JP2001134910A - 磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッド - Google Patents
磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッドInfo
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- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
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- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3909—Arrangements using a magnetic tunnel junction
Abstract
(57)【要約】
【課題】 軟磁性膜の表面に、２つの磁区制御膜を有す
る構造において、磁区制御膜間で軟磁性膜が損傷を受け
るのを防止し得る磁気抵抗センサを提供する。 【解決手段】 磁区制御膜１２４は、軟磁性膜１２３の
面上に備えられ、軟磁性膜１２３を一方向に磁化Ｍ１す
る。磁区制御膜１２４は、軟磁性膜１２３の磁化方向Ｍ
１の両端側では、軟磁性膜１２３を磁化するのに十分な
第１の膜厚ｔ１を有し、中間部１００では、軟磁性膜１
２３の磁化回転を許容するように薄くされた第２の膜厚
ｔ２を有する。軟磁性膜１２３は磁区制御膜１２４の薄
くされた第２の膜厚ｔ２によって覆われている。
る構造において、磁区制御膜間で軟磁性膜が損傷を受け
るのを防止し得る磁気抵抗センサを提供する。 【解決手段】 磁区制御膜１２４は、軟磁性膜１２３の
面上に備えられ、軟磁性膜１２３を一方向に磁化Ｍ１す
る。磁区制御膜１２４は、軟磁性膜１２３の磁化方向Ｍ
１の両端側では、軟磁性膜１２３を磁化するのに十分な
第１の膜厚ｔ１を有し、中間部１００では、軟磁性膜１
２３の磁化回転を許容するように薄くされた第２の膜厚
ｔ２を有する。軟磁性膜１２３は磁区制御膜１２４の薄
くされた第２の膜厚ｔ２によって覆われている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気抵抗センサ及び
薄膜磁気ヘッドに関する。
薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスクドライブ装置が小型化され
る傾向の中で、磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗センサ
を用いた薄膜磁気ヘッドは、出力が磁気ディスクとの間
の相対速度に関係しないため、高記録密度で磁気記録媒
体に記憶されている情報を読み取るのに適した磁気変換
器として従来より知られている。
る傾向の中で、磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗センサ
を用いた薄膜磁気ヘッドは、出力が磁気ディスクとの間
の相対速度に関係しないため、高記録密度で磁気記録媒
体に記憶されている情報を読み取るのに適した磁気変換
器として従来より知られている。
【０００３】読み出し素子としては、パーマロイ等によ
る異方性磁気抵抗効果膜（以下ＡＭＲ膜と称する）を利
用したものが一般的であったが、最近は、巨大磁気抵抗
（giant magnetoresitive、以下ＧＭＲと称する）効果
膜を用いたもの、特に、スピンバルブ膜構造体が主流に
なっている。スピンバルブ膜構造体を用いた磁気抵抗セ
ンサは、特開平４ー３５８３０号公報及びIEEE TRANSAC
TIONS ON MAGNETICS,VOL.30, No.6, NOVEMVER 1994に記
載されている。スピンバルブ膜構造体は、軟磁性膜（フ
リー層）と、導電性を有する非磁性膜と、強磁性膜と、
反強磁性膜とを含む。強磁性膜は、反強磁性膜と積層さ
れて交換結合を生じ、交換結合により一方向に磁化（ピ
ン止め）されている。本明細書では、ピン止めされてい
る強磁性膜をピンド層と称することがある。非磁性膜
は、軟磁性膜と、強磁性膜との間に備えられる。
る異方性磁気抵抗効果膜（以下ＡＭＲ膜と称する）を利
用したものが一般的であったが、最近は、巨大磁気抵抗
（giant magnetoresitive、以下ＧＭＲと称する）効果
膜を用いたもの、特に、スピンバルブ膜構造体が主流に
なっている。スピンバルブ膜構造体を用いた磁気抵抗セ
ンサは、特開平４ー３５８３０号公報及びIEEE TRANSAC
TIONS ON MAGNETICS,VOL.30, No.6, NOVEMVER 1994に記
載されている。スピンバルブ膜構造体は、軟磁性膜（フ
リー層）と、導電性を有する非磁性膜と、強磁性膜と、
反強磁性膜とを含む。強磁性膜は、反強磁性膜と積層さ
れて交換結合を生じ、交換結合により一方向に磁化（ピ
ン止め）されている。本明細書では、ピン止めされてい
る強磁性膜をピンド層と称することがある。非磁性膜
は、軟磁性膜と、強磁性膜との間に備えられる。
【０００４】外部磁界が印加された場合、軟磁性膜の磁
化方向が外部磁界の強さに応じて回転する。スピンバル
ブ膜構造体の抵抗値は、強磁性膜の磁化方向に対する軟
磁性膜の磁化方向の角度によって定まる。スピンバルブ
膜構造体の抵抗値は、軟磁性膜の磁化方向が、強磁性膜
の磁化方向に対して逆方向のとき、最大となり、同一の
方向のときに最小になる。
化方向が外部磁界の強さに応じて回転する。スピンバル
ブ膜構造体の抵抗値は、強磁性膜の磁化方向に対する軟
磁性膜の磁化方向の角度によって定まる。スピンバルブ
膜構造体の抵抗値は、軟磁性膜の磁化方向が、強磁性膜
の磁化方向に対して逆方向のとき、最大となり、同一の
方向のときに最小になる。
【０００５】通常は、軟磁性膜のバルクハウゼンノイズ
を抑制する手段として、軟磁性膜に対して縦方向バイア
スをかける磁区制御膜が設けられる。縦バイアスの印加
方法としては、２つの方法が知られている。１つは硬磁
性膜（磁石層）を用いる方法であり、もう一つは反強磁
性膜を用いる方法である。このような縦バイアス印加の
ための構造は、例えば、特開平１０ー１１２５６２号公
報に開示されている。特開平１０ー１１２５６２号公報
は、硬磁性膜による縦バイアス印加構造とともに、反強
磁性膜を用いた縦バイアス印加構造も開示している。反
強磁性膜を用いた縦バイアス印加構造としては、軟磁性
膜の一面側において、磁化方向の両端に、２つの反強磁
性膜を、互いに間隔を隔てて、独立して設けた構造が開
示されている。２つの反強磁性膜の間には、軟磁性膜の
表面が露出しており、この部分が外部印加磁界に対して
磁化回転を生じる読み取りトラック幅（ＲＴＷ）を画定
する。
を抑制する手段として、軟磁性膜に対して縦方向バイア
スをかける磁区制御膜が設けられる。縦バイアスの印加
方法としては、２つの方法が知られている。１つは硬磁
性膜（磁石層）を用いる方法であり、もう一つは反強磁
性膜を用いる方法である。このような縦バイアス印加の
ための構造は、例えば、特開平１０ー１１２５６２号公
報に開示されている。特開平１０ー１１２５６２号公報
は、硬磁性膜による縦バイアス印加構造とともに、反強
磁性膜を用いた縦バイアス印加構造も開示している。反
強磁性膜を用いた縦バイアス印加構造としては、軟磁性
膜の一面側において、磁化方向の両端に、２つの反強磁
性膜を、互いに間隔を隔てて、独立して設けた構造が開
示されている。２つの反強磁性膜の間には、軟磁性膜の
表面が露出しており、この部分が外部印加磁界に対して
磁化回転を生じる読み取りトラック幅（ＲＴＷ）を画定
する。
【０００６】上述したように、特開平１０ー１１２５６
２号公報で代表される従来技術では、軟磁性膜に２つの
反強磁性膜が間隔を隔てて備えられ、２つの反強磁性膜
の間に軟磁性膜の表面が露出する構造であるため、製造
工程のあるプロセスにおいて、軟磁性膜の表面が損傷を
受けることがある。
２号公報で代表される従来技術では、軟磁性膜に２つの
反強磁性膜が間隔を隔てて備えられ、２つの反強磁性膜
の間に軟磁性膜の表面が露出する構造であるため、製造
工程のあるプロセスにおいて、軟磁性膜の表面が損傷を
受けることがある。
【０００７】例えば、１つの製造方法として、軟磁性膜
の上に反強磁性膜を形成した後、ミリング等の手段によ
って、反強磁性膜の中間部を除去し、２つの反強磁性膜
として独立させる方法は、その実用性が極めて高い。
の上に反強磁性膜を形成した後、ミリング等の手段によ
って、反強磁性膜の中間部を除去し、２つの反強磁性膜
として独立させる方法は、その実用性が極めて高い。
【０００８】ところが、従来構造では、２つの反強磁性
膜の間に、軟磁性膜の表面が露出する構造であるため、
ミリング等の手段によって反強磁性膜の中間部を除去
し、２つの反強磁性膜として独立させる工程において、
軟磁性膜の表面がミリングによる損傷を受けることがあ
る。
膜の間に、軟磁性膜の表面が露出する構造であるため、
ミリング等の手段によって反強磁性膜の中間部を除去
し、２つの反強磁性膜として独立させる工程において、
軟磁性膜の表面がミリングによる損傷を受けることがあ
る。
【０００９】２つの独立する反強磁性膜の代わりに、２
つの硬磁性膜を用いる構造を採用する場合も、同様の問
題を生じる。
