般に、磁歪λsの絶対値が大きいと、保
持力Ｈｃも大きく、従って磁化Ｍの変化におけるヒステ
リシスも大きい。このヒステリシスが大きくなると、外
部磁界Ｈがほぼ０（領域Ｅ）の時に、磁区制御用強磁性
膜の磁化Ｍは２つの値（Ｍ１およびＭ２）を取り得るこ
とになる。つまり、磁区制御用強磁性膜は、２通りの値
Ｍ１，Ｍ２に変化し得ることになる。従って、フリー層
に与えられるバイアス磁化が２通りに変化し得ることに
なり、磁気変換素子の出力の変動につながる可能性があ
る。
【００５４】しかしながら、本実施の形態では、−１５
×１０-6＜λs ＜０であり、磁歪λs の絶対値が１５×
１０-6より小さいので、磁化Ｍの変化におけるヒステリ
シスが過大になることが無い。つまり、図６に示したよ
うに、外部磁界Ｈがほぼ０の時（領域Ｅ）には、磁区制
御用強磁性膜５５ａ，５５ｂの磁化Ｍは常に一定値Ｍ１
を示す。従って、フリー層には常に一定のバイアス磁界
が与えられることになり、複合ヘッド１００の再生出力
が安定する。
【００５５】図７は、磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５
ｂの磁歪と複合ヘッド１００の再生出力変動率との関係
を表す図である。ここでは、磁区制御用強磁性膜を構成
するＮｉＦｅ（膜厚２０ｎｍ）の組成を変化させること
で、磁歪λsの異なる磁区制御用強磁性膜を多数種類用
意した。磁区制御用反強磁性膜は、ＲｕＲｈＭｎ（ルテ
ニウム−ロジウム−マンガン）により形成し、その膜厚
は１５ｎｍとした。また、複合ヘッド１００には、磁気
記録媒体等からの一定の外部磁界を与え、複合ヘッド１
００の再生出力の変動率を調べた。
【００５６】その結果、図７に示すように、磁区制御用
強磁性膜５５ａ，５５ｂの磁歪λsが−１５×１０-6＜
λs ＜０という範囲にあれば、その再生出力変動率が、
一般的に要求されている再生特性の変動率の実質的な基
準値である２％以下に抑えられることが確認された。
【００５７】さらに、磁区制御用強磁性膜の磁歪λs が
−１０×１０-6＜λs ＜−１×１０-6という範囲にあれ
ば、その再生出力変動率が、約１％以下になることが確
認された。さらに、磁区制御用強磁性膜の磁歪λs が−
８×１０-6＜λs＜−２×１０-6という範囲にあれば、
その再生出力変動率が、約０．５％以下になることが確
認された。
【００５８】複合ヘッドの製造方法 次に、図８ないし図１８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８ないし図１３
は複合ヘッド１００の媒体対向面Ｓに垂直な断面（すな
わち、図３におけるＩ−Ｉ断面）を表している。また、
図１４ないし図１８は複合ヘッド部分の媒体対向面に平
行な断面（すなわち、図３におけるＩＩ−ＩＩ断面）を
拡大して表している。
【００５９】本実施の形態に係る製造方法では、まず、
図８に示したように、例えばＡｌ2Ｏ3 ・ＴｉＣ（アル
ティック）よりなる基体１上に、例えばＡｌ2 Ｏ3 （ア
ルミナ）よりなる絶縁層２を、約２〜１０μｍの膜厚で
堆積する。
【００６０】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 Ｏ3 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。
【００６１】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１４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。
【００６２】ここで、反強磁性層５１は、例えばＰｔＭ
ｎ等の規則結晶構造を持つ反強磁性材料を用いて２０ｎ
ｍ程度の膜厚に形成する。ピンド層５２は、例えばＣｏ
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等
の材料を用いて８ｎｍの膜厚に形成する。なお、図１４
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の各膜厚は、他の層の膜厚に
比べて誇張して描かれている。
【００６３】なお、反強磁性膜層５１の材料としては、
Ｐｔ４７〜５２重量％、Ｍｎ４８〜５３重量％なる組成
（最も好ましくはＰｔ４８重量％、Ｍｎ５２重量％）の
ＰｔＭｎ、Ｐｔ３３〜５２重量％、Ｍｎ４５〜５７重量
％、Ｒｈ０〜１７重量％なる組成（最も好ましくはＰｔ
４０重量％、Ｍｎ５１重量％、Ｒｈ９％）のＰｔＭｎＲ
ｈ、Ｒｕ０〜２０重量％、Ｒｈ０〜２０重量％、Ｍｎ７
５〜８５重量％なる組成（最も好ましくはＲｕ３重量
％、Ｒｈ１５重量％、Ｍｎ８２重量％）のＲｕＲｈＭｎ
の中から選択することができる。
【００６４】保護層５８は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｈ（ロジウ
ム）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｐｔ、ＲｕＲｈＭｎ、Ｐｔ
Ｍｎ（白金−マンガン）、ＰｔＭｎＲｈ（白金−マンガ
ン−ロジウム）およびＴｉＷ（チタン−タングステン）
