JP2002123912A - Magneto-resistive effect element and magnetic disk unit - Google Patents

Magneto-resistive effect element and magnetic disk unit

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JP2002123912A
JP2002123912A JP2000317623A JP2000317623A JP2002123912A JP 2002123912 A JP2002123912 A JP 2002123912A JP 2000317623 A JP2000317623 A JP 2000317623A JP 2000317623 A JP2000317623 A JP 2000317623A JP 2002123912 A JP2002123912 A JP 2002123912A
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JP
Japan
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film
magnetic
spin valve
domain control
thickness
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Application number
JP2000317623A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidema Uchishiba
秀磨 内柴
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To apply a sufficient magnetic field to a free layer without setting the thickness of a magnetic domain control film so large in a magneto-resistive effect element and a magnetic disk device. SOLUTION: A pair of hard magnetic films 2 are joined to both ends of a spin valve film 1, soft magnetic films 3 are joined to the ends of sides opposite to the joined parts with the spin valve film 1, bulged parts 4 are provided in the side ends of sides opposite to the joined parts of the soft magnetic films 3 with the soft magnetic films 2, and these bulged parts 4 are set close to each other so as to form a magnetic circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は磁気抵抗効果素子及
び磁気ディスク装置に関するものであり、特に、ハード
ディスクドライブ(HDD)等の磁気ディスク装置の再
生ヘッド(リードヘッド)に用いるスピンバルブ膜を構
成するフリー層を単磁区化するための磁界印加構造に特
徴のある磁気抵抗効果素子及び磁気ディスク装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive element and a magnetic disk drive, and more particularly to a spin valve film used for a reproducing head (read head) of a magnetic disk drive such as a hard disk drive (HDD). The present invention relates to a magnetoresistive element and a magnetic disk device having a magnetic field application structure for converting a free layer into a single magnetic domain.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、コンピュータの外部記憶装置であ
るハードディスク装置等の小型化,大容量化の要請の高
まりに伴い、リードヘッド素子の高感度化・微細化が求
められており、現行の異方性磁気抵抗効果を用いたMR
ヘッドでは限界があり、MRヘッドよりも数倍以上の高
感度が期待される新しい物理現象である巨大磁気抵抗効
果(GMR:Giant Magnetoresist
ance)を利用したGMRヘッドの使用が不可欠とな
っている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the increasing demand for downsizing and increasing the capacity of hard disk devices and the like, which are external storage devices for computers, read head elements are required to have higher sensitivity and finer design. MR using isotropic magnetoresistance effect
There is a limit in a head, and a giant magnetoresistance effect (GMR: Giant Magnetoresistance) is a new physical phenomenon that is expected to have a sensitivity several times higher than that of an MR head.
use of a GMR head utilizing a G.h.

【0003】このGMR膜は強磁性膜と非磁性膜の多層
構造で形成されており、非磁性膜を挟んで隣り合う強磁
性膜の磁化配列が平行の時と反平行の時とで、スピンに
依存した散乱によりその電気伝導度が異なり抵抗値が変
わることを利用するものである。
This GMR film is formed in a multilayer structure of a ferromagnetic film and a non-magnetic film, and has a spin structure when the magnetization arrangement of the adjacent ferromagnetic films sandwiching the non-magnetic film is parallel or antiparallel. The fact that the electric conductivity differs due to the scattering depending on the resistance and the resistance value changes.

【0004】この様な巨大磁気抵抗効果を示す膜の中で
も、構造が単純で、低磁界での線型動作が得られやすい
スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子が実用化されてお
り、このスピンバルブ膜はフリー(free)層となる
強磁性膜、非磁性中間層、ピンド(pinned)層と
なる強磁性膜、及び、反強磁性層の積層構造からなり、
ピンド層は隣接する反強磁性層からの交換結合磁界によ
りその磁気モーメントが固着されている。
Among the films exhibiting such a giant magnetoresistive effect, a spin valve type magnetoresistive element having a simple structure and capable of easily obtaining a linear operation in a low magnetic field has been put to practical use. Has a laminated structure of a ferromagnetic film serving as a free layer, a nonmagnetic intermediate layer, a ferromagnetic film serving as a pinned layer, and an antiferromagnetic layer,
The magnetic moment of the pinned layer is fixed by the exchange coupling magnetic field from the adjacent antiferromagnetic layer.

【0005】このスピンバルブ膜を用いたリードヘッド
における再生原理は、磁気記録媒体等から外部磁場が印
加された場合、磁化が固定されていないフリー層の磁化
方向が外部磁場に一致して自由に回転するため、磁化が
固定されたピンド層の磁化方向と角度差を生ずることに
なる。
The principle of reproduction in a read head using this spin valve film is that, when an external magnetic field is applied from a magnetic recording medium or the like, the magnetization direction of the free layer whose magnetization is not fixed coincides with the external magnetic field and freely. Due to the rotation, an angle difference occurs between the magnetization direction of the pinned layer whose magnetization is fixed and the magnetization direction.