つの硬磁性膜を用いる構造を採用する場合も、同様の問
題を生じる。
【００１０】更に、最近、ＧＭＲ効果膜の別のタイプと
して、トンネル磁気抵抗効果素子（以下ＴＭＲ素子と称
する）が、注目されている。ＴＭＲ素子は、強磁性層／
非磁性層／強磁性層という多層構造からなる強磁性トン
ネル効果膜を利用している。強磁性トンネル効果とは、
非磁性層を挟む一対の強磁性層間に電流を流す場合に、
非磁性層を流れるトンネル電流が、両方の強磁性層の磁
化の相対角度に依存して変化する現象を言う。この場合
の非磁性層は、薄い絶縁膜であって、トンネル効果によ
りスピンを保存しながら電子が通過できるものである。
ＴＭＲ素子においても、強磁性層の一方のバルクハウゼ
ンノイズを抑制する手段として、強磁性層の一方に対し
てバイアスをかける磁区制御膜が設けられるので、スピ
ンバルブ膜で述べた問題点を生じる。
して、トンネル磁気抵抗効果素子（以下ＴＭＲ素子と称
する）が、注目されている。ＴＭＲ素子は、強磁性層／
非磁性層／強磁性層という多層構造からなる強磁性トン
ネル効果膜を利用している。強磁性トンネル効果とは、
非磁性層を挟む一対の強磁性層間に電流を流す場合に、
非磁性層を流れるトンネル電流が、両方の強磁性層の磁
化の相対角度に依存して変化する現象を言う。この場合
の非磁性層は、薄い絶縁膜であって、トンネル効果によ
りスピンを保存しながら電子が通過できるものである。
ＴＭＲ素子においても、強磁性層の一方のバルクハウゼ
ンノイズを抑制する手段として、強磁性層の一方に対し
てバイアスをかける磁区制御膜が設けられるので、スピ
ンバルブ膜で述べた問題点を生じる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、磁区
制御膜間で、磁区制御膜に隣接する軟磁性膜が損傷を受
けるのを防止し得る磁気抵抗センサ及びそれを用いた薄
膜磁気ヘッドを提供することである。
制御膜間で、磁区制御膜に隣接する軟磁性膜が損傷を受
けるのを防止し得る磁気抵抗センサ及びそれを用いた薄
膜磁気ヘッドを提供することである。
【００１２】本発明のもう一つの課題は、上述した磁気
抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッドを製造するのに適した製
造方法を提供することである。
抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッドを製造するのに適した製
造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明に係る磁気抵抗センサは、軟磁性膜と、磁区
制御膜とを含む。前記磁区制御膜は、前記軟磁性膜の一
面上に備えられ、前記軟磁性膜を一方向に磁化し、前記
軟磁性膜の磁化方向の両端側では第１の膜厚を有し、磁
化方向の中間部では前記第１の膜厚よりも薄い第２の膜
厚を有する。
め、本発明に係る磁気抵抗センサは、軟磁性膜と、磁区
制御膜とを含む。前記磁区制御膜は、前記軟磁性膜の一
面上に備えられ、前記軟磁性膜を一方向に磁化し、前記
軟磁性膜の磁化方向の両端側では第１の膜厚を有し、磁
化方向の中間部では前記第１の膜厚よりも薄い第２の膜
厚を有する。
【００１４】前記軟磁性膜は、前記中間部に対応する部
分が、前記磁区制御膜の前記第２の膜厚を有する部分に
よって覆われている。
分が、前記磁区制御膜の前記第２の膜厚を有する部分に
よって覆われている。
【００１５】スピンバルブ膜構造体の場合は、軟磁性膜
がフリー層となり、フリー層となる軟磁性膜の他面に、
導電性非磁性層及び強磁性層が配置される。強磁性層
は、磁化が固定されたピンド層となる。
がフリー層となり、フリー層となる軟磁性膜の他面に、
導電性非磁性層及び強磁性層が配置される。強磁性層
は、磁化が固定されたピンド層となる。
【００１６】スピンバルブ膜構造体において、外部磁界
が印加された場合、軟磁性膜の磁化方向が外部磁界の強
さに応じて回転する。スピンバルブ膜構造体の抵抗値
は、強磁性膜の磁化方向に対する軟磁性膜の磁化方向の
角度によって定まる。非磁性膜の抵抗値は、軟磁性膜の
磁化方向が強磁性膜の磁化方向に対して逆方向のとき、
最大となり、同一の方向のときに最小になる。このとき
の抵抗変化に応じたセンス電流の変化から、外部磁界が
検出される。
が印加された場合、軟磁性膜の磁化方向が外部磁界の強
さに応じて回転する。スピンバルブ膜構造体の抵抗値
は、強磁性膜の磁化方向に対する軟磁性膜の磁化方向の
角度によって定まる。非磁性膜の抵抗値は、軟磁性膜の
磁化方向が強磁性膜の磁化方向に対して逆方向のとき、
最大となり、同一の方向のときに最小になる。このとき
の抵抗変化に応じたセンス電流の変化から、外部磁界が
検出される。
【００１７】磁区制御膜は、軟磁性膜の一面側に備えら
れ、磁化方向の両端側では第１の膜厚を有する。第１の
膜厚は、軟磁性膜を磁化する膜厚とする。これにより、
軟磁性膜に縦バイアスが加わり、軟磁性膜において、磁
壁移動に伴うバルクハウゼンノイズが抑制される。
れ、磁化方向の両端側では第１の膜厚を有する。第１の
膜厚は、軟磁性膜を磁化する膜厚とする。これにより、
軟磁性膜に縦バイアスが加わり、軟磁性膜において、磁
壁移動に伴うバルクハウゼンノイズが抑制される。
【００１８】磁区制御膜は、磁化方向の中間部では、第
１の膜厚よりも小さな第２の膜厚を有する。この第２の
膜厚は、軟磁性膜の磁化回転を許容するように薄くされ
た膜厚であり、この中間部が外部印加磁界に対して磁化
回転を生じる読み取りトラック幅（ＲＴＷ）を画定す
る。
１の膜厚よりも小さな第２の膜厚を有する。この第２の
膜厚は、軟磁性膜の磁化回転を許容するように薄くされ
た膜厚であり、この中間部が外部印加磁界に対して磁化
回転を生じる読み取りトラック幅（ＲＴＷ）を画定す
る。
【００１９】更に、軟磁性膜は、中間部に対応する部分
が、磁区制御膜の第２の膜厚を有する部分によって覆わ
れている。この構造によれば、軟磁性膜の全面に磁区制
御膜を形成し、ミリング等の手段によって磁区制御膜の
中間部を除去し、第１の膜厚を有する２つの磁区制御膜
として独立させる工程を採用した場合でも、軟磁性膜の
表面がミリングによる損傷を受けることがない。このた
め、フリー層となる軟磁性膜の表面に、２つの磁区制御
膜を有するスピンバルブ膜構造体において、磁区制御膜
間で軟磁性膜が損傷を受けるのを防止し得る。
が、磁区制御膜の第２の膜厚を有する部分によって覆わ
れている。この構造によれば、軟磁性膜の全面に磁区制
御膜を形成し、ミリング等の手段によって磁区制御膜の
中間部を除去し、第１の膜厚を有する２つの磁区制御膜
として独立させる工程を採用した場合でも、軟磁性膜の
表面がミリングによる損傷を受けることがない。このた
め、フリー層となる軟磁性膜の表面に、２つの磁区制御
膜を有するスピンバルブ膜構造体において、磁区制御膜
間で軟磁性膜が損傷を受けるのを防止し得る。
【００２０】磁区制御膜は、反強磁性膜または硬磁性膜
の何れによっても構成することができる。磁区制御膜
を、反強磁性膜によって構成した場合は、反強磁性膜
は、軟磁性膜の両端側では軟磁性膜との間で交換結合磁
界を生じる第１の膜厚を有し、中間部では、軟磁性膜と
の間で、交換結合磁界を、実質的に生じさせない第２の
膜厚を有するような構造とする。磁区制御膜を、硬磁性
膜によって構成した場合は、軟磁性膜の両端側では、軟
磁性膜に対する縦バイアス磁界を印加し得る第１の膜厚
を有し、中間部では、磁性を失うような第２の膜厚とす
る。
の何れによっても構成することができる。磁区制御膜
を、反強磁性膜によって構成した場合は、反強磁性膜
は、軟磁性膜の両端側では軟磁性膜との間で交換結合磁
界を生じる第１の膜厚を有し、中間部では、軟磁性膜と
の間で、交換結合磁界を、実質的に生じさせない第２の
膜厚を有するような構造とする。磁区制御膜を、硬磁性
膜によって構成した場合は、軟磁性膜の両端側では、軟
磁性膜に対する縦バイアス磁界を印加し得る第１の膜厚
を有し、中間部では、磁性を失うような第２の膜厚とす
る。
【００２１】別の態様として、前記磁区制御膜は、前記
軟磁性膜の他面側において磁化方向の両端側に間隔を隔
てて独立して備えられていてもよい。この場合は、保護
膜を備え、保護膜によって、磁区制御膜間の間隔内の軟
磁性膜を覆う構造とする。保護膜は磁区制御膜よりも薄
い膜厚とする。
軟磁性膜の他面側において磁化方向の両端側に間隔を隔
てて独立して備えられていてもよい。この場合は、保護
膜を備え、保護膜によって、磁区制御膜間の間隔内の軟
磁性膜を覆う構造とする。保護膜は磁区制御膜よりも薄
い膜厚とする。
【００２２】本発明は、磁区制御膜を反強磁性膜によっ
て構成する場合において、反強磁性膜形成材料、その場
合に選択されるべき第２の膜厚について開示する。更
に、本発明に係る磁気抵抗センサを用いた薄膜磁気ヘッ
ド、及び、磁気抵抗センサの製造方法についても開示す
る。
て構成する場合において、反強磁性膜形成材料、その場
合に選択されるべき第２の膜厚について開示する。更
に、本発明に係る磁気抵抗センサを用いた薄膜磁気ヘッ
ド、及び、磁気抵抗センサの製造方法についても開示す
る。
【００２３】ＴＭＲ素子の場合は、強磁性膜と軟磁性膜
との間の非磁性膜が、トンネルバリア層となること、及
び、センス電流の流れる方向がスピンバルブ膜構造体と
は、９０度異なる給電構造を有することを除けば、スピ
