JP2002141583A - Magnetoresistive effect element, reproducing head, and recording/reproducing system - Google Patents

Magnetoresistive effect element, reproducing head, and recording/reproducing system

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JP2002141583A
JP2002141583A JP2001251068A JP2001251068A JP2002141583A JP 2002141583 A JP2002141583 A JP 2002141583A JP 2001251068 A JP2001251068 A JP 2001251068A JP 2001251068 A JP2001251068 A JP 2001251068A JP 2002141583 A JP2002141583 A JP 2002141583A
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layer
free layer
free
vertical bias
magnetic
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Application number
JP2001251068A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Hayashi
一彦 林
Hiroyuki Ohashi
啓之 大橋
Nobuyuki Ishiwata
延行 石綿
Masabumi Nakada
正文 中田
Tsutomu Ishi
勉 石
Hiroaki Honjo
弘明 本庄
Kunihiko Ishihara
邦彦 石原
Junichi Fujikata
潤一 藤方
Hisao Matsudera
久雄 松寺
Hisanao Tsuge
久尚 柘植
Atsushi Kamijo
敦 上條
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetoresistive effect head in which the magnetic domain of a free layer can be controlled by applying a large longitudinal bias thereto, hysteresis is reduced on the R-H loop, and a reproduced signal having reduced noise can be obtained even when magnetic information on a magnetic medium is reproduced. SOLUTION: In a shield magnetoresistive effect element employing a tunnel junction element having a basic structure of free layer/nonmagnetic layer/fixed layer as the magnetoresistive effect element, a longitudinal bias layer coming into contact with the free layer at least partially is provided.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は磁気媒体に記録した情報
信号を読み取るための磁気センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic sensor for reading an information signal recorded on a magnetic medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術では、磁気抵抗(MR)センサ
またはヘッドと呼ばれる磁気読み取り変換器が開示され
ており、これは、大きな線形密度で磁性表面からデータ
を読み取れることがわかっている。
The prior art discloses magnetic read transducers called magnetoresistive (MR) sensors or heads, which have been found to read data from magnetic surfaces with a large linear density.

【0003】MRセンサは、読み取り素子によって感知
される磁束の強さと方向の関数としての抵抗変化を介し
て磁界信号を検出する。こうした従来技術のMRセンサ
は、読み取り素子の抵抗の1成分が磁化方向と素子中を
流れる感知電流の方向の間の角度の余弦の2乗に比例し
て変化する、異方性磁気抵抗(AMR)効果に基づいて
動作する。
[0003] MR sensors detect magnetic field signals via a change in resistance as a function of the strength and direction of the magnetic flux sensed by the reading element. Such prior art MR sensors include an anisotropic magnetoresistance (AMR) in which one component of the resistance of the read element changes in proportion to the cosine of the angle between the direction of magnetization and the direction of the sense current flowing through the element. ) Work based on the effect.

【0004】AMR効果のより詳しい説明は、D.A.
トムプソン(Thompson)等の論文 "Memory、St
orage 、and Related Applications" IEEE Trans. on M
ag.MAG-11 、p. 1039 (1975)に出ている。
A more detailed description of the AMR effect can be found in D.S. A.
Thompson et al., "Memory, St.
orage, and Related Applications "IEEE Trans. on M
ag.MAG-11, p. 1039 (1975).

【0005】AMR効果を用いた磁気ヘッドではバルク
ハウゼンノイズを押えるために縦バイアスを印加するこ
とが多いが、この縦バイアス印加材料として、FeM
n、NiMn、ニッケル酸化物などの反強磁性材料を用
いる場合がある。
In a magnetic head using the AMR effect, a vertical bias is often applied in order to suppress Barkhausen noise.
An antiferromagnetic material such as n, NiMn, or nickel oxide may be used.

【0006】さらに最近には、積層磁気センサの抵抗変
化が、非磁性層を介する磁性層間での電導電子のスピン
依存性伝送、及びそれに付随する層界面でのスピン依存
性散乱に帰される、より顕著な磁気抵抗効果が記載され
ている。
More recently, the change in resistance of a laminated magnetic sensor has been attributed to the spin-dependent transmission of electrical conductors between the magnetic layers through the non-magnetic layer and the associated spin-dependent scattering at the layer interface. A pronounced magnetoresistance effect is described.

