JP2001067628A

JP2001067628A - 磁気抵抗効果素子と磁気抵抗効果素子の製造方法および磁気抵抗検出システムならびに磁気記録システム

Info

Publication number: JP2001067628A
Application number: JP24727599A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Hayashi; 一彦林
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2001-03-16
Also published as: US6542340B1; KR20010030206A; KR100378560B1

Abstract

(57)【要約】【課題】製造時に下電極層および上電極層間の短絡が
生じないようにする。【解決手段】磁気抵抗効果素子２は、下シールド層４
の上に下ギャップ層６を介して形成された下電極層８
と、下電極層８上の一部の領域に形成された磁気抵抗効
果膜１０と、下電極層８の上方に形成され少なくとも下
面の一部が磁気抵抗効果膜１０の上面に接して延在する
上電極層１２とを有し、そして、上電極層１２は第１お
よび第２の上電極層２２、２４からなり、第２の上電極
層２４は平面視において全体が下電極層８の形成領域内
に延在している。したがって、下電極層８の縁部２０
が、製造時にフォトレジストが溶解した剥離剤溶液に曝
されてラフネスが増大したとしても、下電極層８の縁部
２０上方には上電極層は存在せず、下電極層と上電極層
との間の電気的な短絡は発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁界の強さに応じ
て抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、その製造方
法、および磁気抵抗効果素子を用いた磁気抵抗検出シス
テム、ならびに同磁気抵抗検出システムにより構成した
磁気記録システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータを構成するハードディスク
装置などでは、従来より磁気抵抗（ＭＲ）センサ（磁気
抵抗ヘッドなどとも呼ばれる）が用いられ、この磁気抵
抗センサによって、磁気記録媒体に高密度で記録された
情報を読み取ることが可能となっている。磁気抵抗セン
サは磁気抵抗効果素子により構成され、磁気抵抗効果素
子は周囲の磁界の強さおよび磁界の方向によってその抵
抗値が変化するが、磁気抵抗効果素子に電流を流してお
けば、抵抗値の変化により電流の大きさが変化する結
果、磁気記録媒体に記録された情報を電流信号として取
得することができる。

【０００３】詳しくは、磁気抵抗効果素子は異方性磁気
抵抗（ＡＭＲ）効果にもとづいて動作し、磁気抵抗効果
素子の抵抗の１成分が、素子の磁化方向と素子中を流れ
る感知電流の方向とが成す角度の余弦の２乗に比例して
変化する。ＡＭＲ効果については、Ｄ．Ａ．トムプソン
（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）らの論文「Ｍｅｍｏｒｙ、Ｓｔｏ
ｒａｇｅ、ａｎｄＲｅｌａｔｅｄＡｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎｓ」（ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＭａｇ．
ＭＡＧ−１１、ｐ．１０３９（１９７５））に詳しく記
載されている。

【０００４】ＡＭＲ効果を用いた磁気抵抗センサではバ
ルクハウゼンノイズが発生するが、このノイズを押える
ために縦バイアスを印加することが多い。この縦バイア
スは、たとえばＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ニッケル酸化物な
どの反強磁性材料を用いて印加される。なお、ＦｅＭｎ
およびＮｉＭｎは化学記号であり、ここでは、適宜、化
学記号や元素記号を用いて表現の簡素化を図る。

【０００５】さらに最近では、「巨大磁気抵抗効果」や
「スピン・バルブ効果」などと呼ばれる磁気抵抗効果が
報告されている。この磁気抵抗効果はより顕著であり、
積層磁気抵抗センサの抵抗変化が、非磁性層を介する磁
性層間での電導電子のスピン依存性伝送、およびそれに
付随する層界面でのスピン依存性散乱によって生じると
されている。このような磁気抵抗効果を呈する磁気抵抗
センサでは、非磁性層で分離された１対の強磁性体層の
間の平面内抵抗が、２つの層の磁化方向間の角度の余弦
に比例して変化し、ＡＭＲ効果を利用するセンサよりも
感度が高く、抵抗変化が大きい。

【０００６】また、特開平２−６１５７２号公報には、
磁性層内の磁化の反平行整列によって高い磁気抵抗効果
を生じる積層磁性構造が開示されている。この積層構造
は強磁性の遷移金属および合金により構成され、中間層
により分離した少なくとも２層の強磁性層の一方に固定
化層を付加した構造となっている。固定化層としてはＦ
ｅＭｎが適当であるとされている。

【０００７】さらに、特開平４−３５８３１０号公報に
は、非磁性金属体の薄膜層によって仕切られた強磁性体
の２層の薄膜層を有し、印加磁界が零である場合に２つ
の強磁性薄膜層の磁化方向が直交し、２つの非結合強磁
性体層間の抵抗が２つの層の磁化方向間の角度の余弦に
比例して変化して、センサ中を流れる電流の方向とは独
立な磁気抵抗センサが開示されている。

【０００８】そして、特開平６−２０３３４０号公報に
は、非磁性金属材料の薄膜層で分離された２つの強磁性
体の薄膜層を含み、外部印加磁界がゼロのとき、反強磁
性体層の磁化が隣接する強磁性体層に対して垂直に保た
れる、上記の効果に基づく磁気抵抗センサが開示されて
いる。

【０００９】また、強磁性トンネル接合を用いた再生用
の磁気抵抗センサの構造については、特開平１０−１６
２３２７号公報に開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図１５は従来の磁気抵
抗センサを構成する磁気抵抗効果素子の一例を示す断面
側面図、図１６は図１５の磁気抵抗効果素子を構成する
下電極層および上電極層を示す平面図である。なお、図
１５は図１６におけるＣＣ’線に沿った断面図である。
この磁気抵抗効果素子１０２では、不図示の基体上に形
成した下シールド層１０４の上に下ギャップ層１０６を
介して下電極層１０８が形成され、その上に磁気抵抗効
果膜１１０が形成されている。上電極層１１２は第１お
よび第２の上電極層１１４、１１６から成り、第１の上
電極層１１４は磁気抵抗効果膜１１０の上に磁気抵抗効
果膜１１０に直接接して形成され、第２の上電極層１１
６はその上に形成されている。第２の上電極層１１２の
上には上ギャップ層１１３が形成され、さらにその上に
は上シールド層１１５が形成されている。

【００１１】図１５における左側の端面がＡＢＳ（Ａｉ
ｒＢｅａｒｉｎｇＳｕｒｆａｃｅ）面であり、磁気
記録媒体から情報を読み取る際は、このＡＢＳ面１１８
が磁気記録媒体の表面との間にわずかな隙間を形成して
対向する状態で磁気抵抗効果素子１０２が配置される。

【００１２】このような構造の磁気抵抗効果素子１０２
を製造する際、下電極層１０８は次の（１）または
（２）の工程によって形成される。（１）下ギャップ層１０６の上全体に下電極層１０８と
する下電極膜を成膜し、その後、下電極膜の上にフォト
レジスト層を形成してミリングすることで本来の形状に
パターン化し、つづいて剥離剤の溶液を用いてフォトレ
ジスト層を除去する。（２）下ギャップ層１０６上にリフトオフ用のフォトレ
ジスト層を形成した上で、下電極層１０８とする下電極
膜を形成し、その後、剥離剤の溶液を用いてフォトレジ
ストを除去する（リフトオフ）。図１７は一例として上
記（１）の方法により下電極層１０８をパターン化した
直後の状態の磁気抵抗効果素子１０２を示す断面側面図
である。このパターン化の工程の後、上述のように下電
極層１０８上のフォトレジスト層１２０は、剥離剤によ
り除去される。