ンバルブ膜構造体と、ほぼ同じ構造となる。従って、ス
ピンバルブ膜構造体に関して述べた上記作用効果が得ら
れる本発明の他の構成及び効果は、限定を意味しない実
施例である添付図面を参照して、更に詳しく説明する。
との間の非磁性膜が、トンネルバリア層となること、及
び、センス電流の流れる方向がスピンバルブ膜構造体と
は、９０度異なる給電構造を有することを除けば、スピ
ンバルブ膜構造体と、ほぼ同じ構造となる。従って、ス
ピンバルブ膜構造体に関して述べた上記作用効果が得ら
れる本発明の他の構成及び効果は、限定を意味しない実
施例である添付図面を参照して、更に詳しく説明する。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る磁気抵抗セン
サを示す図である。実施例に示された磁気抵抗センサ
は、スピンバルブ膜構造体を含む。スピンバルブ膜構造
体は、反強磁性膜１２０と、強磁性膜（強磁性膜）１２
１と、非磁性膜１２２と、軟磁性膜（軟磁性膜）１２３
と、磁区制御膜１２４とを含む。
サを示す図である。実施例に示された磁気抵抗センサ
は、スピンバルブ膜構造体を含む。スピンバルブ膜構造
体は、反強磁性膜１２０と、強磁性膜（強磁性膜）１２
１と、非磁性膜１２２と、軟磁性膜（軟磁性膜）１２３
と、磁区制御膜１２４とを含む。
【００２５】反強磁性膜１２０は、従来より知られてい
る組成系によって構成できる。代表的には、Ｍｎ含有合
金もしくはＭｎ含有化合物、酸化物系及びＰｔＣｒ等を
挙げることができる。Ｍｎ含有合金の例としては、Ｐｔ
Ｍｎ、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ膜、Ｒ
ｕＭｎ膜、ＲｕＲｈＭｎ膜またはＰｔＰｄＭｎ膜等があ
り、酸化物系としてはＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｆｅ2Ｏ3等があ
る。反強磁性１２０の膜厚は、一例であるが、５ｎｍ〜
２５ｎｍ程度である。強磁性膜１２１は、一面が反強磁
性膜１２０の一面と積層されて交換結合し、交換結合に
より、矢印Ｍ２で示す一方向に磁化されている。この磁
化方向Ｍ２は固定される。即ち、反強磁性膜１２０がピ
ン止め層となり、強磁性膜１２１がピンド層となる。非
磁性膜１２２は、一面が強磁性膜１２１の他面に隣接し
ている。非磁性膜１２２は、例えば、約３ｎｍのＣｕ膜
によって構成される。
る組成系によって構成できる。代表的には、Ｍｎ含有合
金もしくはＭｎ含有化合物、酸化物系及びＰｔＣｒ等を
挙げることができる。Ｍｎ含有合金の例としては、Ｐｔ
Ｍｎ、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ膜、Ｒ
ｕＭｎ膜、ＲｕＲｈＭｎ膜またはＰｔＰｄＭｎ膜等があ
り、酸化物系としてはＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｆｅ2Ｏ3等があ
る。反強磁性１２０の膜厚は、一例であるが、５ｎｍ〜
２５ｎｍ程度である。強磁性膜１２１は、一面が反強磁
性膜１２０の一面と積層されて交換結合し、交換結合に
より、矢印Ｍ２で示す一方向に磁化されている。この磁
化方向Ｍ２は固定される。即ち、反強磁性膜１２０がピ
ン止め層となり、強磁性膜１２１がピンド層となる。非
磁性膜１２２は、一面が強磁性膜１２１の他面に隣接し
ている。非磁性膜１２２は、例えば、約３ｎｍのＣｕ膜
によって構成される。
【００２６】軟磁性膜１２３は、フリー層となる部分で
あって、一面が非磁性膜１２２の他面に隣接している。
軟磁性膜１２３は、例えば、ＮｉＦｅ膜によって構成さ
れる。軟磁性膜１２３の膜厚は１０ｎｍ前後に選定する
ことができる。この実施例では、軟磁性膜１２３は単層
膜であるが、複数の磁性膜を積層した構造であってもよ
い。例えば、ＮｉＦｅ膜と、Ｃｏ膜の積層膜を用いるこ
とができる。
あって、一面が非磁性膜１２２の他面に隣接している。
軟磁性膜１２３は、例えば、ＮｉＦｅ膜によって構成さ
れる。軟磁性膜１２３の膜厚は１０ｎｍ前後に選定する
ことができる。この実施例では、軟磁性膜１２３は単層
膜であるが、複数の磁性膜を積層した構造であってもよ
い。例えば、ＮｉＦｅ膜と、Ｃｏ膜の積層膜を用いるこ
とができる。
【００２７】磁区制御膜１２４は、軟磁性膜１２３の他
面側（非磁性膜１２２と隣接する一面とは反対側）に備
えられ、軟磁性膜１２３を、矢印で示す方向に磁化Ｍ１
する。より具体的には、軟磁性膜１２３の磁化方向の両
端側では、軟磁性膜１２３を磁化するのに十分な第１の
膜厚ｔ１を有し、磁化方向の中間部１００では、軟磁性
膜１２３の磁化回転を許容するように薄くされた第２の
膜厚ｔ２を有している。従って、軟磁性膜１２３は、中
間部１００に対応する部分が、磁区制御膜１２４の薄く
された第２の膜厚ｔ２によって覆われている。
面側（非磁性膜１２２と隣接する一面とは反対側）に備
えられ、軟磁性膜１２３を、矢印で示す方向に磁化Ｍ１
する。より具体的には、軟磁性膜１２３の磁化方向の両
端側では、軟磁性膜１２３を磁化するのに十分な第１の
膜厚ｔ１を有し、磁化方向の中間部１００では、軟磁性
膜１２３の磁化回転を許容するように薄くされた第２の
膜厚ｔ２を有している。従って、軟磁性膜１２３は、中
間部１００に対応する部分が、磁区制御膜１２４の薄く
された第２の膜厚ｔ２によって覆われている。
【００２８】磁区制御膜１２４には、センス電流を供給
するためのリード電極２１、２２がそれぞれ備えられて
いる。リード電極２１、２２の位置は、実施例に示すよ
うな磁区制御膜１２４の上に限らない。スピンバルブ膜
構造体の側部に備えてもよい。
するためのリード電極２１、２２がそれぞれ備えられて
いる。リード電極２１、２２の位置は、実施例に示すよ
うな磁区制御膜１２４の上に限らない。スピンバルブ膜
構造体の側部に備えてもよい。
【００２９】上述した磁気抵抗センサにおいて、強磁性
膜１２１は、一面が反強磁性膜１２０の一面と交換結合
され、交換結合により磁化方向が固定され、ピンド層と
して働く。外部磁界が印加された場合、軟磁性膜１２３
の磁化方向Ｍ１が外部磁界の強さに応じて回転する。ス
ピンバルブ膜構造体の抵抗値は、強磁性膜１２１の磁化
方向Ｍ２に対する軟磁性膜１２３の磁化方向Ｍ１の角度
によって定まる。スピンバルブ膜構造体の抵抗値は、主
として、軟磁性膜１２３と強磁性膜１２１との間に存在
する非磁性膜１２２の抵抗値によって定まる。非磁性膜
１２２の抵抗値は、軟磁性膜１２３の磁化方向Ｍ１が強
磁性膜１２１の磁化方向Ｍ２に対して逆方向のとき、最
大となり、同一の方向のときに最小になる。このときの
抵抗変化に応じたセンス電流の変化から、外部磁界が検
出される。
膜１２１は、一面が反強磁性膜１２０の一面と交換結合
され、交換結合により磁化方向が固定され、ピンド層と
して働く。外部磁界が印加された場合、軟磁性膜１２３
の磁化方向Ｍ１が外部磁界の強さに応じて回転する。ス
ピンバルブ膜構造体の抵抗値は、強磁性膜１２１の磁化
方向Ｍ２に対する軟磁性膜１２３の磁化方向Ｍ１の角度
によって定まる。スピンバルブ膜構造体の抵抗値は、主
として、軟磁性膜１２３と強磁性膜１２１との間に存在
する非磁性膜１２２の抵抗値によって定まる。非磁性膜
１２２の抵抗値は、軟磁性膜１２３の磁化方向Ｍ１が強
磁性膜１２１の磁化方向Ｍ２に対して逆方向のとき、最
大となり、同一の方向のときに最小になる。このときの
抵抗変化に応じたセンス電流の変化から、外部磁界が検
出される。
【００３０】磁区制御膜１２４は、軟磁性膜１２３の他
面側に備えられ、磁化方向Ｍ１の両端側では軟磁性膜１
２３を磁化するのに十分な第１の膜厚ｔ１を有するか
ら、軟磁性膜１２３に縦バイアスが加わる。このため、
軟磁性膜１２３において、磁壁移動に伴うバルクハウゼ
ンノイズが抑制される。
面側に備えられ、磁化方向Ｍ１の両端側では軟磁性膜１
２３を磁化するのに十分な第１の膜厚ｔ１を有するか
ら、軟磁性膜１２３に縦バイアスが加わる。このため、
軟磁性膜１２３において、磁壁移動に伴うバルクハウゼ
ンノイズが抑制される。
【００３１】磁区制御膜１２４は、磁化方向Ｍ１の中間
部１００では軟磁性膜１２３の磁化回転を許容するよう
に薄くされた第２の膜厚ｔ２を有する。この中間部１０
０の幅が外部印加磁界に対して磁化回転を生じる読み取
りトラック幅（ＲＴＷ）を画定する。
部１００では軟磁性膜１２３の磁化回転を許容するよう
に薄くされた第２の膜厚ｔ２を有する。この中間部１０
０の幅が外部印加磁界に対して磁化回転を生じる読み取
りトラック幅（ＲＴＷ）を画定する。
【００３２】更に、軟磁性膜１２３は、中間部１００に
対応する部分が、磁区制御膜１２４の薄くされた第２の
膜厚ｔ２によって覆われている。この構造によれば、ミ
リング等の手段によって磁区制御膜１２４の中間部１０
０を除去し、２つの磁区制御膜１２４、１２４として独
立させる工程を採用した場合でも、軟磁性膜１２３の表
面がミリングによる損傷を受けることがない。このた
め、フリー層となる軟磁性膜１２３の表面に、２つの磁
区制御膜１２４、１２４を有するスピンバルブ膜構造体
において、磁区制御膜１２４ー１２４間で軟磁性膜１２
３が損傷を受けるのを防止し得る。
対応する部分が、磁区制御膜１２４の薄くされた第２の
膜厚ｔ２によって覆われている。この構造によれば、ミ
リング等の手段によって磁区制御膜１２４の中間部１０
