JP2001250205A - Thin film magnetic head and of its manufacturing method - Google Patents

Thin film magnetic head and of its manufacturing method

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JP2001250205A
JP2001250205A JP2000061480A JP2000061480A JP2001250205A JP 2001250205 A JP2001250205 A JP 2001250205A JP 2000061480 A JP2000061480 A JP 2000061480A JP 2000061480 A JP2000061480 A JP 2000061480A JP 2001250205 A JP2001250205 A JP 2001250205A
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film
bias
layer
antiferromagnetic
magnetic layer
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Application number
JP2000061480A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaya Sakaguchi
昌也 坂口
Toshio Fukazawa
利雄 深澤
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film magnetic head having highly sensitive and stable reproducing performance and capable of supplying a stable longitudinal bias, in a reproducing head having a narrower gap length for reproducing a recorded signal of a short wavelength for highly recording density and its manufacturing method. SOLUTION: A lamination bias film consisting of three lamination films of a bias non-magnetic film, a bias ferromagnetic film and a bias anti- ferromagnetic film is formed on a free magnetic layer which constitutes a GMR element and the bias anti-ferromagnetic film and the bias ferromagnetic film are anti-ferromagnetically bonded to greatly stabilize the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film. While, the free magnetic layer opposed to the bias ferromagnetic film through the bias non-magnetic film is ferromagnetically or anti-ferromgnetically bonded to the bias ferromagnetic film by selecting an appropriate film thickness of the bias non-magnetic film to give a stable longitudinal bias to the free magnetic layer. Thereby, the stable and highly sensitive reproducing characteristics causing less noise is realized.

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、磁気ディスク装置
(HDD装置)等の磁気記録媒体に対して高密度の記録
・再生を行う装置に適用され、特に、磁気抵抗効果素子
のフリー磁性層に安定したバイアス磁界を与えて再生効
率の高い磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applied to an apparatus for performing high-density recording / reproduction on a magnetic recording medium such as a magnetic disk apparatus (HDD apparatus), and particularly to a free magnetic layer of a magnetoresistive element. The present invention relates to a magnetoresistive thin film magnetic head having a high reproduction efficiency by applying a stable bias magnetic field and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置(HDD装置)
等の磁気記録媒体に対する記録・再生において、処理速
度の向上と記録容量の大容量化の必要性が増してきてお
り、高記録密度化への取り組みが強化されつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, magnetic disk devices (HDD devices)
In recording / reproducing data to / from a magnetic recording medium such as the one described above, the necessity of improving the processing speed and increasing the recording capacity is increasing, and efforts to increase the recording density are being strengthened.

【0003】以下、従来の薄膜磁気ヘッドについて図面
を用いて説明する。
Hereinafter, a conventional thin film magnetic head will be described with reference to the drawings.

【0004】図27及び図28は、従来の薄膜磁気ヘッ
ドを示す図であり、図27は斜視概略図、図28は薄膜
磁気ヘッドの正面概略模式図である。
FIGS. 27 and 28 show a conventional thin film magnetic head. FIG. 27 is a schematic perspective view, and FIG. 28 is a schematic front view of the thin film magnetic head.

【0005】例えば、磁気ディスク装置における信号の
磁気記録媒体への記録再生に用いられる薄膜磁気ヘッド
は、図27に示すような所謂MR(GMR)インダクテ
ィブ複合ヘッドと呼ばれているものが多い。
For example, many thin-film magnetic heads used for recording and reproducing signals on a magnetic recording medium in a magnetic disk drive are so-called MR (GMR) inductive composite heads as shown in FIG.

【0006】図27において、パーマロイ、Co系アモ
ルファス磁性膜或いはFe系合金磁性膜等の軟磁性材料
で成膜された下部シールド層271の上にAl23、A
lN或いはSiO2等の非磁性絶縁材料を用いて下部ギ
ャップ絶縁層272が成膜され、更にその上面に磁気抵
抗効果素子(MR素子或いはGMR素子。以下、GMR
素子と言う)273が積層成膜形成され、GMR素子2
73の左右両側端部にCoPt合金等の材料で縦バイア
ス層274が成膜される。GMR素子273の上面とそ
の両側面とのなす交線である稜線に接し、縦バイアス層
274の上面に成膜するように、Cu、Cr或いはTa
等の材料を用いて電極リード層275が形成される。こ
こで、電極リード層275は縦バイアス層274の上面
及びGMR素子273の一部の上面にかかるようにし
て、電極リード層275を成膜しても良い。次に、電極
リード層275とGMR素子273の露出した部分の上
に、下部ギャップ絶縁層272と同様の非磁性絶縁材料
を用いて上部ギャップ絶縁層276を成膜する。更に、
上部ギャップ絶縁層276の上に、下部シールド層27
1と同じような軟磁性材料を用いて上部シールド層27
7を成膜形成し、再生用の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッ
ド部278を構成する。
[0006] In FIG. 27, Permalloy, Al 2 O 3 on the Co-based amorphous magnetic film or Fe-based alloy magnetic layer lower shield layer 271 which is formed of a soft magnetic material such as, A
A lower gap insulating layer 272 is formed using a non-magnetic insulating material such as 1N or SiO 2, and a magnetoresistive element (MR element or GMR element; hereinafter, GMR)
273 is formed as a multilayer film, and the GMR element 2 is formed.
A vertical bias layer 274 is formed of a material such as a CoPt alloy on both left and right end portions of 73. Cu, Cr or Ta is formed so as to be in contact with a ridge line which is an intersection line between the upper surface of the GMR element 273 and both side surfaces thereof and to be formed on the upper surface of the vertical bias layer 274.
The electrode lead layer 275 is formed using such a material. Here, the electrode lead layer 275 may be formed so as to cover the upper surface of the vertical bias layer 274 and the upper surface of a part of the GMR element 273. Next, an upper gap insulating layer 276 is formed on the exposed portions of the electrode lead layer 275 and the GMR element 273 using the same nonmagnetic insulating material as the lower gap insulating layer 272. Furthermore,
The lower shield layer 27 is formed on the upper gap insulating layer 276.
1 using the same soft magnetic material as the upper shield layer 27.
7 to form a magnetoresistive thin-film magnetic head 278 for reproduction.

【0007】次に、上部シールド層277の上面に下部
ギャップ絶縁層272と同様の非磁性絶縁材料を用いて
記録ギャップ層279を成膜し、更に記録ギャップ層2
79を介して上部シールド層277に対向し、且つ、他
の部分で上部シールド層277に接している上部磁極2
80を軟磁性材料を用いて成膜形成し、記録ギャップ層
279を介して上部シールド層277と上部磁極280
が対向している部分と上部磁極280が上部シールド層
277に接している部分との間で、上部シールド層27
7と上部磁極280から絶縁材(図示せず)を介して絶
縁された巻線コイル281が設けられて、記録用の誘導
型薄膜磁気ヘッド部282を構成する。ここで、上部シ
ールド層277は再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド
部278のシールド機能と記録用誘導型薄膜磁気ヘッド
部282の下部磁極機能とを兼ね備えた機能を有してい
る。
Next, a recording gap layer 279 is formed on the upper surface of the upper shield layer 277 using the same non-magnetic insulating material as the lower gap insulating layer 272, and the recording gap layer 2 is formed.
The upper magnetic pole 2 opposing the upper shield layer 277 through the upper 79 and being in contact with the upper shield layer 277 at other portions.
80 is formed using a soft magnetic material, and the upper shield layer 277 and the upper magnetic pole 280 are formed via the recording gap layer 279.
Between the portion where the upper magnetic pole 280 faces the upper shield layer 277 and the portion where the upper magnetic pole 280 contacts the upper shield layer 277.
A winding coil 281 insulated from the upper magnetic pole 7 and the upper magnetic pole 280 via an insulating material (not shown) is provided to form an inductive thin film magnetic head 282 for recording. Here, the upper shield layer 277 has a function of both the shield function of the reproducing magnetoresistive thin film magnetic head 278 and the lower magnetic pole function of the recording inductive thin film magnetic head 282.

【0008】図28に薄膜磁気ヘッドの再生ヘッド部に
おける磁気抵抗効果素子近傍の正面概略模式図を示すよ
うに、下部シールド層271の上面に成膜された下部ギ
ャップ絶縁層272の上に、FeMn系合金膜、PtM
n系合金膜等の材料である反強磁性層283、NiFe
系合金膜、Co、CoFe合金膜等を材料とする固定磁
性層284、Cu等を材料とする非磁性層285、固定
磁性層284と同様の材料とするフリー磁性層286及
びTa等を材料とするキャップ層287が順次積層成膜
され、イオンミリング等のエッチング工程で左右両側端
部が傾斜した面を持つように削り取られてGMR素子2
73を形成する。GMR素子273の左右両側端面に接
して、左右一対の縦バイアス層274が形成され、その
上に左右一対の電極リード層275が形成されている。
更に、それらの上に、上部ギャップ絶縁層276が成膜
され、更にその上に、上部シールド層277が形成され
ている。近年、高記録密度化に対応した短波長の記録信
号を再生するために、再生ヘッドギャップレングス28
8が益々小さくなってきている。
FIG. 28 is a schematic front view showing the vicinity of a magnetoresistive element in a reproducing head of a thin film magnetic head. As shown in FIG. 28, FeMn is formed on a lower gap insulating layer 272 formed on the upper surface of a lower shield layer 271. Alloy film, PtM
an antiferromagnetic layer 283 made of a material such as an n-based alloy film;
A fixed magnetic layer 284 made of a base alloy film, a Co, CoFe alloy film, or the like, a nonmagnetic layer 285 made of a material such as Cu, a free magnetic layer 286 made of the same material as the fixed magnetic layer 284, and a material such as Ta. The cap layer 287 to be stacked is sequentially formed into a film, and the left and right side edges are scraped off by an etching process such as ion milling so as to have inclined surfaces.
73 is formed. A pair of left and right vertical bias layers 274 are formed in contact with both left and right end surfaces of the GMR element 273, and a pair of left and right electrode lead layers 275 are formed thereon.
Further, an upper gap insulating layer 276 is formed thereon, and an upper shield layer 277 is further formed thereon. In recent years, in order to reproduce a short-wavelength recording signal corresponding to a higher recording density, a reproducing head gap length 28 is required.
8 is getting smaller and smaller.

【0009】巻線コイル281に記録電流が供給される
ことにより、記録用誘導型薄膜磁気ヘッド部282の上
部磁極280と上部シールド層277に記録磁界が発生
し、記録ギャップ層279を介して対向する上部磁極2
80と上部シールド層277との間に漏洩磁束が発生
し、磁気記録媒体に記録信号を記録する。また、信号が
記録された磁気記録媒体からの信号磁界を再生用磁気抵
抗効果型薄膜磁気ヘッド部278で再生し、GMR素子
273による抵抗変化に応じた再生信号を電極リード層
275の端子から検出する。
When a recording current is supplied to the winding coil 281, a recording magnetic field is generated in the upper magnetic pole 280 and the upper shield layer 277 of the recording induction type thin film magnetic head 282, and the recording magnetic field opposes via the recording gap layer 279. Upper magnetic pole 2
Leakage magnetic flux is generated between 80 and the upper shield layer 277, and a recording signal is recorded on a magnetic recording medium. Further, a signal magnetic field from the magnetic recording medium on which the signal is recorded is reproduced by the reproducing magnetoresistive thin film magnetic head unit 278, and a reproduced signal corresponding to a resistance change by the GMR element 273 is detected from a terminal of the electrode lead layer 275. I do.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成の薄膜磁気ヘッドの再生ヘッド部において、磁
気記録媒体に短波長で記録された信号を再生するために
は、再生ヘッドギャップレングスを小さくする必要があ
る。再生ヘッドギャップレングスは下部シールド層の上
面から上部シールド層の下面までの距離即ち下部ギャッ
プ絶縁層、GMR素子及び上部ギャップ絶縁層の夫々の
膜厚の和であり、この距離を小さくすることはGMR素
子の両側にある左右一対の縦バイアス層が下部シールド
層或いは上部シールド層に接近することになり、縦バイ
アス層の磁界が下部シールド層或いは上部シールド層に
逃げ易くなり、GMR素子の縦バイアス層近傍のフリー
磁性層にはバイアス磁界がかかるが、フリー磁性層の中
央部分(ヘッドギャップを形成する部分)ではバイアス
磁界が弱まって、フリー磁性層の磁化の方向が不安定に
なり、ノイズが増加し、安定した再生信号が得らず、安
定した再生信号を得るために、縦バイアス磁界を強くす
る対策を行うと、フリー磁性層の磁化は安定し、バルク
ハウゼンノイズは抑えられるが、感度が低下し、固定磁
性層の磁化の方向も大きく傾き、対称性が悪化するとい
う課題があった。
However, in order to reproduce a signal recorded on a magnetic recording medium at a short wavelength in the reproducing head portion of the thin-film magnetic head having the above-mentioned conventional structure, the reproducing head gap length is reduced. There is a need. The reproducing head gap length is the sum of the distance from the upper surface of the lower shield layer to the lower surface of the upper shield layer, that is, the sum of the thicknesses of the lower gap insulating layer, the GMR element, and the upper gap insulating layer. A pair of left and right vertical bias layers on both sides of the element approach the lower shield layer or the upper shield layer, and the magnetic field of the vertical bias layer easily escapes to the lower shield layer or the upper shield layer. A bias magnetic field is applied to the free magnetic layer in the vicinity, but the bias magnetic field is weakened in the central portion of the free magnetic layer (the part forming the head gap), the magnetization direction of the free magnetic layer becomes unstable, and noise increases. However, if a stable readout signal is not obtained and measures are taken to increase the longitudinal bias magnetic field to obtain a stable readout signal, Magnetization of the magnetic layer is stable, Barkhausen noise can be suppressed, but the sensitivity is lowered, even the inclination increases the magnetization direction of the fixed magnetic layer, there is a problem that symmetry is deteriorated.

【0011】本発明は、上記の課題を解決し、GMR素
子のフリー磁性層にかかる縦バイアス磁界を精度良く、
安定したものにして、フリー磁性層の磁化の方向を安定
させ、バルクハウゼンノイズの発生を抑え、再生感度、
対称性等の再生性能の良好な磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘ
ッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
[0011] The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a vertical bias magnetic field applied to a free magnetic layer of a GMR element with high accuracy.
It stabilizes the direction of magnetization of the free magnetic layer, suppresses the generation of Barkhausen noise,
An object of the present invention is to provide a magnetoresistive thin-film magnetic head having good reproduction performance such as symmetry and a method for manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の薄膜磁気ヘッドは、反強磁性層、固定磁性
層、非磁性層及びフリー磁性層が順次積層成膜形成され
た磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子の最上部に構
成されたフリー磁性層の上に順次積層成膜されたバイア
ス非磁性膜、バイアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜
からなる積層バイアス膜とからなるようにした構成を有
している。また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、バイアス
強磁性膜がトラック幅方向の磁化の方向を有するように
した構成を有している。また、本発明の薄膜磁気ヘッド
は、磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層と積層バ
イアス膜を構成するバイアス強磁性膜との層間結合磁界
の強さが8kA/m以下(100Oe以下)であるよう
にした構成を有している。
In order to achieve this object, a thin film magnetic head according to the present invention comprises a magnetoresistive layer in which an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer and a free magnetic layer are successively formed. Effect element, and a stacked bias film composed of a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film sequentially stacked on the free magnetic layer formed on the top of the magnetoresistive effect element. It has such a configuration. Further, the thin film magnetic head of the present invention has a configuration in which the bias ferromagnetic film has a magnetization direction in the track width direction. In the thin-film magnetic head of the present invention, the strength of the interlayer coupling magnetic field between the free magnetic layer forming the magnetoresistive element and the bias ferromagnetic film forming the stacked bias film is 8 kA / m or less (100 Oe or less). It has such a configuration.

【0013】この構成によって、積層バイアス膜を構成
するバイアス強磁性膜はバイアス反強磁性膜と強く反強
磁性結合し、バイアス強磁性膜の磁化の方向をバイアス
反強磁性膜によって容易に制御することができ、磁気抵
抗効果素子(MR素子或いはGMR素子。以下、GMR
素子と言う)のフリー磁性層は、バイアス非磁性膜を介
してバイアス強磁性膜と強磁性的に結合或いは反強磁性
的に結合し、その磁化の方向はバイアス強磁性膜と同方
向或いは逆方向に向き易く、従って、結果的にフリー磁
性層の磁化方向はバイアス反強磁性膜によって容易に制
御することができ、且つ、バイアス強磁性膜とフリー磁
性層との間に介在するバイアス非磁性膜の膜厚によりバ
イアス強磁性膜とフリー磁性層との強磁性的な結合或い
は反強磁性的な結合による層間結合磁界の強さを容易に
制御することができる。そのため、再生ヘッドギャップ
レングスに関わらず、バイアス反強磁性膜を制御するこ
とによって、フリー磁性層の磁化方向をトラック幅方向
に向けることが容易に実現でき、積層バイアス膜からの
バイアス磁界が固定磁性層に与える影響はなく、それに
よる固定磁性層の磁化の傾きも生じないため、出力波形
の対称性の劣化が抑えられる。また、バイアス非磁性膜
の膜厚を最適に選ぶことによって積層バイアス膜からフ
リー磁性層にかかるバイアス磁界として8kA/m以下
の磁界の強さを安定して与えることができ、バルクハウ
ゼンノイズが少なく、再生感度が高い等の再生性能の向
上を図ることができる。
With this configuration, the bias ferromagnetic film constituting the stacked bias film is strongly antiferromagnetically coupled to the bias antiferromagnetic film, and the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film is easily controlled by the bias antiferromagnetic film. A magnetoresistive effect element (MR element or GMR element; hereinafter, GMR
The free magnetic layer of the element is ferromagnetically or antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias nonmagnetic film, and its magnetization direction is the same as or opposite to the bias ferromagnetic film. Therefore, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily controlled by the bias antiferromagnetic film, and the bias nonmagnetic layer interposed between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer can be easily controlled. The strength of the interlayer coupling magnetic field due to ferromagnetic or antiferromagnetic coupling between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer can be easily controlled by the film thickness. Therefore, regardless of the read head gap length, by controlling the bias antiferromagnetic film, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction, and the bias magnetic field from the laminated bias film is fixed. There is no effect on the layer, and no inclination of the magnetization of the fixed magnetic layer is caused thereby, so that the deterioration of the symmetry of the output waveform is suppressed. Further, by optimally selecting the thickness of the bias nonmagnetic film, a magnetic field strength of 8 kA / m or less can be stably given as a bias magnetic field applied from the stacked bias film to the free magnetic layer, and Barkhausen noise is reduced. Thus, it is possible to improve reproduction performance such as high reproduction sensitivity.

【0014】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、反強磁
性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層が順次積
層成膜形成された磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素
子の最上部に構成されたフリー磁性層の上に順次積層成
膜されたバイアス非磁性膜、バイアス強磁性膜及びバイ
アス反強磁性膜とからなる積層バイアス膜と、バイアス
反強磁性膜の上面に形成された左右一対の電極リード層
とからなるようにした構成を有している。また、本発明
の薄膜磁気ヘッドは、反強磁性層、固定磁性層、非磁性
層及びフリー磁性層が順次積層成膜形成された磁気抵抗
効果素子と、磁気抵抗効果素子の最上部に構成されたフ
リー磁性層の上に順次積層形成されたバイアス非磁性
膜、バイアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜とからな
る積層バイアス膜と、磁気抵抗効果素子及び積層バイア
ス膜の少なくとも左右両側面に夫々接する左右一対の電
極リード層とからなるようにした構成を有している。ま
た、本発明の薄膜磁気ヘッドは、積層バイアス膜を構成
するバイアス強磁性膜の磁化の方向がトラック幅方向を
有し、且つ、磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層
の磁化の方向が、バイアス強磁性膜と反強磁性的に結合
して、バイアス強磁性膜の磁化の方向と逆の方向を有す
るようにした構成を有している。
Further, the thin film magnetic head of the present invention comprises a magnetoresistive element in which an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially formed and formed; A bias non-magnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias anti-ferromagnetic film, which are sequentially formed on the free magnetic layer, and a stacked bias film formed on the bias anti-ferromagnetic film. It has a configuration of a pair of left and right electrode lead layers. Further, the thin-film magnetic head of the present invention comprises a magnetoresistive element in which an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially stacked and formed, and an uppermost part of the magnetoresistive element. A bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film, which are sequentially formed on the free magnetic layer, and at least on both left and right sides of the magnetoresistive element and the multilayer bias film, respectively. It has a configuration in which it comprises a pair of left and right electrode lead layers in contact with each other. Further, in the thin film magnetic head of the present invention, the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film forming the stacked bias film has a track width direction, and the direction of magnetization of the free magnetic layer forming the magnetoresistive element is It has a configuration in which it is antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film and has a direction opposite to the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film.

【0015】この構成によって、再生ヘッドギャップレ
ングスに関わらず、バイアス反強磁性膜を制御すること
によって、フリー磁性層の磁化方向をトラック幅方向に
向けることが容易に実現でき、積層バイアス膜からのバ
イアス磁界が固定磁性層に与える影響はなく、それによ
る固定磁性層の磁化の傾きも生じないため、出力波形の
対称性の劣化が抑えられる。また、バイアス非磁性膜の
膜厚で積層バイアス膜からフリー磁性層にかかるバイア
ス磁界の強さを容易に制御することができるので、バル
クハウゼンノイズが少なく、再生感度が高い等の再生性
能の向上を図ることができる。また、リード形状、磁気
抵抗効果素子及び積層バイアス膜形状によって再生トラ
ック幅を容易に制御することが可能である。また、バイ
アス強磁性膜とフリー磁性層とを反強磁性的に結合させ
るように、バイアス非磁性膜の膜厚を選ぶことによっ
て、バイアス強磁性膜とフリー磁性膜における端面磁荷
による漏れ磁界は、お互いに打ち消され、端部までより
安定した磁化の方向が得られ、バルクハウゼンノイズが
少なく、再生性能の向上を図ることができる。
With this configuration, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction by controlling the bias antiferromagnetic film regardless of the reproducing head gap length. The bias magnetic field does not affect the fixed magnetic layer, and the magnetization of the fixed magnetic layer is not caused by the bias magnetic field, so that the symmetry of the output waveform is prevented from deteriorating. In addition, the strength of the bias magnetic field applied from the stacked bias film to the free magnetic layer can be easily controlled by the thickness of the bias non-magnetic film, thereby improving reproduction performance such as reducing Barkhausen noise and improving reproduction sensitivity. Can be achieved. Further, the reproduction track width can be easily controlled by the lead shape, the magnetoresistive effect element, and the stacked bias film shape. In addition, by selecting the thickness of the bias nonmagnetic film so as to antiferromagnetically couple the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer, the leakage magnetic field due to the end face magnetic charge in the bias ferromagnetic film and the free magnetic film is reduced. The directions of the magnetizations are canceled by each other, and a more stable direction of magnetization can be obtained up to the end, the Barkhausen noise is reduced, and the reproduction performance can be improved.

【0016】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、反強磁
性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層が順次積
層成膜形成された磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素
子の最上部に構成されたフリー磁性層の上に順次積層形
成されたバイアス非磁性膜、バイアス強磁性膜及びバイ
アス反強磁性膜とからなる積層バイアス膜と、磁気抵抗
効果素子及び積層バイアス膜の左右両側面に夫々接する
左右一対の縦バイアス層とからなるようにした構成を有
している。また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、左右一対
の縦バイアス層の上面或いは積層バイアス膜の最上部に
あるバイアス反強磁性膜の上面の左右の一部及び左右一
対の縦バイアス層の上面の上に、左右一対の電極リード
層を有するようにした構成を有している。また、本発明
の薄膜磁気ヘッドは、積層バイアス膜を構成するバイア
ス強磁性膜の磁化の方向がトラック幅方向を有し、且
つ、磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層の磁化の
方向が、バイアス強磁性膜と強磁性的に結合して、バイ
アス強磁性膜の磁化の方向と同じ方向を有するようにし
た構成を有している。
Further, the thin film magnetic head of the present invention comprises: a magnetoresistive element in which an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer and a free magnetic layer are sequentially laminated and formed; Bias film composed of a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film sequentially formed on the free magnetic layer formed in the above manner, and left and right side surfaces of the magnetoresistive element and the multilayer bias film And a pair of left and right vertical bias layers in contact with each other. Further, the thin film magnetic head of the present invention may be arranged such that a part of the upper surface of the pair of left and right vertical bias layers or a part of the upper surface of the bias antiferromagnetic film at the top of the stacked bias film and the upper surface of the pair of left and right vertical bias layers is formed. And a pair of left and right electrode lead layers. Further, in the thin film magnetic head of the present invention, the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film forming the stacked bias film has a track width direction, and the direction of magnetization of the free magnetic layer forming the magnetoresistive element is It has a configuration in which it is ferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film and has the same direction as the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film.

【0017】この構成によって、再生ヘッドギャップレ
ングスに関わらず、バイアス反強磁性膜を制御すること
によって、フリー磁性層の磁化方向をトラック幅方向に
向けることが容易に実現でき、積層バイアス膜からのバ
イアス磁界が固定磁性層に与える影響はなく、それによ
る固定磁性層の磁化の傾きも生じないため、出力波形の
対称性の劣化が抑えられる。また、バイアス非磁性膜の
膜厚で積層バイアス膜からフリー磁性層にかかるバイア
ス磁界の強さを容易に制御することができるので、バル
クハウゼンノイズが少なく、再生感度が高い等の再生性
能の向上を図ることができる。また、バイアス非磁性膜
を介してバイアス強磁性膜とフリー磁性層の間に層間結
合磁界があり、縦バイアス層によるバイアス磁界は大き
くなくても良いため、縦バイアス層のバイアス磁界が固
定磁性層に与える影響が小さく、固定磁性層の磁化方向
の傾きが小さく、縦バイアス層からのバイアス磁界によ
る出力波形の対称性の劣化や出力低下も抑えられる。ま
た、縦バイアス層の形状、GMR素子及び積層バイアス
膜形状、リード形状によって再生トラック幅を容易に制
御することが可能である。また、バイアス強磁性膜とフ
リー磁性層とを強磁性的に結合させるようにバイアス非
磁性膜の膜厚を選び、縦バイアス層からフリー磁性層に
かかる磁界と積層バイアス層からフリー磁性層にかかる
磁界の方向を同一にすることによって、バイアス強磁性
膜とフリー磁性膜の端面磁荷による漏れ磁界は、縦バイ
アス層の端面磁荷による漏れ磁界によって打ち消され、
端部までより安定した磁化の方向が得られ、バルクハウ
ゼンノイズが少なく、再生性能の向上を図ることができ
る。
With this configuration, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction by controlling the bias antiferromagnetic film regardless of the read head gap length. The bias magnetic field has no effect on the fixed magnetic layer, and no magnetization inclination of the fixed magnetic layer is caused by the bias magnetic field. In addition, the strength of the bias magnetic field applied from the stacked bias film to the free magnetic layer can be easily controlled by the thickness of the bias non-magnetic film, thereby improving reproduction performance such as reducing Barkhausen noise and improving reproduction sensitivity. Can be achieved. Also, there is an interlayer coupling magnetic field between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer via the bias non-magnetic film, and the bias magnetic field due to the vertical bias layer need not be large. , The inclination of the magnetization direction of the fixed magnetic layer is small, and the deterioration of the symmetry and the output of the output waveform due to the bias magnetic field from the vertical bias layer can be suppressed. Further, the reproduction track width can be easily controlled by the shape of the vertical bias layer, the shape of the GMR element and the stacked bias film, and the shape of the lead. Further, the thickness of the bias nonmagnetic film is selected so as to ferromagnetically couple the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer, and the magnetic field applied from the vertical bias layer to the free magnetic layer and the magnetic field applied from the laminated bias layer to the free magnetic layer By making the direction of the magnetic field the same, the leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge of the bias ferromagnetic film and the free magnetic film is canceled by the leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge of the vertical bias layer,
A more stable magnetization direction can be obtained up to the end, Barkhausen noise is reduced, and reproduction performance can be improved.