【0006】この角度差に依存して、上述のように伝導
電子のスピンに依存した散乱が変化し、電気抵抗値が変
化するので、この電気抵抗値の変化をスピンバルブ膜に
接続するリード電極から定電流のセンス電流を流して電
圧値の変化として検出することによって、外部磁場の状
況、即ち、磁気記録媒体からの信号磁場を取得するもの
であり、このスピンバルブ膜を用いたリードヘッドの磁
気抵抗変化率は約5%程度となる。
[0006] As described above, the scattering depending on the spin of the conduction electrons changes depending on the angle difference, and the electric resistance changes. Therefore, the change in the electric resistance changes and the lead electrode connected to the spin valve film. By detecting a change in the voltage value by passing a constant current sense current from, a state of the external magnetic field, that is, a signal magnetic field from the magnetic recording medium is acquired, and a read head using the spin valve film is used. The rate of change in magnetoresistance is about 5%.

【0007】また、この様な磁気抵抗効果素子において
高感度化を目指す場合、スピンバルブ膜を構成するフリ
ー層が単磁区にならないとバルクハウゼンノイズが発生
して再生出力が大きく変動するので、フリー層の磁壁を
消滅させるために、フリー層の両端に磁区制御膜或いは
ハードバイアス膜と呼ばれる硬質強磁性膜を設けてい
る。
In order to increase the sensitivity of such a magnetoresistive element, if the free layer constituting the spin valve film does not form a single magnetic domain, Barkhausen noise occurs and the reproduction output fluctuates greatly. In order to eliminate the domain wall of the layer, a hard ferromagnetic film called a magnetic domain control film or a hard bias film is provided at both ends of the free layer.

【0008】ここで、図7を参照して、従来のスピンバ
ルブ膜を用いた磁気抵抗効果素子を説明する。 図7参照 図7は、従来の磁気抵抗効果素子の概略的平面図であ
り、スライダーの母体となるAl2 3 −TiC基板上
に、Al2 3 膜を介してNiFe合金等からなる下部
磁気シールド層を設け、Al2 3 等の下部リードギャ
ップ層(いずれも図示を省略)を介して、フリー層、非
磁性中間層、ピンド層、及び、反強磁性層からなるスピ
ンバルブ膜31を設け、このスピンバルブ膜31を所定
の形状にパターニングしたのち、スピンバルブ膜31の
両端にCoCrPt等の高保磁力の硬質磁性膜からなる
磁区制御膜32を設け、次いで、磁区制御膜32を覆う
ようにW/Ti/Ta多層膜等からなる導電膜を堆積さ
せて電極端子33を形成する。
Here, a conventional magnetoresistive element using a spin valve film will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic plan view of a conventional magnetoresistive effect element, in which a lower portion made of a NiFe alloy or the like is interposed on an Al 2 O 3 —TiC substrate serving as a slider base via an Al 2 O 3 film. A spin valve film 31 including a free layer, a non-magnetic intermediate layer, a pinned layer, and an antiferromagnetic layer is provided with a magnetic shield layer and a lower read gap layer (not shown) of Al 2 O 3 or the like. After patterning the spin valve film 31 into a predetermined shape, a magnetic domain control film 32 made of a hard magnetic film having a high coercive force such as CoCrPt is provided at both ends of the spin valve film 31, and then the magnetic domain control film 32 is covered. The electrode terminal 33 is formed by depositing a conductive film composed of a W / Ti / Ta multilayer film or the like as described above.

【0009】次いで、図示を省略するものの、再び、A
2 3 等の上部リードギャップ層を介してNiFe合
金等からなる上部磁気シールド層を設けることによっ
て、リードヘッドの基本構成が完成する。なお、この場
合、磁区制御膜32の形状は、電極端子33の形状とほ
ぼ相似形となっている。
Next, although not shown, A
By providing an upper magnetic shield layer made of a NiFe alloy or the like via an upper read gap layer such as l 2 O 3 , the basic configuration of the read head is completed. In this case, the shape of the magnetic domain control film 32 is substantially similar to the shape of the electrode terminal 33.

【0010】しかし、この様なスピンバルブ膜を用いた
GMRヘッドにおいては、磁区制御膜32の磁束の漏洩
が大きく、磁区制御膜32によるフリー層への単磁区化
磁界が弱いため、単磁区化発生用の磁区制御膜の膜厚を
厚くして、磁区制御膜の体積を大きくすることによって
発生磁界を大きくしようとしていた。
However, in the GMR head using such a spin valve film, the magnetic domain control film 32 has a large leakage of magnetic flux and the magnetic domain control film 32 has a weak single magnetic domain to the free layer. It has been attempted to increase the magnetic field generated by increasing the thickness of the magnetic domain control film for generation and increasing the volume of the magnetic domain control film.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、磁区制御膜の
膜厚を厚くすると、磁区制御膜の形状異方性が弱くな
り、磁化が膜面から立ち上がってしまい、その結果、フ
リー層に十分な単磁区化磁界が印加されなくなり、磁区
制御膜の体積を増加することによる磁界の増加が期待値
より小さいという結果になるので、この様子を図8及び
図9を参照して説明する。
However, when the thickness of the magnetic domain control film is increased, the shape anisotropy of the magnetic domain control film is weakened, and the magnetization rises from the film surface. Since the application of the single-domain magnetic field is stopped and the increase in the magnetic field caused by increasing the volume of the magnetic domain control film is smaller than an expected value, this state will be described with reference to FIGS.