０を除去し、２つの磁区制御膜１２４、１２４として独
立させる工程を採用した場合でも、軟磁性膜１２３の表
面がミリングによる損傷を受けることがない。このた
め、フリー層となる軟磁性膜１２３の表面に、２つの磁
区制御膜１２４、１２４を有するスピンバルブ膜構造体
において、磁区制御膜１２４ー１２４間で軟磁性膜１２
３が損傷を受けるのを防止し得る。
【００３３】磁区制御膜１２４は、硬磁性膜（磁石
膜）、または、反強磁性膜によって構成することもでき
る。採用できる硬磁性膜の例としては、ＣｏＰｔ、Ｃｏ
ＰｔＣｒ、ＳｍＣｏ、ＮｂＦｅＢ等がある。磁区制御膜
１２４を構成する反強磁性膜は、基本的には、反強磁性
膜１２０に用いられる前記組成系を利用できる。具体的
には、例えば、ＩｒＭｎ膜、ＦｅＭｎ膜、ＮｉＭｎ膜、
ＰｔＭｎ膜、ＲｕＭｎ膜、ＲｈＭｎ膜、ＲｕＲｈＭｎ
膜、ＰｔＰｄＭｎ膜、ＮｉＯ膜またはＰｔＣｒ膜から選
択された少なくとも一種を含むことができる。
膜）、または、反強磁性膜によって構成することもでき
る。採用できる硬磁性膜の例としては、ＣｏＰｔ、Ｃｏ
ＰｔＣｒ、ＳｍＣｏ、ＮｂＦｅＢ等がある。磁区制御膜
１２４を構成する反強磁性膜は、基本的には、反強磁性
膜１２０に用いられる前記組成系を利用できる。具体的
には、例えば、ＩｒＭｎ膜、ＦｅＭｎ膜、ＮｉＭｎ膜、
ＰｔＭｎ膜、ＲｕＭｎ膜、ＲｈＭｎ膜、ＲｕＲｈＭｎ
膜、ＰｔＰｄＭｎ膜、ＮｉＯ膜またはＰｔＣｒ膜から選
択された少なくとも一種を含むことができる。
【００３４】磁区制御膜１２４を反強磁性膜で構成する
場合、磁区制御膜１２４は、軟磁性膜１２３の両端側で
は軟磁性膜１２３との間で交換結合磁界を生じる第１の
膜厚ｔ１を有し、中間部１００では軟磁性膜１２３との
間で交換結合磁界を、実質的に生じさせない第２の膜厚
ｔ２となるようにする。
場合、磁区制御膜１２４は、軟磁性膜１２３の両端側で
は軟磁性膜１２３との間で交換結合磁界を生じる第１の
膜厚ｔ１を有し、中間部１００では軟磁性膜１２３との
間で交換結合磁界を、実質的に生じさせない第２の膜厚
ｔ２となるようにする。
【００３５】中間部１００において、磁区制御膜１２４
と軟磁性膜１２３との間で交換結合磁界を、実質的に生
じさせない第２の膜厚ｔ２は、軟磁性膜１２３の組成材
料、及び、磁区制御膜１２４の組成材料によって異な
る。組成材料毎の第２の膜厚ｔ２は実験によって定める
ことができる。その例を次に示す。
と軟磁性膜１２３との間で交換結合磁界を、実質的に生
じさせない第２の膜厚ｔ２は、軟磁性膜１２３の組成材
料、及び、磁区制御膜１２４の組成材料によって異な
る。組成材料毎の第２の膜厚ｔ２は実験によって定める
ことができる。その例を次に示す。
【００３６】表１は、軟磁性膜１２３として２０ｎｍの
ＮｉＦｅ膜を用い、磁区制御膜１２４として、ＩｒＭｎ
膜、ＦｅＭｎ膜、ＮｉＭｎ膜、ＮｉＯ膜、ＰｔＭｎ膜、
ＰｔＣｒＭｎ膜、ＰｔＰｄＭｎ膜、ＲｕＭｎ膜、ＲｕＲ
ｈＭｎ膜及びＲｈＭｎ膜を用いた場合において、交換結
合磁界Ｈｅｘを生じなくなる限界膜厚（最大厚み）のデ
ータを示している。図示された限界厚みよりも薄い厚み
になると、交換結合磁界Ｈｅｘを生じなくなる。従っ
て、磁気的には、第２の膜厚ｔ２の中間部１００がない
のと同じ状態となり、この中間部１００の幅が外部印加
磁界に対して磁化回転を生じる読み取りトラック幅（Ｒ
ＴＷ）を画定するようになる。
ＮｉＦｅ膜を用い、磁区制御膜１２４として、ＩｒＭｎ
膜、ＦｅＭｎ膜、ＮｉＭｎ膜、ＮｉＯ膜、ＰｔＭｎ膜、
ＰｔＣｒＭｎ膜、ＰｔＰｄＭｎ膜、ＲｕＭｎ膜、ＲｕＲ
ｈＭｎ膜及びＲｈＭｎ膜を用いた場合において、交換結
合磁界Ｈｅｘを生じなくなる限界膜厚（最大厚み）のデ
ータを示している。図示された限界厚みよりも薄い厚み
になると、交換結合磁界Ｈｅｘを生じなくなる。従っ
て、磁気的には、第２の膜厚ｔ２の中間部１００がない
のと同じ状態となり、この中間部１００の幅が外部印加
磁界に対して磁化回転を生じる読み取りトラック幅（Ｒ
ＴＷ）を画定するようになる。
【００３７】表１を参照すると、磁区制御膜１２４を構
成する反強磁性膜が、ＩｒＭｎ膜またはＦｅＭｎ膜の何
れかであるとき、中間部１００の第２の膜厚ｔ２が３ｎ
ｍ未満であれば、交換結合磁界Ｈｅｘが生じなくなる。
即ち、第２の膜厚ｔ２の中間部１００がないのと同じ状
態となり、中間部１００の幅が、外部印加磁界に対して
磁化回転を生じる読み取りトラック幅（ＲＴＷ）を画定
するようになる。
成する反強磁性膜が、ＩｒＭｎ膜またはＦｅＭｎ膜の何
れかであるとき、中間部１００の第２の膜厚ｔ２が３ｎ
ｍ未満であれば、交換結合磁界Ｈｅｘが生じなくなる。
即ち、第２の膜厚ｔ２の中間部１００がないのと同じ状
態となり、中間部１００の幅が、外部印加磁界に対して
磁化回転を生じる読み取りトラック幅（ＲＴＷ）を画定
するようになる。
【００３８】図２は軟磁性膜１２３を２０ｎｍのＮｉＦ
ｅ膜で構成した場合において、磁区制御膜１２４を構成
する反強磁性膜がＩｒＭｎ膜である場合の第２の膜厚ｔ
２と交換結合磁界Ｈｅｘとの関係を示すグラフである。
ＩｒＭｎ膜の場合、第２の膜厚ｔ２が３ｎｍ未満では、
交換結合磁界Ｈｅｘはほぼゼロである。
ｅ膜で構成した場合において、磁区制御膜１２４を構成
する反強磁性膜がＩｒＭｎ膜である場合の第２の膜厚ｔ
２と交換結合磁界Ｈｅｘとの関係を示すグラフである。
ＩｒＭｎ膜の場合、第２の膜厚ｔ２が３ｎｍ未満では、
交換結合磁界Ｈｅｘはほぼゼロである。
【００３９】磁区制御膜１２４を構成する反強磁性膜が
ＮｉＭｎ膜またはＮｉＯ膜である場合は、中間部１００
の第２の膜厚ｔ２が１５ｎｍ未満であれば、第２の膜厚
ｔ２の中間部１００がないのと同じ状態となり、中間部
１００の幅が、外部印加磁界に対して磁化回転を生じる
読み取りトラック幅（ＲＴＷ）を画定するようになる。
ＮｉＭｎ膜またはＮｉＯ膜である場合は、中間部１００
の第２の膜厚ｔ２が１５ｎｍ未満であれば、第２の膜厚
ｔ２の中間部１００がないのと同じ状態となり、中間部
１００の幅が、外部印加磁界に対して磁化回転を生じる
読み取りトラック幅（ＲＴＷ）を画定するようになる。
【００４０】更に、磁区制御膜１２４を構成する反強磁
性膜が、ＰｔＭｎ膜、ＰｔＰｄＭｎ膜またはＰｔＣｒ膜
であり、中間部１００の第２の膜厚ｔ２が１０ｎｍ未満
であれば、交換結合磁界Ｈｅｘが生じなくなる。即ち、
第２の膜厚ｔ２の中間部１００がないのと同じ状態とな
り、中間部１００の幅が、外部印加磁界に対して磁化回
転を生じる読み取りトラック幅（ＲＴＷ）を画定するよ
うになる。
性膜が、ＰｔＭｎ膜、ＰｔＰｄＭｎ膜またはＰｔＣｒ膜
であり、中間部１００の第２の膜厚ｔ２が１０ｎｍ未満
であれば、交換結合磁界Ｈｅｘが生じなくなる。即ち、
第２の膜厚ｔ２の中間部１００がないのと同じ状態とな
り、中間部１００の幅が、外部印加磁界に対して磁化回
転を生じる読み取りトラック幅（ＲＴＷ）を画定するよ
うになる。
【００４１】磁区制御膜１２４を構成する反強磁性膜
が、ＲｕＭｎ膜、ＲｕＲｈＭｎ膜またはＲｈＭｎ膜であ
り、中間部１００の第２の膜厚ｔ２が５ｎｍ未満であれ
ば、交換結合磁界Ｈｅｘが生じなくなる。
が、ＲｕＭｎ膜、ＲｕＲｈＭｎ膜またはＲｈＭｎ膜であ
り、中間部１００の第２の膜厚ｔ２が５ｎｍ未満であれ
ば、交換結合磁界Ｈｅｘが生じなくなる。
【００４２】磁区制御膜１２４を硬磁性膜で構成した場
合は、軟磁性膜１２３の両端側では、軟磁性膜１２３に
対する縦バイアス磁界を印加し得る第１の膜厚ｔ１を有
し、中間部１００では、磁性を失う（スーパーパラ磁
性）ような第２の膜厚ｔ２とする。第２の膜厚ｔ２は、
硬磁性膜の組成材料毎に実験によって定めることができ
る。
合は、軟磁性膜１２３の両端側では、軟磁性膜１２３に
対する縦バイアス磁界を印加し得る第１の膜厚ｔ１を有
し、中間部１００では、磁性を失う（スーパーパラ磁
性）ような第２の膜厚ｔ２とする。第２の膜厚ｔ２は、
硬磁性膜の組成材料毎に実験によって定めることができ
る。
【００４３】図３は本発明に係る磁気抵抗センサの別の
例を示す図である。図において、図１に現れた構成部分
と同一の構成部分については、同一の参照符号を付して
ある。図示された磁気抵抗センサは、保護膜１２７を有
している。保護膜１２７は例えばＮｉＦｅ膜等によって
構成できる。磁区制御膜１２４、１２４は、軟磁性膜１
２３の他面側（非磁性膜１２２と隣接する面とは反対
側）において磁化方向Ｍ１の両端側に間隔ＲＴＷを隔て
て、２つ備えられている。保護膜１２７は、磁区制御膜
１２４の第１の膜厚ｔ１よりも薄い第２の膜厚ｔ２を有
し、磁区制御膜１２４−１２４間の間隔ＲＴＷの内部に
おいて軟磁性膜１２３を覆っている。
例を示す図である。図において、図１に現れた構成部分
と同一の構成部分については、同一の参照符号を付して
ある。図示された磁気抵抗センサは、保護膜１２７を有
している。保護膜１２７は例えばＮｉＦｅ膜等によって
構成できる。磁区制御膜１２４、１２４は、軟磁性膜１
２３の他面側（非磁性膜１２２と隣接する面とは反対
側）において磁化方向Ｍ１の両端側に間隔ＲＴＷを隔て
て、２つ備えられている。保護膜１２７は、磁区制御膜
１２４の第１の膜厚ｔ１よりも薄い第２の膜厚ｔ２を有
し、磁区制御膜１２４−１２４間の間隔ＲＴＷの内部に
おいて軟磁性膜１２３を覆っている。
【００４４】図３に示した構造によれば、軟磁性膜１２
３の面上に、磁区制御膜１２４を連続膜として形成し、
この磁区制御膜１２４の中間部を、ミリング等の手段に