【００１３】しかし、このとき下電極層１０８の縁部１
２２は、フォトレジストが溶解した剥離剤の溶液に曝さ
れることになる。その結果、従来、下電極層１０８の縁
部１２２がフォトレジストが溶解した剥離剤溶液により
腐食される場合があった。そのため下電極層１０８の縁
部１２２ではラフネスが極度に増大し、そのラフネスの
程度は最大で数百ｎｍにまで達する場合があった。

【００１４】上記（２）の方法により下電極層１０８を
形成する場合にも、リフトオフ用のフォトレジストを剥
離剤溶液によって除去する際に、下電極層１０８の縁部
１２２は同様に、剥離したフォトレジストが溶解した剥
離剤溶液に曝されることになり、（１）の方法を用いた
場合と同じ問題が発生する。

【００１５】図１５、図１６から分かるよう、下電極層
１０８の縁部１２２の上方には絶縁層１２４を介して第
２の上電極層１１６が延在しており、上述のように下電
極層周端部のラフネスが増大すると、下電極層周端部と
その上方の第２の上電極層１１６との間で電気的な短絡
が発生し易くなり、従来、実際にそのような不具合が生
じていた。このような短絡が発生すると、上電極層１１
２および下電極層１０８間に通電しても、センス電流は
磁気抵抗効果膜１１０ではなく電極間の短絡部を通じて
流れてしまい、磁界による磁気抵抗効果膜１１０の抵抗
値の変化を効果的に検出することは困難となる。したが
って、製造歩留まりが低下してコスト高となったり、検
出感度が低く性能が不十分な磁気抵抗効果素子しか得ら
れない結果となる。

【００１６】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、その目的は、製造時に電極間の短絡が
発生しない構造の磁気抵抗効果素子およびその製造方法
を提供し、さらに、電極間の短絡の問題を解決した磁気
抵抗効果素子を用いて低コスト化および高性能化を図っ
た磁気抵抗検出システムおよび磁気記録システムを提供
することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、下シールド層の上に、直接または下ギャッ
プ層を介して形成された下電極層と、前記下電極層上の
一部の領域に形成された磁気抵抗効果膜と、前記下電極
層の上方に形成され少なくとも下面の一部が磁気抵抗効
果膜の上面に接して延在する上電極層とを有する磁気抵
抗効果素子であって、前記上電極層は、平面視において
全体が前記下電極層の形成領域内に延在していることを
特徴とする。

【００１８】また、本発明は、下シールド層の上に、直
接または下ギャップ層を介して形成された下電極層と、
前記下電極層上の一部の領域に形成された磁気抵抗効果
膜と、前記下電極層の上方に形成され少なくとも下面の
一部が磁気抵抗効果膜の上面に接して延在する上電極層
とを有する磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
前記下電極層上に、前記磁気抵抗効果膜の箇所を除いて
絶縁層を形成し、前記磁気抵抗効果膜および前記絶縁層
の上にフォトレジストを用いたパターン化により、平面
視において全体が前記下電極層の形成領域内に延在する
前記上電極層を形成することを特徴とする。

【００１９】また、本発明の磁気抵抗検出システムは、
下シールド層の上に、直接または下ギャップ層を介して
形成された下電極層と、前記下電極層上の一部の領域に
形成された磁気抵抗効果膜と、前記下電極層の上方に形
成され少なくとも下面の一部が磁気抵抗効果膜の上面に
接して延在する上電極層とを有し、前記上電極層が、平
面視において全体が前記下電極層の形成領域内に延在し
ている磁気抵抗効果素子を備え、さらに、前記下電極層
と前記上電極層との間に通電する通電手段と、前記通電
手段によって前記下電極層と前記上電極層との間に流れ
る電流にもとづき前記磁気抵抗効果素子の抵抗率の変化
を検出する抵抗率検出手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００２０】また、本発明の磁気記録システムは、下シ
ールド層の上に、直接または下ギャップ層を介して形成
された下電極層と、前記下電極層上の一部の領域に形成
された磁気抵抗効果膜と、前記下電極層の上方に形成さ
れ少なくとも下面の一部が磁気抵抗効果膜の上面に接し
て延在する上電極層とを有し、前記上電極層が、平面視
において全体が前記下電極層の形成領域内に延在してい
る磁気抵抗効果素子を備え、さらに、前記下電極層と前
記上電極層との間に通電する通電手段と、前記通電手段
によって前記下電極層と前記上電極層との間に流れる電
流にもとづき前記磁気抵抗効果素子の抵抗率の変化を検
出する抵抗率検出手段により構成され、前記磁気抵抗効
果素子は、情報を記録する複数のトラックが形成された
磁気記録媒体の情報記録面に近接して配置され、駆動手
段によって、選択された前記トラックの位置へ移動され
ることを特徴とする。

【００２１】本発明の磁気抵抗効果素子および本発明の
製造方法により製造した磁気抵抗効果素子では、上述の
ように前記上電極層が、平面視において全体が前記下電
極層の形成領域内に延在しているので、下電極層の縁部
が、製造時にフォトレジストが溶解した剥離剤溶液に曝
されてラフネスが増大したとしても、下電極層の縁部上
方には上電極層は存在せず、したがって、下電極層と上
電極層との間の電気的な短絡は発生しない。その結果、
製造歩留まりが向上すると共に検出感度の高い高性能の
磁気抵抗効果素子を得ることができる。

【００２２】また、本発明の磁気抵抗検出システムで
は、磁界の強さや方向の変化により磁気抵抗効果膜の抵
抗率が変化し、その結果、通電手段によって下電極層と
上電極層との間に流れる電流の大きさが変化する。抵抗
率検出手段は、この電流変化にもとづいて抵抗率の変化
を検出する。そして、本発明の磁気抵抗検出システム
は、本発明の磁気抵抗効果素子と同一構造の磁気抵抗効
果素子により構成されているため、磁気抵抗効果素子の
製造歩留まりが高いことから低コスト化が可能であり、
また、磁気抵抗効果素子の電極間の短絡がないので高性
能化を実現できる。

【００２３】また、本発明の磁気記録システムでは、磁
気記録媒体の情報記録面に近接して配置された磁気抵抗
効果素子は、駆動手段によって、選択されたトラックの
位置へ移動され、必要な情報の読み取りが行われる。本
発明の磁気記録システムを構成する磁気抵抗検出システ
ムは上記本発明の磁気抵抗検出システムと同一構成であ
るため、本発明の磁気記録システムでも本発明の磁気抵
抗検出システムと同様の効果が得られ、低コスト化、お
よび磁気記録媒体からの情報読み取り感度の点で高性能
化を実現できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図１の（Ａ）は本発明によ
る磁気抵抗効果素子の一例を示す断面側面図、（Ｂ）は
同磁気抵抗効果素子を構成する下電極層および上電極層
を示す平面図、図２は磁気抵抗効果膜近傍を詳しく示
す、図１の（Ａ）のＡＡ’線に沿った断面側面図であ
る。なお、図１の（Ａ）は図１の（Ｂ）におけるＢＢ’
線に沿った断面図である。図１、図２に示したように本
実施の形態例の磁気抵抗効果素子２は、不図示の基体上
に延在する下シールド層４の上に下ギャップ層６を介し
て形成された下電極層８と、下電極層８上の一部の領域
に形成された磁気抵抗効果膜１０と、下電極層８の上方
に形成され少なくとも下面の一部が磁気抵抗効果膜１０
の上面に接して延在する上電極層１２とを有している。