【0007】この磁気抵抗効果は、「巨大磁気抵抗効
果」や「スピン・バルブ効果」など様々な名称で呼ばれ
ている。このような磁気抵抗センサは適当な材料で出来
ており、AMR効果を利用するセンサで観察されるより
も、感度が改善され、抵抗変化が大きい。
This magnetoresistance effect is called by various names such as “giant magnetoresistance effect” and “spin valve effect”. Such a magnetoresistive sensor is made of a suitable material and has improved sensitivity and greater resistance change than observed with a sensor utilizing the AMR effect.

【0008】この種のMRセンサでは、非磁性層で分離
された1対の強磁性体層の間の平面内抵抗が、2つの層
の磁化方向間の角度の余弦に比例して変化する。
In this type of MR sensor, the in-plane resistance between a pair of ferromagnetic layers separated by a nonmagnetic layer changes in proportion to the cosine of the angle between the magnetization directions of the two layers.

【0009】1988年6月に優先権主張されている特
開平2−61572には、磁性層内の磁化の反平行整列
によって生じる高いMR変化をもたらす積層磁性構造が
記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-61572, which has priority claim in June 1988, describes a laminated magnetic structure which provides a high MR change caused by antiparallel alignment of magnetization in a magnetic layer.

【0010】積層構造で使用可能な材料として、上記明
細書には強磁性の遷移金属及び合金が挙げられている。
また、中間層により分離している少なくとも2層の強磁
性層の一方に固定する層を付加した構造および固定する
層としてFeMnが適当であることが開示されている。
As the materials usable in the laminated structure, the above specification includes ferromagnetic transition metals and alloys.
It also discloses a structure in which a pinning layer is added to one of at least two ferromagnetic layers separated by an intermediate layer, and FeMn is suitable as a pinning layer.

【0011】又、1990年12月11日に優先権主張
されている、特開平4−358310には、非磁性金属
体の薄膜層によって仕切られた強磁性体の2層の薄膜層
を有し、印加磁界が零である場合に2つの強磁性薄膜層
の磁化方向が直交し、2つの非結合強磁性体層間の抵抗
が2つの層の磁化方向間の角度の余弦に比例して変化
し、センサ中を通る電流の方向とは独立な、MRセンサ
が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-358310, which has priority claim on December 11, 1990, has two ferromagnetic thin film layers separated by a non-magnetic metal thin film layer. When the applied magnetic field is zero, the magnetization directions of the two ferromagnetic thin film layers are orthogonal, and the resistance between the two non-coupled ferromagnetic layers changes in proportion to the cosine of the angle between the magnetization directions of the two layers. An MR sensor is disclosed that is independent of the direction of current flow through the sensor.

【0012】一方、1990年8月22日に出願されて
いる、特開平4−103014号公報には、強磁性に他
の中間層を挿入して多層膜とした強磁性トンネル接合素
子において、少なくとも一層の強磁性層に反強磁性体か
らのバイアス磁界が印加されていることを特徴とする強
磁性トンネル効果膜についての記載がある。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-103014, filed on Aug. 22, 1990, discloses at least a ferromagnetic tunnel junction device in which another intermediate layer is inserted into a ferromagnetic multilayer film. There is a description of a ferromagnetic tunnel effect film characterized in that a bias magnetic field from an antiferromagnetic material is applied to one ferromagnetic layer.

【0013】強磁性トンネル接合を用いた再生ヘッドに
おいて、フリー層の磁区を制御する層(縦バイアス層)
がフリー層に接触しない構造については、1996年1
1月27日に優先権主張されている、特開平10−16
2327号公報に記述がある。
In a read head using a ferromagnetic tunnel junction, a layer for controlling the magnetic domain of the free layer (longitudinal bias layer)
The structure which does not contact the free layer is described in
Japanese Patent Laid-Open No. 10-16, which is claimed on January 27
No. 2327 has a description.

【0014】磁気抵抗効果素子にスピンバルブを用いた
CPP-MR(膜面に垂直に電流を流すMR)素子において、フ
リー層の磁区を制御する層(縦バイアス層)がフリー層
に接触しない構造については、1996年5月24日に
出願されている、USP.5、668、688号明細書
に記述がある。
A spin valve is used as a magnetoresistive element.
A CPP-MR (MR in which a current flows perpendicular to the film surface) element, in which the layer controlling the magnetic domain of the free layer (longitudinal bias layer) does not contact the free layer, was filed on May 24, 1996. Yes, USP. No. 5,668,688.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】強磁性トンネル接合を
用いたシールド型磁気抵抗効果素子として、従来は、縦
バイアス層がフリー層に直接接触しない構造が提案され
ていた。
Conventionally, as a shield type magnetoresistive element using a ferromagnetic tunnel junction, a structure in which a vertical bias layer does not directly contact a free layer has been proposed.