から選ばれた１つの材料による単層膜、またはＴａ／Ｐ
ｔＭｎ、Ｔａ／Ｃｕ、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）。
【００６５】次に、図９および図１５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。
【００６６】次に、図１６に示すように、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Ａ
ｒ（アルゴン）等を用いたイオンミリング法によりエッ
チングし、積層体５を形成する。この時、エッチングが
反強磁性層５１まで達しないようエッチング深さを設定
し、反強磁性層５１の上にピンド層５２、非磁性金属層
５３、フリー層５４および保護層５８からなるパターン
を形成する。
【００６７】次に、図１７に示したように、反強磁性層
５１の上に、ピンド層５２、非磁性金属層５３およびフ
リー層５４の３層を挟みこむように、磁区制御用強磁性
膜５５ａ，５５ｂを形成する。磁区制御用強磁性膜５５
ａ，５５ｂの上には、磁区制御用反強磁性膜５６ａ，５
６ｂをそれぞれ積層形成する。
【００６８】磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂは、例
えば８２重量％〜９０重量％のＮｉを含むＮｉＦｅによ
り、例えば約２０ｎｍの膜厚に形成する。このようにし
て形成される磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂの磁歪
λs は、−１５×１０-6＜λs ＜０である。また、磁区
制御用反強磁性膜５６ａ，５６ｂは、ＦｅＭｎなどの不
規則系の反強磁性材料により、例えば約１５ｎｍの膜厚
に形成する。
【００６９】さらに、磁区制御用反強磁性膜５６ａ，５
６ｂの上に、リード層７ａ，７ｂを１００〜２００ｎｍ
程度の膜厚に形成する。なお、このリード層７ａ，７ｂ
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Ｃｏ・Ｐｔ
（コバルト・白金合金）の積層膜、またはＴｉＮ（窒化
チタン）とＣｏ・Ｐｔの積層膜として形成される。
【００７０】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
（磁区制御用強磁性膜、磁区制御用反強磁性膜およびリ
ード層の各材料）を除去する。
【００７１】次に、図１０および図１８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、５０〜１００ｎｍ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。
【００７２】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。
【００７３】次に、図１１に示したように、上部シール
ド層９上に、絶縁膜、例えばアルミナ膜よりなる記録ギ
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。
【００７４】次に、図１２に示したように、コイル１
２，１４よりも後方（図１２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１
１，１３，１５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。
【００７５】次に、図１３に示したように、上部磁極１
６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、例えばアルミナより
なるオーバーコート層１７を、２０〜３０μｍの膜厚に
形成する。
【００７６】次に、ピンド層５２の磁界の方向を固定
（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を行う。具体的
には、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を反強磁性層５１とピンド層５２のブロッ
キング温度（界面で交換結合が生じうる温度）まで加熱
し、ピンド層５２に所定の磁化の向き（図１または図２
におけるＹ方向）の磁界を与える。
【００７７】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上述
した熱処理が必要である。しかしながら、反強磁性層５
１として、（磁区制御用反強磁性膜５６ａ、５６ｂと同
様）ＦｅＭｎのような不規則系の反強磁性材料を使うこ
とも可能である。この場合には、交換結合を生じさせる
ための熱処理を省略することができる。
【００７８】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エアベアリング面を形成し
て、複合ヘッド１００が完成する。
【００７９】本実施の形態による効果 以上説明したように、本実施の形態によれば、磁区制御
膜５００ａ，５００ｂの磁区制御用強磁性膜５５ａ，５
５ｂの磁歪λsを−１５×１０-6＜λs ＜０の範囲にし