【００２５】図１における左側の端面がＡＢＳ面１４で
あり、ＡＢＳ面１４は上記各層の左側の端面により形成
されている。上電極層１２は第１および第２の上電極層
２２、２４からなり、第１の上電極層２２は磁気抵抗効
果膜１０上の、磁気抵抗効果膜１０とほぼ同一の領域に
形成され、第２の上電極層２４は絶縁層３５を介して下
電極層８の上方に形成されて下面２６の一部が第１の上
電極層２２の上面２８に接している。そして、図１の
（Ａ）および（Ｂ）に示したように、第２の上電極層２
４は、平面視において全体が下電極層８の形成領域内に
延在している。上記上電極層１２の上には、上ギャップ
層３０を介して上シールド層３１が形成されている。

【００２６】磁気抵抗効果膜１０は強磁性トンネル接合
膜により構成され、詳しくは図２に示したように、下電
極層８上に形成されたフリー層３２、フリー層３２の上
に形成された非磁性層３４、非磁性層３４の上に形成さ
れた固定層３６、ならびに固定層３６の上に形成され固
定層３６における磁化の方向を固定する固定化層３８に
より構成されている。また、磁気抵抗効果膜１０の両側
部の下電極層８上には、図２に示したように、少なくと
も一部が磁気抵抗効果膜１０に接して縦バイアス層４０
が形成されている。

【００２７】次に、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方
法の実施の形態例について説明する。上記磁気抵抗効果
素子２は以下に示す手順により製造することができる。
図３ないし図８は実施の形態例の磁気抵抗効果素子の製
造方法における各工程を示す平面図である。なお、図
中、図１、図２と同一の要素には同一の符号が付されて
いる。（工程１）下シールド層４を成膜し、その上にフォト
レジストを形成して、ミリングまたはリフトオフにより
図３の（Ａ）に示した形状に下シールド層４をパターン
化する。図３の（Ａ）において、太線で囲まれている範
囲がこの工程でパターン化された範囲である。なお、図
３ないし図８の各図面では、太線が各図面により説明す
る工程で形成される膜などを示している。

【００２８】（工程２）つづいてフォトレジスト層７
を形成してミリングを行うことで、図３の（Ｂ）に示し
たように、下電極層８をパターン化する。

【００２９】（工程３）その後、図４の（Ａ）に示し
たように、下電極層８上にリフトオフフォトレジストを
形成し、下電極厚付け層９を成膜した後、リフトオフし
て、下電極層８を完成させる。（工程４）そして、縦バイアス膜を成膜した後、パタ
ーン化のためのフォトレジスト層を形成し、図４の
（Ｂ）に示した形状にミリングする。フォトレジストを
除去してパターン化した縦バイアス層４０を得る。（工程５）つづいて、磁気抵抗効果膜１０および第１
の上電極層２２を成膜する。磁気抵抗効果膜パターン化
のためのフォトレジストをまず形成し、磁気抵抗効果膜
１０を非磁性層までミリングした後、フォトレジストを
除去する（図５の（Ａ））。

【００３０】（工程６）フォトレジストを形成し、非
磁性層３４、フリー層３２、絶縁層３５（図２）をミリ
ングし、フォトレジストを除去する（図５の（Ｂ））。（工程７）第２の上電極層リフトオフ用フォトレジス
トを形成し、第２の上電極層２４を成膜した後、リフト
オフする（図６の（Ａ））。ここで、第２の上電極層２
４は、平面視において全体が下電極層８の形成領域内に
延在するようにパターン化する。（工程８）上電極厚付け層リフトオフ用フォトレジス
トを形成し、厚付け層２５を成膜した後にリフトオフす
る（図６の（Ｂ））。（工程９）絶縁厚付け層リフトオフ用フォトレジスト
を形成し、厚付け層２７を成膜した後、リフトオフする
（図７の（Ａ））。（工程１０）上ギャップ層３０を成膜し、電極穴開け
用フォトレジストを形成し、電極が露出するまでミリン
グした後、フォトレジストを除去し、電極露出部２９を
形成する（図７の（Ｂ））。（工程１１）次に、基体を適当な大きさに切断加工し
た後に、図８に示したようにＡＢＳ面１４が露出するま
で基体ごと研磨する。なお、この磁気抵抗効果素子２を
磁気記録再生ヘッドに用いる場合には上記工程１１にお
いて適切な形態の記録ヘッド部を形成する。また、装置
として組み上げた状態で、磁気記録再生ヘッドとして動
作する際に最適な飛行姿勢をとるようにＡＢＳ面１４を
適当な形状に加工し、サスペンションに組み込み、さら
に下電極層８、上電極層１２などの配線を施すことにな
る。

【００３１】このように、本実施の形態例の磁気抵抗効
果素子、および本実施の形態例の製造方法により製造し
た磁気抵抗効果素子では、上電極層１２（第１および第
２の上電極層２２、２４）は、平面視において全体が下
電極層８の形成領域内に延在しているので、下電極層８
の縁部が、製造時にフォトレジストが溶解した剥離剤溶
液に曝されてラフネスが増大したとしても、下電極層８
の縁部上方には上電極層１２は存在せず、したがって、
下電極層８と上電極層１２との間の電気的な短絡は発生
しない。その結果、製造歩留まりが向上すると共に検出
感度の高い高性能の磁気抵抗効果素子を得ることができ
る。

【００３２】なお、上述した磁気抵抗効果素子２の構造
では、仮に図１の（Ａ）および図２において上電極から
下電極へと電流を流したとすると、電流は第２の上電極
層２４から第１の上電極層２２、固定化層３８、固定層
３６、非磁性層３４、ならびにフリー層３２を順次通過
し、下電極層８へと流れる。この際、縦バイアス層４０
はフリー層３２、絶縁層３５、ならびに非磁性層３４に
より固定層３６より上の層と電気的に絶縁されているの
で、電流の流れ方に関与することはない。

【００３３】また、この構造では、縦バイアス層４０は
フリー層３２に接しているので、縦バイアス層４０から
の縦バイアスはフリー層３２に十分に印加されることに
なる。したがって、磁気抵抗効果膜１０にセンス電流を
確実に流すことと、フリー層３２に縦バイアスを正しく
印加することを両立させることができる。

【００３４】本発明の磁気抵抗効果素子は、上述したよ
うな構造の磁気抵抗効果素子２に限らず、種々の構造を
有する磁気抵抗効果素子に適用してその効果を発揮す
る。図９の（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ下電極層およ
び上電極層の他の形態を示す平面図である。上記第２の
上電極層２４は、図１の（Ｂ）に示したように、ＡＢＳ
面１４に近い箇所で、磁気抵抗効果膜１０の形状に応じ
て細くした形状となっているが、第２の上電極層２４は
このような形状とする以外にも、図９の（Ａ）に示した
ように、磁気抵抗効果膜１０の箇所でも特に細くせず、
ＡＢＳ面１４側の端面のほぼ全体がＡＢＳ面として露出
する形状とすることも可能である。また、図９の（Ｂ）
に示したように、第２の上電極層２４は下電極層８上の
中央部に配置することも可能である。さらに、第１およ
び第２の上電極層２２、２４は、そのＡＢＳ面１４側の
端面が、ＡＢＳ面よりやや後方（図９では下方）に位置
するように形成することも可能である。

【００３５】また、上記実施の形態例では下シールド層
４の上に下ギャップ層６を介して下電極層８が形成され
ているとしたが、下ギャップ層６を排除して下シールド
層４の上に直接下電極層を形成する構成としてもよい。
上ギャップ層３０についても同様に削除することができ
る。