【0012】図8参照 図8は、MFM(磁気力顕微鏡)像を理解しやすくする
ために参照した従来の磁気抵抗効果素子の磁区制御膜3
2を図において矢印の方向に着磁した後のスピンバルブ
膜31の近傍のAFM(原子間力顕微鏡)像であり、図
7に示した概略的平面図と同様の形状が確認される。
FIG. 8 shows a magnetic domain control film 3 of a conventional magnetoresistive effect element referred to for easy understanding of an MFM (Magnetic Force Microscope) image.
2 is an AFM (Atomic Force Microscope) image of the vicinity of the spin valve film 31 after magnetization in the direction of the arrow in the figure, and a shape similar to the schematic plan view shown in FIG. 7 is confirmed.

【0013】図9参照 図9は、従来の磁気抵抗効果素子の磁区制御膜32を着
磁した後のスピンバルブ膜31の近傍のMFM像であ
り、スピンバルブ膜31との接合端部に磁極が表れてお
り、図において黒い部分がN極、白い部分がS極を示し
ている。
FIG. 9 is an MFM image of the vicinity of the spin valve film 31 after the magnetic domain control film 32 of the conventional magnetoresistive element has been magnetized. , And a black portion indicates an N pole and a white portion indicates an S pole.

【0014】図から明らかなように、スピンバルブ膜3
1と接する近傍において、磁区制御膜32の左側の接合
端部はN極になっており、一方、右側の接合端部はS極
になっており、スピンバルブ膜31を構成するフリー層
を右から左の向きに磁化しているのが理解される。
As is apparent from the figure, the spin valve film 3
1, the left junction end of the magnetic domain control film 32 has an N pole, while the right junction end has an S pole, and the free layer forming the spin valve film 31 is shifted to the right. It is understood that the magnet is magnetized in the left direction from.

【0015】しかし、接合端部以外の磁区制御膜32の
側端部34においても磁極が表れ、この部分から磁束が
漏洩していると考えられ、このような現象が起こるとス
ピンバルブ膜31の接合端部に十分な磁界が印加されな
くなり、フリー層の単磁区化が不完全となってリード信
号にバルクハウゼンノイズが入ることになる。
However, magnetic poles also appear at the side ends 34 of the magnetic domain control film 32 other than the junction ends, and it is considered that magnetic flux leaks from this portion. If such a phenomenon occurs, the spin valve film 31 A sufficient magnetic field is not applied to the junction end, and the single layer of the free layer is incompletely formed, and Barkhausen noise is included in the read signal.

【0016】そのため、従来においては、磁区制御膜3
2の膜厚を厚くして体積を大きくすることによって磁束
の漏洩分を補うように試みていたが、膜厚が厚くなると
形状異方性の効果が小さくなって、磁区制御膜面内の磁
束が表面に漏れ出てくるので、結果的に磁束の改善には
ならないという問題がある。
Therefore, conventionally, the magnetic domain control film 3
In order to compensate for the leakage of magnetic flux by increasing the film thickness of layer 2 and increasing the volume, the effect of shape anisotropy decreases as the film thickness increases, and the magnetic flux in the plane of the magnetic domain control film increases. Is leaked to the surface, which does not result in an improvement in magnetic flux.

【0017】図において、磁区制御膜32の表面全体に
表れる白黒の斑模様は、面内で立ち上がった磁束による
磁極が表れたものであり、磁区制御膜32の表面におい
て磁束が漏洩しているのが理解される。
In the figure, black and white spots appearing on the entire surface of the magnetic domain control film 32 represent magnetic poles caused by the magnetic flux rising in the plane, and the magnetic flux is leaking on the surface of the magnetic domain control film 32. Is understood.

【0018】したがって、本発明は、磁区制御膜の膜厚
をそれほど厚くすることなく、フリー層に十分な磁界を
印加することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to apply a sufficient magnetic field to the free layer without increasing the thickness of the magnetic domain control film.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図1は、
スピンバルブ膜を用いた磁気抵抗効果素子の概略的平面
図である。 図1参照 上述の目的を達成するために、本発明は、スピンバルブ
膜1の両端に一対の硬質磁性膜2を接合させるととも
に、スピンバルブ膜1との接合部と反対側の端部に軟質
磁性膜3を接合させ、この軟質磁性膜3の硬質磁性膜2
との接合部との反対側の側端部に張出部4を設け、この
張出部4を磁気回路が形成される程度に、例えば、側端
部の間隔dが、0<d≦3μmになるように近接させた
ことを特徴とする。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention. Referring to FIG. 1, means for solving the problems in the present invention will be described. In addition, FIG.
It is a schematic plan view of a magnetoresistive effect element using a spin valve film. Referring to FIG. 1, in order to achieve the above-described object, according to the present invention, a pair of hard magnetic films 2 are joined to both ends of a spin valve film 1 and a soft magnetic film is attached to an end opposite to the joint with the spin valve film 1. The magnetic film 3 is bonded, and the hard magnetic film 2
The overhanging portion 4 is provided at the side end opposite to the junction with the base member, and the overhanging portion 4 is formed such that the distance d between the side ends is 0 <d ≦ 3 μm to the extent that a magnetic circuit is formed. It is characterized by being brought close to each other.