【0016】これは、強磁性トンネル接合を用いたシー
ルド型素子においては、センス電流をトンネル接合部に
垂直に流す必要があり、従来のスピンバルブを用いたシ
ールド型素子と類似した構造では、トンネル接合部をバ
イパスして、それに近傍にあるより抵抗値の低い縦バイ
アス部をセンス電流が流れてしまい、抵抗変化の検出に
寄与しないという課題を解決するものであった。
This is because, in a shield type device using a ferromagnetic tunnel junction, a sense current needs to flow perpendicularly to the tunnel junction. The object of the present invention is to solve the problem that a sense current flows through a vertical bias portion having a lower resistance value in the vicinity of the junction, bypassing the junction, and does not contribute to detection of a resistance change.

【0017】図11は、特開平10−162327に記載されて
いる、従来の強磁性トンネルヘッドの構造概念図であ
る。パターン化された強磁性トンネル接合素子に対し、
絶縁層を介して縦バイアス層が配置されている様子が書
かれている。
FIG. 11 is a structural conceptual view of a conventional ferromagnetic tunnel head described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-162327. For a patterned ferromagnetic tunnel junction device,
It describes that a vertical bias layer is arranged via an insulating layer.

【0018】磁気抵抗効果素子にスピンバルブを用いた
CPP-MRでは、非磁性部の抵抗が強磁性トンネル接合ほど
大きくはないものの、やはり抵抗の低い縦バイアス部を
センス電流が少なからずバイパスしてしまう問題が指摘
され、これを解決するためにパターン化されたスピンバ
ルブ素子に対し、絶縁層を介して縦バイアス層が配置さ
れている様子が書かれている(USP5668688)。
A spin valve is used as a magnetoresistive element.
In CPP-MR, although the resistance of the non-magnetic part is not as large as that of a ferromagnetic tunnel junction, it has been pointed out that the sense current also bypasses the low-resistance vertical bias part by a small amount. It is described that a vertical bias layer is arranged via an insulating layer with respect to the formed spin valve element (US Pat. No. 5,668,688).

【0019】ところが、この方式は、縦バイアス層とフ
リー層との間に位置する絶縁層が、磁気分離層としても
機能してしまうため、フリー層に十分な大きさの縦バイ
アスを印加することが困難であり、したがってフリー層
の磁区が十分にコントロールされないことから、シール
ド型センサとしてもR−Hループ上でヒステリシスが多
く、記録媒体上の磁気情報を再生した場合にも、ノイズ
の多い再生信号になっていた。
However, in this method, a sufficiently large vertical bias is applied to the free layer because the insulating layer located between the vertical bias layer and the free layer also functions as a magnetic separation layer. Therefore, since the magnetic domain of the free layer is not sufficiently controlled, the shield type sensor has a large hysteresis on the RH loop. It was a signal.

【0020】図12は3次元磁場解析シミュレーション
により求めた、規格化縦バイアス磁界である。磁場解析
のモデルとしては図13のような構造をもちい、縦バイ
アスの端部がMR素子の端部からどれだけずれているかを
パラメータに計算した。縦バイアスの値は端部のずれが
まったくなかった場合の値で規格化した値を示した。
FIG. 12 shows a normalized longitudinal bias magnetic field obtained by a three-dimensional magnetic field analysis simulation. As a model of the magnetic field analysis, a structure as shown in FIG. 13 was used, and how much the end of the longitudinal bias deviated from the end of the MR element was calculated as a parameter. The value of the vertical bias is a value normalized by a value when there is no displacement of the end.

【0021】図を見て一目瞭然であるように、端部のず
れが大きいほど特にXの値が小さく縦バイアス端部とMR
端部とが近いところで縦バイアスの低下が大きいことが
わかる。
As can be seen at a glance, the larger the deviation of the end is, the smaller the value of X is, especially, the smaller the vertical bias end is.
It can be seen that the lowering of the vertical bias is large near the end.

【0022】このように縦バイアスの端部が、磁性層の
端部から離れていると、縦バイアスが十分に印加されな
いことについてはシミュレーションの上からも確認され
ている。
It has been confirmed from simulation that the vertical bias is not sufficiently applied when the end of the vertical bias is away from the end of the magnetic layer.