【００３６】そして、フリー層３２とフリー層３２に接
する下電極層８や縦バイアス層４０との間に下地層を設
けたり、固定化層３８と上電極層１２との間に上部層を
設ける構造とすることもできる。また、上電極層１２は
上記実施の形態例では第１および第２の上電極層２２、
２４により構成したが、第１の上電極層２２を省略して
第２の上電極層２４のみを備えた構造とすることも可能
である。さらに、磁気抵抗効果膜１０自体についても、
上記磁気抵抗効果膜１０に限らず種々の構造のものを用
いることができる。

【００３７】図１０は磁気抵抗効果膜１０の構造が異な
る他の実施の形態例の磁気抵抗効果素子を示す断面側面
図である。図１０は図２に対応しており、図中、図２な
どと同一の要素には同一の符号が付されている。図１０
に示した磁気抵抗効果素子４２では、フリー層３２およ
び非磁性層３４が、固定層３６などの両側部において固
定層３６などに比較的近い領域にのみ形成されている。

【００３８】図１１は磁気抵抗効果膜１０の構造が異な
るさらに他の実施の形態例の磁気抵抗効果素子を示す断
面側面図である。図１１は図２に対応しており、図中、
図２などと同一の要素には同一の符号が付されている。
図１１に示した磁気抵抗効果素子４４では、フリー層３
２および非磁性層３４の形成領域がさらに狭く、フリー
層３２および非磁性層３４が、縦バイアス層４０の、固
定層側の端部の位置までしか形成されていない。なお、
これら磁気抵抗効果素子４２、４４は、図１の（Ａ）と
同じ断面における構造は磁気抵抗効果素子２と同じであ
る。

【００３９】本発明はこのような構造の磁気抵抗効果素
子４２、４４に対しても適用でき、磁気抵抗効果素子２
の場合と同様、本発明にもとづき、図１の（Ａ）および
（Ｂ）に示したように、第２の上電極層２４を、平面視
において全体が下電極層８の形成領域内に延在するよう
に形成することで、電極間の短絡を防止することができ
る。

【００４０】図１２は本発明の磁気抵抗効果素子の他の
実施の形態例を示す断面側面図である。図１２は図２に
対応しており、図中、図２などと同一の要素には同一の
符号が付されている。図１２に示した磁気抵抗効果素子
４６では、下電極層８の上に固定化層３８が形成され、
その上に固定層３６、非磁性層３４、ならびにフリー層
３２がこの順番で形成されている。

【００４１】そして、フリー層３２の両側の非磁性層３
４上には絶縁層３５が形成され、その上に縦バイアス層
４０が形成されている。フリー層３２および縦バイアス
層４０の上には、上電極層１２、上ギャップ層３０、上
シールド層３１が順次積層されている。このような磁気
抵抗効果素子４６の構造も、上述した磁気抵抗効果素子
２の構造と同様、磁気抵抗効果素子の構造として代表的
なものであり、下電極層８上に上述のような磁気抵抗効
果膜１０を形成する場合にも、本発明にもとづき、図１
の（Ａ）および（Ｂ）に示したように、第２の上電極層
２４を、平面視において全体が下電極層８の形成領域内
に延在するように形成することで、電極間の短絡を防止
することができる。

【００４２】なお、この構造では、仮に図１２において
上電極から下電極へと電流を流したとすると、電流は上
電極層１２からフリー層３２、非磁性層３４、固定層３
６、固定化層３８を順次通過し、下電極層８へと流れ
る。この際、縦バイアス層４０は絶縁層３５および非磁
性層３４により固定層３６以下の層と電気的に絶縁され
ているので、電流の流れ方に関与することはない。ま
た、この構造では、縦バイアス層４０はフリー層３２に
接しているので、縦バイアス層４０からの縦バイアスは
フリー層３２に十分に印加されることになる。したがっ
て、磁気抵抗効果膜１０にセンス電流を確実に流すこと
と、フリー層３２に縦バイアスを正しく印加することを
両立させることができる。

【００４３】なお、磁気抵抗効果素子４６は、ギャップ
層を含む構造となっているが、下シールド層４と下電極
層８との間、および上シールド層と上電極層１２との間
の下ギャップ層６および上ギャップ層３０を削除した構
造とすることも可能であり、その場合にも本発明はその
効果を発揮する。

【００４４】また、フリー層３２に接する上電極層１２
や縦バイアス層４０との間に上部層を設けたり、固定化
層３８と下電極層８との間に下地層を設ける構造とする
こともできる。さらに磁気抵抗効果素子４６では、磁気
抵抗効果膜１０を構成する４つの層のうち、フリー層３
２のみがパターン化されているが、少なくともフリー層
３２がパターン化されていればよく、他の層については
どこまでパターン化するかは適宜選択することができ
る。縦バイアス層４０を酸化物材料により形成した場合
は、縦バイアス層４０自体が絶縁体となるので、縦バイ
アス層４０の下に位置する絶縁層３５は省略することも
できる。これら磁気抵抗効果素子４２、４４、４６も、
図３ないし図８を参照して説明した製造方法と基本的に
同様の工程により製造することができる。

【００４５】磁気抵抗効果素子２などを構成する各層
は、具体的には次のような材料により形成することがで
きる。（１）基体：アルチック、ＳｉＣ、アルミナ、アルチッ
ク／アルミナ２層、ＳｉＣ／アルミナ２層。（２）下シールド層４：ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、またはＣ
ｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、Ｃ
ｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、Ｃｏ
ＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄系
材料、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト、Ｍｇ
Ｚｎフェライトから成る単層膜または多層膜、あるい
は、これらの混合物から成る単層膜または多層膜。

【００４６】（３）下電極層８：Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｐｔ、Ｔａ
から成る単層膜または多層膜、および、これらの混合物
から成る単層膜または多層膜。（４）上電極層１２：Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、
Ｙ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａから成る
単層膜または多層膜、あるいは、これらの混合物から成
る単層膜または多層膜。（５）上シールド層３１：ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、または
ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、
ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、Ｃ
ｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺ
ｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄
系材料、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト、Ｍ
ｇＺｎフェライトから成る単層膜または多層膜、あるい
は、これらの混合物から成る単層膜または多層膜。

【００４７】（６）絶縁層３５：Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化
物、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモンドラ
イクカーボンから成る単層膜または多層膜、あるいは、
これらの混合物から成る単層膜または多層膜。（７）下ギャップ層６：Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、窒化
アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモンドライクカー
ボンから成る単層膜または多層膜、あるいは、これらの
混合物から成る単層膜または多層膜。（８）上ギャップ層３０：Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、窒
化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモンドライクカ
ーボンから成る単層膜または多層膜、あるいは、これら
の混合物から成る単層膜または多層膜。（９）上部層：Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｔ
ｉ、Ｐｔ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａから成る単層膜
または多層膜、あるいは、これらの混合物から成る単層
膜または多層膜。（１０）縦バイアス層４０：ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ、
ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎｉ酸
化物、ＮｉＣｏ酸化物、Ｆｅ酸化物、ＮｉＦｅ酸化物、
ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、Ｃｏフ
ェライト、Ｂａフェライトから成る単層膜または多層
膜、あるいは、これらの混合物から成る単層膜または多
層膜。

【００４８】また、磁気抵抗効果膜としては、より詳し
くは以下の構成のものを用いることができる。（ａ）基体／下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層
／非磁性層／第２ＭＲエンハンス層／固定層／固定化層
／保護層。（ｂ）基体／下地層／固定化層／固定層／第１ＭＲエン
ハンス層／非磁性層／第２ＭＲエンハンス層／フリー層
／保護層。（ｃ）基体／下地層／第１固定化層／第１固定層／第１
ＭＲエンハンス層／非磁性層／第２ＭＲエンハンス層／
フリー層／第３ＭＲエンハンス層／非磁性層／第４ＭＲ
エンハンス層／第２固定層／第２固定化層／保護層。（ｄ）基体／下地層／固定層／第１ＭＲエンハンス層／
非磁性層／第２ＭＲエンハンス層／フリー層／保護層。（ｅ）基体／下地層／フリー層／第１ＭＲエンハンス層
／非磁性層／第２ＭＲエンハンス層／固定層／保護層。