【0018】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、少なく
とも積層バイアス膜を構成するバイアス反強磁性膜の上
面に接したキャップ層を有するようにした構成を有して
いる。
Further, the thin-film magnetic head of the present invention has a configuration having a cap layer in contact with at least the upper surface of the bias antiferromagnetic film constituting the stacked bias film.

【0019】この構成によって、前述の積層バイアス膜
の構成によってもたらされる効果以外に、積層バイアス
膜の上面の酸化が防止され、耐食性も向上し、それらに
よる特性劣化を抑えることができる。
According to this configuration, in addition to the effects provided by the above-described configuration of the laminated bias film, the oxidation of the upper surface of the laminated bias film is prevented, the corrosion resistance is improved, and the deterioration of the characteristics due to them can be suppressed.

【0020】また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法
は、下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性層、固定磁性
層、非磁性層及びフリー磁性層を順次積層成膜し、反強
磁性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層で構成
される磁気抵抗効果素子を形成する第1の工程と、磁気
抵抗効果素子を構成するフリー磁性層の上に、バイアス
非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜を
成膜して、バイアス非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバ
イアス反強磁性膜からなる積層バイアス膜を形成する第
2の工程とを有している。
Further, according to the method of manufacturing a thin film magnetic head of the present invention, an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially laminated on a lower gap insulating layer. A first step of forming a magnetoresistive element composed of a layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer; Forming a ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic film to form a stacked bias film including a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film.

【0021】この方法によって、積層バイアス膜を構成
するバイアス強磁性膜はバイアス反強磁性膜と強く反強
磁性結合し、バイアス強磁性膜の磁化の方向をバイアス
反強磁性膜によって容易に制御することができ、GMR
素子のフリー磁性層は、バイアス非磁性膜を介してバイ
アス強磁性膜と強磁性的に結合或いは反強磁性的に結合
し、その磁化の方向はバイアス強磁性膜と同方向或いは
逆方向に向き易く、従って、結果的にフリー磁性層の磁
化方向はバイアス反強磁性膜によって容易に制御するこ
とができ、且つ、バイアス強磁性膜とフリー磁性層との
間に介在するバイアス非磁性膜の膜厚によりバイアス強
磁性膜とフリー磁性層との強磁性的な結合或いは反強磁
性的な結合による層間結合磁界の強さを容易に制御する
ことができる。そのため、再生ヘッドギャップレングス
に関わらず、バイアス反強磁性膜を制御することによっ
て、フリー磁性層の磁化方向をトラック幅方向に向ける
ことが容易に実現でき、積層バイアス膜からのバイアス
磁界が固定磁性層に与える影響はなく、それによる固定
磁性層の磁化の傾きも生じないため、出力波形の対称性
の劣化が抑えられ、バルクハウゼンノイズの少ない、再
生感度の高い、再生性能の優れた磁気抵抗効果型薄膜磁
気ヘッドを作製することができる。
According to this method, the bias ferromagnetic film constituting the stacked bias film is strongly antiferromagnetically coupled to the bias antiferromagnetic film, and the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film is easily controlled by the bias antiferromagnetic film. Can GMR
The free magnetic layer of the device is ferromagnetically or antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias nonmagnetic film, and its magnetization direction is the same as or opposite to the bias ferromagnetic film. Therefore, as a result, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily controlled by the bias antiferromagnetic film, and the film of the bias nonmagnetic film interposed between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer. Depending on the thickness, the strength of the interlayer coupling magnetic field due to the ferromagnetic or antiferromagnetic coupling between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer can be easily controlled. Therefore, by controlling the bias antiferromagnetic film regardless of the read head gap length, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction, and the bias magnetic field from the stacked bias film is fixed magnetically. This layer has no effect on the layer and does not cause a tilt of the magnetization of the fixed magnetic layer, thereby suppressing the deterioration of the symmetry of the output waveform, reducing Barkhausen noise, high reproduction sensitivity, and excellent reproduction performance. An effect type thin film magnetic head can be manufactured.

【0022】また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法
は、下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性層、固定磁性
層、非磁性層及びフリー磁性層を順次積層成膜し、反強
磁性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層で構成
される磁気抵抗効果素子を形成する第1の工程と、磁気
抵抗効果素子を構成するフリー磁性層の上に、バイアス
非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜を
成膜して、バイアス非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバ
イアス反強磁性膜からなる積層バイアス膜を形成する第
2の工程と、積層バイアス膜のバイアス反強磁性膜の上
に、左右一対の電極リード層を成膜形成する第3の工程
を有している。また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方
法は、積層バイアス膜のバイアス反強磁性膜の上を覆う
ように電極リード層膜を成膜した後、バイアス反強磁性
膜が露出するように、電極リード層膜の一部を削り取っ
て、左右一対の電極リード層を形成する第3の工程を有
している。また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法
は、下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性層膜、固定磁
性層膜、非磁性層膜及びフリー磁性層膜を順次積層成膜
して、磁気抵抗効果素子膜を形成する第1の工程と、磁
気抵抗効果素子膜の最上部にあるフリー磁性層膜の上
に、バイアス非磁性層膜、バイアス強磁性層膜及びバイ
アス反強磁性層膜を成膜して、積層バイアス層膜を形成
した後、磁気抵抗効果素子膜及び積層バイアス層膜の左
右両側部を夫々削り取り、反強磁性層、固定磁性層、非
磁性層及びフリー磁性層で構成される磁気抵抗効果素子
とバイアス非磁性膜、バイアス強磁性膜及びバイアス反
強磁性膜からなる積層バイアス膜を形成する第2の工程
と、磁気抵抗効果素子と積層バイアス膜の積層部の少な
くとも左右両側面に接するように左右一対の電極リード
層を成膜形成する第3の工程とを有している。
Further, according to the method of manufacturing a thin film magnetic head of the present invention, an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer and a free magnetic layer are sequentially laminated on a lower gap insulating layer. A first step of forming a magnetoresistive element comprising a layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer; and forming a bias nonmagnetic film and a bias on the free magnetic layer constituting the magnetoresistive element. A second step of forming a ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic film to form a stacked bias film including a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic film; A third step of forming a pair of left and right electrode lead layers on the ferromagnetic film is provided. Further, in the method of manufacturing a thin film magnetic head of the present invention, after forming the electrode lead layer film so as to cover the bias antiferromagnetic film of the laminated bias film, the electrode is formed so that the bias antiferromagnetic film is exposed. A third step of shaving off a part of the lead layer film to form a pair of left and right electrode lead layers is provided. The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the present invention is further characterized in that an antiferromagnetic layer film, a pinned magnetic layer film, a non-magnetic layer film, and a free magnetic layer film are sequentially stacked and formed on the lower gap insulating layer. A first step of forming a resistive element film, and forming a bias non-magnetic layer film, a bias ferromagnetic layer film, and a bias antiferromagnetic layer film on the free magnetic layer film on the top of the magnetoresistive element film. After forming a laminated bias layer film, the left and right sides of the magnetoresistive element film and the laminated bias layer film are scraped off, respectively, and composed of an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer Forming a stacked bias film including a magnetoresistive effect element, a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film; Touch both sides And a third step of forming forms a pair of right and electrode lead layer.

【0023】この方法によって、再生ヘッドギャップレ
ングスに関わらず、バイアス反強磁性膜を制御すること
によって、フリー磁性層の磁化方向をトラック幅方向に
向けることが容易に実現でき、積層バイアス膜からのバ
イアス磁界が固定磁性層に与える影響はなく、それによ
る固定磁性層の磁化の傾きも生じないため、出力波形の
対称性の劣化を抑えた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを
作製することができる。また、バイアス非磁性膜の膜厚
で積層バイアス膜からフリー磁性層にかかるバイアス磁
界の強さを容易に制御することができるので、バルクハ
ウゼンノイズが少なく、再生感度の高い、再生性能の優
れた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作製することがで
きる。また、リード形状、磁気抵抗効果素子及び積層バ
イアス膜形状によって再生トラック幅を容易に制御する
ことが可能な磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作製する
ことができる。
By controlling the bias antiferromagnetic film irrespective of the reproducing head gap length by this method, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction. Since the bias magnetic field has no effect on the fixed magnetic layer, and no inclination of the magnetization of the fixed magnetic layer is caused by the bias magnetic field, a magnetoresistive thin film magnetic head in which the symmetry of the output waveform is prevented from deteriorating can be manufactured. In addition, since the strength of the bias magnetic field applied from the stacked bias film to the free magnetic layer can be easily controlled by the thickness of the bias nonmagnetic film, Barkhausen noise is reduced, reproduction sensitivity is high, and reproduction performance is excellent. A magnetoresistive thin-film magnetic head can be manufactured. Further, it is possible to manufacture a magnetoresistive thin film magnetic head in which the reproduction track width can be easily controlled by the lead shape, the magnetoresistive element, and the laminated bias film shape.

【0024】また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法
は、下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性層膜、固定磁
性層膜、非磁性層膜及びフリー磁性層膜を順次積層成膜
して、磁気抵抗効果素子膜を形成する第1の工程と、磁
気抵抗効果素子膜の最上部にあるフリー磁性層膜の上
に、バイアス非磁性層膜、バイアス強磁性層膜及びバイ
アス反強磁性層膜を成膜して、積層バイアス層膜を形成
した後、磁気抵抗効果素子膜及び積層バイアス層膜の左
右両側部を夫々削り取り、反強磁性層、固定磁性層、非
磁性層及びフリー磁性層で構成される磁気抵抗効果素子
とバイアス非磁性膜、バイアス強磁性膜及びバイアス反
強磁性膜からなる積層バイアス膜を形成する第2の工程
と、磁気抵抗効果素子と積層バイアス膜の積層部の左右
両側面に接するように左右一対の縦バイアス層を成膜形
成する第3の工程と、左右一対の縦バイアス層の上に、
左右一対の電極リード層を成膜形成する第4の工程とを
有している。また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法
は、左右一対の縦バイアス層の上面及びバイアス反強磁
性膜の上面の左右の一部の上に、左右一対の電極リード
層を成膜形成する第4の工程を有している。また、本発
明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、左右一対の縦バイア
ス層及びバイアス反強磁性膜の上を覆うように、電極リ
ード層膜を成膜した後、バイアス反強磁性膜の上面の全
部又は一部が露出するように、電極リード層膜の一部を
削り取り、左右一対の電極リード層を形成する第4の工
程を有している。
Further, according to the method of manufacturing a thin film magnetic head of the present invention, an antiferromagnetic layer film, a pinned magnetic layer film, a nonmagnetic layer film and a free magnetic layer film are sequentially laminated on a lower gap insulating layer. A first step of forming a magnetoresistive element film, and forming a bias non-magnetic layer film, a bias ferromagnetic layer film, and a bias antiferromagnetic film on the free magnetic layer film on the top of the magnetoresistive element film. After forming a layered film and forming a laminated bias layer film, the left and right sides of the magnetoresistive element film and the laminated bias layer film are scraped off, respectively, to form an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer and a free magnetic layer. A second step of forming a laminated bias film including a magnetoresistive element composed of layers, a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film; and a laminated portion of the magnetoresistive element and the laminated bias film. Touch the left and right sides of the A pair of left and right longitudinal bias layer and the third step of depositing formed, on a pair of longitudinal bias layer,
A fourth step of forming a pair of left and right electrode lead layers. The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the present invention may further comprise forming a pair of left and right electrode lead layers on the upper surfaces of the pair of left and right vertical bias layers and the left and right portions of the upper surface of the bias antiferromagnetic film. It has four steps. The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the present invention further comprises the steps of: forming an electrode lead layer film so as to cover the pair of left and right vertical bias layers and the bias antiferromagnetic film; A fourth step of shaving off a part of the electrode lead layer film so as to expose all or a part thereof to form a pair of left and right electrode lead layers is provided.

【0025】この方法によって、再生ヘッドギャップレ
ングスに関わらず、バイアス反強磁性膜を制御すること
によって、フリー磁性層の磁化方向をトラック幅方向に
向けることが容易に実現でき、積層バイアス膜からのバ
イアス磁界が固定磁性層に与える影響はなく、それによ
る固定磁性層の磁化の傾きも生じないため、出力波形の
対称性の劣化を抑えた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを
作製することができる。また、バイアス非磁性膜の膜厚
で積層バイアス膜からフリー磁性層にかかるバイアス磁
界の強さを容易に制御することができるので、バルクハ
ウゼンノイズが少なく、再生感度の高い、再生性能の優
れた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作製することがで
きる。また、バイアス非磁性膜を介してバイアス強磁性
膜とフリー磁性層の間に層間結合磁界があり、縦バイア
ス層によるバイアス磁界は大きくなくても良いため、縦
バイアス層のバイアス磁界が固定磁性層に与える影響が
小さく、固定磁性層の磁化方向の傾きが小さく、縦バイ
アス層からのバイアス磁界による出力波形の対称性の劣
化や出力低下も抑えた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを
作製することができる。また、縦バイアス層の形状、G
MR素子及び積層バイアス膜形状、リード形状によって
再生トラック幅を容易に制御することが可能な磁気抵抗
効果型薄膜磁気ヘッドを作製することができる。
By controlling the bias antiferromagnetic film irrespective of the reproducing head gap length by this method, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily realized in the track width direction. Since the bias magnetic field has no effect on the fixed magnetic layer and the magnetization of the fixed magnetic layer is not tilted by the bias magnetic field, a magnetoresistive thin film magnetic head in which the deterioration of the symmetry of the output waveform is suppressed can be manufactured. In addition, since the strength of the bias magnetic field applied from the stacked bias film to the free magnetic layer can be easily controlled by the thickness of the bias nonmagnetic film, Barkhausen noise is reduced, reproduction sensitivity is high, and reproduction performance is excellent. A magnetoresistive thin-film magnetic head can be manufactured. Also, there is an interlayer coupling magnetic field between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer via the bias non-magnetic film, and the bias magnetic field due to the vertical bias layer need not be large. It is possible to manufacture a magnetoresistive thin-film magnetic head that has a small influence on the magnetic field, has a small inclination of the magnetization direction of the fixed magnetic layer, and suppresses deterioration of output waveform symmetry and output reduction due to a bias magnetic field from the vertical bias layer. it can. Further, the shape of the vertical bias layer, G
It is possible to manufacture a magnetoresistive thin film magnetic head in which the reproduction track width can be easily controlled by the MR element, the shape of the laminated bias film, and the shape of the lead.

【0026】また、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構成するフリー磁性層の上に、
バイアス非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバイアス反強
磁性膜を成膜して、バイアス非磁性膜,バイアス強磁性
膜及びバイアス反強磁性膜からなる積層バイアス膜を形
成し、更に、バイアス反強磁性膜の上に、キャップ層を
形成する工程を有している。また、本発明の薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法は、左右一対の電極リード層及びバイア
ス反強磁性膜の露出した部分の上を覆うように、キャッ
プ層を成膜する工程を有している。また、本発明の薄膜
磁気ヘッドの製造方法は、左右一対の電極リード層及び
バイアス反強磁性膜の露出した部分の上に、キャップ層
を成膜する第5の工程を有している。また、本発明の薄
膜磁気ヘッドの製造方法は、磁気抵抗効果素子膜の最上
部にあるフリー磁性層膜の上に、バイアス非磁性層膜、
バイアス強磁性層膜及びバイアス反強磁性層膜を成膜し
て、積層バイアス層膜を形成した後、更にその上に、キ
ャップ層膜を成膜し、磁気抵抗効果素子膜、積層バイア
ス層膜及びキャップ層膜の左右両側部を削り取り、反強
磁性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層で構成
される磁気抵抗効果素子とバイアス非磁性膜,バイアス
強磁性膜及びバイアス反強磁性膜からなる積層バイアス
膜とキャップ層とを形成する工程を有している。
Further, the method of manufacturing a thin film magnetic head according to the present invention comprises the steps of:
Forming a bias non-magnetic film, a bias ferromagnetic film and a bias anti-ferromagnetic film to form a stacked bias film comprising a bias non-magnetic film, a bias ferromagnetic film and a bias anti-ferromagnetic film; Forming a cap layer on the magnetic film; The method of manufacturing a thin film magnetic head according to the present invention includes a step of forming a cap layer so as to cover a pair of left and right electrode lead layers and an exposed portion of the bias antiferromagnetic film. The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the present invention includes a fifth step of forming a cap layer on the exposed portions of the pair of left and right electrode lead layers and the bias antiferromagnetic film. The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the present invention further comprises a bias non-magnetic layer film on the free magnetic layer film at the uppermost portion of the magnetoresistive element film.
After forming a bias ferromagnetic layer film and a bias antiferromagnetic layer film to form a laminated bias layer film, a cap layer film is further formed thereon, and a magnetoresistive element film, a laminated bias layer film are formed. And the left and right sides of the cap layer are cut off, and a magnetoresistive element composed of an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer and a free magnetic layer, a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic A step of forming a stacked bias film made of a film and a cap layer.

【0027】この方法によって、前述の積層バイアス膜
の形成によってもたらされる効果以外に、積層バイアス
膜の上面の酸化が防止され、耐食性も向上し、それらに
よる特性劣化が少ない、再生性能の優れた磁気抵抗効果
型薄膜磁気ヘッドを作製することができる。
By this method, in addition to the effects provided by the formation of the laminated bias film, the upper surface of the laminated bias film is prevented from being oxidized, the corrosion resistance is improved, and the characteristics are less deteriorated. A resistance effect type thin film magnetic head can be manufactured.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、下部シールド層と上部シールド層との間に絶縁材を
介して磁気抵抗効果素子を有し、信号電流を流すための
電極リード層からなる磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドに
おいて、反強磁性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー
磁性層が順次積層成膜形成された磁気抵抗効果素子と、
磁気抵抗効果素子の最上部に構成されたフリー磁性層の
上に順次積層成膜されたバイアス非磁性膜、バイアス強
磁性膜及びバイアス反強磁性膜からなる積層バイアス膜
とからなる構成を有することを特徴としたものであり、
また、本発明の請求項6に記載の発明は、バイアス強磁
性膜がトラック幅方向の磁化の方向を有することを特徴
としたものであり、また、本発明の請求項9に記載の発
明は、磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層と積層
バイアス膜を構成するバイアス強磁性膜との層間結合磁
界の強さが8kA/m以下(100Oe以下)であるこ
とを特徴としたものであり、積層バイアス膜を構成する
バイアス強磁性膜はバイアス反強磁性膜と強く反強磁性
結合し、バイアス強磁性膜の磁化の方向をバイアス反強
磁性膜によって容易に制御することができ、磁気抵抗効
果素子(MR素子或いはGMR素子。以下、GMR素子
と言う)のフリー磁性層は、バイアス非磁性膜を介して
バイアス強磁性膜と強磁性的に結合或いは反強磁性的に
結合し、その磁化の方向はバイアス強磁性膜と同方向或
いは逆方向に向き易く、従って、結果的にフリー磁性層
の磁化方向はバイアス反強磁性膜によって容易に制御す
ることができ、且つ、バイアス強磁性膜とフリー磁性層
との間に介在するバイアス非磁性膜の膜厚によりバイア
ス強磁性膜とフリー磁性層との強磁性的な結合或いは反
強磁性的な結合による層間結合磁界の強さを容易に制御
することができる。そのため、再生ヘッドギャップレン
グスに関わらず、バイアス反強磁性膜を制御することに
よって、フリー磁性層の磁化方向をトラック幅方向に向
けることが容易に実現でき、積層バイアス膜からのバイ
アス磁界が固定磁性層に与える影響はなく、それによる
固定磁性層の磁化の傾きも生じないため、出力波形の対
称性の劣化が抑えられる。また、バイアス非磁性膜の膜
厚を最適に選ぶことによって積層バイアス膜からフリー
磁性層にかかるバイアス磁界として8kA/m以下の磁
界の強さを安定して与えることができ、バルクハウゼン
ノイズが少なく、再生感度が高い等の再生性能の向上を
図ることができるという作用を有している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the first aspect of the present invention, there is provided an electrode having a magnetoresistive element between a lower shield layer and an upper shield layer with an insulating material interposed therebetween, for flowing a signal current. A magneto-resistance effect type thin-film magnetic head comprising a lead layer, a magneto-resistance effect element in which an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer, a non-magnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially stacked and formed;
A structure comprising a bias non-magnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias anti-ferromagnetic film, which are sequentially stacked on the free magnetic layer formed on the uppermost portion of the magnetoresistive element. It is characterized by,
The invention according to claim 6 of the present invention is characterized in that the bias ferromagnetic film has a direction of magnetization in the track width direction, and the invention according to claim 9 of the present invention is Wherein the strength of the interlayer coupling magnetic field between the free magnetic layer forming the magnetoresistive element and the bias ferromagnetic film forming the stacked bias film is 8 kA / m or less (100 Oe or less), The bias ferromagnetic film that constitutes the stacked bias film is strongly antiferromagnetically coupled to the bias antiferromagnetic film, and the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film can be easily controlled by the bias antiferromagnetic film. The free magnetic layer of the element (MR element or GMR element; hereinafter referred to as GMR element) is ferromagnetically or antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias nonmagnetic film, and its magnetization is The direction is easily oriented in the same direction or the opposite direction as the bias ferromagnetic film. Therefore, as a result, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily controlled by the bias antiferromagnetic film. The strength of the interlayer coupling magnetic field due to ferromagnetic or antiferromagnetic coupling between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer can be easily controlled by the thickness of the bias nonmagnetic film interposed between the magnetic layer and the bias nonmagnetic film. be able to. Therefore, regardless of the read head gap length, by controlling the bias antiferromagnetic film, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction, and the bias magnetic field from the laminated bias film is fixed. There is no effect on the layer, and no inclination of the magnetization of the fixed magnetic layer is caused thereby, so that the deterioration of the symmetry of the output waveform is suppressed. Further, by optimally selecting the thickness of the bias nonmagnetic film, a magnetic field strength of 8 kA / m or less can be stably given as a bias magnetic field applied from the stacked bias film to the free magnetic layer, and Barkhausen noise is reduced. In addition, there is an effect that the reproduction performance such as high reproduction sensitivity can be improved.

【0029】本発明の請求項2に記載の発明は、反強磁
性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層が順次積
層成膜形成された磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素
子の最上部に構成されたフリー磁性層の上に順次積層成
膜されたバイアス非磁性膜、バイアス強磁性膜及びバイ
アス反強磁性膜とからなる積層バイアス膜と、バイアス
反強磁性膜の上面に形成された左右一対の電極リード層
とからなる構成を有することを特徴としたものであり、
また、本発明の請求項3に記載の発明は、反強磁性層、
固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層が順次積層成膜
形成された磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子の最
上部に構成されたフリー磁性層の上に順次積層形成され
たバイアス非磁性膜、バイアス強磁性膜及びバイアス反
強磁性膜とからなる積層バイアス膜と、磁気抵抗効果素
子及び積層バイアス膜の少なくとも左右両側面に夫々接
する左右一対の電極リード層とからなる構成を有するこ
とを特徴としたものであり、また、本発明の請求項7に
記載の発明は、積層バイアス膜を構成するバイアス強磁
性膜の磁化の方向がトラック幅方向を有し、且つ、磁気
抵抗効果素子を構成するフリー磁性層の磁化の方向が、
バイアス強磁性膜と反強磁性的に結合して、バイアス強
磁性膜の磁化の方向と逆の方向を有することを特徴とし
たものであり、再生ヘッドギャップレングスに関わら
ず、バイアス反強磁性膜を制御することによって、フリ
ー磁性層の磁化方向をトラック幅方向に向けることが容
易に実現でき、積層バイアス膜からのバイアス磁界が固
定磁性層に与える影響はなく、それによる固定磁性層の
磁化の傾きも生じないため、出力波形の対称性の劣化が
抑えられる。また、バイアス非磁性膜の膜厚で積層バイ
アス膜からフリー磁性層にかかるバイアス磁界の強さを
容易に制御することができるので、バルクハウゼンノイ
ズが少なく、再生感度が高い等の再生性能の向上を図る
ことができる。また、リード形状、磁気抵抗効果素子及
び積層バイアス膜形状によって再生トラック幅を容易に
制御することが可能である。また、バイアス強磁性膜と
フリー磁性層とを反強磁性的に結合させるように、バイ
アス非磁性膜の膜厚を選ぶことによって、バイアス強磁
性膜とフリー磁性膜における端面磁荷による漏れ磁界
は、お互いに打ち消され、端部までより安定した磁化の
方向が得られ、バルクハウゼンノイズが少なく、再生性
能の向上を図ることができるという作用を有している。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetoresistive element in which an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a non-magnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially formed. A stacked bias film consisting of a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film, which are sequentially stacked on the top free magnetic layer, and formed on the upper surface of the bias antiferromagnetic film. Characterized by having a configuration consisting of a pair of left and right electrode lead layers,
The invention according to claim 3 of the present invention provides an antiferromagnetic layer,
A magnetoresistive element in which a fixed magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially laminated and formed, and a bias nonmagnetic layer which is sequentially laminated on a free magnetic layer formed on the top of the magnetoresistive element. A stacked bias film comprising a film, a bias ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic film, and a pair of left and right electrode lead layers respectively in contact with at least the left and right sides of the magnetoresistive element and the stacked bias film. The invention according to claim 7 of the present invention is characterized in that the magnetization direction of the bias ferromagnetic film constituting the stacked bias film has a track width direction, and the magnetoresistive element is The magnetization direction of the free magnetic layer is
It is antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film and has a direction opposite to the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film. The bias antiferromagnetic film is independent of the read head gap length. By controlling the magnetization direction of the free magnetic layer, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily realized in the track width direction, and the bias magnetic field from the stacked bias film does not affect the fixed magnetic layer. Since no inclination occurs, deterioration of the symmetry of the output waveform is suppressed. In addition, the strength of the bias magnetic field applied from the stacked bias film to the free magnetic layer can be easily controlled by the thickness of the bias non-magnetic film, thereby improving reproduction performance such as reducing Barkhausen noise and improving reproduction sensitivity. Can be achieved. Further, the reproduction track width can be easily controlled by the lead shape, the magnetoresistive effect element, and the stacked bias film shape. In addition, by selecting the thickness of the bias non-magnetic film so as to antiferromagnetically couple the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer, the leakage magnetic field due to the end face magnetic charge in the bias ferromagnetic film and the free magnetic film is reduced. Are mutually canceled, a more stable direction of magnetization is obtained up to the end portion, Barkhausen noise is reduced, and the reproducing performance can be improved.