たことによって、磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂの
磁化の変化におけるヒステリシスを抑えることができ、
これによりフリー層に与えられるバイアス磁界を安定さ
せ、再生出力変動率を２％以下に抑えることができる。
【００８０】また、磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂ
を、８２重量％以上９０重量％以下のＮｉを含むＮｉＦ
ｅで構成したことによって、その磁区制御用強磁性層の
磁歪λs を上記のような−１５×１０-6＜λs ＜０にす
ることができる。
【００８１】また、磁区制御用反強磁性膜５６ａ，５６
ｂを不規則系の反強磁性材料を用いて形成することによ
り、熱処理を行うことなしに、磁区制御用強磁性膜５５
ａ，５５ｂと磁区制御用反強磁性膜５６ａ，５６ｂの界
面での交換結合を起こさせることができる。従って、磁
区制御用強磁性膜の磁化の向きの固定のための熱処理の
際に、積層体５の（磁化の向きを固定する熱処理が済ん
でいる）ピンド層５２の磁化が変化してしまうというこ
とが無い。
【００８２】また、磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂ
の磁歪λs を−１０×１０-6＜λs＜−１×１０-6とす
ることによって、その再生出力変動率を約１％以下に抑
えることができる。さらに、磁区制御用強磁性膜５５
ａ，５５ｂの磁歪λs を−８×１０-6＜λs ＜−２×１
０-6とすることによって、その再生出力変動率を約０．
５％以下に抑えることができる。
【００８３】さらに、磁区制御膜５００ａ，５００ｂ
が、反強磁性層５１上において、ピンド層５２、非磁性
金属層５３およびフリー層５４の３層からなる積層パタ
ーンを挟み込むように形成されているので、積層体５と
磁区制御膜５００ａ，５００ｂとの接触面積は（反強磁
性層５１と磁区制御膜５００ａ，５００ｂの接触面積の
分だけ）広くなり、それだけ積層体５と磁区制御膜５０
０ａ，５００ｂとの電気的な接触抵抗が低減する。
【００８４】また、ピンド層５２、非磁性金属層５３お
よびフリー層５４の３層からなる積層パターンの端面に
テーパ５Ａが形成されているので、垂直端面の場合に比
べ、積層体５と磁区制御膜５００ａ，５００ｂとの接触
面積が広くなり、電気的な接触抵抗がさらに低減する。
【００８５】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、磁区制御膜と
しては、磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂと磁区制御
用反強磁性膜５６ａ，５６ｂを積層する代わりに、磁区
制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂと硬磁性膜（ハードマグ
ネット）を積層しても良い。その場合の硬磁性層の材料
としては、ＣｏＰｔ（コバルト−白金），ＣｏＰｔＣｒ
（コバルト−白金−クロム），ＳｍＣｏ（サマリウムコ
バルト），ＮｄＦｅＢ（ネオジウム−鉄−ホウ素）など
が好適であり、その膜厚は５ｎｍ〜１００ｎｍが好適で
ある。あるいは、磁区制御膜を、磁歪λs の条件（−１
５×１０-6＜λs ＜０）を満たす硬磁性膜のみで構成す
ることも可能である。
【００８６】また、上記の実施の形態では、磁区制御用
反強磁性膜５６ａ，５６ｂは不規則系反強磁性材料で構
成され、反強磁性層５１は規則系反強磁性材料で構成さ
れているが、磁区制御用反強磁性膜５６ａ，５６ｂを規
則系反強磁性材料で構成し、反強磁性層５１を不規則系
反強磁性材料で構成しても良い。この場合、磁区制御用
反強磁性膜５６ａ，５６ｂと磁区制御用強磁性膜５５
ａ，５５ｂの交換結合のための熱処理が必要になり、反
強磁性層５１とピンド層５２の交換結合のための熱処理
は不要になる。
【００８７】また、磁区制御用反強磁性膜５６ａ，５６
ｂと反強磁性層５１を、両方とも規則系反強磁性材料で
構成しても良い。この場合、磁区制御用反強磁性膜５６
ａ，５６ｂと磁区制御用強磁性膜５５ａ，５５ｂの交換
結合のための熱処理、および反強磁性層５１とピンド層
５２の交換結合のための熱処理が両方とも必要である。
従って、磁区制御用反強磁性膜５６ａ，５６ｂと磁区制
御用強磁性膜５５ａ，５５ｂの交換結合に必要な温度
（ブロッキング温度）と、反強磁性層５１とピンド層５
２の交換結合に必要な温度が異なっている必要がある。
【００８８】また、上記の実施の形態のＭＲ素子５０
（図２）では、反強磁性層５１の上にピンド層５２、非
磁性金属層５３およびフリー層５４がこの順で積層され
ているが、この積層順は逆でも良い。すなわち、図１９
に示したように、フリー層５４の上に非磁性金属層５
３、ピンド層５２および反強磁性層５１がこの順で積層
された構成も可能である。
【００８９】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。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。