【００４９】磁気抵抗効果膜の上記下地層の材料として
は、金属、酸化物、窒化物から成る単層膜、混合物膜、
または多層膜を用いることができる。具体的には、Ｔ
ａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、
Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａ
ｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖおよびこれらの材料の酸化物
あるいは窒化物から成る単層膜、混合物膜、または多層
膜を用いる。添加元素として、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃ
ｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎ
ｂ、Ｖを用いることもできる。なお、下地層を含まない
構造とすることも可能である。

【００５０】また、フリー層３２の材料としては、Ｎｉ
Ｆｅ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ
Ｂ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒ
Ｔａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨ
ｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、
ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、またはアモルファス磁性材料を
用いることができる。

【００５１】非磁性層３４は、酸化物、窒化物、酸化物
と窒化物の混合物による単層膜、もしくは金属／酸化物
２層膜、金属／窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物
との混合物）２層膜とすることができる。具体的には、
Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、
Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、
Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔ
ｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｅ、Ｖの酸化物および
窒化物の単層膜または多層膜、あるいはこれらの混合物
の単層膜または多層膜としたり、またはこれらとＴｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、
Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒ
ｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｅ、Ｖの酸化物および窒化物
の単層膜または多層膜、あるいはこれらの混合物の単層
膜または多層膜との積層膜が有力な候補となる。

【００５２】上記第１および第２ＭＲエンハンス層には
Ｃｏ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ等、またはＣｏＦｅＢ、
ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴ
ａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨ
ｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、
ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金またはアモルファス磁性材料を用
いることができる。ＭＲエンハンス層を用いない場合
は、用いた場合に比べて若干ＭＲ比が低下するが、用い
ない分だけ作製に要する工程数は低減する。

【００５３】固定層３６としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦ
ｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭ
ｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨ
ｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金またはアモルファス磁性材料を用いることがで
きる。または、これらの材料と、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃ
ｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、
Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｒｅ、Ｖをベースとするグループから成る単
体、合金、または積層膜とを組み合わせた積層膜を用い
ることも可能である。固定層３６の具体的な構成として
は、Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ、Ｃ
ｏＦｅＮｉ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＮｉ、Ｃｏ／Ｃｒ／Ｃｏ、
ＣｏＦｅ／Ｃｒ／ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ／Ｃｒ／Ｃｏ
ＦｅＮｉが有力な候補である。

【００５４】固定化層３８の材料としては、ＦｅＭｎ、
ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭ
ｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＣｒＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＡｌ、Ｔ
ｂＣｏ、Ｎｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｎｉ酸化物とＣｏ酸
化物の混合物、Ｎｉ酸化物とＦｅ酸化物の混合物、Ｎｉ
酸化物／Ｃｏ酸化物２層膜、Ｎｉ酸化物／Ｆｅ酸化物２
層膜、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＰｔＣ
ｏなどを用いることができる。ＰｔＭｎもしくはＰｔＭ
ｎにＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、
Ｔｉ、Ｔａを添加した材料は有力な候補である。

【００５５】上記保護層としては、酸化物、窒化物、酸
化物と窒化物の混合物もしくは金属／酸化物２層膜、金
属／窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物との混合
物）２層膜、を用いる。Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、
Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、
Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒ
ｅ、Ｖの酸化物および窒化物の単層膜または多層膜、あ
るいはこれらの材料の混合物による単層膜または多層
膜、あるいはこれらとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、
Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒ
ｅ、Ｖの酸化物および窒化物の単層膜または多層膜、あ
るいはこれらの材料の混合物による単層膜または多層膜
との積層膜が有力な候補となる。保護層は用いない場合
もある。

【００５６】次に、本発明の磁気抵抗検出システムの実
施の形態例について説明する。図１３は実施の形態例の
磁気抵抗検出システムを示す斜視図である。図１３に示
した本実施の形態例の磁気抵抗検出システムは具体的に
は磁気記録再生ヘッド４８であり、基体５０上に再生ヘ
ッド５２と、磁極５４、コイル５６、ならびに上磁極５
８からなる記録ヘッド６０とを配設して構成されてい
る。再生ヘッド５２は具体的には上述した磁気抵抗効果
素子２により構成されている。

【００５７】不図示の磁気記録媒体の情報記録再生面は
再生ヘッド５２のＡＢＳ面６２に対向して近接配置さ
れ、上記記録ヘッド６０によって情報が磁気的に記録さ
れ、一方、再生ヘッド５２によって磁気記録媒体に記録
された情報が読み取られ、その電気信号が再生ヘッド５
２より出力される。図１３に示したように、再生ヘッド
５２のＡＢＳ面６２と、記録ヘッド６０の磁気ギャップ
６４とが同一基体５０（スライダ）上に重ねて近接配置
されているため、磁気記録媒体に形成された同一トラッ
クに、記録ヘッド６０と再生ヘッド５２とを同時に位置
決めすることができる。

【００５８】再生ヘッド５２を構成する磁気抵抗効果素
子の下電極層と上電極層との間には、不図示の配線を通
じ通電手段６１によって電流が流され、磁気記録媒体の
情報記録単位における漏れ磁界の変化によって磁気抵抗
効果素子２の抵抗値が変化することから、上記電流が変
化する。抵抗率検出手段６３は、この電流の変化にもと
づき磁気抵抗効果素子の抵抗率の変化を検出し、この検
出結果が磁気記録媒体から読み取られた情報となる。

【００５９】このような磁気記録再生ヘッド４８は、上
述のように本発明の磁気抵抗効果素子により構成されて
いるため、磁気抵抗効果素子の製造歩留まりが高いこと
から低コスト化が可能であり、また、磁気抵抗効果素子
の電極間の短絡がないので高性能化を実現できる。

【００６０】次に、本発明の磁気記録システムの実施の
形態例について説明する。図１４は実施の形態例の磁気
記録システムを示す斜視図である。図中、図１３と同一
の要素には同一の符号が付されている。図１４に示した
磁気記録システム７２は、図１３に示した磁気記録再生
ヘッド４８を基板６６に固定して構成され、磁気記録再
生ヘッド４８を構成する再生ヘッド５２および記録ヘッ
ド６０はそれぞれＡＢＳ面６２および磁気ギャップ６４
（図１３）側が磁気記録媒体６８の表面に近接して対向
している。具体的には、各ヘッドと磁気記録媒体６８の
表面とは０．２μｍ以下の距離、または接触した状態と
なっている。

【００６１】磁気記録媒体６８は本実施の形態例では円
盤状に形成され、高速に回転している。一方、基板６６
は不図示の駆動手段によって、磁気記録媒体６８の半径
方向に移動し、選択されたトラックの位置に位置決めさ
れる。そして、再生ヘッド５２は磁気記録媒体６８に記
録された磁気的情報を、その漏れ磁界７０を検出するこ
とで読み取り、対応する電気信号を出力する。

【００６２】そして、この磁気記録システム７２は、上
記磁気記録再生ヘッド４８を用いて構成されており、し
たがって、磁気記録システム７２でも磁気記録再生ヘッ
ド４８と同様の効果が得られ、低コスト化、および磁気
記録媒体からの情報読み取り感度の点で高性能化を実現
できる。