【0023】その他、特開平10−4227号公報、特
開平10−190090号公報及び特開平10−162
326号公報には、磁気トンネル接合素子を使用した接
合磁界センサが記載されているが、何れの公知例にも縦
バイアス層を使用する技術に関しては開示も示唆も無
く、又特開平10−162327号公報には、縦バイア
ス層を含む磁気トンネル接合素子を使用した接合磁界セ
ンサが記載されているが、当該縦バイアス層をフリー層
に接続して使用する技術に関しては記載が見られない。
In addition, JP-A-10-4227, JP-A-10-190090 and JP-A-10-162
No. 326 discloses a junction magnetic field sensor using a magnetic tunnel junction element. However, none of the known examples discloses or suggests a technique using a vertical bias layer. In Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-264, there is described a junction magnetic field sensor using a magnetic tunnel junction element including a vertical bias layer. However, there is no description regarding a technique of connecting the vertical bias layer to a free layer for use.

【0024】従って、本発明の目的は、上記した従来技
術の欠点を改良し、従来より再生波形のノイズが少な
く、S/N比及びビットエラーレートが良好な磁気抵抗
効果センサ、磁気抵抗効果ヘッド、および記録再生シス
テムを容易に且つ経済的に得ることである。
Accordingly, an object of the present invention is to improve the above-mentioned drawbacks of the prior art, to reduce the noise of the reproduced waveform, to improve the S / N ratio and the bit error rate, and to improve the magnetoresistive effect head. , And a recording / reproducing system easily and economically.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段および作用】本発明は上記
した目的を達成する為、以下に示す様な基本的な技術構
成を採用するものである。即ち、磁気抵抗効果素子とし
てフリー層/非磁性層/固定層を基本構成とするトンネ
ル接合素子を用いたシールド型磁気抵抗効果素子におい
て、フリー層の少なくとも一部に接触する縦バイアス層
が設けられている磁気抵抗効果素子及び係る基本的な構
成を有する磁気抵抗効果素子を使用した磁気抵抗効果ヘ
ッド或いは磁気抵抗検出システムである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention employs the following basic technical structure. That is, in a shielded magneto-resistance effect element using a tunnel junction element having a basic configuration of a free layer / non-magnetic layer / fixed layer as a magneto-resistance effect element, a vertical bias layer that contacts at least a part of the free layer is provided. A magnetoresistive effect element and a magnetoresistive effect head or a magnetoresistive detection system using the magnetoresistive effect element having such a basic configuration.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本発明に係る当該磁気抵抗効果素
子の構成をより詳細に説明するならば、フリー層/バリ
ア層/固定層を基本構成とするトンネル接合素子を用い
たシールド型磁気抵抗効果素子において、縦バイアスと
フリー層の少なくとも一部が接触するようにするもので
ある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of the magnetoresistive element according to the present invention will be described in more detail. A shield type magnetoresistive element using a tunnel junction element having a basic structure of a free layer / barrier layer / fixed layer. In the effect element, at least a part of the free layer is in contact with the vertical bias.

【0027】又、本発明に於ける当該磁気抵抗効果膜と
して強磁性層と導電非磁性層が交互に積層している基本
構成を有し、磁気抵抗変化検出のためのセンス電流のす
べてが金属非磁性層を通過する磁気抵抗効果素子におい
て、強磁性層のうち少なくとも1層の少なくとも1部に
接触するフリー層の縦バイアス層を有するようにする。
The magnetoresistive film according to the present invention has a basic structure in which ferromagnetic layers and conductive nonmagnetic layers are alternately laminated, and all of the sense current for detecting a change in magnetoresistance is a metal. In the magnetoresistive element that passes through the nonmagnetic layer, a free layer vertical bias layer that contacts at least a part of at least one of the ferromagnetic layers is provided.

【0028】これにより、上述の縦バイアスがフリー層
に印加されないという課題が解決する。しかし、ただ単
に縦バイアスとフリー層とが接触するだけでは、センス
電流が縦バイアス部を流れ、肝心の強磁性トンネル接合
部や導電非磁性層を流れない可能性がある。
This solves the problem that the vertical bias is not applied to the free layer. However, merely contact between the vertical bias and the free layer may cause the sense current to flow through the vertical bias portion and not flow through the essential ferromagnetic tunnel junction or the conductive non-magnetic layer.

【0029】更に、本発明に於いては、縦バイアスがフ
リー層にきちんと印加され、しかもセンス電流が縦バイ
アス部をバイパスせず、きちんと強磁性トンネル接合素
子部を流れるようにするためには、以下に説明する様な
7種類の構造を基本構成とした構造を用いることが有効
であると考えられる。
Further, in the present invention, in order for a vertical bias to be properly applied to the free layer and for a sense current not to bypass the vertical bias portion but to flow properly through the ferromagnetic tunnel junction element portion, It is considered effective to use a structure based on seven types of structures as described below.