【0030】また、本発明の請求項4に記載の発明は、
反強磁性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層が
順次積層成膜形成された磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗
効果素子の最上部に構成されたフリー磁性層の上に順次
積層形成されたバイアス非磁性膜、バイアス強磁性膜及
びバイアス反強磁性膜とからなる積層バイアス膜と、磁
気抵抗効果素子及び積層バイアス膜の左右両側面に夫々
接する左右一対の縦バイアス層とからなる構成を有する
ことを特徴としたものであり、また、本発明の請求項5
に記載の発明は、左右一対の縦バイアス層の上面或いは
積層バイアス膜の最上部にあるバイアス反強磁性膜の上
面の左右の一部及び左右一対の縦バイアス層の上面の上
に、左右一対の電極リード層を有することを特徴とした
ものであり、また、本発明の請求項8に記載の発明は、
積層バイアス膜を構成するバイアス強磁性膜の磁化の方
向がトラック幅方向を有し、且つ、磁気抵抗効果素子を
構成するフリー磁性層の磁化の方向が、バイアス強磁性
膜と強磁性的に結合して、バイアス強磁性膜の磁化の方
向と同じ方向を有することを特徴としたものであり、再
生ヘッドギャップレングスに関わらず、バイアス反強磁
性膜を制御することによって、フリー磁性層の磁化方向
をトラック幅方向に向けることが容易に実現でき、積層
バイアス膜からのバイアス磁界が固定磁性層に与える影
響はなく、それによる固定磁性層の磁化の傾きも生じな
いため、出力波形の対称性の劣化が抑えられる。また、
バイアス非磁性膜の膜厚で積層バイアス膜からフリー磁
性層にかかるバイアス磁界の強さを容易に制御すること
ができるので、バルクハウゼンノイズが少なく、再生感
度が高い等の再生性能の向上を図ることができる。ま
た、バイアス非磁性膜を介してバイアス強磁性膜とフリ
ー磁性層の間に層間結合磁界があり、縦バイアス層によ
るバイアス磁界は大きくなくても良いため、縦バイアス
層のバイアス磁界が固定磁性層に与える影響が小さく、
固定磁性層の磁化方向の傾きが小さく、縦バイアス層か
らのバイアス磁界による出力波形の対称性の劣化や出力
低下も抑えられる。また、縦バイアス層の形状、GMR
素子及び積層バイアス膜形状、リード形状によって再生
トラック幅を容易に制御することが可能である。また、
バイアス強磁性膜とフリー磁性層とを強磁性的に結合さ
せるようにバイアス非磁性膜の膜厚を選び、縦バイアス
層からフリー磁性層にかかる磁界と積層バイアス層から
フリー磁性層にかかる磁界の方向を同一にすることによ
って、バイアス強磁性膜とフリー磁性膜の端面磁荷によ
る漏れ磁界は、縦バイアス層の端面磁荷による漏れ磁界
によって打ち消され、端部までより安定した磁化の方向
が得られ、バルクハウゼンノイズが少なく、再生性能の
向上を図ることができるという作用を有している。
Further, the invention described in claim 4 of the present invention provides
An anti-ferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a non-magnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially stacked on the magneto-resistive element and a free magnetic layer formed on the top of the magneto-resistive element. Composed of a bias non-magnetic film, a bias ferromagnetic film and a bias anti-ferromagnetic film, and a pair of left and right vertical bias layers respectively in contact with the left and right sides of the magnetoresistive element and the multilayer bias film. Which is characterized by having the following.
In the invention described in (1), a pair of left and right vertical bias layers or the left and right portions of the upper surface of the bias antiferromagnetic film on the top of the stacked bias film and the upper surface of the pair of left and right vertical bias layers The invention according to claim 8 of the present invention is characterized by having an electrode lead layer of
The direction of magnetization of the bias ferromagnetic film forming the stacked bias film has a track width direction, and the direction of magnetization of the free magnetic layer forming the magnetoresistive element is ferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film. In addition, the biasing ferromagnetic film has the same direction as the magnetization direction. By controlling the bias antiferromagnetic film regardless of the reproducing head gap length, the magnetization direction of the free magnetic layer is controlled. Can be easily realized in the track width direction, and the bias magnetic field from the laminated bias film does not affect the fixed magnetic layer, and the magnetization of the fixed magnetic layer is not caused by the bias magnetic field. Deterioration is suppressed. Also,
Since the strength of the bias magnetic field applied from the stacked bias film to the free magnetic layer can be easily controlled by the thickness of the bias non-magnetic film, improvement in reproduction performance such as low Barkhausen noise and high reproduction sensitivity is achieved. be able to. Also, there is an interlayer coupling magnetic field between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer via the bias non-magnetic film, and the bias magnetic field due to the vertical bias layer need not be large. Has a small effect on
The inclination of the magnetization direction of the pinned magnetic layer is small, and the deterioration of the symmetry and the output of the output waveform due to the bias magnetic field from the vertical bias layer can be suppressed. In addition, the shape of the vertical bias layer, GMR
The reproduction track width can be easily controlled by the shape of the element, the stacked bias film, and the shape of the lead. Also,
The thickness of the bias nonmagnetic film is selected so as to ferromagnetically couple the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer, and the magnetic field applied to the free magnetic layer from the vertical bias layer and the magnetic field applied to the free magnetic layer from the stacked bias layer are selected. By making the directions the same, the leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge of the bias ferromagnetic film and the free magnetic film is canceled by the leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge of the vertical bias layer, and a more stable magnetization direction is obtained up to the end. In addition, Barkhausen noise is reduced and the reproduction performance can be improved.

【0031】また、本発明の請求項10に記載の発明
は、少なくとも積層バイアス膜を構成するバイアス反強
磁性膜の上面に接したキャップ層を有することを特徴と
したものであり、前述の積層バイアス膜の構成によって
もたらされる効果以外に、積層バイアス膜の上面の酸化
が防止され、耐食性も向上し、それらによる特性劣化を
抑えることができるいう作用を有している。
The invention according to a tenth aspect of the present invention is characterized in that at least a cap layer in contact with the upper surface of the bias antiferromagnetic film constituting the stacked bias film is provided. In addition to the effect provided by the configuration of the bias film, the layer has the effect of preventing oxidation of the upper surface of the stacked bias film, improving the corrosion resistance, and suppressing the characteristic deterioration due to these.

【0032】また、本発明の請求項11に記載の発明
は、下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性層、固定磁性
層、非磁性層及びフリー磁性層を順次積層成膜し、反強
磁性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層で構成
される磁気抵抗効果素子を形成する第1の工程と、磁気
抵抗効果素子を構成するフリー磁性層の上に、バイアス
非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜を
成膜して、バイアス非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバ
イアス反強磁性膜からなる積層バイアス膜を形成する第
2の工程とを有することを特徴としたものであり、積層
バイアス膜を構成するバイアス強磁性膜はバイアス反強
磁性膜と強く反強磁性結合し、バイアス強磁性膜の磁化
の方向をバイアス反強磁性膜によって容易に制御するこ
とができ、GMR素子のフリー磁性層は、バイアス非磁
性膜を介してバイアス強磁性膜と強磁性的に結合或いは
反強磁性的に結合し、その磁化の方向はバイアス強磁性
膜と同方向或いは逆方向に向き易く、従って、結果的に
フリー磁性層の磁化方向はバイアス反強磁性膜によって
容易に制御することができ、且つ、バイアス強磁性膜と
フリー磁性層との間に介在するバイアス非磁性膜の膜厚
によりバイアス強磁性膜とフリー磁性層との強磁性的な
結合或いは反強磁性的な結合による層間結合磁界の強さ
を容易に制御することができる。そのため、再生ヘッド
ギャップレングスに関わらず、バイアス反強磁性膜を制
御することによって、フリー磁性層の磁化方向をトラッ
ク幅方向に向けることが容易に実現でき、積層バイアス
膜からのバイアス磁界が固定磁性層に与える影響はな
く、それによる固定磁性層の磁化の傾きも生じないた
め、出力波形の対称性の劣化が抑えられ、バルクハウゼ
ンノイズの少ない、再生感度の高い、再生性能の優れた
磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作製することができる
という作用を有している。
According to the eleventh aspect of the present invention, an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a non-magnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially formed on the lower gap insulating layer. A first step of forming a magnetoresistive element composed of a magnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer; and a bias nonmagnetic film on the free magnetic layer of the magnetoresistive element. Forming a bias ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic film to form a stacked bias film including a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film. The bias ferromagnetic film forming the stacked bias film is strongly antiferromagnetically coupled to the bias antiferromagnetic film, and the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film can be easily controlled by the bias antiferromagnetic film. Yes, GMR element The free magnetic layer is ferromagnetically or antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias non-magnetic film, and the direction of its magnetization is likely to be the same or opposite to the bias ferromagnetic film. Therefore, as a result, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily controlled by the bias antiferromagnetic film, and the thickness of the bias nonmagnetic film interposed between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer. Thereby, the strength of the interlayer coupling magnetic field due to the ferromagnetic or antiferromagnetic coupling between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer can be easily controlled. Therefore, by controlling the bias antiferromagnetic film regardless of the read head gap length, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction, and the bias magnetic field from the stacked bias film is fixed magnetically. This layer has no effect on the layer and does not cause a tilt of the magnetization of the fixed magnetic layer, thereby suppressing the deterioration of the symmetry of the output waveform, reducing Barkhausen noise, high reproduction sensitivity, and excellent reproduction performance. The effect is that an effect type thin film magnetic head can be manufactured.

【0033】また、本発明の請求項12に記載の発明
は、下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性層、固定磁性
層、非磁性層及びフリー磁性層を順次積層成膜し、反強
磁性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層で構成
される磁気抵抗効果素子を形成する第1の工程と、磁気
抵抗効果素子を構成するフリー磁性層の上に、バイアス
非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜を
成膜して、バイアス非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバ
イアス反強磁性膜からなる積層バイアス膜を形成する第
2の工程と、積層バイアス膜のバイアス反強磁性膜の上
に、左右一対の電極リード層を成膜形成する第3の工程
を有することを特徴としたものであり、また、本発明の
請求項13に記載の発明は、請求項12の第3の工程に
おいて、積層バイアス膜のバイアス反強磁性膜の上を覆
うように電極リード層膜を成膜した後、バイアス反強磁
性膜が露出するように、電極リード層膜の一部を削り取
って、左右一対の電極リード層を形成する第3の工程を
有することを特徴としたものであり、また、本発明の請
求項15に記載の発明は、下部ギャップ絶縁層の上に、
反強磁性層膜、固定磁性層膜、非磁性層膜及びフリー磁
性層膜を順次積層成膜して、磁気抵抗効果素子膜を形成
する第1の工程と、磁気抵抗効果素子膜の最上部にある
フリー磁性層膜の上に、バイアス非磁性層膜、バイアス
強磁性層膜及びバイアス反強磁性層膜を成膜して、積層
バイアス層膜を形成した後、磁気抵抗効果素子膜及び積
層バイアス層膜の左右両側部を夫々削り取り、反強磁性
層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層で構成され
る磁気抵抗効果素子とバイアス非磁性膜、バイアス強磁
性膜及びバイアス反強磁性膜からなる積層バイアス膜を
形成する第2の工程と、磁気抵抗効果素子と積層バイア
ス膜の積層部の少なくとも左右両側面に接するように左
右一対の電極リード層を成膜形成する第3の工程とを有
することを特徴としたものであり、再生ヘッドギャップ
レングスに関わらず、バイアス反強磁性膜を制御するこ
とによって、フリー磁性層の磁化方向をトラック幅方向
に向けることが容易に実現でき、積層バイアス膜からの
バイアス磁界が固定磁性層に与える影響はなく、それに
よる固定磁性層の磁化の傾きも生じないため、出力波形
の対称性の劣化を抑えた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド
を作製することができる。また、バイアス非磁性膜の膜
厚で積層バイアス膜からフリー磁性層にかかるバイアス
磁界の強さを容易に制御することができるので、バルク
ハウゼンノイズが少なく、再生感度の高い、再生性能の
優れた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作製することが
できる。また、リード形状、磁気抵抗効果素子及び積層
バイアス膜形状によって再生トラック幅を容易に制御す
ることが可能な磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作製す
ることができるという作用を有している。
According to a twelfth aspect of the present invention, an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially laminated on a lower gap insulating layer. A first step of forming a magnetoresistive element composed of a magnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer; and a bias nonmagnetic film on the free magnetic layer of the magnetoresistive element. A second step of forming a bias ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic film to form a stacked bias film including a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film; A third step of forming a pair of left and right electrode lead layers on the antiferromagnetic film is provided, and the invention according to claim 13 of the present invention is characterized in that: 12. In a third step, the laminated via After forming the electrode lead layer film so as to cover the bias antiferromagnetic film of the film, a part of the electrode lead layer film is scraped off so that the bias antiferromagnetic film is exposed, and a pair of left and right electrode leads is formed. And a third step of forming a layer. The invention according to claim 15 of the present invention is characterized in that:
A first step of sequentially forming an antiferromagnetic layer film, a pinned magnetic layer film, a nonmagnetic layer film, and a free magnetic layer film to form a magnetoresistive element film; A bias non-magnetic layer film, a bias ferromagnetic layer film, and a bias antiferromagnetic layer film are formed on the free magnetic layer film, and a stacked bias layer film is formed. The left and right sides of the bias layer film are scraped off, respectively, and a magnetoresistive element composed of an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer, a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic. A second step of forming a stacked bias film made of a film, and a third step of forming and forming a pair of left and right electrode lead layers so as to be in contact with at least the left and right side surfaces of the stacked portion of the magnetoresistive element and the stacked bias film. Characterized by having By controlling the bias antiferromagnetic film regardless of the reproducing head gap length, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction, and the bias magnetic field from the stacked bias film can be easily realized. Has no effect on the pinned magnetic layer, and the magnetization of the pinned magnetic layer is not tilted thereby, so that a magnetoresistive thin-film magnetic head in which the deterioration of the symmetry of the output waveform is suppressed can be manufactured. In addition, since the strength of the bias magnetic field applied from the stacked bias film to the free magnetic layer can be easily controlled by the thickness of the bias nonmagnetic film, Barkhausen noise is reduced, reproduction sensitivity is high, and reproduction performance is excellent. A magnetoresistive thin-film magnetic head can be manufactured. In addition, there is an effect that a magnetoresistive thin film magnetic head capable of easily controlling a reproduction track width by a lead shape, a magnetoresistive element, and a laminated bias film shape can be manufactured.

【0034】また、本発明の請求項17に記載の発明
は、下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性層膜、固定磁
性層膜、非磁性層膜及びフリー磁性層膜を順次積層成膜
して、磁気抵抗効果素子膜を形成する第1の工程と、磁
気抵抗効果素子膜の最上部にあるフリー磁性層膜の上
に、バイアス非磁性層膜、バイアス強磁性層膜及びバイ
アス反強磁性層膜を成膜して、積層バイアス層膜を形成
した後、磁気抵抗効果素子膜及び積層バイアス層膜の左
右両側部を夫々削り取り、反強磁性層、固定磁性層、非
磁性層及びフリー磁性層で構成される磁気抵抗効果素子
とバイアス非磁性膜、バイアス強磁性膜及びバイアス反
強磁性膜からなる積層バイアス膜を形成する第2の工程
と、磁気抵抗効果素子と前記積層バイアス膜の積層部の
左右両側面に接するように左右一対の縦バイアス層を成
膜形成する第3の工程と、左右一対の縦バイアス層の上
に、左右一対の電極リード層を成膜形成する第4の工程
とを有することを特徴としたものであり、また、本発明
の請求項18に記載の発明は、請求項17の第4の工程
において、左右一対の縦バイアス層の上面及びバイアス
反強磁性膜の上面の左右の一部の上に、左右一対の電極
リード層を成膜形成する第4の工程を有することを特徴
としたものであり、また、本発明の請求項19に記載の
発明は、請求項17の第4の工程において、左右一対の
縦バイアス層及びバイアス反強磁性膜の上を覆うよう
に、電極リード層膜を成膜した後、バイアス反強磁性膜
の上面の全部又は一部が露出するように、電極リード層
膜の一部を削り取り、左右一対の電極リード層を形成す
る第4の工程を有することを特徴としたものであり、再
生ヘッドギャップレングスに関わらず、バイアス反強磁
性膜を制御することによって、フリー磁性層の磁化方向
をトラック幅方向に向けることが容易に実現でき、積層
バイアス膜からのバイアス磁界が固定磁性層に与える影
響はなく、それによる固定磁性層の磁化の傾きも生じな
いため、出力波形の対称性の劣化を抑えた磁気抵抗効果
型薄膜磁気ヘッドを作製することができる。また、バイ
アス非磁性膜の膜厚で積層バイアス膜からフリー磁性層
にかかるバイアス磁界の強さを容易に制御することがで
きるので、バルクハウゼンノイズが少なく、再生感度の
高い、再生性能の優れた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド
を作製することができる。また、バイアス非磁性膜を介
してバイアス強磁性膜とフリー磁性層の間に層間結合磁
界があり、縦バイアス層によるバイアス磁界は大きくな
くても良いため、縦バイアス層のバイアス磁界が固定磁
性層に与える影響が小さく、固定磁性層の磁化方向の傾
きが小さく、縦バイアス層からのバイアス磁界による出
力波形の対称性の劣化や出力低下も抑えた磁気抵抗効果
型薄膜磁気ヘッドを作製することができる。また、縦バ
イアス層の形状、GMR素子及び積層バイアス膜形状、
リード形状によって再生トラック幅を容易に制御するこ
とが可能な磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作製するこ
とができるという作用を有している。
According to a seventeenth aspect of the present invention, an antiferromagnetic layer film, a fixed magnetic layer film, a nonmagnetic layer film, and a free magnetic layer film are sequentially laminated on the lower gap insulating layer. A first step of forming a magnetoresistive element film, and forming a bias non-magnetic layer film, a bias ferromagnetic layer film, and a bias resistive layer on the free magnetic layer film at the uppermost portion of the magnetoresistive element film. After forming the magnetic layer film and forming the laminated bias layer film, the left and right sides of the magnetoresistive element film and the laminated bias layer film are scraped off respectively, and the antiferromagnetic layer, the fixed magnetic layer, the nonmagnetic layer, and the free layer are removed. A second step of forming a stacked bias film including a magnetoresistive element composed of a magnetic layer, a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film; I will touch the left and right sides of the laminate And a fourth step of forming and forming a pair of left and right electrode lead layers on the pair of left and right vertical bias layers. The invention according to claim 18 of the present invention is characterized in that, in the fourth step of claim 17, the upper surface of the pair of left and right vertical bias layers and the left and right portions of the upper surface of the bias antiferromagnetic film. And a fourth step of forming a pair of left and right electrode lead layers on the substrate. The invention according to a nineteenth aspect of the present invention is directed to the fourth aspect of the present invention. In the step, after the electrode lead layer film is formed so as to cover the pair of left and right vertical bias layers and the bias antiferromagnetic film, all or a part of the upper surface of the bias antiferromagnetic film is exposed. , A part of the electrode lead layer film is scraped off, and a pair of left and right electrode leads A fourth step of forming a layer is characterized in that the magnetization direction of the free magnetic layer is directed in the track width direction by controlling the bias antiferromagnetic film regardless of the read head gap length. Since the bias magnetic field from the laminated bias film does not affect the fixed magnetic layer and does not cause the magnetization of the fixed magnetic layer to be tilted, the magnetoresistance that suppresses the deterioration of the output waveform symmetry is realized. An effect type thin film magnetic head can be manufactured. In addition, since the strength of the bias magnetic field applied from the stacked bias film to the free magnetic layer can be easily controlled by the thickness of the bias nonmagnetic film, Barkhausen noise is reduced, reproduction sensitivity is high, and reproduction performance is excellent. A magnetoresistive thin-film magnetic head can be manufactured. Also, there is an interlayer coupling magnetic field between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer via the bias non-magnetic film, and the bias magnetic field due to the vertical bias layer need not be large. It is possible to manufacture a magnetoresistive thin-film magnetic head that has a small influence on the magnetic field, has a small inclination of the magnetization direction of the fixed magnetic layer, and suppresses deterioration of output waveform symmetry and output reduction due to a bias magnetic field from the vertical bias layer. it can. Also, the shape of the vertical bias layer, the shape of the GMR element and the stacked bias film,
This has the effect that a magnetoresistive thin-film magnetic head capable of easily controlling the reproduction track width by the lead shape can be manufactured.

【0035】また、本発明の請求項14に記載の発明
は、請求項11の第2の工程において、磁気抵抗効果素
子を構成するフリー磁性層の上に、バイアス非磁性膜,
バイアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜を成膜して、
バイアス非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバイアス反強
磁性膜からなる積層バイアス膜を形成し、更に、バイア
ス反強磁性膜の上に、キャップ層を形成する第2の工程
を有することを特徴としたものであり、また、本発明の
請求項16に記載の発明は、左右一対の電極リード層及
びバイアス反強磁性膜の露出した部分の上を覆うよう
に、キャップ層を成膜する第4の工程を有することを特
徴としたものであり、また、本発明の請求項20に記載
の発明は、左右一対の電極リード層及びバイアス反強磁
性膜の露出した部分の上に、キャップ層を成膜する第5
の工程を有することを特徴としたものであり、また、本
発明の請求項21に記載の発明は、磁気抵抗効果素子膜
の最上部にあるフリー磁性層膜の上に、バイアス非磁性
層膜、バイアス強磁性層膜及びバイアス反強磁性層膜を
成膜して、積層バイアス層膜を形成した後、更にその上
に、キャップ層膜を成膜し、磁気抵抗効果素子膜、積層
バイアス層膜及びキャップ層膜の左右両側部を削り取
り、反強磁性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性
層で構成される磁気抵抗効果素子とバイアス非磁性膜,
バイアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜からなる積層
バイアス膜とキャップ層とを形成する第2の工程を有す
ることを特徴としたものであり、前述の積層バイアス膜
の形成によってもたらされる効果以外に、積層バイアス
膜の上面の酸化が防止され、耐食性も向上し、それらに
よる特性劣化が少ない、再生性能の優れた磁気抵抗効果
型薄膜磁気ヘッドを作製することができるという作用を
有している。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the second step of the eleventh aspect, a bias non-magnetic film is formed on the free magnetic layer constituting the magnetoresistive element.
Forming a bias ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic film,
Forming a stacked bias film comprising a bias non-magnetic film, a bias ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic film, and further comprising a second step of forming a cap layer on the bias antiferromagnetic film. According to a sixteenth aspect of the present invention, a cap layer is formed to cover a pair of left and right electrode lead layers and an exposed portion of the bias antiferromagnetic film. The invention according to claim 20 of the present invention is characterized in that a cap layer is formed on the exposed portions of the pair of left and right electrode lead layers and the bias antiferromagnetic film. Fifth to deposit
The invention according to claim 21 of the present invention is characterized in that a bias non-magnetic layer film is formed on the free magnetic layer film at the uppermost part of the magnetoresistive element film. , A bias ferromagnetic layer film and a bias antiferromagnetic layer film, and a stacked bias layer film. After that, a cap layer film is further formed thereon. The left and right sides of the film and the cap layer are scraped off, and a magnetoresistive effect element composed of an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer, a bias nonmagnetic film,
It has a second step of forming a stacked bias film composed of a bias ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic film and a cap layer. This has the effect that oxidation of the upper surface of the stacked bias film is prevented, corrosion resistance is improved, and characteristic deterioration due to these is reduced, and a magnetoresistive thin film magnetic head with excellent reproduction performance can be manufactured.

【0036】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0037】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1を示す再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの概
要説明図であり、磁気記録媒体に対向するヘッド摺動面
側から見た磁気抵抗効果素子近傍を模式的に示した図で
ある。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic explanatory view of a reproducing magnetoresistive thin-film magnetic head according to Embodiment 1 of the present invention, which is viewed from a head sliding surface side facing a magnetic recording medium. It is the figure which showed typically the magnetoresistive effect element vicinity seen.