よって除去し、２つの磁区制御膜１２４、１２４として
独立させる工程を採用した場合でも、軟磁性膜１２３の
表面がミリングによる損傷を受けることがない。このた
め、フリー層となる軟磁性膜１２３の表面に、２つの磁
区制御膜１２４を有するスピンバルブ膜構造体におい
て、軟磁性膜１２３が磁区制御膜１２４ー１２４間で損
傷を受けるのを防止し得る。
３の面上に、磁区制御膜１２４を連続膜として形成し、
この磁区制御膜１２４の中間部を、ミリング等の手段に
よって除去し、２つの磁区制御膜１２４、１２４として
独立させる工程を採用した場合でも、軟磁性膜１２３の
表面がミリングによる損傷を受けることがない。このた
め、フリー層となる軟磁性膜１２３の表面に、２つの磁
区制御膜１２４を有するスピンバルブ膜構造体におい
て、軟磁性膜１２３が磁区制御膜１２４ー１２４間で損
傷を受けるのを防止し得る。
【００４５】磁区制御膜１２４が、硬磁性膜（磁石
膜）、及び、反強磁性膜によって構成し得ることは、図
１に示した実施例の場合と同じである。また、硬磁性膜
及び反強磁性膜は、既に述べた組成材料によって構成で
きる。
膜）、及び、反強磁性膜によって構成し得ることは、図
１に示した実施例の場合と同じである。また、硬磁性膜
及び反強磁性膜は、既に述べた組成材料によって構成で
きる。
【００４６】図４は本発明に係る磁気抵抗センサの別の
実施例を示す図である。図において、図１、３に現れた
構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付してある。図示された磁気抵抗センサにおいて、保
護膜１２７は軟磁性膜１２３の面のほぼ全面に設けられ
ている。保護膜１２７は、磁区制御膜１２４の第１の膜
厚ｔ１よりも薄い第２の膜厚ｔ２を有し、磁区制御膜１
２４ー１２４間の間隔ＲＴＷの内部において軟磁性膜１
２３を覆っている。磁区制御膜１２４、１２４は、軟磁
性膜１２３の磁化方向Ｍ１の両端側に間隔ＲＴＷを隔て
て、２つ備えられている。磁区制御膜１２４は、硬磁性
膜（磁石膜）によって構成する。
実施例を示す図である。図において、図１、３に現れた
構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付してある。図示された磁気抵抗センサにおいて、保
護膜１２７は軟磁性膜１２３の面のほぼ全面に設けられ
ている。保護膜１２７は、磁区制御膜１２４の第１の膜
厚ｔ１よりも薄い第２の膜厚ｔ２を有し、磁区制御膜１
２４ー１２４間の間隔ＲＴＷの内部において軟磁性膜１
２３を覆っている。磁区制御膜１２４、１２４は、軟磁
性膜１２３の磁化方向Ｍ１の両端側に間隔ＲＴＷを隔て
て、２つ備えられている。磁区制御膜１２４は、硬磁性
膜（磁石膜）によって構成する。
【００４７】図４に示した構造によれば、軟磁性膜１２
３の面上に、連続膜として形成された磁区制御膜の中間
部を、ミリング等の手段によって除去し、２つの磁区制
御膜１２４、１２４として独立させる工程を採用した場
合でも、軟磁性膜１２３の表面がミリングによる損傷を
受けることがない。このため、フリー層となる軟磁性膜
１２３の表面に、２つの磁区制御膜１２４を有するスピ
ンバルブ膜構造体において、軟磁性膜１２３が磁区制御
膜１２４−１２４間で損傷を受けるのを防止し得る。
３の面上に、連続膜として形成された磁区制御膜の中間
部を、ミリング等の手段によって除去し、２つの磁区制
御膜１２４、１２４として独立させる工程を採用した場
合でも、軟磁性膜１２３の表面がミリングによる損傷を
受けることがない。このため、フリー層となる軟磁性膜
１２３の表面に、２つの磁区制御膜１２４を有するスピ
ンバルブ膜構造体において、軟磁性膜１２３が磁区制御
膜１２４−１２４間で損傷を受けるのを防止し得る。
【００４８】図５は本発明に係る磁気抵抗センサの更に
別の例を示す図である。実施例に示された磁気抵抗セン
サは、ＴＭＲ素子で構成され、反強磁性膜１２０と、強
磁性膜１２１と、非磁性膜１２２と、軟磁性膜（強磁性
膜）１２３と、磁区制御膜１２４とを含む。
別の例を示す図である。実施例に示された磁気抵抗セン
サは、ＴＭＲ素子で構成され、反強磁性膜１２０と、強
磁性膜１２１と、非磁性膜１２２と、軟磁性膜（強磁性
膜）１２３と、磁区制御膜１２４とを含む。
【００４９】強磁性膜１２１は、一面が反強磁性膜１２
０と交換結合し、交換結合により、一方向に磁化されて
いる。従って、反強磁性膜１２０が強磁性膜１２１の磁
化方向を固定するピン止め層となり、強磁性膜１２１が
ピンド層となる。
０と交換結合し、交換結合により、一方向に磁化されて
いる。従って、反強磁性膜１２０が強磁性膜１２１の磁
化方向を固定するピン止め層となり、強磁性膜１２１が
ピンド層となる。
【００５０】非磁性膜１２２は、一面が強磁性膜１２１
の他面に隣接している。非磁性膜１２２はトンネルバリ
ア層となる。軟磁性膜１２３は一面が非磁性膜１２２の
他面に隣接している。この軟磁性膜１２３はフリー層と
なる。
の他面に隣接している。非磁性膜１２２はトンネルバリ
ア層となる。軟磁性膜１２３は一面が非磁性膜１２２の
他面に隣接している。この軟磁性膜１２３はフリー層と
なる。
【００５１】磁区制御膜１２４は、軟磁性膜１２３の他
面側（非磁性膜１２２と隣接する一面とは反対側）に備
えられ、軟磁性膜１２３を、矢印で示す方向に磁化Ｍ１
する。磁区制御膜１２４の構造は、図１で述べた通りで
ある。即ち、軟磁性膜１２３の磁化方向の両端側では、
軟磁性膜１２３を磁化するのに十分な第１の膜厚ｔ１を
有し、磁化方向の中間部１００では、軟磁性膜１２３の
磁化回転を許容するように薄くされた第２の膜厚ｔ２を
有している。従って、軟磁性膜１２３は、中間部１００
に対応する部分が、磁区制御膜１２４の薄くされた第２
の膜厚ｔ２によって覆われている。
面側（非磁性膜１２２と隣接する一面とは反対側）に備
えられ、軟磁性膜１２３を、矢印で示す方向に磁化Ｍ１
する。磁区制御膜１２４の構造は、図１で述べた通りで
ある。即ち、軟磁性膜１２３の磁化方向の両端側では、
軟磁性膜１２３を磁化するのに十分な第１の膜厚ｔ１を
有し、磁化方向の中間部１００では、軟磁性膜１２３の
磁化回転を許容するように薄くされた第２の膜厚ｔ２を
有している。従って、軟磁性膜１２３は、中間部１００
に対応する部分が、磁区制御膜１２４の薄くされた第２
の膜厚ｔ２によって覆われている。
【００５２】反強磁性膜１２０及び磁区制御膜１２４
は、センス電流Ｉｓのための電流供給路として用いられ
る。センス電流Ｉｓの供給のために、反強磁性膜１２０
及び磁区制御膜１２４に、リード電極膜を付与すること
が好ましい。
は、センス電流Ｉｓのための電流供給路として用いられ
る。センス電流Ｉｓの供給のために、反強磁性膜１２０
及び磁区制御膜１２４に、リード電極膜を付与すること
が好ましい。
【００５３】軟磁性膜１２３や強磁性膜１２１を構成す
る材質は、高いＴＭＲ変化率が得られるように高スピン
分極材料が好ましく、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ
Ｃｏ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＮｉ等が用い
られる。これらは２層以上の積層体であってもよい。軟
磁性膜１２３の膜厚は、２〜５ｎｍ、好ましくは６〜２
ｎｍとされる。膜厚が厚くなりすぎると、出力が低下す
る傾向があり、また、膜厚が薄くなりすぎると、磁気特
性が不安定となりヘッド動作時のノイズが増大するとい
う不都合が生じる。強磁性膜１２１の膜厚は、１〜１０
ｎｍ、好ましくは２〜５ｎｍとされる。膜厚が厚くなり
すぎると、反強磁性膜１２０による磁化のピンニングが
弱まり、また、膜厚が薄くなりすぎると、ＴＭＲ変化率
が減少する傾向が生じる。
る材質は、高いＴＭＲ変化率が得られるように高スピン
分極材料が好ましく、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ
Ｃｏ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＮｉ等が用い
られる。これらは２層以上の積層体であってもよい。軟
磁性膜１２３の膜厚は、２〜５ｎｍ、好ましくは６〜２
ｎｍとされる。膜厚が厚くなりすぎると、出力が低下す
る傾向があり、また、膜厚が薄くなりすぎると、磁気特
性が不安定となりヘッド動作時のノイズが増大するとい
う不都合が生じる。強磁性膜１２１の膜厚は、１〜１０
ｎｍ、好ましくは２〜５ｎｍとされる。膜厚が厚くなり
すぎると、反強磁性膜１２０による磁化のピンニングが
弱まり、また、膜厚が薄くなりすぎると、ＴＭＲ変化率
が減少する傾向が生じる。
【００５４】非磁性膜１２２は、Ａ１2０3、ＮｉＯ、Ｇ
ｄＯ、ＭｇＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＭｏＯ2、ＴｉＯ2、ＷＯ2等
から構成される。非磁性膜１２２の厚さは、素子の低抵
抗化のためできるだけ薄いことが望ましいが、あまり薄
すぎてピンホールが生じるとリーク電流がながれてしま
い好ましくない。一般には、０．５〜２ｎｍ程度とされ
る。反強磁性膜１２０及び磁区制御膜１２４に関して
は、スピンバルブ膜構造体において述べた事項が全て適
用される。
ｄＯ、ＭｇＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＭｏＯ2、ＴｉＯ2、ＷＯ2等