【0020】この様に、磁区制御膜となる一対の硬質磁
性膜2に軟質磁性膜3を接合させるとともに、接合部の
反対側の側端部に張出部4を設け、この張出部4を図に
おいて矢印で示す磁気回路、即ち、閉磁路が形成される
程度に近接させることによって、磁束の漏洩を抑制し、
それによって、スピンバルブ膜1との接合部に磁束を集
中させ、スピンバルブ膜1を構成するフリー層に十分な
磁界を与えることができる。
As described above, the soft magnetic film 3 is joined to the pair of hard magnetic films 2 serving as the magnetic domain control films, and the projecting portion 4 is provided at the side end opposite to the joining portion. The magnetic circuit shown by the arrow in the figure, that is, close enough to form a closed magnetic circuit, to suppress the leakage of magnetic flux,
As a result, the magnetic flux can be concentrated at the junction with the spin valve film 1, and a sufficient magnetic field can be applied to the free layer constituting the spin valve film 1.

【0021】即ち、図において矢印で示す閉磁路が形成
されることによって、軟質磁性膜3の長手方向における
磁化は長手方向を向くので、軟質磁性膜3の側端部に磁
極が表れることがなく、軟質磁性膜3の側端部における
磁束の漏洩が抑制される。
That is, since the magnetization in the longitudinal direction of the soft magnetic film 3 is directed to the longitudinal direction by forming the closed magnetic path indicated by the arrow in the figure, the magnetic pole does not appear at the side end of the soft magnetic film 3. In addition, the leakage of the magnetic flux at the side end of the soft magnetic film 3 is suppressed.

【0022】また、この様に閉磁路を形成することによ
って、硬質磁性膜2の膜厚を厚くする必要はなく、例え
ば、磁束が立ち上がる臨界膜厚は300Åであるので、
硬質磁性膜2の膜厚としては300Å以下にすることに
よって、形状異方性を十分生かすことができる。なお、
この硬質磁性膜2と軟質磁性膜3の上には、スピンバル
ブ膜1に電流を流すための電極端子膜5が設けられてい
る。
By forming the closed magnetic circuit in this manner, it is not necessary to increase the thickness of the hard magnetic film 2. For example, the critical thickness at which the magnetic flux rises is 300 °.
By setting the thickness of the hard magnetic film 2 to 300 ° or less, shape anisotropy can be sufficiently utilized. In addition,
On the hard magnetic film 2 and the soft magnetic film 3, an electrode terminal film 5 for supplying a current to the spin valve film 1 is provided.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】ここで、図2乃至図6を参照し
て、本発明の実施の形態の磁気抵抗効果素子を説明す
る。なお、図2は本発明の実施の形態の磁気抵抗効果素
子の概略的平面図であり、図3(a)は図2におけるA
−A′を結ぶ一点鎖線に沿った概略的断面図であり、図
3(b)は図3(a)における破線の円内の拡大図であ
り、また、図3(c)は図2におけるB−B′を結ぶ一
点鎖線に沿った概略的断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A magnetoresistive element according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic plan view of the magnetoresistive effect element according to the embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3B is a schematic cross-sectional view taken along a dashed-dotted line connecting −A ′, FIG. 3B is an enlarged view within a dashed circle in FIG. 3A, and FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along a dashed line connecting BB ′.

【0024】図2乃至図3(c)参照 まず、Al2 3 −TiC基板11上にスパッタリング
法を用いて厚さが、例えば、2μmのAl2 3 膜12
を堆積させたのち、選択電解メッキ法を用いて、100
〔Oe〕の磁界を印加しながら、厚さが、1〜3μm、
例えば、3μmのNiFe膜を形成して下部磁気シール
ド層13とし、次いで、スパッタリング法を用いて、厚
さが、例えば、500ÅのAl2 3 膜を堆積させたの
ち、所定形状にパターニングすることによって下部リー
ドギャップ層14を形成し、次いで、磁気抵抗効果素子
を構成するためのスピンバルブ膜15を堆積させる。
Referring to FIGS. 2 and 3C, an Al 2 O 3 film 12 having a thickness of, for example, 2 μm is formed on an Al 2 O 3 —TiC substrate 11 by sputtering.
Is deposited, and then, using selective electrolytic plating, 100
While applying a magnetic field of [Oe], the thickness is 1 to 3 μm,
For example, a 3 μm NiFe film is formed as the lower magnetic shield layer 13, and then an Al 2 O 3 film having a thickness of, for example, 500 ° is deposited by sputtering, and then patterned into a predetermined shape. To form a lower read gap layer 14, and then deposit a spin valve film 15 for constituting a magnetoresistive element.