【００９０】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
の代わりに絶縁層を用いてもよい。この場合、上記実施
の形態をトンネル接合型磁気抵抗効果膜（ＴＭＲ膜）に
適用することができる。
【００９１】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。
【００９２】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし１
０記載の磁気変換素子および請求項１１記載の薄膜磁気
ヘッドによれば、磁区制御用強磁性膜の磁歪λsを１５
×１０-6＜λs ＜０の範囲にしたことによって、外部磁
界に対する磁区制御用強磁性膜の磁化の変化のヒステリ
シスを抑え、これにより感磁層に与えられるバイアス磁
界を安定させ、感磁層の出力変動率を２％以下に抑える
ことができる。
【００９３】特に、請求項２記載の磁気変換素子によれ
ば、磁区制御用強磁性膜を、８２重量％以上９０重量％
以下のＮｉを含むＮｉＦｅにより構成したため、その強
磁性層の磁歪λs を上記のような−１５×１０-6＜λs
＜０にすることができる。
【００９４】また、請求項４記載の磁気変換素子によれ
ば、磁区制御用強磁性膜の磁化の向きを決定する磁区制
御用磁化固定膜を、不規則系の反強磁性材料によって形
成したため、熱処理を行わずに磁区制御用強磁性膜と磁
区制御用磁化固定膜との界面での交換結合を起こさせる
ことができる。
【００９５】また、請求項７記載の磁気変換素子、請求
項１２記載の磁気変換素子の製造方法および請求項１４
記載の磁気ヘッドの製造方法によれば、感磁層の反強磁
性層の上に、軟磁性層、磁気分離層および強磁性層から
なる積層パターンと磁区制御膜を形成したため、感磁層
と磁区制御膜との接触面積が（反強磁性層と磁区制御膜
との接触面積の分だけ）広くなり、従って、感磁層と磁
区制御膜との電気的な接触抵抗が低減する。
【００９６】さらに、請求項８記載の磁気変換素子によ
れば、磁区制御用強磁性膜の磁歪λsを−１０×１０-6
＜λs ＜−１×１０-6としたため、その再生出力変動率
を約１％以下に抑えることができる。
【００９７】さらに、請求項９記載の磁気変換素子によ
れば、磁区制御用強磁性膜の磁歪λsを−８×１０-6＜
λs ＜−２×１０-6としたため、その再生出力変動率を
約０．５％以下に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る複合ヘッドの媒体対
向面と垂直な断面を表す図である。
【図２】図１の複合ヘッドのＭＲ素子の媒体対向面と平
行な断面を表す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る複合ヘッドの平面図
である。
【図４】図２のＭＲ素子におけるバイアス磁界の発生状
況を模式的に表す図である。
【図５】図２のＭＲ素子の各部の磁化の向きを表す図で
ある。
【図６】図２のＭＲ素子の各部の磁化と外部磁界の関係
を表す図である。
【図７】本発明の実施の形態における磁区制御用強磁性
膜の磁歪と出力変動の関係を表す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る複合ヘッドの製造方
法における一工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く工程を説明するための断面図であ
る。
【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図であ
る。
【図１１】図１０に続く工程を説明するための断面図で
ある。
【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図で
ある。
【図１３】図１２に続く工程を説明するための断面図で
ある。
【図１４】本発明の実施の形態に係る複合ヘッドの製造
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。
【図１５】図１４に続く工程を説明するための拡大断面
図である。
【図１６】図１５に続く工程を説明するための拡大断面
図である。
【図１７】図１６に続く工程を説明するための拡大断面
図である。
【図１８】図１７に続く工程を説明するための拡大断面
図である。
【図１９】ＭＲ素子の構造の他の例を表す断面図であ
る。
【図２０】従来の磁気変換素子の断面構成を表す図であ
る。
【図２１】図２０の磁気変換素子の各部の磁化の向きを
表す図である。
【図２２】図２０の磁気変換素子の磁化と外部磁界の関
係を表す図である。
【図２３】図２０の磁気変換素子の磁化と外部磁界の関
係を表す図である。
【符号の説明】
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…磁区制御用強磁
性膜、５６ａ，５６ｂ…磁区制御用反強磁性膜（磁区制
御用磁化固定膜）、５８…保護層、６ａ…フォトレジス
トパターン、７ａ，７ｂ…リード層、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、１１，１３，１５…フォトレジスト層、