から構成される。非磁性膜１２２の厚さは、素子の低抵
抗化のためできるだけ薄いことが望ましいが、あまり薄
すぎてピンホールが生じるとリーク電流がながれてしま
い好ましくない。一般には、０．５〜２ｎｍ程度とされ
る。反強磁性膜１２０及び磁区制御膜１２４に関して
は、スピンバルブ膜構造体において述べた事項が全て適
用される。
【００５５】上述した磁気抵抗センサにおいて、強磁性
膜１２１は、一面が反強磁性膜１２０の一面と交換結合
され、交換結合により磁化方向が固定され、ピンド層と
して働く。外部磁界が印加された場合、軟磁性膜１２３
の磁化方向Ｍ１が外部磁界の強さに応じて回転する。Ｔ
ＭＲ素子の抵抗値は、強磁性膜１２１の磁化方向Ｍ２に
対する軟磁性膜１２３の磁化方向Ｍ１の角度によって定
まる。非磁性膜１２２の抵抗値は、軟磁性膜１２３の磁
化方向Ｍ１が強磁性膜１２１の磁化方向Ｍ２に対して逆
方向のとき、最大となり、同一の方向のときに最小にな
る。このときの抵抗変化に応じたセンス電流の変化か
ら、外部磁界が検出される。
膜１２１は、一面が反強磁性膜１２０の一面と交換結合
され、交換結合により磁化方向が固定され、ピンド層と
して働く。外部磁界が印加された場合、軟磁性膜１２３
の磁化方向Ｍ１が外部磁界の強さに応じて回転する。Ｔ
ＭＲ素子の抵抗値は、強磁性膜１２１の磁化方向Ｍ２に
対する軟磁性膜１２３の磁化方向Ｍ１の角度によって定
まる。非磁性膜１２２の抵抗値は、軟磁性膜１２３の磁
化方向Ｍ１が強磁性膜１２１の磁化方向Ｍ２に対して逆
方向のとき、最大となり、同一の方向のときに最小にな
る。このときの抵抗変化に応じたセンス電流の変化か
ら、外部磁界が検出される。
【００５６】磁区制御膜１２４は、軟磁性膜１２３の他
面側に備えられ、磁化方向Ｍ１の両端側では軟磁性膜１
２３を磁化するのに十分な第１の膜厚ｔ１を有するか
ら、軟磁性膜１２３に縦バイアスが加わる。このため、
軟磁性膜１２３において、磁壁移動に伴うバルクハウゼ
ンノイズが抑制される。
面側に備えられ、磁化方向Ｍ１の両端側では軟磁性膜１
２３を磁化するのに十分な第１の膜厚ｔ１を有するか
ら、軟磁性膜１２３に縦バイアスが加わる。このため、
軟磁性膜１２３において、磁壁移動に伴うバルクハウゼ
ンノイズが抑制される。
【００５７】磁区制御膜１２４は、磁化方向Ｍ１の中間
部１００では軟磁性膜１２３の磁化回転を許容するよう
に薄くされた第２の膜厚ｔ２を有する。この中間部１０
０の幅が外部印加磁界に対して磁化回転を生じる読み取
りトラック幅（ＲＴＷ）を画定する。
部１００では軟磁性膜１２３の磁化回転を許容するよう
に薄くされた第２の膜厚ｔ２を有する。この中間部１０
０の幅が外部印加磁界に対して磁化回転を生じる読み取
りトラック幅（ＲＴＷ）を画定する。
【００５８】更に、軟磁性膜１２３は、中間部１００に
対応する部分が、磁区制御膜１２４の薄くされた第２の
膜厚ｔ２によって覆われている。この構造によれば、ミ
リング等の手段によって磁区制御膜１２４の中間部１０
０を除去し、２つの磁区制御膜１２４、１２４として独
立させる工程を採用した場合でも、軟磁性膜１２３の表
面がミリングによる損傷を受けることがない。このた
め、フリー層となる軟磁性膜１２３の表面に、２つの磁
区制御膜１２４、１２４を有するスピンバルブ膜構造体
において、磁区制御膜１２４ー１２４間で軟磁性膜１２
３が損傷を受けるのを防止し得る。ＴＭＲ素子を用いた
場合も、図３、４に図示した構造を採用し得ることは言
うまでもない。
対応する部分が、磁区制御膜１２４の薄くされた第２の
膜厚ｔ２によって覆われている。この構造によれば、ミ
リング等の手段によって磁区制御膜１２４の中間部１０
０を除去し、２つの磁区制御膜１２４、１２４として独
立させる工程を採用した場合でも、軟磁性膜１２３の表
面がミリングによる損傷を受けることがない。このた
め、フリー層となる軟磁性膜１２３の表面に、２つの磁
区制御膜１２４、１２４を有するスピンバルブ膜構造体
において、磁区制御膜１２４ー１２４間で軟磁性膜１２
３が損傷を受けるのを防止し得る。ＴＭＲ素子を用いた
場合も、図３、４に図示した構造を採用し得ることは言
うまでもない。
【００５９】図６は上述した磁気抵抗センサを読み出し
素子として用い、誘導型磁気抵抗センサを書き込み素子
として用いた薄膜磁気ヘッドの斜視図、図７は図６に示
した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図、図８は読み出し素子
の部分の拡大斜視図、図９は図８に示した読み出し素子
の構造を示す図である。図示の薄膜磁気ヘッドは、スラ
イダ４の上に磁気抵抗センサで構成された読み出し素子
６及び誘導型磁気変換素子でなる書き込み素子５を有す
る。矢印Ａ１は媒体走行方向を示す。
素子として用い、誘導型磁気抵抗センサを書き込み素子
として用いた薄膜磁気ヘッドの斜視図、図７は図６に示
した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図、図８は読み出し素子
の部分の拡大斜視図、図９は図８に示した読み出し素子
の構造を示す図である。図示の薄膜磁気ヘッドは、スラ
イダ４の上に磁気抵抗センサで構成された読み出し素子
６及び誘導型磁気変換素子でなる書き込み素子５を有す
る。矢印Ａ１は媒体走行方向を示す。
【００６０】スライダ４はセラミック構造体で構成さ
れ、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ等でなる基体の上にＡｌ2Ｏ3また
はＳｉＯ2等でなる絶縁膜６２が設けられている。スラ
イダ４は磁気ディスクと対向する一面側に空気ベアリン
グ面（以下ＡＢＳと称する）４３、４４を有する。図示
はされていないが、ＡＢＳ４３、４４には、浮上特性改
善等の目的で、種々の幾何学的形状が付与される。ま
た、実施例では、スライダ４は、磁気ディスクと対向す
る面側に２つの正圧発生用レール部４１、４２を有する
が、負圧発生構造を有するものであってもよい。
れ、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ等でなる基体の上にＡｌ2Ｏ3また
はＳｉＯ2等でなる絶縁膜６２が設けられている。スラ
イダ４は磁気ディスクと対向する一面側に空気ベアリン
グ面（以下ＡＢＳと称する）４３、４４を有する。図示
はされていないが、ＡＢＳ４３、４４には、浮上特性改
善等の目的で、種々の幾何学的形状が付与される。ま
た、実施例では、スライダ４は、磁気ディスクと対向す
る面側に２つの正圧発生用レール部４１、４２を有する
が、負圧発生構造を有するものであってもよい。
【００６１】読み出し素子６は絶縁膜６２の内部に埋設
されている。読み出し素子６は、前述した本発明に係る
磁気抵抗センサで構成されている。このため、本発明に
係るＭＲ型磁気抵抗センサの有する作用、効果がそのま
ま発揮される。下部シールド膜６１は、パーマロイなど
の磁性膜によって構成されている。
されている。読み出し素子６は、前述した本発明に係る
磁気抵抗センサで構成されている。このため、本発明に
係るＭＲ型磁気抵抗センサの有する作用、効果がそのま
ま発揮される。下部シールド膜６１は、パーマロイなど
の磁性膜によって構成されている。
【００６２】図８、図９に示す例では、読み出し素子６
は、下地膜１２６の上に反強磁性膜１２０を積層し、更
に、磁区制御膜１２４の上に非磁性保護膜１２５を付着
させてある。リード電極２１、２２はスピンバルブ膜構
造体の側端に備えられている。
は、下地膜１２６の上に反強磁性膜１２０を積層し、更
に、磁区制御膜１２４の上に非磁性保護膜１２５を付着
させてある。リード電極２１、２２はスピンバルブ膜構
造体の側端に備えられている。
【００６３】書き込み素子５は、下部磁性膜５１、上部
磁性膜５２、コイル膜５３、アルミナ等でなるギャップ
膜５４、絶縁膜５５及び保護膜５６などを有して、絶縁
膜６２の上に積層されている。下部磁性膜５１及び上部
磁性膜５２の先端部は微小厚みのギャップ膜５４を隔て
て対向するポール部５１０、５２０となっており、ポー
ル部５１０、５２０において書き込みを行なう。下部磁
性膜５１及び上部磁性膜５２のヨーク部５２１は、ポー
ル部５１０、５２０とは反対側にあるバックギャップ部
において、磁気回路を完成するように互いに結合されて
いる。絶縁膜５５には、ヨーク部の結合部のまわりを渦
巻状にまわるように、コイル膜５３を形成してある。図
示は、面内記録再生用磁気ヘッドであるが、垂直磁気記
録再生用磁気ヘッド等であってもよい。
磁性膜５２、コイル膜５３、アルミナ等でなるギャップ
膜５４、絶縁膜５５及び保護膜５６などを有して、絶縁
膜６２の上に積層されている。下部磁性膜５１及び上部
磁性膜５２の先端部は微小厚みのギャップ膜５４を隔て
て対向するポール部５１０、５２０となっており、ポー
ル部５１０、５２０において書き込みを行なう。下部磁
性膜５１及び上部磁性膜５２のヨーク部５２１は、ポー
ル部５１０、５２０とは反対側にあるバックギャップ部
において、磁気回路を完成するように互いに結合されて
いる。絶縁膜５５には、ヨーク部の結合部のまわりを渦
巻状にまわるように、コイル膜５３を形成してある。図
示は、面内記録再生用磁気ヘッドであるが、垂直磁気記
録再生用磁気ヘッド等であってもよい。
【００６４】次に、本発明に係る磁気抵抗センサの製造