【0038】図1において、パーマロイ、Co系アモル
ファス磁性膜或いはFe系微粒子磁性膜等の軟磁性材料
を素材とする下部シールド層(図示せず)の上に形成さ
れたAl23、AlN或いはSiO2等の非磁性絶縁材
料を用いた下部ギャップ絶縁層(図示せず)の上に、I
rMn、αFe24、NiO、FeMn系合金膜、Pt
Mn系合金膜等の材料である反強磁性層1、NiFe系
合金膜、Co、CoFe合金膜等を材料とする固定磁性
層2、Cu等を材料とする非磁性層3が順次積層されて
形成され、その上に、固定磁性層2と同様の強磁性材料
を材料とするフリー磁性層4が形成され、反強磁性層
1、固定磁性層2、非磁性層3及びフリー磁性層4で構
成される磁気抵抗効果素子(MR素子或いはGMR素
子。以下、GMR素子と言う)5が形成されている。G
MR素子5のフリー磁性層4の上に、Ru等の非磁性材
料を用いたバイアス非磁性膜6が形成されており、その
上に、NiFe系合金膜、Co、CoFe合金膜等を材
料とするバイアス強磁性膜7が成膜形成されている。更
に、バイアス強磁性膜7の上に、GMR素子5の反強磁
性層1とは異種の反強磁性材料(但し、場合によっては
酸化金属膜を用いない方が良い)を用いてバイアス反強
磁性膜8が形成され、バイアス非磁性膜6、バイアス強
磁性膜7及びバイアス反強磁性膜8で構成される積層バ
イアス膜9を形成している。GMR素子5の固定磁性層
2に磁化の方向を与えるための反強磁性層1の熱処理条
件と積層バイアス膜9のバイアス強磁性膜7に磁化の方
向を与えるためのバイアス反強磁性膜8の熱処理条件
は、夫々の熱処理条件の加える磁場の強さ、処理温度或
いは処理時間のうち少なくとも1つの条件が異なるもの
でなければならないので、GMR素子5の反強磁性層1
の材料と積層バイアス膜の反強磁性膜8の材料は異種の
反強磁性材料でなければならない。バイアス強磁性膜7
の磁化の方向はバイアス反強磁性膜8との反強磁性結合
によって、トラック幅方向(例えば、X或いは−X方
向)に非常に安定した状態に保たれる。また、積層バイ
アス膜9のバイアス強磁性膜7とGMR素子5のフリー
磁性膜4とはバイアス非磁性膜6を介して強磁性的に結
合或いは反強磁性的に結合しており、GMR素子5のフ
リー磁性層4の磁化方向は、介在するバイアス非磁性膜
6の膜厚に対応してバイアス強磁性膜7の磁化の方向と
同じ方向或いは逆の方向に安定した状態を保つことにな
り、従って、結果的にフリー磁性層の磁化の方向はバイ
アス反強磁性膜によって容易に制御することができる。
また、積層バイアス膜9からフリー磁性層4にかかるバ
イアス磁界の大きさは、バイアス非磁性膜6の膜厚を変
化させることによって、バイアス強磁性膜7とフリー磁
性層4の層間結合磁界が変化するため容易に制御でき
る。
In FIG. 1, Al 2 O 3 , AlN, or Al 2 O 3 formed on a lower shield layer (not shown) made of a soft magnetic material such as permalloy, Co-based amorphous magnetic film or Fe-based fine particle magnetic film. On a lower gap insulating layer (not shown) using a nonmagnetic insulating material such as SiO 2 ,
rMn, αFe 2 O 4 , NiO, FeMn alloy film, Pt
An antiferromagnetic layer 1 made of a material such as a Mn-based alloy film, a fixed magnetic layer 2 made of a NiFe-based alloy film, a Co, CoFe alloy film or the like, and a nonmagnetic layer 3 made of a material such as Cu are sequentially laminated. A free magnetic layer 4 made of the same ferromagnetic material as the pinned magnetic layer 2 is formed thereon, and the antiferromagnetic layer 1, the pinned magnetic layer 2, the nonmagnetic layer 3, and the free magnetic layer 4 A magnetoresistive effect element (MR element or GMR element; hereinafter, referred to as GMR element) 5 is formed. G
A bias nonmagnetic film 6 using a nonmagnetic material such as Ru is formed on the free magnetic layer 4 of the MR element 5, and a NiFe-based alloy film, Co, CoFe alloy film or the like is formed thereon. The bias ferromagnetic film 7 to be formed is formed. Further, on the bias ferromagnetic film 7, an antiferromagnetic material different from the antiferromagnetic layer 1 of the GMR element 5 (however, in some cases, it is better not to use a metal oxide film) is used. A magnetic film 8 is formed, and a laminated bias film 9 composed of a bias nonmagnetic film 6, a bias ferromagnetic film 7, and a bias antiferromagnetic film 8 is formed. The heat treatment conditions of the antiferromagnetic layer 1 for giving the magnetization direction to the fixed magnetic layer 2 of the GMR element 5 and the bias antiferromagnetic film 8 for giving the magnetization direction to the bias ferromagnetic film 7 of the stacked bias film 9 are used. The heat treatment conditions must be different from at least one of the strength of the magnetic field applied, the processing temperature, and the processing time of the respective heat treatment conditions.
Must be different kinds of antiferromagnetic materials. Bias ferromagnetic film 7
The direction of magnetization is kept very stable in the track width direction (for example, the X or -X direction) by antiferromagnetic coupling with the bias antiferromagnetic film 8. Further, the bias ferromagnetic film 7 of the laminated bias film 9 and the free magnetic film 4 of the GMR element 5 are ferromagnetically or antiferromagnetically coupled via the bias non-magnetic film 6. The magnetization direction of the free magnetic layer 4 keeps a stable state in the same direction or the opposite direction to the magnetization direction of the bias ferromagnetic film 7 corresponding to the thickness of the interposed bias nonmagnetic film 6, Therefore, as a result, the direction of magnetization of the free magnetic layer can be easily controlled by the bias antiferromagnetic film.
The magnitude of the bias magnetic field applied from the stacked bias film 9 to the free magnetic layer 4 is changed by changing the thickness of the bias nonmagnetic film 6 so that the interlayer coupling magnetic field between the bias ferromagnetic film 7 and the free magnetic layer 4 changes. Can be easily controlled.

【0039】図2(a)に示すように、更に、それらの
上に、Cu、Cr或いはTa等の材料を用いた左右一対
の電極リード層21があり、その上に、図示していない
が、全体を覆うように下部ギャップ絶縁層と同様の絶縁
材料を用いて上部ギャップ絶縁層が形成され、更に、そ
の上に、下部シールド層と同様の軟磁性材料を用いて上
部シールド層が形成されて、再生ヘッド用磁気抵抗効果
型薄膜磁気ヘッドが構成される。本構造では、電極リー
ド層21の形状によって再生トラック幅を容易に制御す
ることが可能である。
As shown in FIG. 2A, there is a pair of left and right electrode lead layers 21 made of a material such as Cu, Cr or Ta on them. The upper gap insulating layer is formed using the same insulating material as the lower gap insulating layer so as to cover the whole, and the upper shield layer is formed thereon further using the same soft magnetic material as the lower shield layer. Thus, a magnetoresistive thin-film magnetic head for a reproducing head is formed. In this structure, the reproduction track width can be easily controlled by the shape of the electrode lead layer 21.

【0040】尚、左右一対の電極リード層21及びバイ
アス反強磁性膜8の露出した部分の上面を覆うようにT
a等を材料としてキャップ層22を形成して酸化を防
ぎ、耐食性を向上させるようにする方が好ましい。
It should be noted that T is so formed as to cover the upper surfaces of the exposed portions of the pair of left and right electrode lead layers 21 and the bias antiferromagnetic film 8.
It is preferable to form the cap layer 22 using a or the like as a material to prevent oxidation and improve corrosion resistance.

【0041】GMR素子5を構成する固定磁性層2の磁
化の方向が磁気記録媒体に対向するヘッド摺動面と直行
するY方向(図1の紙面に垂直な方向)になるように、
固定磁性層2にY方向に磁場が与えられて、所定の温度
及び時間で熱処理(アニール)され、反強磁性層1との
反強磁性結合による結合磁界により、固定磁性層2の磁
化の方向はY方向に固定される。一方、バイアス強磁性
膜7の磁化の方向を固定磁性層2の磁化の方向に略直行
した方向(図1において、トラック幅方向即ちX或いは
−X方向)になるように設定するためのバイアス反強磁
性膜8への磁界の強さ、熱処理温度或いは処理時間の条
件の内、少なくとも1つの条件が、固定磁性層2の磁化
の方向を設定するための反強磁性層1の熱処理条件と異
なる条件で磁化の方向が設定できるようなバイアス反強
磁性膜8の材料を選定して用いることが必要である。ま
た、これらの熱処理は、左右一対の電極リード層21の
上に、キャップ層22が成膜された後、且つ、キャップ
層22、電極リード層21、積層バイアス膜9及びGM
R素子5が所定の形状にパターニングされて削り取られ
る前に、実施するのが好ましい。
The direction of magnetization of the fixed magnetic layer 2 constituting the GMR element 5 is set in the Y direction (direction perpendicular to the plane of FIG. 1) perpendicular to the head sliding surface facing the magnetic recording medium.
A magnetic field is applied to the fixed magnetic layer 2 in the Y direction, and the pinned magnetic layer 2 is heat-treated (annealed) at a predetermined temperature and for a predetermined time. Is fixed in the Y direction. On the other hand, the bias direction for setting the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film 7 to be substantially perpendicular to the direction of magnetization of the fixed magnetic layer 2 (the track width direction, ie, the X or -X direction in FIG. 1). At least one of the conditions of the strength of the magnetic field applied to the ferromagnetic film 8, the heat treatment temperature or the treatment time is different from the heat treatment conditions of the antiferromagnetic layer 1 for setting the magnetization direction of the fixed magnetic layer 2. It is necessary to select and use a material for the bias antiferromagnetic film 8 such that the direction of magnetization can be set under the conditions. These heat treatments are performed after the cap layer 22 is formed on the pair of left and right electrode lead layers 21 and after the cap layer 22, the electrode lead layer 21, the laminated bias film 9 and the GM
It is preferable to perform the process before the R element 5 is patterned into a predetermined shape and cut off.

【0042】また、図2(b)に示すように、バイアス
反強磁性層8の上面にキャップ層23が形成されていて
も良い。これらの場合の熱処理も、上述の熱処理の場合
と同様に、固定磁性層2の磁化の方向を設定するための
反強磁性層1に加える熱処理条件と積層バイアス膜9と
しての磁化の方向を設定するためのバイアス反強磁性膜
8に加える熱処理条件とは異なることが必要であり、ま
た、バイアス反強磁性膜8の上にキャップ層23を成膜
した後、左右の電極リード層21を形成する前に実施す
るのが好ましい。また、左右の電極リード層21を形成
する前に、電極リード層21と接するキャップ層23の
少なくとも一部を削り取ることにより、抵抗を低下させ
る効果もある。
Further, as shown in FIG. 2B, a cap layer 23 may be formed on the upper surface of the bias antiferromagnetic layer 8. In these heat treatments, the heat treatment conditions to be applied to the antiferromagnetic layer 1 for setting the magnetization direction of the fixed magnetic layer 2 and the magnetization direction as the stacked bias film 9 are also set in the same manner as the heat treatment described above. It is necessary that the heat treatment conditions to be applied to the bias antiferromagnetic film 8 be different from the above, and that the left and right electrode lead layers 21 are formed after the cap layer 23 is formed on the bias antiferromagnetic film 8. It is preferable to carry out before carrying out. In addition, before forming the left and right electrode lead layers 21, at least a part of the cap layer 23 in contact with the electrode lead layers 21 is scraped off, which also has the effect of reducing the resistance.

【0043】更に、バイアス非磁性膜6の膜厚が小さけ
れば、GMR素子5のフリー磁性層4の磁化の方向は、
バイアス強磁性膜7との強磁性的な結合によってバイア
ス強磁性膜の磁化の方向と同じ方向のままであり、それ
よりもバイアス非磁性膜6の膜厚が大きくなるとフリー
磁性層4の磁化の方向はバイアス強磁性膜7と反強磁性
的な結合をしてバイアス強磁性膜7の磁化の方向と逆方
向になり、更に、バイアス非磁性膜6の膜厚が大きくな
るとフリー磁性層4の磁化の方向は再びバイアス強磁性
膜7の磁化の方向と同じ方向になるというように、膜厚
によって磁化の方向が同じ方向或いは逆の方向と周期的
に変化し、層間結合磁界の強さも徐々に減衰してゆく。
一方、図3はフリー磁性層にかかる層間結合磁界の強さ
と再生出力の関係をシミュレーションした結果であり、
フリー磁性層に付加された磁界の強さが非常に強い場合
に比較して小さい時の方が再生出力は非常に高くなって
おり、特に層間結合磁界が8kA/m以下で大幅に再生
出力が増加していることが分かる。従来のようにフリー
磁性層の上に直接バイアス用反強磁性膜が成膜された場
合には、フリー磁性層とバイアス用反強磁性膜とは非常
に強く反強磁性結合し、フリー磁性層にかかる磁界の強
さは使用するバイアス用反強磁性膜の材料、膜厚により
決まるため、フリー磁性層にかかる磁界の強さを微妙に
制御することは非常に難しい。特に8kA/m以下で安
定させることは困難である。
Further, if the thickness of the bias nonmagnetic film 6 is small, the direction of magnetization of the free magnetic layer 4 of the GMR element 5 is
Due to ferromagnetic coupling with the bias ferromagnetic film 7, the magnetization remains in the same direction as the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film. If the thickness of the bias non-magnetic film 6 becomes larger than that, the magnetization of the free magnetic layer 4 becomes smaller. The direction is antiferromagnetically coupled with the bias ferromagnetic film 7 and becomes opposite to the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film 7. Further, when the thickness of the bias nonmagnetic film 6 increases, the free magnetic layer 4 The magnetization direction periodically changes in the same direction or the opposite direction depending on the film thickness such that the direction of magnetization is again the same as the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film 7, and the strength of the interlayer coupling magnetic field gradually increases. It will be attenuated.
On the other hand, FIG. 3 shows the result of simulating the relationship between the strength of the interlayer coupling magnetic field applied to the free magnetic layer and the reproduction output.
The reproduction output is very high when the intensity of the magnetic field applied to the free magnetic layer is very small as compared with the case where the intensity of the magnetic field applied to the free magnetic layer is very strong. It can be seen that it has increased. When a bias antiferromagnetic film is formed directly on the free magnetic layer as in the conventional case, the free magnetic layer and the bias antiferromagnetic film are very strongly antiferromagnetically coupled, and the free magnetic layer is formed. Is determined by the material and thickness of the bias antiferromagnetic film used, and it is very difficult to delicately control the strength of the magnetic field applied to the free magnetic layer. In particular, it is difficult to stabilize at 8 kA / m or less.

【0044】従って、バイアス非磁性膜6の膜厚を適切
な範囲に設定することによって、フリー磁性層4の磁化
の方向がトラック幅方向に付加されたバイアス強磁性膜
7の磁化の方向と同じ或いは逆の方向で、且つ、層間結
合磁界の強さが8kA/m以下(100Oe以下)にな
るようにすることができ、高い再生出力を得ることがで
きるようにバイアス非磁性膜6の膜厚を設定することが
できる。
Therefore, by setting the thickness of the bias non-magnetic film 6 in an appropriate range, the direction of magnetization of the free magnetic layer 4 is the same as the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film 7 added in the track width direction. Alternatively, the film thickness of the bias non-magnetic film 6 can be set in the opposite direction and the strength of the interlayer coupling magnetic field can be set to 8 kA / m or less (100 Oe or less), and a high reproduction output can be obtained. Can be set.

【0045】層間結合磁界によってフリー磁性層4にバ
イアス磁界をかけるため、再生ヘッドギャップレングス
に関わらず、フリー磁性層4の磁化方向をトラック幅方
向に向けることが容易にでき、積層バイアス膜9からの
バイアス磁界が固定磁性層2に与える影響はなく、それ
による固定磁性層2の磁化の傾きも生じないため、出力
波形の対称性の劣化が抑えられる。
Since a bias magnetic field is applied to the free magnetic layer 4 by the interlayer coupling magnetic field, the magnetization direction of the free magnetic layer 4 can be easily oriented in the track width direction regardless of the reproducing head gap length. Has no effect on the fixed magnetic layer 2 and does not cause the inclination of the magnetization of the fixed magnetic layer 2, thereby suppressing the deterioration of the symmetry of the output waveform.

【0046】尚、図4に示すように、固定磁性層2を、
第1の固定磁性層膜41、非磁性材料を用いた固定中間
非磁性層膜42及び第2の固定磁性層膜43が積層され
て形成された積層固定磁性層44とし、反強磁性層1、
積層固定磁性層44、非磁性層3及びフリー磁性層4か
らなるGMR素子45を形成しても良い。検討結果によ
れば、この場合の第1の固定磁性層膜41と第2の固定
磁性層膜43とを反強磁性的に非常に強く結合させるた
めの固定中間非磁性層膜42の膜厚は、用いる非磁性材
料により異なり、
As shown in FIG. 4, the fixed magnetic layer 2 is
A first fixed magnetic layer film 41, a fixed intermediate non-magnetic layer film 42 using a non-magnetic material, and a second fixed magnetic layer film 43 are stacked to form a laminated fixed magnetic layer 44. ,
A GMR element 45 including the laminated fixed magnetic layer 44, the nonmagnetic layer 3, and the free magnetic layer 4 may be formed. According to the examination result, the thickness of the fixed intermediate nonmagnetic layer film 42 for making the first fixed magnetic layer film 41 and the second fixed magnetic layer film 43 very strongly antiferromagnetically coupled in this case. Depends on the non-magnetic material used,

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】の如き結果を得た。The following results were obtained.

【0049】以上のように本実施の形態1によれば、積
層バイアス膜を構成するバイアス強磁性膜はバイアス反
強磁性膜と強く反強磁性結合し、バイアス強磁性膜の磁
化の方向をバイアス反強磁性膜によって容易に制御する
ことができ、磁気抵抗効果素子(MR素子或いはGMR
素子。以下、GMR素子と言う)のフリー磁性層は、バ
イアス非磁性膜を介してバイアス強磁性膜と強磁性的に
結合或いは反強磁性的に結合し、その磁化の方向はバイ
アス強磁性膜と同方向或いは逆方向に向き易く、結果的
にフリー磁性層の磁化方向はバイアス反強磁性膜によっ
て容易に制御することができ、且つ、バイアス強磁性膜
とフリー磁性層との間に介在するバイアス非磁性膜の膜
厚によりバイアス強磁性膜とフリー磁性層との強磁性的
な結合或いは反強磁性的な結合による層間結合磁界の強
さを容易に制御することができる。そのため、再生ヘッ
ドギャップレングスに関わらず、フリー磁性層の磁化方
向をトラック幅方向に向けることが容易に実現でき、積
層バイアス膜からのバイアス磁界が固定磁性層に与える
影響はなく、それによる固定磁性層の磁化の傾きも生じ
ないため、出力波形の対称性の劣化が抑えられる。ま
た、バイアス非磁性膜の膜厚を最適に選ぶことによって
積層バイアス膜からフリー磁性層にかかるバイアス磁界
として8kA/m以下の磁界の強さを安定して与えるこ
とができ、バルクハウゼンノイズが少なく、再生感度が
高い等の再生性能の向上を図ることができる。また、リ
ード形状のみによって再生トラック幅を容易に制御する
ことが可能である。
As described above, according to the first embodiment, the bias ferromagnetic film forming the stacked bias film is strongly antiferromagnetically coupled to the bias antiferromagnetic film, and the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film is biased. It can be easily controlled by the antiferromagnetic film, and can be controlled by a magnetoresistive effect element (MR element or GMR
element. The free magnetic layer of the GMR element is ferromagnetically or antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias nonmagnetic film, and its magnetization direction is the same as that of the bias ferromagnetic film. The magnetization direction of the free magnetic layer can be easily controlled by the bias antiferromagnetic film, and the bias voltage between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer can be easily controlled. The strength of the interlayer coupling magnetic field due to ferromagnetic or antiferromagnetic coupling between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer can be easily controlled by the thickness of the magnetic film. Therefore, regardless of the read head gap length, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction, and the bias magnetic field from the laminated bias film does not affect the fixed magnetic layer. Since the inclination of the magnetization of the layer does not occur, deterioration of the symmetry of the output waveform is suppressed. Further, by optimally selecting the thickness of the bias nonmagnetic film, a magnetic field strength of 8 kA / m or less can be stably given as a bias magnetic field applied from the stacked bias film to the free magnetic layer, and Barkhausen noise is reduced. Thus, it is possible to improve reproduction performance such as high reproduction sensitivity. Further, it is possible to easily control the reproduction track width only by the lead shape.

【0050】(実施の形態2)図5は、本発明の実施の
形態2を示す再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの概
要説明図であり、磁気記録媒体に対向するヘッド摺動面
側から見た磁気抵抗効果素子近傍を模式的に示した図で
ある。
(Embodiment 2) FIG. 5 is a schematic explanatory view of a reproducing magnetoresistive thin-film magnetic head according to Embodiment 2 of the present invention. It is the figure which showed typically the magnetoresistive effect element vicinity seen.

【0051】図5(a)に示すように、下部シールド層
(図示せず)、下部ギャップ絶縁層(図示せず)の上
に、反強磁性層51、固定磁性層52、非磁性層53及
びフリー磁性層54が順次積層成膜され、反強磁性層5
1、固定磁性層52、非磁性層53及びフリー磁性層5
4からなるGMR素子500が形成されている。更に、
その上に、バイアス非磁性膜55、バイアス強磁性膜5
6及びバイアス反強磁性膜57が積層成膜されて積層バ
イアス膜501が形成されており、積層成膜形成された
GMR素子500及び積層バイアス膜501の左右両側
面に接して左右一対の電極リード層58が形成されてい
る。尚、左右一対の電極リード層58はGMR素子50
0及び積層バイアス層501の左右両側面及びバイアス
反強磁性膜57の上面の一部の上に成膜形成されていて
も良い。更に、その上に、図示していないが、全体を覆
うように下部ギャップ絶縁層と同様の絶縁材料を用いて
上部ギャップ絶縁層が形成され、更に、その上に、上部
シールド層が形成されて、再生用磁気抵抗効果型薄膜磁
気ヘッドが構成される。本構造では、電極リード層58
形状、GMR素子500及び積層バイアス膜501形状
によって再生トラック幅を容易に制御することが可能で
ある。
As shown in FIG. 5A, an antiferromagnetic layer 51, a pinned magnetic layer 52, and a nonmagnetic layer 53 are formed on a lower shield layer (not shown) and a lower gap insulating layer (not shown). And a free magnetic layer 54 are sequentially laminated to form an antiferromagnetic layer 5.
1. Fixed magnetic layer 52, non-magnetic layer 53, and free magnetic layer 5
4 is formed. Furthermore,
The bias non-magnetic film 55 and the bias ferromagnetic film 5
6 and a bias antiferromagnetic film 57 are laminated to form a laminated bias film 501. A pair of left and right electrode leads are in contact with the left and right sides of the laminated GMR element 500 and the laminated bias film 501. A layer 58 is formed. The pair of left and right electrode lead layers 58 is a GMR element 50.
It may be formed on both left and right sides of the zero and stacked bias layer 501 and a part of the upper surface of the bias antiferromagnetic film 57. Furthermore, although not shown, an upper gap insulating layer is formed using the same insulating material as the lower gap insulating layer so as to cover the entirety, and an upper shield layer is further formed thereon. Thus, a reproducing magnetoresistive thin film magnetic head is constructed. In this structure, the electrode lead layer 58
The reproduction track width can be easily controlled by the shape, the shape of the GMR element 500, and the shape of the stacked bias film 501.

【0052】尚、左右一対の電極リード層58及びバイ
アス反強磁性膜57の露出した部分の上面を覆うように
Ta等を材料としてキャップ層59を形成して酸化を防
ぎ、耐食性を向上させるようにしても良いということは
言うまでもない。固定磁性層52の磁化の方向を設定す
るための反強磁性層51に加える熱処理条件と積層バイ
アス膜501としての磁化の方向を設定するためのバイ
アス反強磁性膜57に加える熱処理条件とは異なること
が必要であり、キャップ層59の成膜後、キャップ層5
9、電極リード層58、積層バイアス膜501及びGM
R素子500がパターニングされて所定の形状に形成さ
れる前に、熱処理を実施するのが良い。
A cap layer 59 made of Ta or the like is formed to cover the upper surfaces of the exposed portions of the pair of left and right electrode lead layers 58 and the bias antiferromagnetic film 57 so as to prevent oxidation and improve corrosion resistance. Needless to say, it is OK. The heat treatment conditions applied to the antiferromagnetic layer 51 for setting the magnetization direction of the fixed magnetic layer 52 are different from the heat treatment conditions applied to the bias antiferromagnetic film 57 for setting the magnetization direction as the stacked bias film 501. After the formation of the cap layer 59, the cap layer 5
9, electrode lead layer 58, laminated bias film 501 and GM
It is preferable to perform a heat treatment before the R element 500 is patterned and formed into a predetermined shape.

【0053】また、図5(b)に示すように、左右一対
の電極リード層503の間にあり、バイアス反強磁性膜
57の露出した上面に接するようにキャップ層502が
形成されていても良い。この時の固定磁性層の磁化方向
を設定するための反強磁性層51に加える熱処理と積層
バイアス膜501としての磁化の方向を設定するための
バイアス反強磁性膜57に加える熱処理は、キャップ層
502が積層バイアス膜501を構成するバイアス反強
磁性膜57の上に成膜された後、左右一対の電極リード
層503が形成される前に実施するのが好ましい。
Further, as shown in FIG. 5B, even if a cap layer 502 is formed between a pair of left and right electrode lead layers 503 and is in contact with the exposed upper surface of the bias antiferromagnetic film 57. good. At this time, the heat treatment applied to the antiferromagnetic layer 51 for setting the magnetization direction of the fixed magnetic layer and the heat treatment applied to the bias antiferromagnetic film 57 for setting the magnetization direction as the stacked bias film 501 are performed by the cap layer. It is preferable that the step be performed after the layer 502 is formed on the bias antiferromagnetic film 57 constituting the stacked bias film 501 and before the pair of left and right electrode lead layers 503 is formed.

【0054】また、フリー磁性層54は、バイアス非磁
性膜55を介してバイアス強磁性膜56と反強磁性的に
結合し、バイアス強磁性膜56の磁化の方向と逆方向の
磁化方向をGMR素子500のフリー磁性層54に与え
るように、バイアス非磁性膜55の膜厚の厚さを設定す
る。それによって、バイアス強磁性膜56とフリー磁性
膜54における端面磁荷による漏れ磁界は、お互いに打
ち消され、端部までより安定した磁化の方向が得られ、
バルクハウゼンノイズを低減できる。
The free magnetic layer 54 is antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film 56 via the bias nonmagnetic film 55, and changes the magnetization direction of the bias ferromagnetic film 56 in the direction opposite to the magnetization direction to GMR. The thickness of the bias nonmagnetic film 55 is set so as to be applied to the free magnetic layer 54 of the element 500. As a result, the leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge in the bias ferromagnetic film 56 and the free magnetic film 54 is canceled out by each other, and a more stable magnetization direction is obtained up to the end.
Barkhausen noise can be reduced.

【0055】また、フリー磁性層54とバイアス強磁性
膜56との反強磁性的な層間結合磁界の強さが8kA/
m以下になるように、バイアス非磁性膜55の膜厚の厚
さを設定して、フリー磁性層54の磁化の方向(例え
ば、X方向の場合)をバイアス強磁性膜56の磁化の方
向(−X方向)と逆の方向の磁化の方向にする。バイア
ス非磁性膜55の膜厚と、フリー磁性層54及びバイア
ス強磁性膜56の磁化の方向との関係及びフリー磁性層
にかかる層間結合磁界の強さと再生出力の関係は前述の
実施の形態1と同様である。従って、バイアス非磁性膜
55の膜厚を適切な範囲に設定することによって、反強
磁性的に結合した層間結合磁界の強さが8kA/m以下
になるようにすることができる。
The strength of the antiferromagnetic interlayer coupling magnetic field between the free magnetic layer 54 and the bias ferromagnetic film 56 is 8 kA /
m, the thickness of the bias non-magnetic film 55 is set so that the direction of magnetization of the free magnetic layer 54 (for example, in the X direction) is changed to the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film 56 ( (−X direction). The relationship between the thickness of the bias nonmagnetic film 55 and the direction of magnetization of the free magnetic layer 54 and the bias ferromagnetic film 56 and the relationship between the intensity of the interlayer coupling magnetic field applied to the free magnetic layer and the reproduction output are described in the first embodiment. Is the same as Therefore, by setting the thickness of the bias nonmagnetic film 55 in an appropriate range, the strength of the interlayer coupling magnetic field that is antiferromagnetically coupled can be reduced to 8 kA / m or less.