１６…上部磁極、１７…オーバーコート層、５００ａ，
５００ｂ…磁区制御膜。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年６月２８日（２０００．６．２
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【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 （すな
わち、０．１６ギガビット／ｃｍ2）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 （すなわち、０．４７ギガビッ
ト／ｃｍ2）を超える再生ヘッドとして利用されてい
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】このような磁気抵抗効果素子では、いわゆ
るバルクハウゼンノイズの発生を抑えるため、フリー層
６３にバイアス磁界を与えることが考られている。な
お、バルクハウゼンノイズとは、ランダムな磁化の向き
を持つ多数の磁区が、外部磁界の影響により、共通の磁
化の向きを持つ一つの大きな磁区に変化する（すなわ
ち、単磁区化する）時に発生するノイズである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】そこで、特開平６−８４１４５号公報で
は、磁区制御用強磁性膜の磁歪λsを絶対値の大きな負
の値、具体的には、λs ≦−１５×１０-6とすることが
提案されている。磁区制御用強磁性膜の磁歪λsが負で
あれば、磁区制御用強磁性膜９０ａ，９０ｂが図２１の
ような引張応力Ｆを受けた場合、その磁化は圧縮歪の方
向に向こうとする。この場合、磁区制御用強磁性膜９０
ａ，９０ｂの磁化の回転は生じないため、フリー層６３
に生じるバイアス磁界が弱められることは無い。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁区制
御用強磁性膜の磁歪λsをλs ≦−１５×１０-6という
範囲に設定すると、外部磁界に対する磁区制御用強磁性
膜の磁化の変化におけるヒステリシスが大きくなり、磁
気抵抗効果素子の出力が不安定になるという問題があ
る。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】ここで、図２２に示した例のように、Ｈｅ
ｘが負の値で且つヒステリシスが小さい場合（すなわ
ち、保磁力Ｈｃが小さい場合）、外部磁界Ｈがほぼ０
（領域Ｅ）であれば、磁化Ｍは常に正の値Ｍ１を示す。
なお、Ｈｅｘが正の値の場合には、領域Ｅにおいて、磁
化Ｍは負の値Ｍ２を示す。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】これに対し、図２３に示した例のように、
磁化Ｍの変化におけるヒステリシスが大きいと（すなわ
ち、保磁力Ｈｃが大きいと）、外部磁界Ｈがほぼ０（領
域Ｅ）の時に、磁区制御用強磁性膜の磁化Ｍは２つの値
（Ｍ１およびＭ２）を取り得ることになる。つまり、磁
区制御用強磁性膜は、２通りの値Ｍ１，Ｍ２に変化し得
ることになる。従って、フリー層に与えられるバイアス
磁化が２通りに変化し得ることになり、磁気変換素子の
出力の変動につながる可能性がある。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気変換素子
は、外部磁界を感知する感磁層と、感磁層にバイアス磁
界を与える磁区制御膜とを備えた磁気変換素子であっ
て、磁区制御膜は、強磁性材料からなる磁区制御用強磁
性膜と、この磁区制御用強磁性膜の磁化の向きを固定す
る磁区制御用磁化固定膜とを含んで構成され、この磁区
制御用強磁性膜の磁歪λsが−１５×１０-6＜λs＜０の
範囲にあるようにしたものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５３】一般に、磁歪λsの絶対値が大きいと、保
磁力Ｈｃも大きく、従って磁化Ｍの変化におけるヒステ
リシスも大きい。このヒステリシスが大きくなると、外
部磁界Ｈがほぼ０（領域Ｅ）の時に、磁区制御用強磁性
膜の磁化Ｍは２つの値（Ｍ１およびＭ２）を取り得るこ
とになる。つまり、磁区制御用強磁性膜は、２通りの値
Ｍ１，Ｍ２に変化し得ることになる。従って、フリー層
に与えられるバイアス磁化が２通りに変化し得ることに
なり、磁気変換素子の出力の変動につながる可能性があ
る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７２】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９を、約１〜４μｍの
膜厚に形成する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９３】特に、請求項２記載の磁気変換素子によれ
ば、磁区制御用強磁性膜を、８２重量％以上９０重量％
以下のＮｉを含むＮｉＦｅにより構成したため、磁区制
御用強磁性膜の磁歪λs を上記のような−１５×１０-6