【００６３】

【実施例】上記磁気記録再生ヘッドを試作した際の具体
的な材料、寸法、条件などを以下に示す。磁気抵抗効果
膜としては、／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８（４
ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（０．５ｎｍ）／Ａｌ酸化物
（０．７ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｒｕ
（０．６ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（１．５ｎｍ）／Ｐ
ｔ４６Ｍｎ５４（１２ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）を用い
た。

【００６４】磁気抵抗効果膜形成後は２５０℃、５時間
の熱処理を成膜時の磁界とは直交する方向に５００Ｏｅ
の磁界を印加しつつ行った。ヘッド試作の際の磁気抵抗
効果膜のパターニングでは、パターン化は非磁性層の途
中で止め、非磁性層の一部（下部）とフリー層はパータ
ーン化しなかった。パターンニングは磁気抵抗効果膜を
通常のミリング装置により０．３Ｐａの純Ａｒガス雰囲
気中でミリングすることにより行った。ミリングは膜面
に対し垂直な方向から行った。

【００６５】磁気記録再生ヘッドの各構成要素としては
以下のものを用いた。・基体……厚さ１．２ｍｍのアルチック上にアルミナを
１０μｍ積層したもの。＜再生ヘッド＞・下シールド層……Ｃｏ８９Ｚｒ４Ｔａ４Ｃｒ３（１μ
ｍ）組成はａｔ％、以下同じ）。・下ギャップ層……アルミナ（２０ｎｍ）。・下ギャップ厚付け層……アルミナ（４０ｎｍ）。・下電極層……Ｔａ（１．５ｎｍ）／Ｃｕ（４０ｎｍ）
／Ｔａ（３ｎｍ）。・下電極厚付け層……Ｔａ（１．５ｎｍ）／Ａｕ（４０
ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）。・絶縁層……アルミナ（４０ｎｍ）。・縦バイアス層……Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ｃｏ７４．５Ｃ
ｒ１０．５Ｐｔ１５（２４ｎｍ）第１上電極層……Ｔａ
（２０ｎｍ）。・第２の上電極層……Ｔａ（１．５ｎｍ）／Ａｕ（４０
ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）。・上電極厚付け層……Ｔａ（１．５ｎｍ）／Ａｕ（４０
ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）。・上ギャップ層……アルミナ（４０ｎｍ）。・上ギャップ厚付け層……アルミナ（４０ｎｍ）。・上シールド層……記録ヘッド下ポールと共通（共通ポ
ール）。

【００６６】＜記録ヘッド＞・共通ポール下地……Ｎｉ８２Ｆｅ１８（９０ｎｍ）。・共通ポール……Ｎｉ８２Ｆｅ１８（２．５μｍ）／
Ｃｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２３（０．５μｍ）。・記録ギャップ……アルミナ（０．２μｍ）。・ギャップ厚付け……アルミナ（０．７μｍ。・コイル下地……Ｃｒ（３０ｎｍ）／Ｃｕ（１５０ｎ
ｍ。・コイル……Ｃｕ（４．５μｍ）。・上ポール下地……Ｔｉ（１０ｎｍ）／Ｃｏ６５Ｎｉ
１２Ｆｅ２３（０．１μｍ。・上ポール……Ｃｏ６５Ｎｉ１２Ｆｅ２３（０．５μ
ｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８（３．５μｍ）。・端子下地……Ｃｒ（３０ｎｍ）／Ｃｕ（１５０ｎ
ｍ）。・端子……Ｃｕ（５０μｍ）。・オーバーコート……アルミナ（５２μｍ）。・金端子下地……Ｔｉ（１０ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１
８（０．１μｍ）。・金端子……Ａｕ（３μｍ）。

【００６７】再生ヘッドおよび記録ヘッドの作成手順は
以下の通りとした。［１］再生ヘッド再生ヘッド部作成基板洗浄→下シールド成膜及びアニー
ル→アライメントマーク形成（ＰＲ形成→パターンニン
グ→レジスト除去）→下シールドパターンニング（ＰＲ
形成→テーパー加工→レジスト除去）→下ギャップ形成
（ＰＲ形成→成膜→リフトオフ）→下ギッャプ厚付け
（ＰＲ形成→成膜→リフトオフ）→下電極形成（成膜→
ＰＲ形成→ミリング→ＰＲ除去）→下電極厚付け形成
（ＰＲ形成→成膜→リフトオフ）→縦バイアス膜形成
（ＰＲ形成→成膜→リフトオフ）→磁気抵抗効果素子及
び第１上電極形成（磁気抵抗効果膜成膜→第１上電極成
膜→ＰＲ形成→磁気抵抗効果の下地層までミリング、同
時に磁気抵抗効果素子側面に再付着物形成）→磁気抵抗
効果素子側端面の再付着物に対する調整ミリング→磁気
抵抗効果素子のＡＢＳ面と反対側端面の再付着物に対す
る調整ミリング→絶縁層形成（成膜→リフトオフ）→絶
縁層およびバリア層穴あけ（ＰＲ形成→ミリング→ＰＲ
除去）→第２上電極形成（ＰＲ形成→成膜→リフトオ
フ）→ポールハイトモニター形成（ＰＲ形成→成膜→リ
フトオフ）→上電極厚付け（ＰＲ形成→成膜→リフトオ
フ）→上ギャップ形成（ＰＲ形成→成膜→リフトオフ）
→上ギャップ厚付け形成（ＰＲ形成→成膜→リフトオ
フ）。

【００６８】［２］記録ヘッド共通ポール形成（第２下地成膜→フレームフォトレジス
ト形成→共通ポールめっき→カバーフォトレジスト形成
→ケミカルエッチング→下地除去）→ポールハイト穴埋
めレジスト→ギャップ成膜→ギャップ厚付け形成（フォ
トレジスト形成→成膜→リフトオフ）→ＰＷ（上ポール
と共通ポールを磁気的に接続するためのポール）形成
（フォトレジスト形成→ミリング→フォトレジスト除
去）→コイル形成ＳＣ１レジスト（コイルの絶縁性を確
保するためのレジストその１）形成→コイル形成（下地
成膜→フォトレジスト形成→コイルメッキ→ケミカルエ
ッチング→下地除去）→ＳＣ２レジスト（コイルの絶縁
性を確保するためのレジストその２）形成→ギャップ調
整ミリング→上ポール形成（下地成膜→フレームレジス
ト形成→上ポールメッキ→メッキアニール→下地除去→
カバーフォトレジスト形成→ケミカルエッチング→下地
除去）→端子形成（下地成膜→フォトレジスト形成→端
子メッキ→ケミカルエッチング→下地除去）→オーバー
コート成膜→端子ラップ→金端子メッキ（下地成膜→フ
ォトレジスト形成→金端子メッキ→下地除去）。

【００６９】［３］後工程ｒｏｗ切断→ＡＢＳ面加工ラップ→ＡＢＳ面１４へのＤ
ＬＣ成膜→スライダ加工→サスペンションへの取り付
け。

【００７０】このような磁気記録再生ヘッドを用いてＣ
ｏＣｒＴａ系磁気記録媒体に対して情報の記録、再生を
行った。その際、書き込みトラック幅は３μｍ、読み込
みトラック幅は２μｍとした。書き込みヘッド部のコイ
ル部作成時のフォトレジスト硬化工程は２２０℃、２時
間とした。媒体の保磁力は５．０ｋＯｅ、ＭｒＴは０．
３５ｍｅｍｕ／ｃｍ²とした。上記実施の形態例の磁気
抵抗効果素子２の構造の磁気抵抗効果素子と、図１５に
示した従来の構造の磁気抵抗効果素子をそれぞれ１００
個ずつ作成し、その良品率を求めた。ここで良品率はヘ
ッド抵抗４５〜５０Ω、再生出力が３ｍＶ以上の試作ヘ
ッドの個数を全数１００個で割った値（％）と定義し
た。その結果、従来の構造の磁気抵抗効果素子では良品
率が６７％であったのに対し、実施の形態例の磁気抵抗
効果素子では良品率は８６％であった。本発明による磁
気抵抗効果素子では従来より２０％程度良品率が向上し
たことになる。したがって、上電極が下電極の端部上に
形成されない構造をとることにより、下電極縁部のラフ
ネスの増大が製造プロセスを通過することにより上昇し
ても、上電極と下電極（下電極縁部）とが電気的に短絡
することがなくなり、良品率が向上すると結論できる。