【0056】また、従来のようにフリー磁性層に磁化の
方向を与えるためのGMR素子の側面に接した縦バイア
ス層がないため、縦バイアス層からの磁界によって固定
磁性層52の磁化の方向が傾くこともなく、出力波形の
対称性を悪化させることもない。
Further, since there is no longitudinal bias layer in contact with the side surface of the GMR element for giving the direction of magnetization to the free magnetic layer as in the prior art, the magnetization direction of the fixed magnetic layer 52 is changed by the magnetic field from the longitudinal bias layer. It does not tilt and does not degrade the symmetry of the output waveform.

【0057】尚、フリー磁性層54は、バイアス非磁性
膜55を介してバイアス強磁性膜56と強磁性的に結合
し、バイアス強磁性膜56の磁化の方向と同じ方向の磁
化の方向がGMR素子500のフリー磁性層54に与え
られるように、且つ、その強磁性的な結合による層間結
合磁界の強さが8kA/m以下の強さになるように、バ
イアス非磁性膜55の膜厚の厚さを設定して、フリー磁
性層54の磁化の方向(例えば、X方向の場合)をバイ
アス強磁性膜56の磁化の方向(X方向)と同じ方向の
磁化の方向にした場合でも、端面磁荷による漏れ磁界に
よる端部での磁化方向の乱れは発生するが再生出力向上
及びバルクハウゼンノイズ低減の効果はある。
The free magnetic layer 54 is ferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film 56 via the bias non-magnetic film 55, and the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film 56 is the same as that of the bias ferromagnetic film 56. The thickness of the bias non-magnetic film 55 is adjusted so that it is applied to the free magnetic layer 54 of the element 500 and the strength of the interlayer coupling magnetic field due to the ferromagnetic coupling is 8 kA / m or less. Even when the thickness is set and the direction of magnetization of the free magnetic layer 54 (for example, in the X direction) is the same as the direction of magnetization (X direction) of the bias ferromagnetic film 56, the end face is not affected. Although the magnetization direction is disturbed at the end due to the leakage magnetic field due to the magnetic charge, there are effects of improving the reproduction output and reducing Barkhausen noise.

【0058】尚、前述の実施の形態1と同様に、固定磁
性層52を積層固定磁性層としても良いのは言うまでも
ない。
It is needless to say that the pinned magnetic layer 52 may be a stacked pinned magnetic layer as in the first embodiment.

【0059】以上のように本実施の形態2によれば、積
層バイアス膜を構成するバイアス強磁性膜はバイアス反
強磁性膜と強く反強磁性結合し、バイアス強磁性膜の磁
化の方向をバイアス反強磁性膜によって容易に制御する
ことができ、磁気抵抗効果素子(MR素子或いはGMR
素子。以下、GMR素子と言う)のフリー磁性層は、バ
イアス非磁性膜を介してバイアス強磁性膜と反強磁性的
に結合し、その磁化の方向はバイアス強磁性膜と逆方向
に向き易く、従って、結果的にフリー磁性層の磁化方向
はバイアス反強磁性膜によって容易に制御することがで
き、且つ、バイアス強磁性膜とフリー磁性層との間に介
在するバイアス非磁性膜の膜厚によりバイアス強磁性膜
とフリー磁性層との反強磁性的な結合による層間結合磁
界の強さを容易に制御することができる。そのため、再
生ヘッドギャップレングスに関わらず、バイアス反強磁
性膜を制御することによって、フリー磁性層の磁化方向
をトラック幅方向に向けることが容易に実現でき、積層
バイアス膜からのバイアス磁界が固定磁性層に与える影
響はなく、それによる固定磁性層の磁化の傾きも生じな
いため、出力波形の対称性の劣化が抑えられる。また、
バイアス非磁性膜の膜厚を最適に選ぶことによって積層
バイアス膜からフリー磁性層にかかるバイアス磁界とし
て8kA/m以下の磁界の強さを安定して与えることが
でき、バルクハウゼンノイズが少なく、再生感度が高い
等の再生性能の向上を図ることができる。また、リード
形状、磁気抵抗効果素子及び積層バイアス膜形状によっ
て再生トラック幅を容易に制御することが可能で、バイ
アス強磁性膜とフリー磁性層とを反強磁性的に結合させ
るように、バイアス非磁性膜の膜厚を選ぶことによっ
て、バイアス強磁性膜とフリー磁性膜における端面磁荷
による漏れ磁界は、お互いに打ち消され、端部までより
安定した磁化の方向が得られ、バルクハウゼンノイズが
少なく、再生性能の向上を図ることができる。
As described above, according to the second embodiment, the bias ferromagnetic film constituting the stacked bias film is strongly antiferromagnetically coupled to the bias antiferromagnetic film, and the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film is biased. It can be easily controlled by an antiferromagnetic film, and can be controlled by a magnetoresistive element (MR element or GMR).
element. The free magnetic layer of the GMR element is antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias non-magnetic film, and its magnetization direction is easily opposite to the direction of the bias ferromagnetic film. As a result, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily controlled by the bias antiferromagnetic film, and the bias direction can be controlled by the thickness of the bias nonmagnetic film interposed between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer. The strength of the interlayer coupling magnetic field due to the antiferromagnetic coupling between the ferromagnetic film and the free magnetic layer can be easily controlled. Therefore, regardless of the read head gap length, by controlling the bias antiferromagnetic film, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction, and the bias magnetic field from the laminated bias film is fixed. There is no effect on the layer, and no inclination of the magnetization of the fixed magnetic layer is caused thereby, so that the deterioration of the symmetry of the output waveform is suppressed. Also,
By optimally selecting the film thickness of the bias non-magnetic film, a magnetic field strength of 8 kA / m or less can be stably applied as a bias magnetic field applied from the laminated bias film to the free magnetic layer, and Barkhausen noise is reduced and reproduction is performed. The reproduction performance such as high sensitivity can be improved. Further, the read track width can be easily controlled by the shape of the lead, the magnetoresistive element, and the shape of the laminated bias film, and the bias non-biased so that the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer are antiferromagnetically coupled. By selecting the film thickness of the magnetic film, the leakage magnetic field due to the end face magnetic charge in the bias ferromagnetic film and the free magnetic film is canceled by each other, and a more stable magnetization direction is obtained up to the end, and Barkhausen noise is reduced. Thus, the reproduction performance can be improved.

【0060】(実施の形態3)図6は、本発明の実施の
形態3を示す再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの概
要説明図であり、磁気記録媒体に対向するヘッド摺動面
側から見た磁気抵抗効果素子近傍を模式的に示した図で
ある。
(Embodiment 3) FIG. 6 is a schematic explanatory view of a reproducing magnetoresistive thin-film magnetic head according to Embodiment 3 of the present invention. It is the figure which showed typically the magnetoresistive effect element vicinity seen.

【0061】図6(a)において、下部シールド層(図
示せず)、下部ギャップ絶縁層(図示せず)の上に、反
強磁性層61、固定磁性層62、非磁性層63及びフリ
ー磁性層64が順次積層成膜されており、反強磁性層6
1、固定磁性層62、非磁性層63及びフリー磁性層6
4からなるGMR素子600が形成されている。更に、
その上に、バイアス非磁性膜65、バイアス強磁性膜6
6及びバイアス反強磁性膜67が積層成膜されて積層バ
イアス膜601が形成されており、夫々積層成膜形成さ
れたGMR素子600及び積層バイアス膜601の左右
両側面に接してCoPt系合金膜等の硬質磁性膜からな
る左右一対の縦バイアス層68が形成されている。左右
一対の縦バイアス層68の上に、左右一対の電極リード
層69が成膜形成されている。尚、左右一対の電極リー
ド層69は左右一対の縦バイアス層68の上面及び露出
したバイアス反強磁性膜67の上面の一部の上に成膜形
成されていても良い。更に、その上に、図示していない
が、全体を覆うように下部ギャップ絶縁層と同様の絶縁
材料を用いて上部ギャップ絶縁層が形成され、更に、そ
の上に、上部シールド層が形成されて、再生用磁気抵抗
効果型薄膜磁気ヘッドが構成される。本構造では、縦バ
イアス層68の形状、GMR素子600及び積層バイア
ス膜601形状、電極リード層69形状によって再生ト
ラック幅を容易に制御することが可能である。
In FIG. 6A, an antiferromagnetic layer 61, a fixed magnetic layer 62, a nonmagnetic layer 63, and a free magnetic layer are formed on a lower shield layer (not shown) and a lower gap insulating layer (not shown). The layer 64 is formed by sequentially laminating the layers.
1. Fixed magnetic layer 62, non-magnetic layer 63, and free magnetic layer 6
4 is formed. Furthermore,
A bias non-magnetic film 65 and a bias ferromagnetic film 6
6 and a bias antiferromagnetic film 67 are laminated to form a laminated bias film 601, and a CoPt-based alloy film is in contact with the left and right side surfaces of the laminated GMR element 600 and the laminated bias film 601, respectively. A pair of left and right vertical bias layers 68 made of a hard magnetic film such as those described above are formed. A pair of left and right electrode lead layers 69 is formed on the pair of left and right vertical bias layers 68. The pair of left and right electrode lead layers 69 may be formed on the upper surfaces of the pair of left and right vertical bias layers 68 and on a part of the exposed upper surface of the bias antiferromagnetic film 67. Furthermore, although not shown, an upper gap insulating layer is formed using the same insulating material as the lower gap insulating layer so as to cover the entirety, and an upper shield layer is further formed thereon. Thus, a reproducing magnetoresistive thin film magnetic head is constructed. In this structure, the reproduction track width can be easily controlled by the shape of the vertical bias layer 68, the shape of the GMR element 600 and the laminated bias film 601, and the shape of the electrode lead layer 69.

【0062】尚、前述の実施の形態1と同様に、積層バ
イアス膜601のバイアス反強磁性膜67とGMR素子
600の反強磁性層61の材料は、バイアス強磁性膜6
6或いは固定磁性層62の夫々に磁化の方向を与えるた
めの夫々の熱処理条件のうち少なくとも1つの条件が異
なる材料でなければならない。
As in the first embodiment, the material of the bias antiferromagnetic film 67 of the stacked bias film 601 and the material of the antiferromagnetic layer 61 of the GMR element 600 are the same as those of the bias ferromagnetic film 6.
At least one of the heat treatment conditions for giving the direction of magnetization to each of the fixed magnetic layer 6 and the pinned magnetic layer 62 must be a different material.

【0063】また、左右一対の電極リード層69及びバ
イアス反強磁性膜67の露出した部分の上面を覆うよう
にTa等を材料としてキャップ層60を形成して酸化を
防ぐようにしても良いということは言うまでもない。こ
の時、バイアス強磁性膜66或いは固定磁性層62の夫
々に磁化の方向を与えるための熱処理は、GMR素子6
00の上に積層バイアス膜601が形成された後、GM
R素子600及び積層バイアス膜601が台形状に削り
取られる前に、実施するのが好ましい。また、図6
(b)に示すように、左右一対の電極リード層69の間
にあり、バイアス反強磁性膜67の露出した上面に接す
るようにキャップ層602が形成されていても良い。こ
の時の熱処理も、キャップ層602が積層バイアス膜6
01の上に成膜された後、GMR素子600、積層バイ
アス膜601及びキャップ層602が台形状に削り取ら
れる前に、実施するのが好ましい。
The cap layer 60 made of Ta or the like may be formed to cover the upper surfaces of the exposed portions of the pair of left and right electrode lead layers 69 and the bias antiferromagnetic film 67 to prevent oxidation. Needless to say. At this time, the heat treatment for giving the direction of magnetization to each of the bias ferromagnetic film 66 and the pinned magnetic layer 62 is performed by the GMR element 6.
After the stacked bias film 601 is formed on the
This is preferably performed before the R element 600 and the stacked bias film 601 are cut into a trapezoidal shape. FIG.
As shown in (b), a cap layer 602 may be formed between the pair of left and right electrode lead layers 69 and in contact with the exposed upper surface of the bias antiferromagnetic film 67. At this time, the heat treatment also causes the cap layer 602 to
It is preferable to perform the process after the film is formed on the substrate 01 and before the GMR element 600, the stacked bias film 601 and the cap layer 602 are scraped into a trapezoidal shape.

【0064】フリー磁性層64は、バイアス非磁性膜6
5を介してバイアス強磁性膜66と強磁性的に結合し、
バイアス強磁性膜66の磁化の方向と同一方向の磁化方
向をGMR素子600のフリー磁性層64に与えるよう
に、バイアス非磁性膜65の膜厚の厚さを設定する。そ
れによって、バイアス強磁性膜66とフリー磁性膜64
における端面磁荷による漏れ磁界は、縦バイアス層68
の端面磁荷による漏れ磁界によって打ち消され、端部ま
でより安定した磁化の方向が得られ、バルクハウゼンノ
イズを低減できる。
The free magnetic layer 64 is formed of the bias nonmagnetic film 6
5, ferromagnetically coupled with the bias ferromagnetic film 66,
The thickness of the bias non-magnetic film 65 is set such that the same magnetization direction as that of the bias ferromagnetic film 66 is given to the free magnetic layer 64 of the GMR element 600. Thereby, the bias ferromagnetic film 66 and the free magnetic film 64
The leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge in the vertical bias layer 68
The magnetic field is canceled by the leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge, and a more stable magnetization direction can be obtained up to the end, and Barkhausen noise can be reduced.

【0065】また、フリー磁性層64とバイアス強磁性
膜66との強磁性的な層間結合磁界の強さが8kA/m
以下の強さになるように、バイアス非磁性膜65の膜厚
の厚さを設定して、フリー磁性層64の磁化の方向(例
えば、X方向の場合)をバイアス強磁性膜66の磁化の
方向(X方向)と同じ方向の磁化の方向にする。バイア
ス非磁性膜65の膜厚と、フリー磁性層64及びバイア
ス強磁性膜66の磁化の方向との関係及びフリー磁性層
にかかる層間結合磁界の強さと再生出力の関係は前述の
実施の形態1と同様である。従って、バイアス非磁性膜
65の膜厚を適切な範囲に設定することによって、強磁
性的に結合した層間結合磁界の強さが8kA/m以下に
なるようにすることができる。
The strength of the ferromagnetic interlayer coupling magnetic field between the free magnetic layer 64 and the bias ferromagnetic film 66 is 8 kA / m.
The thickness of the bias non-magnetic film 65 is set so as to have the following strength, and the direction of magnetization of the free magnetic layer 64 (for example, in the X direction) is set to the value of the magnetization of the bias ferromagnetic film 66. The direction of magnetization is the same as the direction (X direction). The relationship between the thickness of the bias nonmagnetic film 65 and the directions of magnetization of the free magnetic layer 64 and the bias ferromagnetic film 66 and the relationship between the strength of the interlayer coupling magnetic field applied to the free magnetic layer and the reproduction output are described in the first embodiment. Is the same as Therefore, by setting the thickness of the bias nonmagnetic film 65 to an appropriate range, the strength of the ferromagnetically coupled interlayer coupling magnetic field can be reduced to 8 kA / m or less.

【0066】また、縦バイアス層68の磁化の方向も、
積層バイアス膜601のバイアス強磁性膜66及びそれ
と強磁性的に結合したフリー磁性層64の磁化の方向と
同じ方向になるように磁化する。積層バイアス膜601
のバイアス強磁性膜66と強磁性的に結合してフリー磁
性層64が層間結合磁界を有しているため、縦バイアス
層68の磁界の強さを大きくしなくても、フリー磁性層
64の磁化の方向は非常に安定しており、且つ、縦バイ
アス層68の磁界の大きさが大きくないので、縦バイア
ス層68が固定磁性層62の磁化の方向に与える影響は
小さく、固定磁性層62の磁化方向の傾きが小さく、再
生波形の対称性悪化を抑制できる。
The direction of magnetization of the vertical bias layer 68 is also
The bias ferromagnetic film 66 of the laminated bias film 601 and the free magnetic layer 64 ferromagnetically coupled thereto are magnetized so as to be in the same direction as the direction of magnetization. Stacked bias film 601
The free magnetic layer 64 has an interlayer coupling magnetic field by ferromagnetically coupling with the bias ferromagnetic film 66 of FIG. Since the magnetization direction is very stable and the magnitude of the magnetic field of the vertical bias layer 68 is not large, the influence of the vertical bias layer 68 on the magnetization direction of the fixed magnetic layer 62 is small. The inclination of the magnetization direction is small, and the deterioration of the symmetry of the reproduced waveform can be suppressed.

【0067】尚、フリー磁性層にかかるバイアス磁界
は、バイアス強磁性膜との層間結合磁界と縦バイアス層
からの磁界があるが、縦バイアス層の磁界はバイアス強
磁性膜とフリー磁性層の端面磁荷による漏れ磁界を、縦
バイアス層の端面磁荷による漏れ磁界によって打ち消さ
れる程度の小さな磁界で良い。
The bias magnetic field applied to the free magnetic layer includes an interlayer coupling magnetic field with the bias ferromagnetic film and a magnetic field from the vertical bias layer. The leakage magnetic field due to the magnetic charge may be a small magnetic field that can be canceled by the leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge of the vertical bias layer.

【0068】また、実施の形態1と同様に、固定磁性層
62を図4に示されるような積層固定磁性層としても良
いのは言うまでもない。
It is needless to say that, similarly to the first embodiment, the fixed magnetic layer 62 may be a laminated fixed magnetic layer as shown in FIG.

【0069】以上のように本実施の形態3によれば、積
層バイアス膜を構成するバイアス強磁性膜はバイアス反
強磁性膜と強く反強磁性結合し、バイアス強磁性膜の磁
化の方向をバイアス反強磁性膜によって容易に制御する
ことができ、GMR素子のフリー磁性層は、バイアス非
磁性膜を介してバイアス強磁性膜と強磁性的に結合し、
その磁化の方向はバイアス強磁性膜と同方向に向き易
く、従って、結果的にフリー磁性層の磁化方向はバイア
ス反強磁性膜によって容易に制御することができ、且
つ、バイアス強磁性膜とフリー磁性層との間に介在する
バイアス非磁性膜の膜厚によりバイアス強磁性膜とフリ
ー磁性層との強磁性的な結合による層間結合磁界の強さ
を容易に制御することができる。そのため、再生ヘッド
ギャップレングスに関わらず、バイアス反強磁性膜を制
御することによって、フリー磁性層の磁化方向をトラッ
ク幅方向に向けることが容易に実現でき、積層バイアス
膜からのバイアス磁界が固定磁性層に与える影響はな
く、それによる固定磁性層の磁化の傾きも生じないた
め、出力波形の対称性の劣化が抑えられる。また、バイ
アス非磁性膜の膜厚を最適に選ぶことによって積層バイ
アス膜からフリー磁性層にかかるバイアス磁界として8
kA/m以下の磁界の強さを安定して与えることがで
き、バルクハウゼンノイズが少なく、再生感度が高い等
の再生性能の向上を図ることができる。また、バイアス
非磁性膜を介してバイアス強磁性膜と強磁性的に結合し
たフリー磁性層の層間結合磁界があり、縦バイアス層に
よるバイアス磁界は大きくなくても良いため、縦バイア
ス層のバイアス磁界が固定磁性層に与える影響が小さ
く、固定磁性層の磁化方向の傾きが小さく、縦バイアス
層からのバイアス磁界による出力波形の対称性の劣化や
出力低下も抑えることができる。また、縦バイアス層の
形状、GMR素子及び積層バイアス膜形状、リード形状
によって再生トラック幅を容易に制御することが可能
で、バイアス強磁性膜とフリー磁性層とを強磁性的に結
合させるようにバイアス非磁性膜の膜厚を選び、縦バイ
アス層からフリー磁性層にかかる磁界と積層バイアス層
からフリー磁性層にかかる磁界の方向を同一にすること
によって、バイアス強磁性膜とフリー磁性層の端面磁荷
による漏れ磁界は、縦バイアス層の端面磁荷による漏れ
磁界によって打ち消され、端部までより安定した磁化の
方向が得られ、バルクハウゼンノイズが少なく、再生性
能の向上を図ることができる。
As described above, according to the third embodiment, the bias ferromagnetic film forming the stacked bias film is strongly antiferromagnetically coupled to the bias antiferromagnetic film, and the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film is changed to the bias. It can be easily controlled by the antiferromagnetic film, and the free magnetic layer of the GMR element is ferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias nonmagnetic film.
The direction of the magnetization is easily oriented in the same direction as the bias ferromagnetic film, so that the direction of magnetization of the free magnetic layer can be easily controlled by the bias antiferromagnetic film, and The strength of the interlayer coupling magnetic field due to ferromagnetic coupling between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer can be easily controlled by the thickness of the bias nonmagnetic film interposed between the magnetic layer and the bias nonmagnetic film. Therefore, regardless of the read head gap length, by controlling the bias antiferromagnetic film, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction, and the bias magnetic field from the laminated bias film is fixed. There is no effect on the layer, and no inclination of the magnetization of the fixed magnetic layer is caused thereby, so that the deterioration of the symmetry of the output waveform is suppressed. By optimally selecting the thickness of the bias non-magnetic film, the bias magnetic field applied from the stacked bias film to the free magnetic layer is 8
It is possible to stably provide a magnetic field strength of kA / m or less, thereby improving reproduction performance such as reducing Barkhausen noise and increasing reproduction sensitivity. Also, there is an interlayer coupling magnetic field of the free magnetic layer ferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias non-magnetic film, and the bias magnetic field by the vertical bias layer does not need to be large. Has a small effect on the pinned magnetic layer, the inclination of the magnetization direction of the pinned magnetic layer is small, and it is possible to suppress the deterioration of output waveform symmetry and output deterioration due to the bias magnetic field from the vertical bias layer. Also, the reproduction track width can be easily controlled by the shape of the vertical bias layer, the shape of the GMR element and the stacked bias film, and the shape of the lead, so that the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer are ferromagnetically coupled. By selecting the thickness of the bias non-magnetic film and making the direction of the magnetic field applied from the vertical bias layer to the free magnetic layer equal to the direction of the magnetic field applied from the laminated bias layer to the free magnetic layer, the end faces of the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer The leakage magnetic field due to the magnetic charge is canceled by the leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge of the longitudinal bias layer, a more stable direction of magnetization is obtained up to the end, and Barkhausen noise is reduced, and the reproduction performance can be improved.

【0070】尚、前述の実施の形態1〜実施の形態3に
おいて、GMR素子を構成する非磁性層としてCu等の
非磁性導電材を用いた所謂MR素子或いはGMR素子に
ついて説明をしてきたが、非磁性層としてAl23等の
非磁性絶縁材を用いた所謂TMR素子に対しても電極リ
ード層等の構成を変えて本発明を適用することができる
のは言うまでもないことである。
In the first to third embodiments, a so-called MR element or GMR element using a nonmagnetic conductive material such as Cu as the nonmagnetic layer constituting the GMR element has been described. Needless to say, the present invention can be applied to a so-called TMR element using a non-magnetic insulating material such as Al 2 O 3 as the non-magnetic layer by changing the configuration of the electrode lead layer and the like.

【0071】(実施の形態4)図7〜図15は、本発明
の実施の形態4を示す再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘ
ッドの製造工程を説明するための工程概要説明図であ
り、磁気記録媒体に対向するヘッド摺動面の近傍におけ
るヘッド摺動面と平行な面で切断した断面図である。以
下、図面を用いて再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド
の製造方法を各工程順に説明する。
(Embodiment 4) FIGS. 7 to 15 are schematic process diagrams for explaining a manufacturing process of a reproducing magnetoresistive thin-film magnetic head according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion near a head sliding surface facing a recording medium, taken along a plane parallel to the head sliding surface. Hereinafter, a method of manufacturing a reproducing magnetoresistive thin film magnetic head will be described in order of each step with reference to the drawings.

【0072】図7に示すように、AlTiC等を材料と
した基材の上に、SiO2等の絶縁材が成膜された基板
70の上に、パーマロイ、Co系アモルファス磁性膜或
いはFe系微粒子磁性膜等の軟磁性材料を素材とする下
部シールド層71が成膜され、その上にAl23、Al
N或いはSiO2等の非磁性絶縁材料を用いて下部ギャ
ップ絶縁層72を成膜する。
[0072] As shown in FIG. 7, on the material as the base material or the like AlTiC, on the substrate 70 an insulating material such as SiO 2 is deposited, permalloy, Co-based amorphous magnetic film or the Fe-based fine particles A lower shield layer 71 made of a soft magnetic material such as a magnetic film is formed, and Al 2 O 3 , Al
The lower gap insulating layer 72 is formed using a nonmagnetic insulating material such as N or SiO 2 .

【0073】第1の工程として、図8に示すように、下
部ギャップ絶縁層72の上に、IrMn、FeMn系合
金膜、NiMn系合金膜、PtMn系合金膜、αFe2
3或いはNiO等の材料を用いて反強磁性層81を成
膜し、更に、その上に、NiFe系合金膜、Co或いは
CoFe合金膜等を材料として固定磁性層82を成膜す
る。次に、固定磁性層82の上に、Cu等を材料とする
非磁性層83を成膜する。更に、非磁性層83の上に、
固定磁性層82と同様の材料を用いてフリー磁性層84
を成膜し、反強磁性層81、固定磁性層82、非磁性層
83及びフリー磁性層84からなるGMR素子85を形
成する。
As a first step, as shown in FIG. 8, an IrMn, FeMn-based alloy film, NiMn-based alloy film, PtMn-based alloy film, αFe 2
An antiferromagnetic layer 81 is formed using a material such as O 3 or NiO, and a fixed magnetic layer 82 is further formed thereon using a NiFe-based alloy film, a Co or CoFe alloy film, or the like. Next, a nonmagnetic layer 83 made of Cu or the like is formed on the fixed magnetic layer 82. Further, on the non-magnetic layer 83,
The free magnetic layer 84 is formed using the same material as the pinned magnetic layer 82.
To form a GMR element 85 including an antiferromagnetic layer 81, a fixed magnetic layer 82, a nonmagnetic layer 83, and a free magnetic layer 84.

【0074】第2の工程として、図9に示すように、G
MR素子85の最上部に構成されるフリー磁性層84の
上に、Ru等の非磁性材料を用いてバイアス非磁性膜9
1、NiFe系合金膜、Co、CoFe合金膜等の強磁
性材料を用いてバイアス強磁性膜92及び反強磁性層8
1とは異種の反強磁性材料(但し、場合によっては、酸
化金属膜は使用しない方が良い)を用いてバイアス反強
磁性膜93を成膜し、バイアス非磁性膜91、バイアス
強磁性膜92及びバイアス反強磁性膜93からなる積層
バイアス膜94を形成する。
As a second step, as shown in FIG.
On the free magnetic layer 84 formed on the uppermost part of the MR element 85, a bias nonmagnetic film 9 made of a nonmagnetic material such as Ru is used.
1. Bias ferromagnetic film 92 and antiferromagnetic layer 8 using a ferromagnetic material such as a NiFe-based alloy film, Co, CoFe alloy film
The bias antiferromagnetic film 93 is formed by using an antiferromagnetic material different from that described above (however, in some cases, it is better not to use a metal oxide film). A stacked bias film 94 including a bias antiferromagnetic film 92 and a bias antiferromagnetic film 93 is formed.