＜λs＜０にすることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部磁界を感知する感磁層と、この感磁
    層にバイアス磁界を与える磁区制御膜とを備えた磁気変
    換素子であって、 前記磁区制御膜は、強磁性材料からなる磁区制御用強磁
    性膜と、この磁区制御用強磁性膜の磁化の向きを固定す
    る磁区制御用磁化固定膜とを含んで構成され、前記磁区
    制御用強磁性膜の磁歪λs が −１５×１０-6＜λs ＜０ の範囲にあることを特徴とする磁気変換素子。
  2. 【請求項２】 前記磁区制御用強磁性膜は、８２重量％
    以上９０重量％以下のニッケル（Ｎｉ）を含むニッケル
    鉄合金（ＮｉＦｅ）を含んで構成されていることを特徴
    とする請求項１記載の磁気変換素子。
  3. 【請求項３】 前記磁区制御用磁化固定膜は、反強磁性
    材料により構成されていることを特徴とする請求項１ま
    たは請求項２に記載の磁気変換素子。
  4. 【請求項４】 前記磁区制御用磁化固定膜は、不規則系
    の反強磁性体材料により構成されていることを特徴とす
    る請求項３記載の磁気変換素子。
  5. 【請求項５】 前記磁区制御用磁化固定膜は、前記磁区
    制御用強磁性膜と重ね合わせることにより、両者の界面
    で交換異方性磁界を誘起する材料であって、且つ前記交
    換異方性磁界の誘起のための熱処理を必要としない材料
    で構成されていることを特徴とする請求項３記載の磁気
    変換素子。
  6. 【請求項６】 前記感磁層は、 磁気分離層と、 前記磁気分離層の一方の面に形成され、外部磁界により
    磁化の向き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とを含むことを特徴とする請
    求項１ないし請求項５のいずれか１に記載の磁気変換素
    子。
  7. 【請求項７】 前記反強磁性層の上に、前記強磁性層、
    前記磁気分離層および前記軟磁性層を積層してなる積層
    パターンが形成されており、 前記磁区制御膜は、前記反強磁性層の上に、前記積層パ
    ターンに隣接して形成されていることを特徴とする請求
    項６記載の磁気変換素子。
  8. 【請求項８】 前記磁区制御用強磁性膜の磁歪λsが −１０×１０-6＜λs ＜−１×１０-6 の範囲にあることを特徴とする請求項１ないし請求項７
    のいずれか１に記載の磁気変換素子。
  9. 【請求項９】 前記磁区制御用強磁性膜の磁歪λsが −８×１０-6＜λs ＜−２×１０-6 の範囲にあることを特徴とする請求項１ないし請求項７
    のいずれか１記載の磁気変換素子。
  10. 【請求項１０】 外部磁界を感知する感磁層と、この感
    磁層にバイアス磁界を与える磁区制御膜とを備えた磁気
    変換素子であって、 前記磁区制御膜は、磁歪λs が −１５×１０-6＜λs ＜０ である磁性膜を含むことを特徴とする磁気変換素子。
  11. 【請求項１１】 外部磁界を感知する感磁層と、この感
    磁層にバイアス磁界を与える磁区制御膜とを有する磁気
    変換素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、前記磁気変
    換素子が、請求項１ないし請求項１０のいずれか１に記
    載の構造を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  12. 【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、この順に積層する工程と、 前記強磁性層、前記磁気分離層および前記軟磁性層をパ
    ターニングして、これらの３層からなる積層パターンを
    形成するパターニング工程と、 前記反強磁性層の上に、磁歪λs が−１５×１０-6＜λ
    s ＜０である磁性膜を含む磁区制御膜を、前記積層パタ
    ーンに隣接するように形成する工程とを含むことを特徴
    とする磁気変換素子の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記パターニング工程において、イオ
    ンミリングエッチング法を用いてパターニングを行うこ
    とを特徴とする請求項１２記載の磁気変換素子の製造方
    法。
  14. 【請求項１４】 外部磁界を感知する感磁層と、この感
    磁層にバイアス磁界を与える磁区制御膜とを有する磁気
    変換素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、 前記磁気変換素子を形成する工程において、請求項１２
    または請求項１３に記載の磁気変換素子の製造方法を用
    いることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
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