【００７１】次に本発明を適用して試作した磁気記録シ
ステム（磁気ディスク装置）について説明する。試作し
た磁気記録システムはベース上に３枚の磁気記録媒体
（磁気ディスク）を備え、ベース裏面にヘッド駆動回路
および信号処理回路と入出力インターフェイスとを収め
ている。外部とは３２ビットのバスラインで接続されて
いる。磁気記録媒体の両面には６個の本発明により磁気
記録再生ヘッドが配置されている。

【００７２】磁気記録再生ヘッドの駆動手段として、ロ
ータリーアクチュエータ、その駆動および制御回路、な
らびにディスク回転用スピンドル直結モータが搭載され
ている。磁気記録媒体の直径は４６ｍｍであり、データ
面は直径１０ｍｍから４０ｍｍまでの範囲を使用する。
埋め込みサーボ方式を用い、サーボ面を有しないため高
密度化が可能である。本システムは、小型コンピュータ
ーの外部記憶装置として直接接続が可能になっている。
入出力インターフェイスには、キャッシュメモリを搭載
し、転送速度が毎秒５から２０メガバイトの範囲である
バスラインに対応する。また、外部コントローラを置
き、本システムを複数台接続することにより、大容量の
磁気記録システムを構成することも可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、下シール
ド層の上に、直接または下ギャップ層を介して形成され
た下電極層と、前記下電極層上の一部の領域に形成され
た磁気抵抗効果膜と、前記下電極層の上方に形成され少
なくとも下面の一部が磁気抵抗効果膜の上面に接して延
在する上電極層とを有する磁気抵抗効果素子であって、
前記上電極層は、平面視において全体が前記下電極層の
形成領域内に延在していることを特徴とする。

【００７４】また、本発明は、下シールド層の上に、直
接または下ギャップ層を介して形成された下電極層と、
前記下電極層上の一部の領域に形成された磁気抵抗効果
膜と、前記下電極層の上方に形成され少なくとも下面の
一部が磁気抵抗効果膜の上面に接して延在する上電極層
とを有する磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
前記下電極層上に、前記磁気抵抗効果膜の箇所を除いて
絶縁層を形成し、前記磁気抵抗効果膜および前記絶縁層
の上にフォトレジストを用いたパターン化により、平面
視において全体が前記下電極層の形成領域内に延在する
前記上電極層を形成することを特徴とする。

【００７５】また、本発明の磁気抵抗検出システムは、
下シールド層の上に、直接または下ギャップ層を介して
形成された下電極層と、前記下電極層上の一部の領域に
形成された磁気抵抗効果膜と、前記下電極層の上方に形
成され少なくとも下面の一部が磁気抵抗効果膜の上面に
接して延在する上電極層とを有し、前記上電極層が、平
面視において全体が前記下電極層の形成領域内に延在し
ている磁気抵抗効果素子を備え、さらに、前記下電極層
と前記上電極層との間に通電する通電手段と、前記通電
手段によって前記下電極層と前記上電極層との間に流れ
る電流にもとづき前記磁気抵抗効果素子の抵抗率の変化
を検出する抵抗率検出手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００７６】また、本発明の磁気記録システムは、下シ
ールド層の上に、直接または下ギャップ層を介して形成
された下電極層と、前記下電極層上の一部の領域に形成
された磁気抵抗効果膜と、前記下電極層の上方に形成さ
れ少なくとも下面の一部が磁気抵抗効果膜の上面に接し
て延在する上電極層とを有し、前記上電極層が、平面視
において全体が前記下電極層の形成領域内に延在してい
る磁気抵抗効果素子を備え、さらに、前記下電極層と前
記上電極層との間に通電する通電手段と、前記通電手段
によって前記下電極層と前記上電極層との間に流れる電
流にもとづき前記磁気抵抗効果素子の抵抗率の変化を検
出する抵抗率検出手段により構成され、前記磁気抵抗効
果素子は、情報を記録する複数のトラックが形成された
磁気記録媒体の情報記録面に近接して配置され、駆動手
段によって、選択された前記トラックの位置へ移動され
ることを特徴とする。

【００７７】本発明の磁気抵抗効果素子および本発明の
製造方法により製造した磁気抵抗効果素子では、上述の
ように前記上電極層は、平面視において全体が前記下電
極層の形成領域内に延在しているので、下電極層の縁部
が、製造時にフォトレジストが溶解した剥離剤溶液に曝
されてラフネスが増大したとしても、下電極層の縁部上
方には上電極層は存在せず、したがって、下電極層と上
電極層との間の電気的な短絡は発生しない。その結果、
製造歩留まりが向上すると共に検出感度の高い高性能の
磁気抵抗効果素子を得ることができる。

【００７８】また、本発明の磁気抵抗検出システムで
は、磁界の強さや方向の変化により磁気抵抗効果膜の抵
抗率が変化し、その結果、通電手段によって下電極層と
上電極層との間に流れる電流の大きさが変化する。抵抗
率検出手段は、この電流変化にもとづいて抵抗率の変化
を検出する。そして、本発明の磁気抵抗検出システム
は、本発明の磁気抵抗効果素子と同一構造の磁気抵抗効
果素子により構成されているため、磁気抵抗効果素子の
製造歩留まりが高いことから低コスト化が可能であり、
また、磁気抵抗効果素子の電極間の短絡がないので高性
能化を実現できる。

【００７９】また、本発明の磁気記録システムでは、磁
気記録媒体の情報記録面に近接して配置された磁気抵抗
効果素子は、駆動手段によって、選択されたトラックの
位置へ移動され、必要な情報の読み取りが行われる。本
発明の磁気記録システムを構成する磁気抵抗検出システ
ムは上記本発明の磁気抵抗検出システムと同一構成であ
るため、本発明の磁気記録システムでも本発明の磁気抵
抗検出システムと同様の効果が得られ、低コスト化、お
よび磁気記録媒体からの情報読み取り感度の点で高性能
化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明による磁気抵抗効果素子の一例
を示す断面側面図、（Ｂ）は同磁気抵抗効果素子を構成
する下電極層および上電極層を示す平面図である。

【図２】磁気抵抗効果膜近傍を詳しく示す、図１の
（Ａ）におけるＡＡ’線に沿った断面側面図である。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は実施の形態例の磁気抵抗
効果素子の製造方法における各工程を示す平面図であ
る。

【図４】（Ａ）および（Ｂ）は実施の形態例の磁気抵抗
効果素子の製造方法における各工程を示す平面図であ
る。

【図５】（Ａ）および（Ｂ）は実施の形態例の磁気抵抗
効果素子の製造方法における各工程を示す平面図であ
る。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）は実施の形態例の磁気抵抗
効果素子の製造方法における各工程を示す平面図であ
る。