方法について、図１０〜図１７を参照して説明する。こ
の製造方法は、図６〜図９に示した薄膜磁気ヘッドの読
み取り素子６の製造においても適用できる。
方法について、図１０〜図１７を参照して説明する。こ
の製造方法は、図６〜図９に示した薄膜磁気ヘッドの読
み取り素子６の製造においても適用できる。
【００６５】図１０〜図１４は第１の態様に係る製造方
法を示す。まず、図１０に示すように、反強磁性膜１２
０、強磁性膜１２１、非磁性膜１２２、軟磁性膜１２３
及び磁区制御膜１２４を順次に積層する。磁区制御膜１
２４は軟磁性膜１２３の全面を覆うように形成する。磁
区制御膜１２４の上に、予め、リード電極膜を設けてあ
ってもよい。
法を示す。まず、図１０に示すように、反強磁性膜１２
０、強磁性膜１２１、非磁性膜１２２、軟磁性膜１２３
及び磁区制御膜１２４を順次に積層する。磁区制御膜１
２４は軟磁性膜１２３の全面を覆うように形成する。磁
区制御膜１２４の上に、予め、リード電極膜を設けてあ
ってもよい。
【００６６】次に、図１１に示すように、磁区制御膜１
２４の表面上にマスク７１、７２をパターニングする。
マスク７１、７２は、フォトレジストをフォトリソグラ
フィ技術によってパターニングすることによって得られ
る。マスク７１、７２の開口部７３は、磁化回転を生じ
る読み取りトラック幅（ＲＴＷ）を画定する。
２４の表面上にマスク７１、７２をパターニングする。
マスク７１、７２は、フォトレジストをフォトリソグラ
フィ技術によってパターニングすることによって得られ
る。マスク７１、７２の開口部７３は、磁化回転を生じ
る読み取りトラック幅（ＲＴＷ）を画定する。
【００６７】次に、図１２に示すように、マスク７１、
７２の開口部７３を通して、イオンミリングまたはリア
クティブ．イオン．エッチング（ＲＩＥ）等の手段によ
って、磁区制御膜１２４の一面を削減する。その際、軟
磁性膜１２３の表面に、第２の膜厚ｔ２を有する中間部
分１００が残るように、磁区制御膜１２４を削減する。
イオンミリングまたはＲＩＥ等の手段によって、磁区制
御膜１２４の一面を削減する際、軟磁性膜１２３の表面
に、第２の膜厚ｔ２を有する磁区制御膜１２４の中間部
分１００が残るように削減するので、軟磁性膜１２３の
表面がミリングまたはＲＩＥ等による損傷を受けること
がない。
７２の開口部７３を通して、イオンミリングまたはリア
クティブ．イオン．エッチング（ＲＩＥ）等の手段によ
って、磁区制御膜１２４の一面を削減する。その際、軟
磁性膜１２３の表面に、第２の膜厚ｔ２を有する中間部
分１００が残るように、磁区制御膜１２４を削減する。
イオンミリングまたはＲＩＥ等の手段によって、磁区制
御膜１２４の一面を削減する際、軟磁性膜１２３の表面
に、第２の膜厚ｔ２を有する磁区制御膜１２４の中間部
分１００が残るように削減するので、軟磁性膜１２３の
表面がミリングまたはＲＩＥ等による損傷を受けること
がない。
【００６８】この後、マスク７１、７２を除去すること
により、図１３に示した磁気抵抗センサが得られる。こ
の磁気抵抗センサは、軟磁性膜１２３の磁化方向の両端
側では、軟磁性膜１２３を磁化するのに十分な第１の膜
厚ｔ１を有し、磁化方向の中間部１００では、軟磁性膜
１２３の磁化回転を許容するように薄くされた第２の膜
厚ｔ２を有している。軟磁性膜１２３は、中間部１００
に対応する部分が、磁区制御膜１２４の薄くされた第２
の膜厚ｔ２によって覆われている。
により、図１３に示した磁気抵抗センサが得られる。こ
の磁気抵抗センサは、軟磁性膜１２３の磁化方向の両端
側では、軟磁性膜１２３を磁化するのに十分な第１の膜
厚ｔ１を有し、磁化方向の中間部１００では、軟磁性膜
１２３の磁化回転を許容するように薄くされた第２の膜
厚ｔ２を有している。軟磁性膜１２３は、中間部１００
に対応する部分が、磁区制御膜１２４の薄くされた第２
の膜厚ｔ２によって覆われている。
【００６９】図１４は図１３に示す磁気抵抗センサにお
いて、第１の膜厚ｔ１を有する磁区制御１２４、１２４
の上にリード電極２１、２２を付着させた状態を示して
いる。図１０に示す状態で、リード電極を設けてある場
合は、図１４の工程は不要である。
いて、第１の膜厚ｔ１を有する磁区制御１２４、１２４
の上にリード電極２１、２２を付着させた状態を示して
いる。図１０に示す状態で、リード電極を設けてある場
合は、図１４の工程は不要である。
【００７０】図１５〜図１７は第２の態様に係る製造方
法を示す。まず、図１５に示すように、反強磁性膜１２
０、強磁性膜１２１、非磁性膜１２２、軟磁性膜１２３
及び磁区制御膜１２４を順次に積層する。磁区制御膜１
２４は軟磁性膜１２３の全面を覆うように形成する。磁
区制御膜１２４の上に、予め、リード電極膜を設けてあ
ってもよい。
法を示す。まず、図１５に示すように、反強磁性膜１２
０、強磁性膜１２１、非磁性膜１２２、軟磁性膜１２３
及び磁区制御膜１２４を順次に積層する。磁区制御膜１
２４は軟磁性膜１２３の全面を覆うように形成する。磁
区制御膜１２４の上に、予め、リード電極膜を設けてあ
ってもよい。
【００７１】次に、図１５に示すように、フォーカス．
イオン．ビーム装置８を用いて、磁区制御膜１２４の中
間部に、フォーカス．イオン．ビームＦＩＢを照射し、
磁区制御膜１２４の一面を削減する。これにより、軟磁
性膜１２３の両端側では、軟磁性膜１２３を磁化するの
に十分な第１の膜厚ｔ１を有し、磁化方向の中間部１０
０では、軟磁性膜１２３の磁化回転を許容するように薄
くされた第２の膜厚ｔ２を有する磁気抵抗センサが得ら
れる。
イオン．ビーム装置８を用いて、磁区制御膜１２４の中
間部に、フォーカス．イオン．ビームＦＩＢを照射し、
磁区制御膜１２４の一面を削減する。これにより、軟磁
性膜１２３の両端側では、軟磁性膜１２３を磁化するの
に十分な第１の膜厚ｔ１を有し、磁化方向の中間部１０
０では、軟磁性膜１２３の磁化回転を許容するように薄
くされた第２の膜厚ｔ２を有する磁気抵抗センサが得ら
れる。
【００７２】フォーカス．イオン．ビームＦＩＢを照射
して、磁区制御膜１２４の一面を削減する際、図１６に
示すように、軟磁性膜１２３の表面に、第２の膜厚ｔ２
を有する中間部分１００が残るように、磁区制御膜１２
４を削減する。このため、軟磁性膜１２３の表面がフォ
ーカス．イオン．ビームＦＩＢによる損傷を受けること
がない。
して、磁区制御膜１２４の一面を削減する際、図１６に
示すように、軟磁性膜１２３の表面に、第２の膜厚ｔ２
を有する中間部分１００が残るように、磁区制御膜１２
４を削減する。このため、軟磁性膜１２３の表面がフォ
ーカス．イオン．ビームＦＩＢによる損傷を受けること
がない。
【００７３】図１７は図１６に示す磁気抵抗センサにお
いて、第１の膜厚ｔ１を有する磁区制御１２４、１２４
の上にリード電極２１、２２を付着させた状態を示して
いる。図１５に示す状態で、リード電極を設けてある場
合は、図１７の工程は不要である。
いて、第１の膜厚ｔ１を有する磁区制御１２４、１２４
の上にリード電極２１、２２を付着させた状態を示して
いる。図１５に示す状態で、リード電極を設けてある場
合は、図１７の工程は不要である。
【００７４】図示は省略するが、図３、図４、図５に示
した構造の磁気抵抗センサ及びそれを適用した薄膜磁気
ヘッドも、若干の工程変更を伴うだけで、図１０〜図１
７に図示された製造方法を適用して製造することができ
る。
した構造の磁気抵抗センサ及びそれを適用した薄膜磁気
ヘッドも、若干の工程変更を伴うだけで、図１０〜図１
７に図示された製造方法を適用して製造することができ
る。
【００７５】更に、図１０〜図１７の製造方法におい
て、磁区制御膜１２４は硬磁性膜または反強磁性膜によ
って構成できること、反強磁性膜で構成する場合、磁区
制御膜１２４は、軟磁性膜１２３の両端側では軟磁性膜
１２３との間で交換結合磁界を生じる第１の膜厚ｔ１を
有し、中間部１００では軟磁性膜１２３との間で交換結
合磁界を、実質的に生じさせない第２の膜厚ｔ２となる
ようにすること、磁区制御膜１２４と軟磁性膜１２３と
の間で交換結合磁界を、実質的に生じさせない第２の膜
厚ｔ２は、軟磁性膜１２３の組成材料、及び、磁区制御
膜１２４の組成材料によって異なること等は前述した通
りである。
て、磁区制御膜１２４は硬磁性膜または反強磁性膜によ
って構成できること、反強磁性膜で構成する場合、磁区
制御膜１２４は、軟磁性膜１２３の両端側では軟磁性膜
１２３との間で交換結合磁界を生じる第１の膜厚ｔ１を
有し、中間部１００では軟磁性膜１２３との間で交換結
合磁界を、実質的に生じさせない第２の膜厚ｔ２となる
ようにすること、磁区制御膜１２４と軟磁性膜１２３と
の間で交換結合磁界を、実質的に生じさせない第２の膜
厚ｔ２は、軟磁性膜１２３の組成材料、及び、磁区制御
膜１２４の組成材料によって異なること等は前述した通
りである。
【００７６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。 （ａ）フリー層となる軟磁性膜の表面に、２つの磁区制
御膜を有するスピンバルブ膜構造体において、磁区制御
膜間で軟磁性膜が損傷を受けるのを防止し得る磁気抵抗
センサ及びそれを用いた薄膜磁気ヘッドを提供すること
ができる。 （ｂ）上述した磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッドを製