【0075】第3の工程として、図10に示すように、
積層バイアス膜94のバイアス反強磁性膜93の上に、
茸型レジスト101を形成して、Cu、Cr或いはTa
等の非磁性導電材料を用いて左右一対の電極リード層1
02を成膜形成する。
As a third step, as shown in FIG.
On the bias antiferromagnetic film 93 of the laminated bias film 94,
After forming a mushroom type resist 101, Cu, Cr or Ta
A pair of left and right electrode lead layers 1 using a non-magnetic conductive material such as
02 is formed as a film.

【0076】次に、図11に示すように、それらの上
に、下部ギャップ絶縁層72と同様の絶縁材料を用いて
上部ギャップ絶縁層111を成膜し、更に、上部ギャッ
プ絶縁層111の上に、下部シールド層71と同じよう
な軟磁性材料を用いて上部シールド層112を成膜形成
して、再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド113を作
製する。本製造方法で作製することにより、電極リード
層102の形状によって再生トラック幅を容易に制御す
ることが可能である。
Next, as shown in FIG. 11, an upper gap insulating layer 111 is formed on them using the same insulating material as the lower gap insulating layer 72, and Then, an upper shield layer 112 is formed using a soft magnetic material similar to that of the lower shield layer 71, and a reproducing magnetoresistive thin film magnetic head 113 is manufactured. By using this manufacturing method, the reproduction track width can be easily controlled by the shape of the electrode lead layer 102.

【0077】尚、第4の工程として、図12に示すよう
に、GMR素子85の最上部にあるフリー磁性層84の
上に形成された積層バイアス膜94のバイアス反強磁性
膜93の露出した部分の酸化を防防ぎ、耐食性を向上さ
せるために、左右一対の電極リード層102及びバイア
ス反強磁性膜93の露出した部分の上に、Ta等の材料
でキャップ層121を成膜する工程を追加するのが好ま
しい。
As a fourth step, as shown in FIG. 12, the bias antiferromagnetic film 93 of the laminated bias film 94 formed on the free magnetic layer 84 at the top of the GMR element 85 is exposed. In order to prevent oxidation of the portions and improve corrosion resistance, a step of forming a cap layer 121 with a material such as Ta on the exposed portions of the pair of left and right electrode lead layers 102 and the bias antiferromagnetic film 93 is performed. It is preferred to add.

【0078】前述の実施の形態1と同様にして、GMR
素子85を構成する固定磁性層82の磁化の方向が磁気
記録媒体に対向するヘッド摺動面と直行するY方向(図
11の紙面に垂直な方向)になるように、Y方向に磁場
が与えられて、所定の温度及び時間で熱処理(アニー
ル)され、反強磁性層81との反強磁性結合による結合
磁界により、固定磁性層82の磁化の方向はY方向に固
定される。一方、積層バイアス膜94のバイアス強磁性
膜92の磁化方向を固定磁性層82の磁化の方向に略直
行した方向(図11において、トラック幅方向即ちX或
いは−X方向)になるようにする。バイアス強磁性膜9
2の磁化の方向を設定するための熱処理における磁場の
強さ、熱処理温度或いは処理時間の条件の内、少なくと
も1つの条件が、固定磁性層82の磁化方向の設定をす
るための反強磁性層81の熱条件と異なる条件で磁化の
方向が設定できるように、GMR素子85の反強磁性層
81とは異なる反強磁性材料をバイアス反強磁性膜93
の材料として選定して用いることが必要である。また、
前述の熱処理は、左右一対の電極リード層102の上
に、キャップ層121が成膜された後、且つ、キャップ
層121、電極リード層102、積層バイアス膜94及
びGMR素子85が所定の形状にパターニングされて削
り取られる前に、実施するのが好ましい。
As in the first embodiment, the GMR
A magnetic field is applied in the Y direction so that the direction of magnetization of the fixed magnetic layer 82 forming the element 85 is in the Y direction (direction perpendicular to the paper of FIG. 11) perpendicular to the head sliding surface facing the magnetic recording medium. Then, heat treatment (annealing) is performed at a predetermined temperature and time, and the magnetization direction of the fixed magnetic layer 82 is fixed in the Y direction by a coupling magnetic field due to antiferromagnetic coupling with the antiferromagnetic layer 81. On the other hand, the magnetization direction of the bias ferromagnetic film 92 of the stacked bias film 94 is set to a direction substantially perpendicular to the magnetization direction of the fixed magnetic layer 82 (in FIG. 11, the track width direction, that is, the X or -X direction). Bias ferromagnetic film 9
At least one of the conditions of the strength of the magnetic field, the heat treatment temperature, or the treatment time in the heat treatment for setting the magnetization direction of the second ferromagnetic layer is an antiferromagnetic layer for setting the magnetization direction of the fixed magnetic layer 82. The bias antiferromagnetic film 93 is made of an antiferromagnetic material different from the antiferromagnetic layer 81 of the GMR element 85 so that the direction of magnetization can be set under a condition different from the thermal condition of 81.
It is necessary to select and use it as a material for the material. Also,
In the heat treatment described above, after the cap layer 121 is formed on the pair of left and right electrode lead layers 102, and the cap layer 121, the electrode lead layer 102, the laminated bias film 94, and the GMR element 85 are formed in a predetermined shape. It is preferably performed before it is patterned and scraped off.

【0079】また、フリー磁性層84に磁化の方向を付
加する方法は、前述の実施の形態1で記述したものと同
様であり、積層バイアス膜94のバイアス非磁性膜91
の膜厚によって、フリー磁性層84の層間結合磁界の強
さを制御して、8kA/m以下になるようにすることに
より、再生出力が向上する。
The method of adding the direction of magnetization to the free magnetic layer 84 is the same as that described in the first embodiment, and the bias non-magnetic film 91
By controlling the strength of the interlayer coupling magnetic field of the free magnetic layer 84 to be 8 kA / m or less by the film thickness of, the reproduction output is improved.

【0080】また、第1の工程として、図13に示すよ
うに、下部ギャップ絶縁層(図示せず)の上に形成され
た反強磁性層81の上に、第1の固定磁性層膜131、
固定中間非磁性層膜132、第2の固定磁性層膜133
を順次積層成膜した積層固定磁性層134を形成し、更
にその上に非磁性層83を成膜し、更に、その上に、フ
リー磁性層84を成膜してGMR素子135を形成して
も良い。
As a first step, as shown in FIG. 13, a first fixed magnetic layer film 131 is formed on the antiferromagnetic layer 81 formed on the lower gap insulating layer (not shown). ,
Fixed intermediate non-magnetic layer film 132, second fixed magnetic layer film 133
Are sequentially laminated to form a laminated fixed magnetic layer 134, a nonmagnetic layer 83 is further formed thereon, and a free magnetic layer 84 is further formed thereon to form a GMR element 135. Is also good.

【0081】また、第2の工程として、GMR素子85
の最上部に成膜されたフリー磁性層84の上面をAr等
によるプリスパッタ或いはECR等の方法によってクリ
ーニングし、フリー磁性層84の表面の酸化膜、異物或
いは汚れ等を取り除いた後、図9に示すように、GMR
素子85の最上部に構成されるフリー磁性層84の上
に、バイアス非磁性膜91、バイアス強磁性膜92及び
反強磁性層81と異種の反強磁性材料(場合により、酸
化金属膜は使用しない方が良い)を用いてバイアス反強
磁性膜93を成膜して積層バイアス膜94を形成しても
良い。フリー磁性層84をクリーニングすることによっ
て、フリー磁性層84とバイアス非磁性膜91との間に
は異物の介在がなく、バイアス強磁性膜92とバイアス
非磁性膜91を介して強磁性的な結合或いは反強磁性的
な結合によるフリー磁性層84の層間結合磁界の強さが
低下することなく、安定した層間結合磁界を維持するこ
とができる。また、フリー磁性層84とバイアス非磁性
膜91との界面以外の場合でも、同様の効果が得られ
る。特に、真空中連続成膜できなかった界面での効果が
顕著である。
As a second step, the GMR element 85
The upper surface of the free magnetic layer 84 formed on the uppermost layer is cleaned by a method such as pre-sputtering using Ar or ECR or the like to remove an oxide film, foreign matter, dirt, or the like on the surface of the free magnetic layer 84, and then, as shown in FIG. As shown in GMR
An antiferromagnetic material different from the bias nonmagnetic film 91, the bias ferromagnetic film 92, and the antiferromagnetic layer 81 (in some cases, a metal oxide film is The stacked anti-ferromagnetic film 93 may be formed by using the method described above. By cleaning the free magnetic layer 84, there is no foreign substance between the free magnetic layer 84 and the bias nonmagnetic film 91, and ferromagnetic coupling is performed via the bias ferromagnetic film 92 and the bias nonmagnetic film 91. Alternatively, a stable interlayer coupling magnetic field can be maintained without reducing the strength of the interlayer coupling magnetic field of the free magnetic layer 84 due to antiferromagnetic coupling. The same effect can be obtained even in a case other than the interface between the free magnetic layer 84 and the bias nonmagnetic film 91. In particular, the effect at the interface where continuous film formation in vacuum was not possible is remarkable.

【0082】また、第3の工程として、図14(a)に
示すように、積層バイアス膜94のバイアス反強磁性膜
93の上に、Cu、Cr或いはTa等の非磁性導電材料
を用いて電極リード層膜141を成膜し、図14(b)
に示すように、バイアス反強磁性膜93が露出するよう
に、フォトレジストを塗布して、電極リード層膜141
の一部を削り取り、左右一対の電極リード層142を形
成しても良い。
As a third step, as shown in FIG. 14A, a nonmagnetic conductive material such as Cu, Cr or Ta is formed on the bias antiferromagnetic film 93 of the laminated bias film 94. An electrode lead layer film 141 is formed, and FIG.
A photoresist is applied so that the bias antiferromagnetic film 93 is exposed as shown in FIG.
May be removed to form a pair of left and right electrode lead layers 142.

【0083】また、第3の工程として、図15(a)に
示すように、積層バイアス膜94のバイアス反強磁性膜
93の上に、キャップ層膜151を成膜した後、図15
(b)に示すように、キャップ層膜151の上に、茸型
レジスト152を形成して、バイアス反強磁性膜93の
上に、左右一対の電極リード層153を成膜形成しても
良い。
As a third step, as shown in FIG. 15A, a cap layer 151 is formed on the bias antiferromagnetic film 93 of the laminated bias film 94, and then, as shown in FIG.
As shown in (b), a mushroom-type resist 152 may be formed on the cap layer film 151, and a pair of left and right electrode lead layers 153 may be formed on the bias antiferromagnetic film 93. .

【0084】以上のように本実施の形態4によれば、積
層バイアス膜を構成するバイアス強磁性膜はバイアス反
強磁性膜と反強磁性結合によって強く結合し、バイアス
強磁性膜の磁化の方向をトラック幅方向に向くようにさ
れ、GMR素子のフリー磁性層は、バイアス非磁性膜を
介してバイアス強磁性膜と強磁性的に結合或いは反強磁
性的に結合し、その磁化の方向をトラック幅方向に向き
易くし、且つ、バイアス強磁性膜とフリー磁性層との間
に介在するバイアス非磁性膜の膜厚によりバイアス強磁
性膜とフリー磁性層との強磁性的に結合或いは反強磁性
的に結合した層間結合磁界の強さを制御することがで
き、バイアス非磁性膜の膜厚を最適に選ぶことによっ
て、バイアス非磁性膜を介してバイアス強磁性膜とフリ
ー磁性層との層間結合磁界を、安定して8kA/m以下
の強さにでき、安定した磁化の方向が得られることにな
る。そのため、再生ヘッドギャップレングスに関わら
ず、フリー磁性層の磁化方向をトラック幅方向に向ける
ことが容易に実現でき、積層バイアス膜からのバイアス
磁界が固定磁性層に与える影響はなく、それによる固定
磁性層の磁化の傾きも生じないため、出力波形の対称性
の劣化が抑えられ、バルクハウゼンノイズの少ない、再
生感度の高い、再生性能の優れた磁気抵抗効果型薄膜磁
気ヘッドを作製することができる。また、リード形状の
みによって再生トラック幅を容易に制御することが可能
な磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作製することができ
る。
As described above, according to the fourth embodiment, the bias ferromagnetic film constituting the stacked bias film is strongly coupled to the bias antiferromagnetic film by antiferromagnetic coupling, and the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film is The free magnetic layer of the GMR element is ferromagnetically or antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias nonmagnetic film, and the direction of the magnetization is tracked. The bias ferromagnetic film and the free magnetic layer are ferromagnetically coupled or antiferromagnetic depending on the thickness of the bias nonmagnetic film interposed between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer. It is possible to control the strength of the interlayer coupling magnetic field that is electrically coupled to each other, and by optimally selecting the thickness of the bias nonmagnetic film, the interlayer coupling between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer via the bias nonmagnetic film. The field, can be stably below strength 8 kA / m in, so that the direction of the stable magnetization can be obtained. Therefore, regardless of the read head gap length, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction, and the bias magnetic field from the laminated bias film does not affect the fixed magnetic layer. Since no magnetization inclination of the layer occurs, deterioration of the symmetry of the output waveform is suppressed, and a magnetoresistive thin-film magnetic head with low Barkhausen noise, high reproduction sensitivity, and excellent reproduction performance can be manufactured. . Further, it is possible to manufacture a magnetoresistive thin film magnetic head in which the reproduction track width can be easily controlled only by the lead shape.

【0085】(実施の形態5)図16〜図21は、本発
明の実施の形態5を示す再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気
ヘッドの製造工程を説明するための工程概要説明図であ
り、磁気記録媒体に対向するヘッド摺動面の近傍におけ
るヘッド摺動面と平行な面で切断した断面図である。以
下、図面を用いて再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド
の製造方法を各工程順に説明する。
(Embodiment 5) FIGS. 16 to 21 are process schematic views for explaining a manufacturing process of a reproducing magnetoresistive thin film magnetic head according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion near a head sliding surface facing a recording medium, taken along a plane parallel to the head sliding surface. Hereinafter, a method of manufacturing a reproducing magnetoresistive thin film magnetic head will be described in order of each step with reference to the drawings.

【0086】前述の実施の形態4と同様に、図7に示す
ように、基板70の上に成膜された下部シールド層71
の上に、下部ギャップ絶縁層72を成膜する。
As in the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, a lower shield layer 71 formed on a substrate 70 is formed.
The lower gap insulating layer 72 is formed thereon.

【0087】第1の工程として、図16に示すように、
下部ギャップ絶縁層72の上に、反強磁性層膜161、
固定磁性層膜162、非磁性層膜163及びフリー磁性
層膜164を順次積層成膜し、反強磁性層膜161、固
定磁性層膜162、非磁性層膜163及びフリー磁性層
膜164からなるGMR素子膜165を形成する。
As a first step, as shown in FIG.
On the lower gap insulating layer 72, an antiferromagnetic layer film 161,
The fixed magnetic layer film 162, the nonmagnetic layer film 163, and the free magnetic layer film 164 are sequentially laminated and formed, and are composed of an antiferromagnetic layer film 161, a fixed magnetic layer film 162, a nonmagnetic layer film 163, and a free magnetic layer film 164. A GMR element film 165 is formed.

【0088】第2の工程として、図17に示すように、
GMR素子膜165を構成するフリー磁性層膜164の
上に、バイアス非磁性層膜1701、バイアス強磁性層
膜1702及びバイアス反強磁性層膜1703を成膜し
て、積層バイアス層膜1704を形成した後、茸型レジ
スト170を形成して、GMR素子膜165及び積層バ
イアス層膜1704が積層された膜の夫々の両側部をエ
ッチング等の方法によって削り取り、反強磁性層17
1、固定磁性層172、非磁性層173及びフリー磁性
層174とで構成されるGMR素子175とバイアス非
磁性膜176、バイアス強磁性膜177及びバイアス反
強磁性膜178からなる積層バイアス膜179を形成す
る。
As a second step, as shown in FIG.
A bias non-magnetic layer film 1701, a bias ferromagnetic layer film 1702, and a bias antiferromagnetic layer film 1703 are formed on the free magnetic layer film 164 constituting the GMR element film 165 to form a stacked bias layer film 1704. After that, a mushroom-type resist 170 is formed, and both sides of the film on which the GMR element film 165 and the laminated bias layer film 1704 are laminated are etched off by a method such as etching to form the antiferromagnetic layer 17.
1. A GMR element 175 composed of a fixed magnetic layer 172, a nonmagnetic layer 173, and a free magnetic layer 174, and a laminated bias film 179 composed of a bias nonmagnetic film 176, a bias ferromagnetic film 177, and a bias antiferromagnetic film 178. Form.

【0089】第3の工程として、図18に示すように、
茸型レジスト170を利用して、GMR素子175及び
積層バイアス膜179の左右両側面に、Cu、Cr或い
はTa等の非磁性材料を用いて左右一対の電極リード層
181を成膜形成する。尚、左右一対の電極リード層1
81はGMR素子175及び積層バイアス層179の左
右両側面及びバイアス反強磁性膜178の上面の一部の
上に成膜形成されていても良い。また、第2の工程と第
3の工程において、同一の茸型レジスト170を使用し
たが、異なる茸型レジストを用いても良い。
As a third step, as shown in FIG.
Using the mushroom-type resist 170, a pair of left and right electrode lead layers 181 is formed on both left and right sides of the GMR element 175 and the laminated bias film 179 using a nonmagnetic material such as Cu, Cr, or Ta. In addition, a pair of left and right electrode lead layers 1
81 may be formed on the left and right side surfaces of the GMR element 175 and the stacked bias layer 179 and on a part of the upper surface of the bias antiferromagnetic film 178. In the second and third steps, the same mushroom-type resist 170 is used, but different mushroom-type resists may be used.

【0090】次に、図示しないが、左右一対の電極リー
ド層及び積層バイアス膜の上を覆うように絶縁材料を用
いて上部ギャップ絶縁層を成膜し、更に、上部ギャップ
絶縁層の上に、軟磁性材料を用いて上部シールド層を成
膜形成して、再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作
製する。本製造方法で作製することにより、電極リード
層181形状、GMR素子175及び積層バイアス膜1
79形状によって再生トラック幅を容易に制御すること
が可能である。
Next, although not shown, an upper gap insulating layer is formed using an insulating material so as to cover the pair of left and right electrode lead layers and the laminated bias film, and further, on the upper gap insulating layer, An upper shield layer is formed using a soft magnetic material to produce a reproducing magnetoresistive thin-film magnetic head. By manufacturing with this manufacturing method, the shape of the electrode lead layer 181, the GMR element 175, and the laminated bias film 1
The reproduction track width can be easily controlled by the 79 shapes.

【0091】尚、第4の工程として、図19に示すよう
に、左右一対の電極リード層181及び露出している積
層バイアス膜179を構成するバイアス反強磁性膜17
8の上に、Ta等の材料でキャップ層191を成膜する
工程を追加する方が良いのは言うまでもない。
As a fourth step, as shown in FIG. 19, the bias antiferromagnetic film 17 forming the pair of left and right electrode lead layers 181 and the exposed laminated bias film 179 is formed.
Needless to say, it is better to add a step of forming the cap layer 191 with a material such as Ta on the surface of the cap layer 8.

【0092】前述の実施の形態4と同様に、GMR素子
175の反強磁性層171及び積層バイアス膜179の
バイアス反強磁性膜178として使用する材料は、反強
磁性層171及びバイアス反強磁性膜178の夫々に磁
化の方向を付加するための夫々の熱処理条件の内、少な
くとも1つの条件が異なる反強磁性材料を用いることが
必要である。
As in the fourth embodiment, the materials used for the antiferromagnetic layer 171 of the GMR element 175 and the bias antiferromagnetic film 178 of the stacked bias film 179 are the antiferromagnetic layer 171 and the bias antiferromagnetic film. It is necessary to use an antiferromagnetic material in which at least one of the heat treatment conditions for adding a direction of magnetization to each of the films 178 is different.

【0093】また、他の一例として、上述の第2の工程
として、図20に示すように、GMR素子膜165を構
成するフリー磁性層膜164の上に、バイアス非磁性層
膜1701、バイアス強磁性層膜1702及びバイアス
反強磁性層膜1703を成膜して、積層バイアス層膜1
704を積層成膜形成し、更にその上に、キャップ層膜
2001を成膜した後、茸型レジス200を形成して、
GMR素子膜165、積層バイアス層膜1704及びキ
ャップ層膜2001が積層された膜の夫々の両側部をエ
ッチング等の方法によって削り取り、反強磁性層20
1、固定磁性層202、非磁性層203及びフリー磁性
層204とで構成されるGMR素子205とバイアス非
磁性膜206、バイアス強磁性膜207及びバイアス反
強磁性膜208からなる積層バイアス膜209及びキャ
ップ層210を形成する。
As another example, in the above-described second step, as shown in FIG. 20, a bias non-magnetic layer film 1701 and a bias non-magnetic layer film 1701 are formed on the free magnetic layer film 164 constituting the GMR element film 165. A magnetic layer film 1702 and a bias antiferromagnetic layer film 1703 are formed, and the laminated bias layer film 1 is formed.
704 is formed as a layered film, and a cap layer film 2001 is further formed thereon, and then a mushroom type resist 200 is formed.
Both sides of the film on which the GMR element film 165, the laminated bias layer film 1704, and the cap layer film 2001 are laminated are removed by a method such as etching, and the antiferromagnetic layer 20 is removed.
1, a stacked bias film 209 including a GMR element 205 composed of a fixed magnetic layer 202, a nonmagnetic layer 203, and a free magnetic layer 204, a bias nonmagnetic film 206, a bias ferromagnetic film 207, and a bias antiferromagnetic film 208; The cap layer 210 is formed.

【0094】第3の工程として、図21に示すように、
茸型レジスト200を利用して、GMR素子205、積
層バイアス膜209及びキャップ層210の左右両側面
に、左右一対の電極リード層211を成膜形成しても良
い。
As a third step, as shown in FIG.
A pair of left and right electrode lead layers 211 may be formed on the left and right sides of the GMR element 205, the laminated bias film 209, and the cap layer 210 using the mushroom-type resist 200.

【0095】GMR素子205の反強磁性層201及び
積層バイアス膜209のバイアス反強磁性膜208の夫
々に磁化の方向を付加するための夫々の熱処理は、キャ
ップ層膜2001を成膜した後、エッチングによってG
MR素子、積層バイアス膜及びキャップ層が形成される
前に、実施するのが良い。
Each heat treatment for adding a direction of magnetization to each of the antiferromagnetic layer 201 of the GMR element 205 and the bias antiferromagnetic film 208 of the stacked bias film 209 is performed after forming the cap layer 2001. G by etching
It is preferably performed before the MR element, the stacked bias film and the cap layer are formed.

【0096】フリー磁性層は、バイアス非磁性膜を介し
てバイアス強磁性膜と反強磁性的に結合し、バイアス強
磁性膜の磁化の方向(トラック幅方向)と逆方向の磁化
方向をGMR素子のフリー磁性層に与えられるように、
バイアス非磁性膜の膜厚を設定する。それによって、バ
イアス強磁性膜とフリー磁性膜における端面磁荷による
漏れ磁界は、お互いに打ち消され、端部までより安定し
た磁化の方向が得られ、バルクハウゼンノイズを低減で
きる。
The free magnetic layer is antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film through the bias nonmagnetic film, and changes the magnetization direction of the bias ferromagnetic film opposite to the magnetization direction (track width direction) to the GMR element. As given to the free magnetic layer of
Set the thickness of the bias nonmagnetic film. Thereby, the leakage magnetic field due to the end face magnetic charge in the bias ferromagnetic film and the free magnetic film is canceled by each other, a more stable magnetization direction is obtained up to the end, and Barkhausen noise can be reduced.

【0097】また、フリー磁性層とバイアス強磁性膜と
の反強磁性的な層間結合磁界の強さが8kA/m以下の
強さになるように、バイアス非磁性膜の膜厚を設定し
て、フリー磁性層の磁化の方向(例えば、X方向の場
合)をバイアス強磁性膜の磁化の方向(−X方向)と逆
方向の磁化の方向にする。バイアス非磁性膜の膜厚と、
フリー磁性層及びバイアス強磁性膜の磁化の方向との関
係は前述の実施の形態1と同様である。従って、バイア
ス非磁性膜の膜厚を適切な範囲に設定することによっ
て、フリー磁性層の磁化の方向がバイアス強磁性膜の磁
化の方向と逆の方向で、且つ、反強磁性的に結合した層
間結合磁界の強さが8kA/m以下になるようにするこ
とができる。
The thickness of the bias non-magnetic film is set so that the strength of the antiferromagnetic interlayer coupling magnetic field between the free magnetic layer and the bias ferromagnetic film is 8 kA / m or less. The direction of the magnetization of the free magnetic layer (for example, in the case of the X direction) is set to the direction of the magnetization opposite to the direction of the magnetization of the bias ferromagnetic film (the -X direction). The thickness of the bias non-magnetic film,
The relationship between the magnetization directions of the free magnetic layer and the bias ferromagnetic film is the same as in the first embodiment. Therefore, by setting the thickness of the bias nonmagnetic film in an appropriate range, the direction of magnetization of the free magnetic layer is opposite to the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film, and antiferromagnetically coupled. The strength of the interlayer coupling magnetic field can be set to 8 kA / m or less.

【0098】また、従来のようにフリー磁性層に磁化の
方向を与えるためのGMR素子の側面に接した縦バイア
ス層がないため、縦バイアス層からの磁界によって固定
磁性層52の磁化の方向が傾くこともなく、出力波形の
対称性を悪化させることもない。
Further, since there is no longitudinal bias layer in contact with the side surface of the GMR element for giving the direction of magnetization to the free magnetic layer as in the prior art, the magnetization direction of the fixed magnetic layer 52 is changed by the magnetic field from the longitudinal bias layer. It does not tilt and does not degrade the symmetry of the output waveform.

【0099】また、従来のようにフリー磁性層に磁化の
方向を与えるためのGMR素子の側面に接した縦バイア
ス層がないため、縦バイアス層からの磁界が固定磁性層
の磁化の方向に与える影響がなく、固定磁性層の磁化の
方向が傾くこともなく、対称性を悪化させることもな
い。また、フリー磁性層の磁化の方向とバイアス強磁性
膜の磁化の方向を逆の方向にすることによって、端面磁
荷による漏れ磁界が抑えられ、且つ、端部においても磁
化が安定し、フリー磁性層の磁化の方向が一層安定する
ことになる。
Further, since there is no vertical bias layer in contact with the side surface of the GMR element for giving the direction of magnetization to the free magnetic layer as in the prior art, a magnetic field from the vertical bias layer is applied to the direction of magnetization of the fixed magnetic layer. There is no influence, the magnetization direction of the fixed magnetic layer does not tilt, and the symmetry does not deteriorate. In addition, by setting the direction of magnetization of the free magnetic layer and the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film to be opposite to each other, the leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge is suppressed, and the magnetization is stabilized even at the end, so that the free magnetic property is improved. The direction of magnetization of the layer will be more stable.