【0025】このスピンバルブ膜15としては、図3
(b)に示すように、例えば、80〔Oe〕の磁界を印
加しながらスパッタリング法を用いて、下地層となる厚
さが、例えば、50ÅのTa層21を形成したのち、厚
さが、例えば、40ÅのNiFeフリー層22、厚さ
が、例えば、25ÅのCoFeフリー層23、厚さが、
例えば、25ÅのCu中間層24、厚さが、例えば、2
5ÅのCoFeピンド層25、及び、厚さが20〜30
0Å、例えば、250ÅのPdPtMn膜からなる反強
磁性層26を順次積層させて形成する。なお、この場合
のNiFeの組成は、例えば、Ni81Fe19であり、C
oFeの組成は、例えば、Co90Fe10であり、また、
PdPtMnの組成は、例えば、Pd31Pt17Mn52
ある。
As the spin valve film 15, FIG.
As shown in (b), for example, after forming a Ta layer 21 having a thickness of, for example, 50 ° as a base layer by using a sputtering method while applying a magnetic field of 80 [Oe], the thickness becomes: For example, a NiFe free layer 22 of 40 ° and a thickness of, for example, a CoFe free layer 23 of 25 ° and a thickness of
For example, a Cu intermediate layer 24 of 25 °
5 ° CoFe pinned layer 25 and a thickness of 20 to 30
An antiferromagnetic layer 26 made of a PdPtMn film of 0 °, for example, 250 ° is sequentially laminated. The composition of NiFe in this case is, for example, Ni 81 Fe 19 and C
The composition of oFe is, for example, Co 90 Fe 10 ,
The composition of PdPtMn are, for example, Pd 31 Pt 17 Mn 52.

【0026】次いで、真空中において、成膜時に印加し
た磁界と直交する方向の100〔Oe〕以上、例えば、
2500〔Oe〕の直流磁場を印加しながら、真空中で
250〜280℃、例えば、280℃で0.5〜5時
間、例えば、3時間の熱処理を行う。この磁場を印加し
た状態における熱処理によって、反強磁性層26の磁化
方向を印加した直流磁場の方向として、CoFeピンド
層25の磁化方向を固定する。
Next, in vacuum, 100 [Oe] or more in a direction orthogonal to the magnetic field applied during film formation, for example,
While applying a DC magnetic field of 2500 [Oe], heat treatment is performed in vacuum at 250 to 280 ° C, for example, 280 ° C for 0.5 to 5 hours, for example, 3 hours. By the heat treatment in a state where the magnetic field is applied, the magnetization direction of the CoFe pinned layer 25 is fixed as the direction of the applied DC magnetic field of the antiferromagnetic layer 26.

【0027】次いで、レジストパターン(図示せず)を
設け、Arイオンを用いたイオンミリングを施すことに
よって、スピンバルブ膜15を所定形状にパターニング
したのち、スパッタリング法を用いて全面に、厚さが3
00Å以下、例えば、200ÅのCoCrPt膜からな
る磁区制御膜16を堆積させる。なお、この場合の磁区
制御膜16を構成するCoCrPtの組成は、例えば、
Co78Cr10Pt12である。
Next, a resist pattern (not shown) is provided, and the spin valve film 15 is patterned into a predetermined shape by performing ion milling using Ar ions. 3
The magnetic domain control film 16 made of a CoCrPt film having a thickness of 200 ° or less, for example, is deposited. In this case, the composition of CoCrPt constituting the magnetic domain control film 16 is, for example,
Co 78 Cr 10 Pt 12 .

【0028】次いで、リフトオフ法によってレジストパ
ターンと共に、レジストパターン上に堆積したCoCr
Pt膜を除去したのち、再び、新たにレジストパターン
(図示を省略)を設けたのち、スパッタリング法によっ
て、厚さが、50〜300Å、例えば、200ÅのNi
Feからなる軟磁性膜17を形成して、図2における破
線で示す位置で磁区制御膜16と接合させる。
Next, CoCr deposited on the resist pattern together with the resist pattern by the lift-off method.
After removing the Pt film, a new resist pattern (not shown) is provided again, and then a Ni film having a thickness of 50 to 300 Å, for example, 200 Å is formed by sputtering.
A soft magnetic film 17 made of Fe is formed and joined to the magnetic domain control film 16 at a position indicated by a broken line in FIG.

【0029】この場合、軟磁性膜17の反対側の側端部
に張出部18を設け、この張出部18の間隔dが、0<
d≦3μm、例えば、d=0.5μmなるように軟磁性
膜17を形成する。この場合、完全な磁気回路を形成す
るためには、d=0とすれば良いが、そうするとスピン
バルブ膜15に電流を流すための電極端子19が電気的
に短絡するのでd>0μmとする必要がある。
In this case, an overhang 18 is provided at the opposite side end of the soft magnetic film 17, and the interval d between the overhangs 18 is 0 <.
The soft magnetic film 17 is formed so that d ≦ 3 μm, for example, d = 0.5 μm. In this case, in order to form a complete magnetic circuit, d = 0 may be set. However, if this is done, the electrode terminal 19 for flowing a current to the spin valve film 15 is electrically short-circuited. There is.

【0030】次いで、レジストパターンを除去したの
ち、スパッタリング法を用いてリード電極を構成するた
めに厚さが、例えば、100nm(=1000Å)のA
l膜を全面に堆積させ、次いで、コア幅に対応する開口
部を有するレジストパターンをマスクとしてArイオン
を用いたイオンミリングを施すことによって、Al膜の
露出部を除去することによって磁区制御膜16及び反磁
性膜17を被覆するとともに、スピンバルブ膜15に電
流を流すための電極端子19を形成する。
Next, after removing the resist pattern, a lead electrode is formed by sputtering, for example, to a thickness of 100 nm (= 1000 °), for example.
An Al film is deposited on the entire surface, and then ion-milling using Ar ions is performed by using a resist pattern having an opening corresponding to the core width as a mask, thereby removing the exposed portion of the Al film to remove the magnetic domain control film 16. And an electrode terminal 19 for applying a current to the spin valve film 15 while covering the diamagnetic film 17.