【0030】尚、本発明に於て、バリア層と導電非磁性
層とをあわせて非磁性層と呼ぶことにする。
In the present invention, the barrier layer and the conductive non-magnetic layer are collectively called a non-magnetic layer.

【0031】[0031]

【実施例】以下に、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの
具体例の構成を図面を参照しながら詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of a specific example of a magnetoresistive head according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0032】即ち、図1は、本発明に係る当該磁気抵抗
効果ヘッドの基本的な構成の概略を示す断面図であっ
て、図中、磁気抵抗効果素子としてフリー層6/非磁性
層5/固定層4を基本構成とするトンネル接合素子20
を用いたシールド型磁気抵抗効果素子30において、フ
リー層6の少なくとも一部に接触する縦バイアス層7が
設けられている磁気抵抗効果素子30が示されている。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing the basic structure of the magnetoresistive head according to the present invention. In FIG. 1, a free layer 6 / non-magnetic layer 5 / Tunnel junction element 20 having fixed layer 4 as a basic configuration
In the shield type magnetoresistive element 30 using the method, the magnetoresistive element 30 provided with the vertical bias layer 7 in contact with at least a part of the free layer 6 is shown.

【0033】即ち、本発明に係る第1の具体例として
は、図1に示す様に、シールド型センサ部をABS面に
平行に切った時の断面の概念図を示す。
That is, as a first specific example according to the present invention, as shown in FIG. 1, a conceptual diagram of a cross section when the shield type sensor section is cut in parallel to the ABS plane is shown.

【0034】この構成では、基体上に下シールド層1、
下電極層2、固定する層3、固定層4、非磁性層5、フ
リー層6が順次積層される。
In this configuration, the lower shield layer 1,
A lower electrode layer 2, a fixed layer 3, a fixed layer 4, a nonmagnetic layer 5, and a free layer 6 are sequentially laminated.

【0035】その上に図1に示したようにパターン化さ
れた縦バイアス層7および絶縁層8が積層される。
A vertical bias layer 7 and an insulating layer 8 patterned as shown in FIG. 1 are laminated thereon.

【0036】さらにその上に上電極層9および上シール
ド層10が積層される。図示されていない下地層を介し
て、下電極部上に形成された、固定する層3/固定層4
/非磁性層5/フリー層6の部分が磁気抵抗効果膜20
を構成するものである。
An upper electrode layer 9 and an upper shield layer 10 are further laminated thereon. Fixed layer 3 / fixed layer 4 formed on the lower electrode portion via a base layer (not shown)
/ Nonmagnetic layer 5 / Free layer 6 is the magnetoresistive film 20
It constitutes.

【0037】この構造では、仮に図中の上電極から下電
極へ電流を流したとすると、電流は上電極から左右に配
置された絶縁層の間を通り、フリー層6、非磁性層5、
固定層4、固定する層3、下地層を通過し、下電極層2
へと流れる。この際、縦バイアス層7は電流の流れから
絶縁されているので、電流の流れ方に関与することはな
い。
In this structure, if a current flows from the upper electrode to the lower electrode in the figure, the current passes between the insulating layers disposed on the left and right from the upper electrode, and the free layer 6, the nonmagnetic layer 5,
The lower electrode layer 2 passes through the fixing layer 4, the fixing layer 3, and the underlayer.
Flows to At this time, since the vertical bias layer 7 is insulated from the current flow, it does not affect the current flow.

【0038】また、縦バイアス層7はフリー層6上に直
接積層されているので、その縦バイアス7はフリー層6
に十分印加されることになる。したがって、この構造を
用いることにより、非磁性層部をセンス電流がきちんと
流れることと、フリー層6に縦バイアス7をきちんと印
加することを両立することができる。
Further, since the vertical bias layer 7 is directly laminated on the free layer 6, the vertical bias 7 is
Will be sufficiently applied. Therefore, by using this structure, it is possible to achieve both a proper flow of the sense current through the nonmagnetic layer portion and a proper application of the vertical bias 7 to the free layer 6.

【0039】尚、本具体例に於ける当該非磁性層は、前
記した様に、バリア層を形成するものである。
The non-magnetic layer in this embodiment forms the barrier layer as described above.