【図７】（Ａ）および（Ｂ）は実施の形態例の磁気抵抗
効果素子の製造方法における各工程を示す平面図であ
る。

【図８】実施の形態例の磁気抵抗効果素子の製造方法に
おける一工程を示す平面図である。

【図９】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ下電極層および
上電極層の他の形態を示す平面図である。

【図１０】磁気抵抗効果膜の構造が異なる他の実施の形
態例の磁気抵抗効果素子を示す断面側面図である。

【図１１】磁気抵抗効果膜の構造が異なるさらに他の実
施の形態例の磁気抵抗効果素子を示す断面側面図であ
る。

【図１２】本発明の磁気抵抗効果素子の他の実施の形態
例を示す断面側面図である。

【図１３】実施の形態例の磁気抵抗検出システムを示す
斜視図である。

【図１４】実施の形態例の磁気記録システムを示す斜視
図である。

【図１５】従来の磁気抵抗センサを構成する磁気抵抗効
果素子の一例を示す断面側面図である。

【図１６】図１５の磁気抵抗効果素子を構成する下電極
層および上電極層を示す平面図である。

【図１７】下電極層をパターン化した直後の状態の磁気
抵抗効果素子を示す断面側面図である。

【符号の説明】

２……磁気抵抗効果素子、４……下シールド層、６……
下ギャップ層、８……下電極層、１０……磁気抵抗効果
膜、１２……上電極層、１４……ＡＢＳ面、２０……縁
部、２２……第１の上電極層、２４……第２の上電極
層、２６……下面、２８……上面、３０……上ギャップ
層、３１……上シールド層、３２……フリー層、３４…
…非磁性層、３５……絶縁層、３６……固定層、３８…
…固定化層、４０……縦バイアス層、４２……磁気抵抗
効果素子、４４……磁気抵抗効果素子、４６……磁気抵
抗効果素子、４８……磁気記録再生ヘッド、５０……基
体、５２……再生ヘッド、５４……磁極、５６……コイ
ル、５８……上磁極、６０……記録ヘッド、６２……Ａ
ＢＳ面、６４……磁気ギャップ、６６……基板、６８…
…磁気記録媒体、７０……磁界、７２……磁気記録シス
テム、１０２……磁気抵抗効果素子、１０４……下シー
ルド層、１０６……下ギャップ層、１０８……下電極
層、１１０……磁気抵抗効果膜、１１２……上電極層、
１１４……第１の上電極層、１１６……第２の上電極
層、１１８……ＡＢＳ面、１２０……フォトレジスト
層、１２２……縁部、１２４……絶縁層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下シールド層の上に、直接または下ギャ
ップ層を介して形成された下電極層と、前記下電極層上
の一部の領域に形成された磁気抵抗効果膜と、前記下電
極層の上方に形成され少なくとも下面の一部が磁気抵抗
効果膜の上面に接して延在する上電極層とを有する磁気
抵抗効果素子であって、前記上電極層は、平面視において全体が前記下電極層の
形成領域内に延在していることを特徴とする磁気抵抗効
果素子。
【請求項２】前記上電極層のＡＢＳ面側の端面はＡＢ
Ｓ面の一部を構成していることを特徴とする請求項１記
載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】前記上電極層のＡＢＳ面側の端面はＡＢ
Ｓ面より後方に位置していることを特徴とする請求項１
記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】前記上電極層は第１および第２の上電極
層からなり、第１の上電極層は磁気抵抗効果膜上の、磁
気抵抗効果膜とほぼ同一の領域に形成され、第２の上電
極層は前記下電極層の上方に形成されて下面の一部が前
記第１の上電極層の上面に接していることを特徴とする
請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】前記下電極層と前記第２の上電極層との
間に絶縁層が介在していることを特徴とする請求項４記
載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】基体上に前記下シールド層が形成され、
前記下電極層は前記下シールド層上の一部の領域に延在
していることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果
素子。
【請求項７】基体上に前記下シールド層が形成され、
前記下シールド層上に前記下ギャップ層が形成され、前
記下電極層は、前記下ギャップ層の上の一部の領域に延
在していることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効
果素子。
【請求項８】前記上電極層の上に上シールド層が形成
されていることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効
果素子。
【請求項９】前記上電極層と前記上シールド層との間
に上ギャップ層が介在していることを特徴とする請求項
８記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１０】前記磁気抵抗効果膜の両側部の前記下
電極層上に、少なくとも一部が磁気抵抗効果膜に接して
縦バイアス層が形成されていることを特徴とする請求項
１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１１】前記磁気抵抗効果膜は強磁性トンネル
接合膜により構成されていることを特徴とする請求項１
記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１２】前記磁気抵抗効果膜は、前記下電極層
上に形成されたフリー層、前記フリー層の上に形成され
た非磁性層、前記非磁性層の上に形成された固定層、な
らびに前記固定層の上に形成され前記固定層における磁
化の方向を固定する固定化層により構成されていること
を特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１３】前記磁気抵抗効果膜は、前記上電極層
下に形成されたフリー層、前記フリー層の下に形成され
た非磁性層、前記非磁性層の下に形成された固定層、な
らびに前記固定層の下に形成され前記固定層における磁
化の方向を固定する固定化層により構成されていること
を特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１４】下シールド層の上に、直接または下ギ
ャップ層を介して形成された下電極層と、前記下電極層
上の一部の領域に形成された磁気抵抗効果膜と、前記下
電極層の上方に形成され少なくとも下面の一部が磁気抵
抗効果膜の上面に接して延在する上電極層とを有する磁
気抵抗効果素子を製造する方法であって、前記下電極層上に、前記磁気抵抗効果膜の箇所を除いて
絶縁層を形成し、前記磁気抵抗効果膜および前記絶縁層の上にフォトレジ
ストを用いたパターン化により、平面視において全体が
前記下電極層の形成領域内に延在する前記上電極層を形
成することを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１５】前記上電極層はミリングまたはリフト
オフの手法によりパターン化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。
【請求項１６】下シールド層の上に、直接または下ギ
ャップ層を介して形成された下電極層と、前記下電極層
上の一部の領域に形成された磁気抵抗効果膜と、前記下
電極層の上方に形成され少なくとも下面の一部が磁気抵
抗効果膜の上面に接して延在する上電極層とを有し、前
記上電極層が、平面視において全体が前記下電極層の形
成領域内に延在している磁気抵抗効果素子を備え、さらに、前記下電極層と前記上電極層との間に通電する
通電手段と、前記通電手段によって前記下電極層と前記上電極層との
間に流れる電流にもとづき前記磁気抵抗効果素子の抵抗
率の変化を検出する抵抗率検出手段とを備えたことを特
徴とする磁気抵抗検出システム。
【請求項１７】下シールド層の上に、直接または下ギ
ャップ層を介して形成された下電極層と、前記下電極層
上の一部の領域に形成された磁気抵抗効果膜と、前記下
電極層の上方に形成され少なくとも下面の一部が磁気抵
抗効果膜の上面に接して延在する上電極層とを有し、前
記上電極層が、平面視において全体が前記下電極層の形
成領域内に延在している磁気抵抗効果素子を備え、さら
に、前記下電極層と前記上電極層との間に通電する通電
手段と、前記通電手段によって前記下電極層と前記上電
極層との間に流れる電流にもとづき前記磁気抵抗効果素
子の抵抗率の変化を検出する抵抗率検出手段により構成
され、前記磁気抵抗効果素子は、情報を記録する複数のトラッ
クが形成された磁気記録媒体の情報記録面に近接して配
置され、駆動手段によって、選択された前記トラックの
位置へ移動されることを特徴とする磁気記録システム。