【0031】以降は、図示を省略するものの、再び、ス
パッタリング法によって、厚さが、例えば、500Åの
Al2 3 膜を堆積したのち、イオンミリング法を用い
て所定形状にパターニングすることによって上部リード
ギャップ層を形成し、次いで、選択電解メッキ法によっ
て、厚さが1〜3μm、例えば、3μmのNiFe膜を
成膜して上部磁気シールド層とすることによってシング
ルスピンバルブ素子を磁気抵抗効果素子としたMRヘッ
ドの基本構成が完成する。
After that, although not shown, an Al 2 O 3 film having a thickness of, for example, 500 ° is deposited again by the sputtering method, and then patterned into a predetermined shape by the ion milling method. A single spin valve element is formed by forming a read gap layer and then forming an upper magnetic shield layer by forming a NiFe film having a thickness of 1 to 3 μm, for example, 3 μm, by a selective electrolytic plating method. Thus, the basic configuration of the MR head is completed.

【0032】このように、本発明の実施の形態において
は、張出部18を有する軟磁性膜17を設けて磁気回路
を構成しているので、電極端子19の側端部における磁
束の漏洩を抑制することができ、それによって、磁区制
御膜16の膜厚を300Å以下の膜厚にすることができ
るので、形状異方性が強く作用して磁化が面内で立ち上
がることがない。
As described above, in the embodiment of the present invention, since the magnetic circuit is formed by providing the soft magnetic film 17 having the overhang portion 18, the leakage of the magnetic flux at the side end of the electrode terminal 19 is prevented. Since the thickness of the magnetic domain control film 16 can be reduced to 300 ° or less, the shape anisotropy acts strongly and the magnetization does not rise in the plane.

【0033】ここで、図4乃至図6を参照して、磁区制
御膜16の膜面内の磁極分布の膜厚依存性を説明する
が、各図における図(b)は図(a)を6倍に拡大した
ものである。 図4参照 図4は、磁区制御膜の厚さを504Åにした場合の着磁
後の膜面内の磁極分布を示すMFM像であり、白黒の斑
が明瞭に見られるように、形状異方性が弱くなって表面
に磁極が露出している。なお、この場合の下地として
は、202ÅのCr膜を設けており、以下、同じであ
る。
Here, the film thickness dependence of the magnetic pole distribution in the film plane of the magnetic domain control film 16 will be described with reference to FIGS. 4 to 6. FIG. It is a six-fold enlargement. FIG. 4 is an MFM image showing the magnetic pole distribution in the film surface after magnetization when the thickness of the magnetic domain control film is set to 504 °, and the shape is anisotropic so that black and white spots are clearly seen. The magnetic properties are weakened and the magnetic pole is exposed on the surface. In this case, a 202 ° Cr film is provided as a base, and the same applies hereinafter.

【0034】図5参照 図5は、磁区制御膜の厚さを203Åにした場合の着磁
後の膜面内の磁極分布を示すMFM像であり、白黒の斑
は図4に比べて不鮮明になっており、膜厚が薄くなるこ
とによって、形状異方性が作用していることが理解され
る。
FIG. 5 is an MFM image showing the magnetic pole distribution in the film surface after magnetization when the thickness of the magnetic domain control film is set to 203 °. Black and white spots are blurred compared to FIG. Thus, it is understood that the shape anisotropy is acting by reducing the film thickness.

【0035】図6参照 図6は、磁区制御膜の厚さを58Åにした場合の着磁後
の膜面内の磁極分布を示すMFM像であり、白黒の斑は
ほとんど見られず、膜厚が極めて薄くなることによっ
て、形状異方性が強く作用していることが理解される。
したがって、磁区制御膜16の膜厚を薄くすることによ
る作用効果は明らかである。
FIG. 6 is an MFM image showing the magnetic pole distribution in the film surface after magnetization when the thickness of the magnetic domain control film is 58 °. It is understood that the shape anisotropy is strongly acting by making the thickness extremely thin.
Therefore, the effect of reducing the thickness of the magnetic domain control film 16 is apparent.

【0036】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は実施の形態に記載した構成に限られるもの
ではなく、各種の変更が可能である。例えば、実施の形
態の説明においては、磁気抵抗効果素子としてNiFe
/CoFe/Cu/CoFe/PdPtMnからなるシ
ングルスピンバルブ素子を用いているが、この様なシン
グルスピンバルブ素子に限られるものではなく、例え
ば、NiFe/Cu/NiFe/FeMn等の他の積層
構造のシングルスピンバルブ素子を用いても良いもので
あり、さらには、デュアルスピンバルブ素子を用いても
良いものである。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the configuration described in the embodiment, and various modifications are possible. For example, in the description of the embodiment, NiFe
Although a single spin-valve element composed of / CoFe / Cu / CoFe / PdPtMn is used, the present invention is not limited to such a single spin-valve element, and for example, other laminated structures such as NiFe / Cu / NiFe / FeMn. A single spin valve element may be used, and further, a dual spin valve element may be used.