【0040】ここでは、下シールド層1上に下電極層2
を積層し、上電極層9上に上シールド層10を積層した
構造について記述したが、下シールド層1と下電極層2
との間、または上電極層9と上シールド層10との間に
下ギャップ層として絶縁層を配置することも可能であ
る。また、下シールド層1と下電極層2、上電極層9と
上シールド層10を兼用にすることもできる。
Here, the lower electrode layer 2 is formed on the lower shield layer 1.
Are described, and the upper shield layer 10 is laminated on the upper electrode layer 9, but the lower shield layer 1 and the lower electrode layer 2
, Or between the upper electrode layer 9 and the upper shield layer 10 as a lower gap layer. In addition, the lower shield layer 1 and the lower electrode layer 2 and the upper electrode layer 9 and the upper shield layer 10 can be shared.

【0041】当該固定する層3を構成する反強磁性層と
下電極層2との間には、特に図示してはいないが、適宜
の下地層、フリー層6と上電極層9との間には適宜の上
部層を設けることも可能である。
Between the antiferromagnetic layer constituting the fixed layer 3 and the lower electrode layer 2, although not particularly shown, an appropriate underlayer, between the free layer 6 and the upper electrode layer 9. May be provided with an appropriate upper layer.

【0042】又、本発明に係る当該磁気抵抗効果素子と
しては、磁気抵抗効果膜として強磁性層と非磁性層が交
互に積層して構成された基本構成を有し、磁気抵抗変化
検出のためのセンス電流のすべてが当該非磁性層を通過
する様に構成された磁気抵抗効果素子において、当該強
磁性層のうち選択された少なくとも1層の少なくとも1
部に接触する縦バイアス層が設けられているものでもあ
る。
The magnetoresistive element according to the present invention has a basic structure in which a ferromagnetic layer and a nonmagnetic layer are alternately laminated as a magnetoresistive film, and is used for detecting a change in magnetoresistance. Of the at least one selected one of the ferromagnetic layers in the magnetoresistive element configured so that all of the sense currents pass through the nonmagnetic layer.
There is also provided a vertical bias layer that contacts the portion.

【0043】つまり、本具体例では、当該強磁性層に
は、少なくとも当該フリー層6と当該固定層4が含まれ
るものであって、その内の例えば、フリー層6に該当す
る強磁性層を選択して当該縦バイアス層7と接触させる
様に構成するものである。
That is, in this specific example, the ferromagnetic layer includes at least the free layer 6 and the fixed layer 4, and for example, includes a ferromagnetic layer corresponding to the free layer 6. The vertical bias layer 7 is selected to be in contact with the vertical bias layer 7.

【0044】更に、本発明に係る当該磁気抵抗効果素子
30の構成を更に詳しく説明するならば、磁気抵抗効果
膜20としてフリー層6/バリア層としての非磁性層5
/固定層4が積層された基本構成を有し、磁気抵抗変化
検出のためのセンス電流のすべてが当該非磁性層5を通
過する磁気抵抗効果素子20において、当該フリー層6
の少なくとも1部に接触するフリー層6の磁区制御機能
を有する縦バイアス層7が設けられている磁気抵抗効果
素子である。
The structure of the magnetoresistive element 30 according to the present invention will be described in more detail. The magnetoresistive film 20 has a free layer 6 and a nonmagnetic layer 5 has a barrier layer.
In the magnetoresistive element 20 having the basic configuration in which the fixed layer 4 is laminated and all of the sense current for detecting the magnetoresistance change passes through the nonmagnetic layer 5, the free layer 6
This is a magnetoresistive element provided with a longitudinal bias layer 7 having a function of controlling the magnetic domain of the free layer 6 in contact with at least a part of the magnetoresistance effect element.

【0045】次に、本発明に於ける当該磁気抵抗効果素
子30を使用した磁気抵抗効果ヘッド30の更に別の具
体例に於ける構成を図1を参照しながら説明する。
Next, the structure of a magnetoresistive head 30 using the magnetoresistive element 30 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0046】つまり、本発明に係る磁気抵抗効果素子3
0の第2の具体例に於いては、基体上に形成された下シ
ールド層1と、少なくとも一部が下シールド上に形成さ
れるか下シールドと兼用された下電極層2と、当該下電
極層2上に形成される、固定する層3/固定層4/非磁
性層5/フリー層6を基本構成とする強磁性トンネル接
合膜20と、該フリー層6上に形成され、所定のパター
ンを有して配置されている縦バイアス層7、当該フリー
層6上及び当該縦バイアス層7上に所定のパターンを有
して配置されている絶縁層8と、当該フリー層6上に形
成され、かつ当該フリー層6及び当該絶縁層8には接す
るが当該縦バイアス層7には接する事が無い様に形成さ
れた上電極層9とから構成されている磁気抵抗効果ヘッ
ド30である。
That is, the magnetoresistance effect element 3 according to the present invention
In the second specific example, the lower shield layer 1 formed on the base, the lower electrode layer 2 formed at least in part on the lower shield or serving also as the lower shield, A ferromagnetic tunnel junction film 20 which is formed on the electrode layer 2 and has a fixed layer 3 / fixed layer 4 / non-magnetic layer 5 / free layer 6 as a basic structure; Formed on the vertical bias layer 7 having a pattern, on the free layer 6 and on the insulating layer 8 having a predetermined pattern on the vertical bias layer 7 and on the free layer 6 And a top electrode layer 9 formed so as to be in contact with the free layer 6 and the insulating layer 8 but not to be in contact with the vertical bias layer 7.