造するのに適した製造方法を提供することができる。
のような効果を得ることができる。 （ａ）フリー層となる軟磁性膜の表面に、２つの磁区制
御膜を有するスピンバルブ膜構造体において、磁区制御
膜間で軟磁性膜が損傷を受けるのを防止し得る磁気抵抗
センサ及びそれを用いた薄膜磁気ヘッドを提供すること
ができる。 （ｂ）上述した磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッドを製
造するのに適した製造方法を提供することができる。
【図１】本発明に係る磁気抵抗センサを示す図である。
【図２】磁区制御膜を構成する反強磁性膜がＩｒＭｎ膜
である場合の第２の膜厚と交換結合磁界Ｈｅｘとの関係
を示すグラフである。
である場合の第２の膜厚と交換結合磁界Ｈｅｘとの関係
を示すグラフである。
【図３】本発明に係る磁気抵抗センサの別の実施例を示
す図である。
す図である。
【図４】本発明に係る磁気抵抗センサの更に別の実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図５】本発明に係る磁気抵抗センサの更に別の実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図６】本発明に係る磁気抵抗センサを用いた薄膜磁気
ヘッドの斜視図である。
ヘッドの斜視図である。
【図７】図６に示した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図であ
る。
る。
【図８】図６、７に示した薄膜磁気ヘッドに含まれる読
み出し素子の部分を拡大して示す斜視図である。
み出し素子の部分を拡大して示す斜視図である。
【図９】図６、７に示した薄膜磁気ヘッドに含まれる読
み出し素子の構造を示す図である。
み出し素子の構造を示す図である。
【図１０】本発明に係る磁気抵抗センサの製造方法に含
まれる１つの工程を示す図である。
まれる１つの工程を示す図である。
【図１１】図１０に示した工程の後の工程を示す図であ
る。
る。
【図１２】図１１に示した工程の後の工程を示す図であ
る。
る。
【図１３】図１２に示した工程の後の工程を示す図であ
る。
る。
【図１４】図１３に示した工程の後の工程を示す図であ
る。
る。
【図１５】本発明に係る磁気抵抗センサの別の製造方法
に含まれる１つの工程を示す図である。
に含まれる１つの工程を示す図である。
【図１６】図１５に示した工程の後の工程を示す図であ
る。
る。
【図１７】図１６に示した工程の後の工程を示す図であ
る。
る。
１２０ 反強磁性膜（ピン止め層） １２１ 強磁性膜（ピンド層） １２２ 非磁性膜 １２３ 軟磁性膜（フリー層） １２４ 磁区制御膜
Claims (24)
- 【請求項１】 軟磁性膜と、磁区制御膜とを含む磁気抵
抗センサであって、 前記磁区制御膜は、前記軟磁性膜の一面上に備えられ、
前記軟磁性膜を一方向に磁化し、前記軟磁性膜の磁化方
向の両端側では第１の膜厚を有し、磁化方向の中間部で
は前記第１の膜厚よりも薄い第２の膜厚を有し、 前記軟磁性膜は、前記中間部に対応する部分が、前記磁
区制御膜の前記第２の膜厚を有する部分によって覆われ
ている磁気抵抗センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載された磁気抵抗センサで
あって、 更に、強磁性膜と、非磁性膜とを含み、 前記非磁性膜は、前記軟磁性膜と前記強磁性膜との間に
配置されている磁気抵抗センサ。 - 【請求項３】 請求項２に記載された磁気抵抗センサで
あって、 更に、反強磁性膜を含み、前記反強磁性膜は、前記強磁
性膜と交換結合され、前記交換結合により前記強磁性膜
の磁化方向が固定されている磁気抵抗センサ。 - 【請求項４】 請求項３に記載された磁気抵抗センサで
あって、 前記強磁性膜、前記非磁性膜、前記軟磁性膜及び前記反
強磁性膜はスピンバルブ膜構造体を構成する磁気抵抗セ
ンサ。 - 【請求項５】 請求項３または４に記載された磁気抵抗
センサであって、 前記強磁性膜、前記非磁性膜及び前記軟磁性膜は、強磁
性トンネル接合を構成する磁気抵抗センサ。 - 【請求項６】 請求項１乃至５の何れかに記載された磁
気抵抗センサであって、 前記磁区制御膜は、反強磁性膜であって、前記第１の膜
厚は前記軟磁性膜との間で交換結合磁界を生じる膜厚で
あり、前記第２の膜厚は前記軟磁性膜との間で交換結合
磁界を、実質的に生じさせない膜厚である磁気抵抗セン
サ。 - 【請求項７】 請求項６に記載された磁気抵抗センサで
あって、 前記磁区制御膜を構成する前記反強磁性膜は、ＩｒＭｎ
膜またはＦｅＭｎ膜の何れかであり、前記第２の膜厚が
３ｎｍ未満である磁気抵抗センサ。 - 【請求項８】 請求項６に記載された磁気抵抗センサで
あって、 前記磁区制御膜を構成する前記反強磁性膜は、ＮｉＭｎ
膜またはＮｉＯ膜であり、前記第２の膜厚が１５ｎｍ未
満である磁気抵抗センサ。 - 【請求項９】 請求項６に記載された磁気抵抗センサで
あって、 前記磁区制御膜を構成する前記反強磁性膜は、ＰｔＭｎ
膜、ＰｔＣｒ膜またはＰｔＰｄＭｎ膜であり、前記第２
の膜厚が１０ｎｍ未満である磁気抵抗センサ。 - 【請求項１０】 請求項６に記載された磁気抵抗センサ
であって、 前記磁区制御膜を構成する前記反強磁性膜は、ＲｕＭｎ
膜、ＲｕＲｈＭｎ膜またはＲｈＭｎ膜であり、前記第２
の膜厚が５ｎｍ未満である磁気抵抗センサ。 - 【請求項１１】 請求項１乃至５に記載された磁気抵抗
センサであって、 前記磁区制御膜は、硬磁性膜である磁気抵抗センサ。 - 【請求項１２】 軟磁性膜と、磁区制御膜と、保護膜と
を含む磁気抵抗センサであって、 前記磁区制御膜は、前記軟磁性膜を一方向に磁化するも
のであって、前記軟磁性膜の一面側において磁化方向の
両端側に間隔を隔てて備えられ、 前記保護膜は、前記磁区制御膜よりも薄い膜厚を有し、
前記磁区制御膜間の前記間隔内に存在して前記軟磁性膜
を覆っている磁気抵抗センサ。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載された磁気抵抗セン
サであって、 更に、強磁性膜と、非磁性膜とを含み、 前記非磁性膜は、前記軟磁性膜と前記強磁性膜との間に
配置されている磁気抵抗センサ。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載された磁気抵抗セン
サであって、 更に、反強磁性膜を含み、前記反強磁性膜は、前記強磁
性膜と交換結合され、 前記交換結合により前記強磁性膜の磁化方向が固定され
ている磁気抵抗センサ。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載された磁気抵抗セン
サであって、 前記強磁性膜、前記非磁性膜、前記軟磁性膜及び前記反
強磁性膜はスピンバルブ膜構造を構成する磁気抵抗セン
サ。 - 【請求項１６】 請求項１３または１４に記載された磁
気抵抗センサであって、 前記強磁性膜、前記非磁性膜及び前記軟磁性膜は、強磁
性トンネル接合を構成する磁気抵抗センサ。 - 【請求項１７】 請求項１２乃至１６の何れかに記載さ
れた磁気抵抗センサであって、 前記磁区制御膜は、反強磁性膜である磁気抵抗センサ。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載された磁気抵抗セン
サであって、 前記磁区制御膜を構成する前記反強磁性膜は、ＩｒＭｎ
膜、ＦｅＭｎ膜、ＮｉＭｎ膜、ＮｉＯ膜、ＰｔＭｎ膜、
ＰｔＣｒ膜、ＰｔＰｄＭｎ膜、ＲｕＭｎ膜、、ＲｕＲｈ
Ｍｎ膜またはＲｈＭｎ膜から選択された一種である磁気
抵抗センサ。 - 【請求項１９】 請求項１２乃至１６に記載された磁気
抵抗センサであって、 前記磁区制御膜は、硬磁性膜である磁気抵抗センサ。 - 【請求項２０】 少なくとも１つの読み出し素子を含む
薄膜磁気ヘッドであって、 前記読み出し素子は、請求項１乃至１９の何れかに記載
された磁気抵抗センサでなる薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項２１】 請求項２０に記載された薄膜磁気ヘッ
ドであって、 更に、少なくとも１つの書き込み素子を含む薄膜磁気ヘ
ッド。 - 【請求項２２】 請求項１乃至１１の何れかに記載され
た磁気抵抗センサを製造する方法であって、 前記軟磁性膜膜の一面上に、前記磁区制御膜を付着さ
せ、 前記磁区制御膜の一面を、磁化方向の中間部で削減し、
その際、前記軟磁性膜の上に前記磁区制御膜の削減され
た膜厚が残るように処理する工程を含む磁気抵抗センサ
の製造方法。 - 【請求項２３】 請求項１２乃至１９の何れかに記載さ
れた磁気抵抗センサを製造する方法であって、 前記軟磁性膜膜の一面上に、前記保護膜を付着させ、 前記軟磁性膜及び前記保護膜の上に前記磁区制御膜を付
着させ、 前記磁区制御膜の一面を、磁化方向の中間部で削減し、
その際、前記軟磁性膜の上に前記保護膜が残るように処
理する工程を含む磁気抵抗センサの製造方法。 - 【請求項２４】 請求項２２または２３に記載された方
法であって、 前記磁区制御膜の一面を、ミリング、リアクティブ．イ
オン．エッチングまたはフォーカス．イオン．ビームに
よって削減する磁気抵抗センサの製造方法。
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