【0037】また、上記の実施の形態の説明において
は、磁区制御膜16としてCoCrPtを用いている
が、CoCrPtに限られるものではなく、CoPt,
CoCr等の他の高保磁力の硬質磁性膜を用いても良
い。
In the description of the above embodiment, CoCrPt is used as the magnetic domain control film 16, but it is not limited to CoCrPt.
A hard magnetic film having another high coercive force such as CoCr may be used.

【0038】また、上記の実施の形態においては、Ni
Fe、CoFe、PdPtMn、及び、CoCrPtと
して、夫々、Ni81Fe19、Co90Fe10、Pd31Pt
17Mn52、及び、Co78Cr10Pt12を用いているが、
この様な組成比に限られるものではなく、必要とする磁
気特性及び加工特性等に応じて適宜組成比を選択すれば
良いものである。
In the above embodiment, Ni
Fe, CoFe, PdPtMn, and CoCrPt, respectively, Ni 81 Fe 19 , Co 90 Fe 10 , and Pd 31 Pt
17 Mn 52 and Co 78 Cr 10 Pt 12 are used,
The composition ratio is not limited to such a composition ratio, and the composition ratio may be appropriately selected according to required magnetic characteristics, processing characteristics, and the like.

【0039】また、上記の実施の形態においては、磁区
制御膜16と軟磁性膜17とが綺麗に接合しているよう
に図示しているが、磁区制御膜16と軟磁性膜17とは
磁気的に接触していれば良いものであるので、接合部に
おいて磁区制御膜16と軟磁性膜17とが重なるように
しても良いものであり、それによって、レジストパター
ンの形成工程における位置合わせ精度を緩和することが
できる。
Further, in the above embodiment, the magnetic domain control film 16 and the soft magnetic film 17 are shown as being joined together neatly, but the magnetic domain control film 16 and the soft magnetic film 17 are Therefore, the magnetic domain control film 16 and the soft magnetic film 17 may be overlapped at the junction, thereby improving the alignment accuracy in the resist pattern forming process. Can be eased.

【0040】また、上記の実施の形態においては、軟磁
性膜17としてNiFeを用いているが、組成比として
はNi80Fe20やNi50Fe50等のいずれの組成比のN
iFe膜でも良く、さらには、NiFe以外の他の軟磁
性膜を用いても良いものである。
Further, in the above embodiment, although using NiFe as a soft magnetic film 17, as the composition ratio of Ni 80 Fe 20 or Ni 50 Fe any composition ratio, such as 50 N
An iFe film may be used, and a soft magnetic film other than NiFe may be used.

【0041】また、上記の実施の形態においては、軟磁
性膜に設ける張出部の長さを、電極端子の長手方向の1
/2程度としているが、張出部の長さは、磁気特性に余
り影響を与えるものでないので、張出部の長さは任意で
あり、張出部の間隔dが重要となる。但し、張出部の長
さがあまり短いと、磁束が漏れやすくなるので、注意を
要する。
Further, in the above embodiment, the length of the overhang provided on the soft magnetic film is set to one in the longitudinal direction of the electrode terminal.
However, since the length of the overhang does not significantly affect the magnetic characteristics, the length of the overhang is arbitrary, and the distance d between the overhangs is important. However, care must be taken because if the length of the overhang is too short, the magnetic flux is likely to leak.

【0042】また、本発明の実施の形態の説明において
は、単独のMRヘッド構造として説明しているが、本発
明はこの様な単独のMRヘッドに限られるものではな
く、誘導型の薄膜磁気ヘッドと積層した複合型薄膜磁気
ヘッドにも適用されるものであることは言うまでもない
ことである。
Further, in the description of the embodiment of the present invention, a single MR head structure is described, but the present invention is not limited to such a single MR head, but an inductive type thin film magnetic head. It goes without saying that the present invention is also applied to a composite type thin film magnetic head laminated with a head.

【0043】ここで、再び、図1を参照して、本発明の
詳細な特徴を説明する。 図1参照 (付記1) スピンバルブ膜1の両端に一対の硬質磁性
膜2を接合させるとともに、前記スピンバルブ膜1との
接合部と反対側の端部に軟質磁性膜3を接合させ、前記
軟質磁性膜3の前記硬質磁性膜2との接合部との反対側
の側端部に張出部4を設け、前記張出部4を磁気回路が
形成される程度に近接させたことを特徴とする磁気抵抗
効果素子。 (付記2) 上記張出部4の側端部の間隔dが、0<d
≦3μmであることを特徴とする付記1記載の磁気抵抗
効果素子。 (付記3) 上記硬質磁性膜2の膜厚が、300Å以下
であることを特徴とする付記1または2に記載の磁気抵
抗効果素子。 (付記4) 付記1乃至3のいずれか1に記載の磁気抵
抗効果素子を備えたことを特徴とする磁気ディスク装
置。
Here, the detailed features of the present invention will be described with reference to FIG. 1 again. See FIG. 1 (Supplementary Note 1) A pair of hard magnetic films 2 are joined to both ends of the spin valve film 1, and a soft magnetic film 3 is joined to an end opposite to the joint with the spin valve film 1. An overhang 4 is provided at a side end of the soft magnetic film 3 opposite to a joint with the hard magnetic film 2, and the overhang 4 is brought close enough to form a magnetic circuit. Magneto-resistance effect element. (Supplementary Note 2) The distance d between the side ends of the overhang portion 4 is 0 <d.
The magnetoresistance effect element according to claim 1, wherein ≦ 3 μm. (Supplementary Note 3) The magnetoresistive element according to Supplementary Note 1 or 2, wherein the thickness of the hard magnetic film 2 is 300 ° or less. (Supplementary Note 4) A magnetic disk device comprising the magnetoresistance effect element according to any one of Supplementary Notes 1 to 3.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明によれば、薄膜磁気ヘッドを構成
する磁気抵抗効果素子のフリー層を単磁区化するための
硬質磁性膜に軟質磁性膜を接合させ、この軟質磁性膜の
反対側の側端部に張出部を設けて磁気回路が形成される
ようにしているので、硬質磁性膜の膜厚をあまり厚くす
ることなく、フリー層に十分な磁界を与えることがで
き、それによって、リード信号のバルクハウゼンノイズ
による情報の読み取り誤差をなくすことができ、ひいて
は、磁気ディスク装置の性能向上に寄与するところが大
きい。
According to the present invention, a soft magnetic film is joined to a hard magnetic film for making the free layer of the magnetoresistive element constituting the thin film magnetic head into a single magnetic domain, and the soft magnetic film is bonded to the opposite side of the soft magnetic film. Since a magnetic circuit is formed by providing an overhanging portion at the side end, a sufficient magnetic field can be applied to the free layer without increasing the thickness of the hard magnetic film so much. An information reading error due to Barkhausen noise of a read signal can be eliminated, and this greatly contributes to improvement in performance of the magnetic disk drive.