【0100】尚、フリー磁性層は、バイアス非磁性膜を
介してバイアス強磁性膜と強磁性的に結合し、バイアス
強磁性膜の磁化の方向と同じ方向の磁化の方向がGMR
素子のフリー磁性層に与えられるように、且つ、その強
磁性的な結合による層間結合磁界の強さが8kA/m以
下の強さになるように、バイアス非磁性膜の膜厚の厚さ
を設定して、フリー磁性層の磁化の方向(例えば、X方
向の場合)をバイアス強磁性膜の磁化の方向(X方向)
と同じ方向の磁化の方向にした場合でも、端面磁荷によ
る漏れ磁界による端部での磁化方向の乱れは発生するが
再生出力向上及びバルクハウゼンノイズ低減の効果はあ
る。
The free magnetic layer is ferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias non-magnetic film, and the direction of magnetization in the same direction as the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film is GMR.
The thickness of the bias non-magnetic film is adjusted so as to be applied to the free magnetic layer of the element and so that the strength of the interlayer coupling magnetic field due to the ferromagnetic coupling is 8 kA / m or less. By setting the direction of magnetization of the free magnetic layer (for example, in the X direction), the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film (X direction)
Even if the magnetization direction is the same as that of the above, the magnetization direction is disturbed at the end due to the leakage magnetic field due to the end face magnetic charge, but there is an effect of improving the reproduction output and reducing Barkhausen noise.

【0101】以上のように本実施の形態5によれば、積
層バイアス膜を構成するバイアス強磁性膜はバイアス反
強磁性膜と反強磁性結合によって強く結合し、バイアス
強磁性膜の磁化の方向をトラック幅方向に向くようにさ
れ、GMR素子のフリー磁性層は、バイアス非磁性膜を
介してバイアス強磁性膜と反強磁性的に結合し、その磁
化の方向をトラック幅方向に向き易くし、且つ、バイア
ス強磁性膜とフリー磁性層との間に介在するバイアス非
磁性膜の膜厚によりバイアス強磁性膜とフリー磁性層と
の反強磁性的に結合した層間結合磁界の強さを制御する
ことができ、バイアス非磁性膜の膜厚を最適に選ぶこと
によって、バイアス非磁性膜を介してバイアス強磁性膜
とフリー磁性層との層間結合磁界を、安定して8kA/
m以下の強さにでき、安定した磁化の方向が得られるこ
とになる。そのため、再生ヘッドギャップレングスに関
わらず、フリー磁性層の磁化方向をトラック幅方向に向
けることが容易に実現でき、積層バイアス膜からのバイ
アス磁界が固定磁性層に与える影響はなく、それによる
固定磁性層の磁化の傾きも生じないため、出力波形の対
称性の劣化が抑えられ、バルクハウゼンノイズの少な
い、再生感度の高い、再生性能の優れた磁気抵抗効果型
薄膜磁気ヘッドを作製することができる。また、リード
形状、GMR素子及び積層バイアス膜形状によって再生
トラック幅を容易に制御することが可能で、バイアス強
磁性膜とフリー磁性層とを反強磁性的に結合させるよう
に、バイアス非磁性膜の膜厚を選ぶことによって、バイ
アス強磁性膜とフリー磁性膜における端面磁荷による漏
れ磁界は、お互いに打ち消され、端部までより安定した
磁化の方向が得られ、バルクハウゼンノイズが少なく、
再生性能の優れた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作製
することができる。
As described above, according to the fifth embodiment, the bias ferromagnetic film constituting the laminated bias film is strongly coupled to the bias antiferromagnetic film by antiferromagnetic coupling, and the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film The free magnetic layer of the GMR element is antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias non-magnetic film to facilitate the direction of the magnetization in the track width direction. The strength of the interlayer coupling magnetic field that is antiferromagnetically coupled between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer is controlled by the thickness of the bias nonmagnetic film interposed between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer. By optimally selecting the thickness of the bias nonmagnetic film, the interlayer coupling magnetic field between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer can be stably set to 8 kA /
m or less, and a stable magnetization direction can be obtained. Therefore, regardless of the read head gap length, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction, and the bias magnetic field from the laminated bias film does not affect the fixed magnetic layer. Since no magnetization inclination of the layer occurs, deterioration of the symmetry of the output waveform is suppressed, and a magnetoresistive thin-film magnetic head with low Barkhausen noise, high reproduction sensitivity, and excellent reproduction performance can be manufactured. . The read track width can be easily controlled by the lead shape, the GMR element, and the stacked bias film shape. By selecting the film thickness of, the leakage magnetic field due to the end face magnetic charge in the bias ferromagnetic film and the free magnetic film is canceled by each other, a more stable magnetization direction is obtained up to the end, and Barkhausen noise is small,
A magnetoresistive thin-film magnetic head having excellent reproduction performance can be manufactured.

【0102】(実施の形態6)図22〜図26は、本発
明の実施の形態6を示す再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気
ヘッドの製造工程を説明するための工程概要説明図であ
り、磁気記録媒体に対向するヘッド摺動面の近傍におけ
るヘッド摺動面と平行な面で切断した断面図である。以
下、図面を用いて再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド
の製造方法を各工程順に説明する。
(Embodiment 6) FIGS. 22 to 26 are schematic process diagrams for explaining a manufacturing process of a reproducing magnetoresistive thin-film magnetic head according to Embodiment 6 of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion near a head sliding surface facing a recording medium, taken along a plane parallel to the head sliding surface. Hereinafter, a method of manufacturing a reproducing magnetoresistive thin film magnetic head will be described in order of each step with reference to the drawings.

【0103】前述の実施の形態5と同様に、第1の工程
及び第2の工程により、図17に示すように、GMR素
子175及び積層バイアス膜179を形成した後、第3
の工程として、図22に示すように、GMR素子175
及び積層バイアス膜179の左右両側面に、CoPt系
合金膜等の硬質磁性材料を用いて左右一対の縦バイアス
層221を成膜形成する。
As in the fifth embodiment, after the GMR element 175 and the stacked bias film 179 are formed by the first and second steps as shown in FIG.
As shown in FIG. 22, the GMR element 175
A pair of left and right vertical bias layers 221 is formed on both left and right sides of the stacked bias film 179 using a hard magnetic material such as a CoPt-based alloy film.

【0104】第4の工程として、図23(a)に示すよ
うに、GMR素子175の上にある積層バイアス膜17
9のバイアス反強磁性膜178の上にある茸型レジスト
170を利用して、左右一対の縦バイアス層221の上
に、GMR素子175の上面と両側面の交線である稜線
に接するように左右一対の電極リード層231を成膜形
成する。尚、図23(b)に示すように、左右一対の電
極リード層231は、左右一対の縦バイアス層221の
上及びバイアス反強磁性膜178の上面の一部の上にか
かるように成膜形成しても良い。また、第3の工程と第
4の工程において、同一の茸型レジスト170を使用し
たが、異なる茸型レジストを用いても良い。或いは、第
4の工程の他の一例として、図24(a)及び図24
(b)に示すように、左右一対の縦バイアス層221及
びバイアス反強磁性膜178の上を覆うように電極リー
ド層膜241を成膜した後、フォトレジストを塗布し
て、バイアス反強磁性膜178の上面の全部又は一部が
露出するように、電極リード層膜241の一部を削り取
り、左右一対の電極リード層242を形成しても良い。
As a fourth step, as shown in FIG. 23A, the stacked bias film 17 on the GMR element 175 is formed.
9 using the mushroom-type resist 170 on the anti-ferromagnetic film 178 so as to be in contact with the ridge line which is the intersection of the upper surface of the GMR element 175 and both side surfaces on the pair of left and right vertical bias layers 221. A pair of left and right electrode lead layers 231 is formed. As shown in FIG. 23B, the pair of left and right electrode lead layers 231 is formed so as to cover the pair of left and right vertical bias layers 221 and a part of the upper surface of the bias antiferromagnetic film 178. It may be formed. Although the same mushroom-type resist 170 is used in the third and fourth steps, different mushroom-type resists may be used. Alternatively, as another example of the fourth step, FIGS.
As shown in (b), after forming the electrode lead layer film 241 so as to cover the pair of left and right vertical bias layers 221 and the bias antiferromagnetic film 178, a photoresist is applied and the bias antiferromagnetic film is applied. A part of the electrode lead layer film 241 may be scraped off so that all or a part of the upper surface of the film 178 is exposed, and a pair of left and right electrode lead layers 242 may be formed.

【0105】次に、図示しないが、それらの上に、上部
ギャップ絶縁層を成膜し、更に、上部ギャップ絶縁層の
上に、上部シールド層を成膜形成して、再生用磁気抵抗
効果型薄膜磁気ヘッドを作製する。本製造方法で作製す
ることにより、縦バイアス層221形状、GMR素子1
75及び積層バイアス膜179形状、電極リード層23
1、242形状によって再生トラック幅を容易に制御す
ることが可能である。
Next, although not shown, an upper gap insulating layer is formed thereon, and an upper shield layer is formed on the upper gap insulating layer. A thin-film magnetic head is manufactured. By manufacturing by this manufacturing method, the shape of the vertical bias layer 221 and the GMR element 1
75 and stacked bias film 179 shape, electrode lead layer 23
The reproduction track width can be easily controlled by the 1,242 shapes.

【0106】尚、第5の工程として、図25に示すよう
に、左右一対の電極リード層231及びバイアス反強磁
性膜178の露出した部分の上に、Ta等の材料でキャ
ップ層251を成膜する工程を追加するのが好ましい。
As a fifth step, as shown in FIG. 25, a cap layer 251 made of a material such as Ta is formed on the exposed portions of the pair of left and right electrode lead layers 231 and the bias antiferromagnetic film 178. It is preferable to add a film forming step.

【0107】尚、前述の実施の形態3と同様に、GMR
素子175の反強磁性層171及び積層バイアス膜17
9のバイアス反強磁性膜178に用いる反強磁性材料
は、固定磁性層172或いはバイアス強磁性膜177の
夫々に磁化の方向を与えるための夫々の熱処理条件のう
ち少なくとも1つの条件が異なる反強磁性材料でなけれ
ばならない。また、GMR素子膜165の上に積層バイ
アス層膜1704が形成された後、エッチングによって
それらの左右両側部が削り取られる前に、熱処理を実施
するのが好ましい。
Note that, as in the third embodiment, the GMR
Antiferromagnetic layer 171 and stacked bias film 17 of element 175
The antiferromagnetic material used for the bias antiferromagnetic film 178 of No. 9 is different from the antiferromagnetic material in that at least one of the heat treatment conditions for giving the magnetization direction to the fixed magnetic layer 172 or the bias ferromagnetic film 177 is different. Must be a magnetic material. Further, it is preferable to perform a heat treatment after the stacked bias layer film 1704 is formed on the GMR element film 165 and before the left and right sides are removed by etching.

【0108】また、第2の工程の他の一例として、図1
6におけるGMR素子膜165を構成するフリー磁性層
膜164の上面をAr等によるプリスパッタ或いはEC
R等の方法によってクリーニングし、フリー磁性層膜1
64の表面の酸化膜、異物或いは汚れ等を取り除いた
後、図17に示すように、バイアス非磁性層膜170
1、バイアス強磁性層膜1702及びバイアス反強磁性
層膜1703を順次積層成膜し、茸型レジスト170を
形成して、それらの積層された膜の夫々の左右両側部を
エッチング等の方法によって削り取り、反強磁性層17
1、固定磁性層172、非磁性層173及びフリー磁性
層174で構成されるGMR素子175と、バイアス非
磁性膜176、バイアス強磁性膜177及びバイアス反
強磁性膜178からなる積層バイアス膜179を形成し
ても良い。
FIG. 1 shows another example of the second step.
6, the upper surface of the free magnetic layer film 164 constituting the GMR element film 165 is pre-sputtered with Ar or EC.
R, etc., and the free magnetic layer film 1
After removing the oxide film, foreign matter, dirt and the like on the surface of the non-magnetic layer 64, as shown in FIG.
1. A bias ferromagnetic layer film 1702 and a bias antiferromagnetic layer film 1703 are sequentially stacked to form a mushroom resist 170, and the left and right sides of each of the stacked films are etched or the like. Shaved, antiferromagnetic layer 17
1. A GMR element 175 composed of a pinned magnetic layer 172, a nonmagnetic layer 173, and a free magnetic layer 174, and a laminated bias film 179 composed of a bias nonmagnetic film 176, a bias ferromagnetic film 177, and a bias antiferromagnetic film 178. It may be formed.

【0109】また、第2の工程の他の例として、図26
に示すように、バイアス反強磁性層膜1703を成膜し
た後、更に、その上に、Ta等の非磁性材料を用いてキ
ャップ層膜2601を成膜し、茸型レジスト(図示せ
ず)を形成して、それらの積層された膜の夫々の左右両
側部をエッチング等の方法によって削り取り、反強磁性
層261、固定磁性層262、非磁性層263及びフリ
ー磁性層264で構成されるGMR素子265と、バイ
アス非磁性膜266、バイアス強磁性膜267及びバイ
アス反強磁性膜268からなる積層バイアス膜269及
びキャップ層260を形成しても良い。この時、固定磁
性層262及びバイアス強磁性膜267の夫々に磁化の
方向を付加するための熱処理は、キャップ層膜2601
を成膜した後、エッチングによりGMR素子膜165、
積層バイアス層膜1704及びキャップ層膜2601の
左右両側部が削り取られる前に、実施するのが好まし
い。
As another example of the second step, FIG.
As shown in (1), after forming the bias antiferromagnetic layer film 1703, a cap layer film 2601 is further formed thereon using a nonmagnetic material such as Ta, and a mushroom-type resist (not shown) Is formed, and the left and right sides of each of the stacked films are scraped off by a method such as etching or the like. An element 265, a stacked bias film 269 including a bias nonmagnetic film 266, a bias ferromagnetic film 267, and a bias antiferromagnetic film 268 and a cap layer 260 may be formed. At this time, heat treatment for adding a direction of magnetization to each of the fixed magnetic layer 262 and the bias ferromagnetic film 267 is performed by the cap layer 2601.
Is formed, and then the GMR element film 165 is etched.
It is preferably performed before the left and right sides of the stacked bias layer film 1704 and the cap layer film 2601 are removed.

【0110】GMR素子を構成するフリー磁性層は、積
層バイアス膜を構成するバイアス非磁性膜を介してバイ
アス強磁性膜と強磁性的に結合し、バイアス強磁性膜の
磁化の方向と同一方向の磁化方向をGMR素子のフリー
磁性層に与えられるように、バイアス非磁性膜の膜厚の
厚さを設定する。それによって、バイアス強磁性膜とフ
リー磁性膜における端面磁荷による漏れ磁界は、縦バイ
アス層の端面磁荷による漏れ磁界によって打ち消され、
端部までより安定した磁化の方向が得られ、バルクハウ
ゼンノイズを低減できる。
The free magnetic layer forming the GMR element is ferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias non-magnetic film forming the stacked bias film, and has the same direction as the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film. The thickness of the bias non-magnetic film is set so that the magnetization direction is given to the free magnetic layer of the GMR element. Thereby, the leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge in the bias ferromagnetic film and the free magnetic film is canceled by the leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge in the vertical bias layer,
A more stable direction of magnetization is obtained up to the end, and Barkhausen noise can be reduced.

【0111】また、フリー磁性層とバイアス強磁性膜と
の強磁性的な層間結合磁界の強さが8kA/m以下の強
さになるように、バイアス非磁性膜の膜厚を設定して、
フリー磁性層の磁化の方向(例えば、X方向の場合)を
バイアス強磁性膜の磁化の方向(X方向)と同じ方向の
磁化の方向にする。バイアス非磁性膜の膜厚と、フリー
磁性層及びバイアス強磁性膜の磁化の方向との関係及び
フリー磁性層にかかる層間結合磁界の強さと再生出力の
関係は前述の実施の形態1と同様である。従って、バイ
アス非磁性膜の膜厚を適切な範囲に設定することによっ
て、強磁性的に結合した層間結合磁界の強さが8kA/
m以下になるようにすることができる。
Further, the thickness of the bias non-magnetic film is set so that the strength of the ferromagnetic interlayer coupling magnetic field between the free magnetic layer and the bias ferromagnetic film is 8 kA / m or less.
The direction of magnetization of the free magnetic layer (for example, in the case of the X direction) is the same as the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film (the X direction). The relationship between the thickness of the bias non-magnetic film and the direction of magnetization of the free magnetic layer and the bias ferromagnetic film, and the relationship between the intensity of the interlayer coupling magnetic field applied to the free magnetic layer and the reproduction output are the same as in the first embodiment. is there. Therefore, by setting the thickness of the bias nonmagnetic film in an appropriate range, the intensity of the ferromagnetically coupled interlayer coupling magnetic field is 8 kA /
m or less.

【0112】また、縦バイアス層の磁化の方向も、積層
バイアス膜のバイアス強磁性膜及びそれと強磁性的に結
合したフリー磁性層の磁化の方向と同じ方向になるよう
に磁化する。積層バイアス膜のバイアス強磁性膜と強磁
性的に結合してフリー磁性層が層間結合磁界を有してい
るため、縦バイアス層の磁界の強さを大きくしなくて
も、フリー磁性層の磁化の方向は非常に安定しており、
且つ、縦バイアス層の磁界の大きさが大きくないので、
縦バイアス層が固定磁性層の磁化の方向に与える影響は
小さく、固定磁性層の磁化の方向が傾きが小さく、再生
波形の対称性悪化を抑制できる。
The magnetization direction of the vertical bias layer is also the same as the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film of the stacked bias film and the free magnetic layer ferromagnetically coupled thereto. Since the free magnetic layer has an interlayer coupling magnetic field by being ferromagnetically coupled with the bias ferromagnetic film of the stacked bias film, the magnetization of the free magnetic layer can be performed without increasing the strength of the magnetic field of the longitudinal bias layer. Direction is very stable,
Also, since the magnitude of the magnetic field of the vertical bias layer is not large,
The influence of the longitudinal bias layer on the magnetization direction of the pinned magnetic layer is small, the magnetization direction of the pinned magnetic layer has a small inclination, and the deterioration of the symmetry of the reproduced waveform can be suppressed.

【0113】尚、図12に示すように、下部ギャップ絶
縁層(図示せず)の上に形成された反強磁性層膜151
の上に、第1の固定磁性層膜、固定中間非磁性層膜、第
2の固定磁性層膜を順次積層成膜した積層固定磁性層を
形成しても良いのは言うまでもない。
As shown in FIG. 12, an antiferromagnetic layer film 151 formed on a lower gap insulating layer (not shown)
Needless to say, a stacked fixed magnetic layer in which a first fixed magnetic layer film, a fixed intermediate nonmagnetic layer film, and a second fixed magnetic layer film are sequentially stacked may be formed thereon.

【0114】以上のように本実施の形態6によれば、積
層バイアス膜を構成するバイアス強磁性膜はバイアス反
強磁性膜と反強磁性結合によって強く結合し、バイアス
強磁性膜の磁化の方向をトラック幅方向に向くようにさ
れ、GMR素子のフリー磁性層は、バイアス非磁性膜を
介してバイアス強磁性膜と強磁性的に結合し、その磁化
の方向をトラック幅方向に向き易くし、且つ、バイアス
強磁性膜とフリー磁性層との間に介在するバイアス非磁
性膜の膜厚によりバイアス強磁性膜とフリー磁性層との
強磁性的に結合した層間結合磁界の強さを制御すること
ができ、バイアス非磁性膜の膜厚を最適に選ぶことによ
って、バイアス非磁性膜を介してバイアス強磁性膜とフ
リー磁性層との層間結合磁界を、安定して8kA/m以
下の強さにでき、安定した磁化の方向が得られることに
なる。そのため、再生ヘッドギャップレングスに関わら
ず、フリー磁性層の磁化方向をトラック幅方向に向ける
ことが容易に実現でき、積層バイアス膜からのバイアス
磁界が固定磁性層に与える影響はなく、それによる固定
磁性層の磁化の傾きも生じないため、出力波形の対称性
の劣化が抑えられ、バルクハウゼンノイズの少ない、再
生感度の高い、再生性能の優れた磁気抵抗効果型薄膜磁
気ヘッドを作製することができる。
As described above, according to the sixth embodiment, the bias ferromagnetic film constituting the stacked bias film is strongly coupled to the bias antiferromagnetic film by antiferromagnetic coupling, and the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film The free magnetic layer of the GMR element is ferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias non-magnetic film to facilitate the direction of the magnetization in the track width direction. And controlling the strength of an interlayer coupling magnetic field ferromagnetically coupled between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer by the thickness of the bias nonmagnetic film interposed between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer. By optimally selecting the thickness of the bias non-magnetic film, the interlayer coupling magnetic field between the bias ferromagnetic film and the free magnetic layer via the bias non-magnetic film can be stably reduced to 8 kA / m or less. Can, So that the direction of the boss was magnetization can be obtained. Therefore, regardless of the read head gap length, the magnetization direction of the free magnetic layer can be easily oriented in the track width direction, and the bias magnetic field from the laminated bias film does not affect the fixed magnetic layer. Since no magnetization inclination of the layer occurs, deterioration of the symmetry of the output waveform is suppressed, and a magnetoresistive thin-film magnetic head with low Barkhausen noise, high reproduction sensitivity, and excellent reproduction performance can be manufactured. .

【0115】また、バイアス非磁性膜を介してバイアス
強磁性膜と強磁性的に結合したフリー磁性層の層間結合
磁界があり、縦バイアス層によるバイアス磁界は大きく
なくても良いため、縦バイアス層のバイアス磁界が固定
磁性層に与える影響が小さく、固定磁性層の磁化方向の
傾きが小さく、縦バイアス層からのバイアス磁界による
出力波形の対称性の劣化や出力低下も抑えた磁気抵抗効
果型薄膜磁気ヘッドを作製することができる。
Further, there is an interlayer coupling magnetic field of the free magnetic layer ferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film via the bias non-magnetic film, and the bias magnetic field by the vertical bias layer need not be large. The effect of the bias magnetic field on the pinned magnetic layer is small, the inclination of the magnetization direction of the pinned magnetic layer is small, and the degradation of the output waveform symmetry and the output drop due to the bias magnetic field from the vertical bias layer are suppressed. A magnetic head can be manufactured.

【0116】また、縦バイアス層の形状、磁気抵抗効果
素子及び積層バイアス膜形状、リード形状によって再生
トラック幅を容易に制御することが可能で、バイアス強
磁性膜とフリー磁性層とを強磁性的に結合させるように
バイアス非磁性膜の膜厚を選び、縦バイアス層からフリ
ー磁性層にかかるの磁界と積層バイアス層からフリー磁
性層にかかる磁界の方向を同一にすることによって、バ
イアス強磁性膜とフリー磁性膜の端面磁荷による漏れ磁
界は、縦バイアス層の端面磁荷による漏れ磁界によって
打ち消され、端部までより安定した磁化の方向が得ら
れ、バルクハウゼンノイズが少なく、再生性能の優れた
磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作製することができ
る。
Further, the reproduction track width can be easily controlled by the shape of the vertical bias layer, the shape of the magnetoresistive element and the laminated bias film, and the shape of the lead. The thickness of the bias non-magnetic film is selected so that the magnetic field from the vertical bias layer to the free magnetic layer is the same as the direction of the magnetic field from the stacked bias layer to the free magnetic layer. The leakage magnetic field due to the end surface magnetic charge of the free magnetic film is canceled by the stray magnetic field due to the end surface magnetic charge of the longitudinal bias layer. A magnetoresistive thin film magnetic head can be manufactured.

【0117】[0117]

【発明の効果】以上のように本発明は、GMR素子を構
成するフリー磁性層の上に、バイアス非磁性膜、バイア
ス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜の3層の積層膜から
なる積層バイアス膜を形成し、バイアス反強磁性膜とバ
イアス強磁性膜を強く反強磁性結合させ、バイアス強磁
性膜の磁化の方向(トラック幅方向)を非常に安定させ
たものとする。一方、バイアス非磁性膜を介してバイア
ス強磁性膜に対向しているフリー磁性層は、バイアス非
磁性膜の膜厚が増すに従って、或る膜厚でフリー磁性層
の磁化の方向がバイアス強磁性膜の磁化の方向と逆の方
向を向き、更に膜厚が大きくなれば、お互いの磁化の方
向が同じとなり、更に膜厚が大きくなれば、また逆の方
向を向くというように、膜厚によって、フリー磁性層と
バイアス強磁性膜は、お互いの磁化の方向が交互に同じ
向きになったり、逆の向きになったりすると同時に、膜
厚が大きくなればなる程、フリー磁性層のバイアス強磁
性膜との層間結合磁界の強さは減衰してゆくことにな
り、バイアス非磁性膜の膜厚によってフリー磁性層に付
加される磁化の方向と層間結合磁界によるバイアス磁界
を制御することができることになり、バイアス非磁性膜
の膜厚を適当な膜厚に選ぶことによって、フリー磁性層
に、バイアス強磁性膜の磁化の方向と同じ方向或いは逆
の方向に磁化の方向を有するように、且つ安定したバイ
アス磁界の強さを与えることができるという効果があ
り、また、積層バイアス膜からフリー磁性層に付加され
るバイアス磁界が固定磁性層の磁化の方向を傾けること
がなく、出力波形の対称性が良く、バルクハウゼンノイ
ズが小さく、再生感度を向上させる効果があり、特に、
高記録密度化された記録信号を再生するための狭再生ヘ
ッドギャップレングスを有する薄膜磁気ヘッドには非常
に有効である。また、そのような優れた再生性能を有す
る薄膜磁気ヘッドを容易に作製することができるという
ものである。
As described above, the present invention provides a laminated bias comprising a laminated non-magnetic film, a bias ferromagnetic film and a bias anti-ferromagnetic film on a free magnetic layer constituting a GMR element. A film is formed, and the bias antiferromagnetic film and the bias ferromagnetic film are strongly antiferromagnetically coupled to make the direction of magnetization (track width direction) of the bias ferromagnetic film extremely stable. On the other hand, in the free magnetic layer facing the bias ferromagnetic film via the bias nonmagnetic film, as the thickness of the bias nonmagnetic film increases, the magnetization direction of the free magnetic layer at a certain thickness becomes biased ferromagnetic. In the direction opposite to the direction of the magnetization of the film, if the film thickness is further increased, the directions of the magnetizations become the same, and if the film thickness is further increased, the direction is opposite. The magnetization direction of the free magnetic layer and the bias ferromagnetic film alternates in the same direction or the opposite direction. The strength of the interlayer coupling magnetic field with the film is attenuated, and the direction of the magnetization applied to the free magnetic layer and the bias magnetic field due to the interlayer coupling magnetic field can be controlled by the thickness of the bias nonmagnetic film. Become By selecting an appropriate thickness for the bias non-magnetic film, the free magnetic layer has a stable bias so that it has the same or opposite magnetization direction as the magnetization direction of the bias ferromagnetic film. There is an effect that the strength of the magnetic field can be given, and the bias magnetic field applied to the free magnetic layer from the laminated bias film does not tilt the magnetization direction of the fixed magnetic layer, and the symmetry of the output waveform is good. , The Barkhausen noise is small, and it has the effect of improving the reproduction sensitivity.
This is very effective for a thin-film magnetic head having a narrow reproducing head gap length for reproducing a recording signal having a high recording density. Further, a thin film magnetic head having such excellent reproducing performance can be easily manufactured.