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

【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の磁気抵抗効果素子の概略
的平面図である。
FIG. 2 is a schematic plan view of the magnetoresistive element according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態の磁気抵抗効果素子の概略
的断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a magnetoresistive element according to an embodiment of the present invention.

【図4】磁区制御膜を504Åにした場合の着磁後のM
FM像である。
FIG. 4 shows M after magnetization when the magnetic domain control film is set at 504 °.
It is an FM image.

【図5】磁区制御膜を203Åにした場合の着磁後のM
FM像である。
FIG. 5 shows M after magnetization when the magnetic domain control film is set to 203 °.
It is an FM image.

【図6】磁区制御膜を58Åにした場合の着磁後のMF
M像である。
FIG. 6 shows MF after magnetization when the magnetic domain control film is set to 58 °.
It is an M image.

【図7】従来の磁気抵抗効果素子の概略的平面図であ
る。
FIG. 7 is a schematic plan view of a conventional magnetoresistance effect element.

【図8】従来の磁気抵抗効果素子の磁区制御膜着磁後の
AFM像である。
FIG. 8 is an AFM image of a conventional magnetoresistance effect element after magnetization of a magnetic domain control film.

【図9】従来の磁気抵抗効果素子の磁区制御膜着磁後の
MFM像である。
FIG. 9 is an MFM image of a conventional magnetoresistance effect element after a magnetic domain control film is magnetized.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スピンバルブ膜 2 硬質磁性膜 3 軟質磁性膜 4 張出部 5 電極端子膜 11 Al2 3 −TiC基板 12 Al2 3 膜 13 下部磁気シールド層 14 下部リードギャップ層 15 スピンバルブ膜 16 磁区制御膜 17 軟磁性膜 18 張出部 19 電極端子 21 Ta膜 22 NiFeフリー層 23 CoFeフリー層 24 Cu中間層 25 CoFeピンド層 26 反強磁性層 31 スピンバルブ膜 32 磁区制御膜 33 電極端子 34 磁区制御膜の側端部1 spin valve film 2 hard magnetic film 3 soft magnetic film 4 protruding portion 5 the electrode terminal film 11 Al 2 O 3 -TiC substrate 12 Al 2 O 3 film 13 lower magnetic shield layer 14 lower read gap layer 15 spin-valve film 16 domain Control film 17 Soft magnetic film 18 Overhang 19 Electrode terminal 21 Ta film 22 NiFe free layer 23 CoFe free layer 24 Cu intermediate layer 25 CoFe pinned layer 26 Antiferromagnetic layer 31 Spin valve film 32 Magnetic domain control film 33 Electrode terminal 34 Magnetic domain Side edge of control membrane

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スピンバルブ膜の両端に一対の硬質磁性
膜を接合させるとともに、前記スピンバルブ膜との接合
部と反対側の端部に軟質磁性膜を接合させ、前記軟質磁
性膜の前記硬質磁性膜との接合部との反対側の側端部に
張出部を設け、前記張出部を磁気回路が形成される程度
に近接させたことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
1. A pair of hard magnetic films are joined to both ends of a spin valve film, and a soft magnetic film is joined to an end opposite to a joint portion with the spin valve film. A magnetoresistive element, wherein an overhang portion is provided at a side end opposite to a junction with a magnetic film, and the overhang portion is brought close enough to form a magnetic circuit.
【請求項2】 上記張出部の側端部の間隔dが、0<d
≦3μmであることを特徴とする請求項1記載の磁気抵
抗効果素子。
2. The distance d between the side ends of the overhanging portion is 0 <d.
The magnetoresistance effect element according to claim 1, wherein ≤ 3 µm.
【請求項3】 請求項1または2に記載の磁気抵抗効果
素子を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
3. A magnetic disk drive comprising the magnetoresistive element according to claim 1.
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