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

【図1】本発明の実施の形態1を示す薄膜磁気ヘッドの
概略説明模式図
FIG. 1 is a schematic diagram schematically illustrating a thin-film magnetic head according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の実施の形態1の他の一例を示す薄膜磁
気ヘッドの概略説明模式図
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a thin-film magnetic head showing another example of the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の実施の形態1を説明するためのフリー
磁性層に付加された層間結合磁界の強さと再生出力の関
係を示す図
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the intensity of an interlayer coupling magnetic field added to a free magnetic layer and a reproduction output for describing Embodiment 1 of the present invention;

【図4】本発明の実施の形態1の他の例を示す薄膜磁気
ヘッドの一部の概略説明図
FIG. 4 is a schematic explanatory view of a part of a thin-film magnetic head showing another example of the first embodiment of the present invention;

【図5】本発明の実施の形態2を示す薄膜磁気ヘッドの
概略説明模式図
FIG. 5 is a schematic diagram schematically illustrating a thin-film magnetic head according to a second embodiment of the present invention;

【図6】本発明の実施の形態3を示す薄膜磁気ヘッドの
概略説明模式図
FIG. 6 is a schematic diagram schematically illustrating a thin-film magnetic head according to a third embodiment of the present invention;

【図7】本発明の実施の形態4における薄膜磁気ヘッド
の製造工程の一部の工程を示す説明概略図
FIG. 7 is an explanatory schematic diagram showing a part of a manufacturing process of a thin-film magnetic head according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態4における第1の工程を示
す説明概略図
FIG. 8 is an explanatory schematic diagram showing a first step in Embodiment 4 of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態4における第2の工程を示
す説明概略図
FIG. 9 is an explanatory schematic diagram showing a second step in the fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態4における第3の工程を
示す説明概略図
FIG. 10 is an explanatory schematic diagram showing a third step in the fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態4における他の一部の工
程を示す説明概略図
FIG. 11 is an explanatory schematic diagram showing another part of the process according to the fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態4における第4の工程を
示す説明概略図
FIG. 12 is an explanatory schematic diagram showing a fourth step in the fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施の形態4における第1の工程の
他の一例を示す説明概略図
FIG. 13 is an explanatory schematic diagram showing another example of the first step in Embodiment 4 of the present invention.

【図14】本発明の実施の形態4における第3の工程の
他の一例を示す説明概略図
FIG. 14 is an explanatory schematic diagram showing another example of the third step in Embodiment 4 of the present invention.

【図15】本発明の実施の形態4における第3の工程の
他の例を示す説明概略図
FIG. 15 is an explanatory schematic diagram showing another example of the third step in Embodiment 4 of the present invention.

【図16】本発明の実施の形態5における第1の工程を
示す説明概略図
FIG. 16 is an explanatory schematic diagram showing a first step in Embodiment 5 of the present invention.

【図17】本発明の実施の形態5における第2の工程を
示す説明概略図
FIG. 17 is an explanatory schematic diagram showing a second step in the fifth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施の形態5における第3の工程を
示す説明概略図
FIG. 18 is an explanatory schematic diagram showing a third step in the fifth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施の形態5における第4の工程を
示す説明概略図
FIG. 19 is an explanatory schematic diagram showing a fourth step in the fifth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の実施の形態5の他の一例における第
2の工程を示す説明概略図
FIG. 20 is an explanatory schematic diagram showing a second step in another example of Embodiment 5 of the present invention.

【図21】本発明の実施の形態5の他の一例における第
3の工程を示す説明概略図
FIG. 21 is an explanatory schematic diagram showing a third step in another example of the fifth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の実施の形態6における第3の工程を
示す説明概略図
FIG. 22 is an explanatory schematic diagram showing a third step in the sixth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の実施の形態6における第4の工程を
示す説明概略図
FIG. 23 is an explanatory schematic diagram showing a fourth step in the sixth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の実施の形態6における第4の工程の
他の一例を示す説明概略図
FIG. 24 is an explanatory schematic diagram showing another example of the fourth step in the sixth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の実施の形態6における第5の工程を
示す説明概略図
FIG. 25 is an explanatory schematic diagram showing a fifth step in the sixth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の実施の形態6における第2の工程の
他の一例を示す説明概略図
FIG. 26 is an explanatory schematic diagram showing another example of the second step in the sixth embodiment of the present invention.

【図27】従来の薄膜磁気ヘッドを示す斜視概略図FIG. 27 is a schematic perspective view showing a conventional thin-film magnetic head.

【図28】従来の薄膜磁気ヘッドを示す正面概略模式図FIG. 28 is a schematic front view showing a conventional thin-film magnetic head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、51、61、81、171、201、261、28
3 反強磁性層 2、52、62、82、172、202、262、28
4 固定磁性層 3、53、63、83、173、203、263、28
5 非磁性層 4、54、64、84、174、204、264、28
6 フリー磁性層 5、45、85、135、175、205、265、2
73、500、600磁気抵抗効果素子(GMR素子) 6、55、65、91、176、206、266 バイ
アス非磁性膜 7、56、66、92、177、207、267 バイ
アス強磁性膜 8、57、67、93、178、208、268 バイ
アス反強磁性膜 9、94、179、209、269、501、601
積層バイアス膜 21、58、69、102、142、153、181、
211、231、242、275、503 電極リード
層 22、23、59、60、121、191、210、2
51、260、287、 502、602 キャップ層 41、131 第1の固定磁性層膜 42、132 固定中間非磁性層膜 43、133 第2の固定磁性層膜 44、134 積層固定磁性層 68、221、274 縦バイアス層 70 基板 71、271 下部シールド層 72、272 下部ギャップ絶縁層 101、152、170、200 茸型レジスト 111、276 上部ギャップ絶縁層 112、277 上部シールド層 113、278 再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド 141、241 電極リード層膜 151、2001、2601 キャップ層膜 161 反強磁性層膜 162 固定磁性層膜 163 非磁性層膜 164 フリー磁性層膜 165 磁気抵抗効果素子膜(GMR素子膜) 279 記録ギャップ層 280 上部磁極 281 巻線コイル 282 記録用誘導型薄膜磁気ヘッド 288 再生ヘッドギャップレングス 1701 バイアス非磁性層膜 1702 バイアス強磁性層膜 1703 バイアス反強磁性層膜 1704 積層バイアス層膜
1, 51, 61, 81, 171, 201, 261, 28
3 Antiferromagnetic layer 2, 52, 62, 82, 172, 202, 262, 28
4 Fixed magnetic layer 3, 53, 63, 83, 173, 203, 263, 28
5 Non-magnetic layer 4, 54, 64, 84, 174, 204, 264, 28
6 Free magnetic layer 5, 45, 85, 135, 175, 205, 265, 2
73, 500, 600 Magnetoresistance effect element (GMR element) 6, 55, 65, 91, 176, 206, 266 Bias nonmagnetic film 7, 56, 66, 92, 177, 207, 267 Bias ferromagnetic film 8, 57 , 67, 93, 178, 208, 268 Bias antiferromagnetic film 9, 94, 179, 209, 269, 501, 601
Stacked bias films 21, 58, 69, 102, 142, 153, 181,
211, 231, 242, 275, 503 Electrode lead layers 22, 23, 59, 60, 121, 191, 210, 2
51, 260, 287, 502, 602 Cap layers 41, 131 First fixed magnetic layer films 42, 132 Fixed intermediate non-magnetic layer films 43, 133 Second fixed magnetic layer films 44, 134 Stacked fixed magnetic layers 68, 221 274 Vertical bias layer 70 Substrate 71, 271 Lower shield layer 72, 272 Lower gap insulating layer 101, 152, 170, 200 Mushroom type resist 111, 276 Upper gap insulating layer 112, 277 Upper shield layer 113, 278 Magnetoresistance for reproduction Effect type thin film magnetic head 141, 241 Electrode lead layer film 151, 2001, 2601 Cap layer film 161 Antiferromagnetic layer film 162 Fixed magnetic layer film 163 Non-magnetic layer film 164 Free magnetic layer film 165 Magnetoresistive element film (GMR element) Film) 279 Recording gap layer 280 Upper magnetic pole 281 Winding coil 282 Inductive thin film magnetic head for recording 288 Reproducing head gap length 1701 Bias nonmagnetic layer film 1702 Bias ferromagnetic layer film 1703 Bias antiferromagnetic layer film 1704 Stacked bias layer film

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下部シールド層と上部シールド層との間
に絶縁材を介して磁気抵抗効果素子を有し、信号電流を
流すための電極リード層からなる磁気抵抗効果型薄膜磁
気ヘッドにおいて、 反強磁性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層が
順次積層成膜形成された磁気抵抗効果素子と、 前記磁気抵抗効果素子の最上部に構成された前記フリー
磁性層の上に順次積層成膜されたバイアス非磁性膜、バ
イアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜からなる積層バ
イアス膜と、からなる構成を有することを特徴とする薄
膜磁気ヘッド。
1. A magnetoresistive thin-film magnetic head having a magnetoresistive element between a lower shield layer and an upper shield layer with an insulating material interposed therebetween and comprising an electrode lead layer for flowing a signal current. A magnetoresistive element in which a ferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially stacked and formed; and a sequential lamination on the free magnetic layer formed on the top of the magnetoresistive element A thin-film magnetic head, comprising: a stacked bias film including a bias non-magnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias anti-ferromagnetic film.
【請求項2】 反強磁性層、固定磁性層、非磁性層及び
フリー磁性層が順次積層成膜形成された磁気抵抗効果素
子と、 前記磁気抵抗効果素子の最上部に構成された前記フリー
磁性層の上に順次積層成膜されたバイアス非磁性膜、バ
イアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜とからなる積層
バイアス膜と、 前記バイアス反強磁性膜の上面に形成された左右一対の
電極リード層と、からなる構成を有することを特徴とす
る薄膜磁気ヘッド。
2. A magnetoresistive element in which an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially stacked and formed, and the free magnetic layer formed on the top of the magnetoresistive element. A stacked bias film including a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film sequentially stacked on the layer, and a pair of left and right electrode leads formed on the upper surface of the bias antiferromagnetic film A thin-film magnetic head, comprising:
【請求項3】 反強磁性層、固定磁性層、非磁性層及び
フリー磁性層が順次積層成膜形成された磁気抵抗効果素
子と、 前記磁気抵抗効果素子の最上部に構成された前記フリー
磁性層の上に順次積層形成されたバイアス非磁性膜、バ
イアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜とからなる積層
バイアス膜と、 前記磁気抵抗効果素子及び前記積層バイアス膜の少なく
とも左右両側面に夫々接する左右一対の電極リード層
と、からなる構成を有することを特徴とする薄膜磁気ヘ
ッド。
3. A magnetoresistive element in which an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially laminated and formed, and the free magnetic layer formed on the top of the magnetoresistive element. A stacked bias film composed of a bias non-magnetic film, a bias ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic film sequentially formed on the layer, and contacting at least left and right side surfaces of the magnetoresistive element and the stacked bias film, respectively. A thin-film magnetic head, comprising: a pair of left and right electrode lead layers.
【請求項4】 反強磁性層、固定磁性層、非磁性層及び
フリー磁性層が順次積層成膜形成された磁気抵抗効果素
子と、 前記磁気抵抗効果素子の最上部に構成された前記フリー
磁性層の上に順次積層形成されたバイアス非磁性膜、バ
イアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜とからなる積層
バイアス膜と、 前記磁気抵抗効果素子及び前記積層バイアス膜の左右両
側面に夫々接する左右一対の縦バイアス層と、からなる
構成を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
4. A magnetoresistive element in which an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially stacked and formed, and the free magnetic layer formed on the top of the magnetoresistive element. A stacked bias film composed of a bias non-magnetic film, a bias ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic film sequentially formed on the layers; and a left and right side contacting the left and right sides of the magnetoresistive element and the stacked bias film, respectively. A thin-film magnetic head having a configuration comprising a pair of vertical bias layers.
【請求項5】 左右一対の前記縦バイアス層の上面或い
は前記積層バイアス膜の最上部にある前記バイアス反強
磁性膜の上面の左右の一部及び左右一対の前記縦バイア
ス層の上面の上に、左右一対の電極リード層を有するこ
とを特徴とする請求項4に記載の薄膜磁気ヘッド。
5. An upper surface of the pair of left and right vertical bias layers or a part of the upper surface of the bias antiferromagnetic film on the top of the stacked bias film and a part of the upper surface of the pair of left and right vertical bias layers. 5. The thin-film magnetic head according to claim 4, comprising a pair of left and right electrode lead layers.
【請求項6】 前記バイアス強磁性膜がトラック幅方向
の磁化の方向を有することを特徴とする請求項1〜請求
項5のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
6. The thin-film magnetic head according to claim 1, wherein said bias ferromagnetic film has a direction of magnetization in a track width direction.
【請求項7】 前記積層バイアス膜を構成する前記バイ
アス強磁性膜の磁化の方向がトラック幅方向を有し、且
つ、前記磁気抵抗効果素子を構成する前記フリー磁性層
の磁化の方向が、前記バイアス強磁性膜と反強磁性的に
結合して、前記バイアス強磁性膜の磁化の方向と逆の方
向を有することを特徴とする請求項2或いは請求項3の
いずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
7. The direction of magnetization of the bias ferromagnetic film forming the stacked bias film has a track width direction, and the direction of magnetization of the free magnetic layer forming the magnetoresistive element is the same as the direction of magnetization. 4. The thin film magnetic head according to claim 2, wherein the thin film magnetic head is antiferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film and has a direction opposite to the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film. .
【請求項8】 前記積層バイアス膜を構成する前記バイ
アス強磁性膜の磁化の方向がトラック幅方向を有し、且
つ、前記磁気抵抗効果素子を構成する前記フリー磁性層
の磁化の方向が、前記バイアス強磁性膜と強磁性的に結
合して、前記バイアス強磁性膜の磁化の方向と同じ方向
を有することを特徴とする請求項4或いは請求項5のい
ずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
8. The direction of magnetization of the bias ferromagnetic film forming the stacked bias film has a track width direction, and the direction of magnetization of the free magnetic layer forming the magnetoresistive element is 6. The thin film magnetic head according to claim 4, wherein the thin film magnetic head is ferromagnetically coupled to the bias ferromagnetic film and has the same direction as the direction of magnetization of the bias ferromagnetic film.
【請求項9】 前記磁気抵抗効果素子を構成する前記フ
リー磁性層と前記積層バイアス膜を構成する前記バイア
ス強磁性膜との層間結合磁界の強さが8kA/m以下
(100Oe以下)であることを特徴とする請求項1〜
請求項8のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
9. The strength of an interlayer coupling magnetic field between the free magnetic layer forming the magnetoresistive element and the bias ferromagnetic film forming the stacked bias film is 8 kA / m or less (100 Oe or less). Claims 1 to
A thin-film magnetic head according to claim 8.
【請求項10】 少なくとも前記積層バイアス膜を構成
する前記バイアス反強磁性膜の上面に接したキャップ層
を有することを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれ
かに記載の薄膜磁気ヘッド。
10. The thin-film magnetic head according to claim 1, further comprising a cap layer in contact with at least an upper surface of said bias antiferromagnetic film constituting said stacked bias film.
【請求項11】 下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性
層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層を順次積層
成膜し、前記反強磁性層、前記固定磁性層、前記非磁性
層及び前記フリー磁性層で構成される磁気抵抗効果素子
を形成する第1の工程と、 前記磁気抵抗効果素子を構成する前記フリー磁性層の上
に、バイアス非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバイアス
反強磁性膜を成膜して、前記バイアス非磁性膜,前記バ
イアス強磁性膜及び前記バイアス反強磁性膜からなる積
層バイアス膜を形成する第2の工程と、を有することを
特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
11. An antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially formed on the lower gap insulating layer, and the antiferromagnetic layer, the fixed magnetic layer, and the nonmagnetic layer are formed. Forming a magnetoresistive element composed of a layer and the free magnetic layer; and forming a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias on the free magnetic layer constituting the magnetoresistive element. A second step of forming an antiferromagnetic film to form a stacked bias film including the bias nonmagnetic film, the bias ferromagnetic film, and the bias antiferromagnetic film. A method for manufacturing a magnetic head.
【請求項12】 下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性
層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層を順次積層
成膜し、前記反強磁性層、前記固定磁性層、前記非磁性
層及び前記フリー磁性層で構成される磁気抵抗効果素子
を形成する第1の工程と、 前記磁気抵抗効果素子を構成する前記フリー磁性層の上
に、バイアス非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバイアス
反強磁性膜を成膜して、前記バイアス非磁性膜,前記バ
イアス強磁性膜及び前記バイアス反強磁性膜からなる積
層バイアス膜を形成する第2の工程と、 前記積層バイアス膜の前記バイアス反強磁性膜の上に、
左右一対の電極リード層を成膜形成する第3の工程と、
を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
12. An antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer are sequentially stacked on the lower gap insulating layer, and the antiferromagnetic layer, the fixed magnetic layer, and the nonmagnetic layer are formed. Forming a magnetoresistive element composed of a layer and the free magnetic layer; and forming a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias on the free magnetic layer constituting the magnetoresistive element. A second step of forming an antiferromagnetic film to form a stacked bias film including the bias nonmagnetic film, the bias ferromagnetic film, and the bias antiferromagnetic film; On the ferromagnetic film,
A third step of forming a pair of left and right electrode lead layers,
A method for manufacturing a thin-film magnetic head, comprising:
【請求項13】 請求項12の第3の工程において、前
記積層バイアス膜の前記バイアス反強磁性膜の上を覆う
ように電極リード層膜を成膜した後、前記バイアス反強
磁性膜が露出するように、前記電極リード層膜の一部を
削り取って、左右一対の電極リード層を形成する第3の
工程を有することを特徴とする請求項12に記載の薄膜
磁気ヘッドの製造方法。
13. The method according to claim 12, wherein the bias antiferromagnetic film is exposed after forming an electrode lead layer film so as to cover the bias antiferromagnetic film of the stacked bias film. 13. The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to claim 12, further comprising a third step of shaving off a part of the electrode lead layer film to form a pair of left and right electrode lead layers.
【請求項14】 請求項11の第2の工程において、前
記磁気抵抗効果素子を構成する前記フリー磁性層の上
に、バイアス非磁性膜,バイアス強磁性膜及びバイアス
反強磁性膜を成膜して、前記バイアス非磁性膜,前記バ
イアス強磁性膜及び前記バイアス反強磁性膜からなる積
層バイアス膜を形成し、更に、前記バイアス反強磁性膜
の上に、キャップ層を形成する第2の工程を有すること
を特徴とする請求項11〜請求項13のいずれかに記載
の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
14. A bias non-magnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film are formed on the free magnetic layer constituting the magnetoresistive element in the second step of claim 11. Forming a stacked bias film including the bias nonmagnetic film, the bias ferromagnetic film, and the bias antiferromagnetic film, and further forming a cap layer on the bias antiferromagnetic film. The method for manufacturing a thin-film magnetic head according to any one of claims 11 to 13, wherein:
【請求項15】 下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性
層膜、固定磁性層膜、非磁性層膜及びフリー磁性層膜を
順次積層成膜して、磁気抵抗効果素子膜を形成する第1
の工程と、 前記磁気抵抗効果素子膜の最上部にある前記フリー磁性
層膜の上に、バイアス非磁性層膜、バイアス強磁性層膜
及びバイアス反強磁性層膜を成膜して、積層バイアス層
膜を形成した後、前記磁気抵抗効果素子膜及び前記積層
バイアス層膜の左右両側部を夫々削り取り、反強磁性
層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層で構成され
る磁気抵抗効果素子とバイアス非磁性膜、バイアス強磁
性膜及びバイアス反強磁性膜からなる積層バイアス膜を
形成する第2の工程と、 前記磁気抵抗効果素子と前記積層バイアス膜の積層部の
少なくとも左右両側面に接するように左右一対の電極リ
ード層を成膜形成する第3の工程と、を有することを特
徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
15. A method of forming a magnetoresistive element film by sequentially laminating an antiferromagnetic layer film, a pinned magnetic layer film, a nonmagnetic layer film and a free magnetic layer film on a lower gap insulating layer. 1
Forming a bias nonmagnetic layer film, a bias ferromagnetic layer film, and a bias antiferromagnetic layer film on the free magnetic layer film at the uppermost portion of the magnetoresistive element film. After forming the layer film, the left and right sides of the magnetoresistive element film and the laminated bias layer film are scraped off, respectively, to form a magnetoresistive effect comprising an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer. A second step of forming a stacked bias film comprising an element and a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film and a bias antiferromagnetic film; and at least left and right side surfaces of a stacked portion of the magnetoresistive element and the stacked bias film. A third step of forming a pair of left and right electrode lead layers so as to be in contact with each other.
【請求項16】 左右一対の前記電極リード層及び前記
バイアス反強磁性膜の露出した部分の上を覆うように、
キャップ層を成膜する第4の工程を有することを特徴と
する請求項12、請求項13或いは請求項15のいずれ
かに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
16. A pair of left and right electrode lead layers and an exposed portion of the bias antiferromagnetic film are covered.
16. The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to claim 12, comprising a fourth step of forming a cap layer.
【請求項17】 下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性
層膜、固定磁性層膜、非磁性層膜及びフリー磁性層膜を
順次積層成膜して、磁気抵抗効果素子膜を形成する第1
の工程と、 前記磁気抵抗効果素子膜の最上部にある前記フリー磁性
層膜の上に、バイアス非磁性層膜、バイアス強磁性層膜
及びバイアス反強磁性層膜を成膜して、積層バイアス層
膜を形成した後、前記磁気抵抗効果素子膜及び前記積層
バイアス層膜の左右両側部を夫々削り取り、反強磁性
層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層で構成され
る磁気抵抗効果素子とバイアス非磁性膜、バイアス強磁
性膜及びバイアス反強磁性膜からなる積層バイアス膜を
形成する第2の工程と、 前記磁気抵抗効果素子と前記積層バイアス膜の積層部の
左右両側面に接するように左右一対の縦バイアス層を成
膜形成する第3の工程と、 左右一対の前記縦バイアス層の上に、左右一対の電極リ
ード層を成膜形成する第4の工程と、を有することを特
徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
17. A method of forming a magnetoresistive element film by sequentially laminating an antiferromagnetic layer film, a pinned magnetic layer film, a nonmagnetic layer film and a free magnetic layer film on a lower gap insulating layer. 1
Forming a bias nonmagnetic layer film, a bias ferromagnetic layer film, and a bias antiferromagnetic layer film on the free magnetic layer film at the uppermost portion of the magnetoresistive element film. After forming the layer film, the left and right sides of the magnetoresistive element film and the laminated bias layer film are scraped off, respectively, to form a magnetoresistive effect comprising an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer. A second step of forming a stacked bias film including an element, a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film; and contacting left and right sides of a stacked portion of the magnetoresistive element and the stacked bias film. A third step of forming a pair of left and right vertical bias layers as described above, and a fourth step of forming and forming a pair of left and right electrode lead layers on the pair of left and right vertical bias layers. Characterized by thin The method of manufacturing a magnetic head.
【請求項18】 請求項17の第4の工程において、左
右一対の前記縦バイアス層の上面及び前記バイアス反強
磁性膜の上面の左右の一部の上に、左右一対の電極リー
ド層を成膜形成する第4の工程を有することを特徴とす
る請求項17に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
18. The method according to claim 17, wherein a pair of left and right electrode lead layers is formed on the upper surfaces of the pair of left and right vertical bias layers and the left and right portions of the upper surface of the bias antiferromagnetic film. The method according to claim 17, further comprising a fourth step of forming a film.
【請求項19】 請求項17の第4の工程において、左
右一対の前記縦バイアス層及び前記バイアス反強磁性膜
の上を覆うように、電極リード層膜を成膜した後、前記
バイアス反強磁性膜の上面の全部又は一部が露出するよ
うに、前記電極リード層膜の一部を削り取り、左右一対
の電極リード層を形成する第4の工程を有することを特
徴とする請求項17に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方
法。
19. The method according to claim 17, wherein an electrode lead layer film is formed so as to cover the pair of left and right vertical bias layers and the bias antiferromagnetic film, and then the bias resistance is increased. 18. The method according to claim 17, further comprising a fourth step of shaving off a part of the electrode lead layer film to form a pair of left and right electrode lead layers so that all or a part of the upper surface of the magnetic film is exposed. The manufacturing method of the thin film magnetic head according to the above.
【請求項20】 左右一対の前記電極リード層及び前記
バイアス反強磁性膜の露出した部分の上に、キャップ層
を成膜する第5の工程を有することを特徴とする請求項
17〜請求項19のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの
製造方法。
20. The method according to claim 17, further comprising a fifth step of forming a cap layer on the exposed portions of the pair of left and right electrode lead layers and the bias antiferromagnetic film. 20. The method for manufacturing a thin-film magnetic head according to any one of the above items 19.
【請求項21】 前記磁気抵抗効果素子膜の最上部にあ
る前記フリー磁性層膜の上に、バイアス非磁性層膜、バ
イアス強磁性層膜及びバイアス反強磁性層膜を成膜し
て、積層バイアス層膜を形成した後、更にその上に、キ
ャップ層膜を成膜し、前記磁気抵抗効果素子膜、前記積
層バイアス層膜及び前記キャップ層膜の左右両側部を削
り取り、反強磁性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー
磁性層で構成される磁気抵抗効果素子とバイアス非磁性
膜,バイアス強磁性膜及びバイアス反強磁性膜からなる
積層バイアス膜とキャップ層とを形成する第2の工程を
有することを特徴とする請求項15或いは請求項17〜
請求項19のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方
法。
21. A bias nonmagnetic layer film, a bias ferromagnetic layer film and a bias antiferromagnetic layer film are formed on the free magnetic layer film at the uppermost part of the magnetoresistive element film, and are laminated. After forming the bias layer film, a cap layer film is further formed thereon, and the left and right sides of the magnetoresistive element film, the laminated bias layer film and the cap layer film are scraped off, an antiferromagnetic layer, Forming a magnetoresistive element composed of a fixed magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a free magnetic layer, a stacked bias film composed of a bias nonmagnetic film, a bias ferromagnetic film, and a bias antiferromagnetic film; 17. A method comprising the steps of:
A method for manufacturing a thin-film magnetic head according to claim 19.
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