【0047】本具体例に於いては、当該上電極層9は、
上シールド10を兼用するか、当該上電極層9上に更に
上シールド層10が設けられていても良い。
In this example, the upper electrode layer 9 is
The upper shield 10 may also be used, or the upper shield layer 10 may be further provided on the upper electrode layer 9.

【0048】更に、本具体例に於いては、当該縦バイア
ス層7及び当該絶縁層8は、ABS面から見てフリー層
6よりも狭い幅を有する様に、パターン化されている事
が望ましい。
Further, in this specific example, it is desirable that the vertical bias layer 7 and the insulating layer 8 are patterned so as to have a narrower width than the free layer 6 when viewed from the ABS. .

【0049】又、本発明に於ける当該磁気抵抗効果ヘッ
ドの他の態様としては、基体上に形成された下シールド
層1と、少なくとも一部が下シールド上に形成されるか
下シールドと兼用された下電極層2と、下電極層2上に
形成される、固定する層3/固定層4/導電性磁性層5
/フリー層6を基本構成とする磁気抵抗効果膜20と、
当該フリー層6上に形成され、所定のパターンを有して
配置されている縦バイアス層7と、当該フリー層6上及
び当該縦バイアス層7上に所定のパターンを有して配置
されている絶縁層8と、当該フリー層6上に形成され、
かつ当該フリー層6及び当該絶縁層8には接するが当該
縦バイアス層7には接する事が無い様に形成された上電
極層9とから構成されている磁気抵抗効果ヘッド30で
ある。
In another embodiment of the magnetoresistive head according to the present invention, the lower shield layer 1 formed on the base and at least a part thereof is formed on the lower shield or shared with the lower shield. Lower electrode layer 2 and fixed layer 3 / fixed layer 4 / conductive magnetic layer 5 formed on lower electrode layer 2
A magnetoresistive effect film 20 having a basic configuration of a free layer 6;
A vertical bias layer 7 formed on the free layer 6 and disposed with a predetermined pattern, and disposed on the free layer 6 and the vertical bias layer 7 with a predetermined pattern. Formed on the insulating layer 8 and the free layer 6;
The magnetoresistive head 30 includes an upper electrode layer 9 formed so as to be in contact with the free layer 6 and the insulating layer 8 but not to be in contact with the vertical bias layer 7.

【0050】上記態様に於いては、前記した様に、当該
上電極層9は、上シールドを兼用するか、当該上電極層
9上に更に上シールド層10が設けられていても良い。
In the above embodiment, as described above, the upper electrode layer 9 may also serve as an upper shield, or an upper shield layer 10 may be further provided on the upper electrode layer 9.

【0051】更に、本具体例に於いては、当該縦バイア
ス層7及び当該絶縁層8は、ABS面から見てフリー層
6よりも狭い幅を有する様に、パターン化されている事
が望ましい。
Further, in this specific example, it is desirable that the vertical bias layer 7 and the insulating layer 8 are patterned so as to have a narrower width than the free layer 6 when viewed from the ABS. .

【0052】次に、本発明に係る当該磁気抵抗効果ヘッ
ド30の第2の具体例を図2を参照しながら説明する。
Next, a second specific example of the magnetoresistive head 30 according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0053】即ち、当該磁気抵抗効果ヘッドは、基体上
に形成された下電極層2と、当該下電極層2上に形成さ
れる固定する層3/固定層4/非磁性層5/フリー層6
を基本構成とする磁気抵抗効果膜20と、当該フリー層
6上に形成され、所定のパターンを有して配列されてい
る当該フリー層6よりも狭い幅を有する上電極層9と、
該フリー層6上に形成され、所定のパターンを有して配
置されていると共に、その一部が当該上電極層9上にも
配置せしめられている縦バイアス層7と、及び少なくと
も一部が縦バイアス層7上に形成された上シールド10
と、から構成されている磁気抵抗効果ヘッド30であ
る。
That is, the magnetoresistive head has a lower electrode layer 2 formed on a base, a fixed layer 3 / fixed layer 4 / nonmagnetic layer 5 / free layer formed on the lower electrode layer 2. 6
A magnetoresistive effect film 20 having a basic configuration, an upper electrode layer 9 formed on the free layer 6 and having a smaller width than the free layer 6 arranged in a predetermined pattern;
A vertical bias layer 7 formed on the free layer 6 and arranged with a predetermined pattern, a part of which is also arranged on the upper electrode layer 9; Upper shield 10 formed on vertical bias layer 7
And a magnetoresistive effect head 30 composed of:

【0054】具体的には、図2に示す様に、シールド型
センサ部をABS面に平行に切った時の断面の概念図を
示す。
Specifically, as shown in FIG. 2, a conceptual diagram of a cross section when the shield type sensor section is cut in parallel to the ABS surface is shown.

【0055】この構成では、基体上に下シールド1、下
電極層2、固定する層3、固定層4、非磁性層5、フリ
ー層6が順次積層される。その上に図に示したようにパ
ターン化された上電極層9が積層される。
In this configuration, the lower shield 1, the lower electrode layer 2, the fixed layer 3, the fixed layer 4, the nonmagnetic layer 5, and the free layer 6 are sequentially laminated on the base. The patterned upper electrode layer 9 is laminated thereon as shown in the figure.

【0056】さらにその上に縦バイアス層7および上シ
ールド層10が積層される。
Further, a vertical bias layer 7 and an upper shield layer 10 are laminated thereon.

【0057】当該固定する層/固定層/非磁性層/フリ
ー層の部分が磁気抵抗効果膜20を構成する。
The fixed layer / fixed layer / nonmagnetic layer / free layer constitutes the magnetoresistive film 20.

【0058】この構造では、仮に図中の上電極から下電
極へ電流を流したとすると、電流は上電極からフリー
層、非磁性層、固定層、固定する層を通過し、下電極層
へと流れる。この際、縦バイアス層は電流の流れ方に関
与することはない。
In this structure, if a current flows from the upper electrode to the lower electrode in the drawing, the current passes from the upper electrode to the free layer, the nonmagnetic layer, the fixed layer, and the fixed layer, and then to the lower electrode layer. And flows. At this time, the vertical bias layer does not affect the flow of the current.

【0059】また、縦バイアス層7はフリー層6上に直
接積層されているので、その縦バイアスはフリー層に十
分印加されることになる。したがって、この構造を用い
ることにより、磁気抵抗効果膜部をセンス電流がきちん
と流れることと、フリー層に縦バイアスをきちんと印加
することを両立することができる。
Further, since the vertical bias layer 7 is directly laminated on the free layer 6, the vertical bias is sufficiently applied to the free layer. Therefore, by using this structure, it is possible to achieve both the flow of the sense current through the magnetoresistive film portion and the application of the vertical bias to the free layer.

【0060】ここでは、下シールド1上に下電極2を積
層し、上電極9上に上シールド10を積層した構造につ
いて述べたが、下シールドと下電極との間、または上電
極と上シールドとの間に下ギャップ層として絶縁層を配
置することも可能である。
Here, the structure in which the lower electrode 2 is laminated on the lower shield 1 and the upper shield 10 is laminated on the upper electrode 9 has been described, but the structure between the lower shield and the lower electrode or between the upper electrode and the upper shield is described. And an insulating layer as a lower gap layer.

【0061】また、下シールドと下電極、上電極と上シ
ールドを兼用にすることもできる。
Further, the lower shield and the lower electrode, and the upper electrode and the upper shield can be shared.

【0062】更に、反強磁性層と下電極層との間には下
地層、フリー層と上電極層との間には上部層を設けるこ
とも可能である。
It is also possible to provide an underlayer between the antiferromagnetic layer and the lower electrode layer, and an upper layer between the free layer and the upper electrode layer.

【0063】上記具体例に於ける別の態様としては、基
体上に形成された下シールド層1と、少なくとも一部が
下シールドの上部に形成されるか下シールドと兼用され
た下電極層2と、下電極層2上に形成される固定する層
3/固定層4/導電非磁性層5/フリー層6を基本構成
とする強磁性トンネル接合膜20と、当該フリー層6上
に形成され、所定のパターンを有して配列されている当
該フリー層6よりも狭い幅を有する上電極層9と、該フ
リー層6上に形成され、所定のパターンを有して配置さ
れていると共に、その一部が当該上電極層9上にも配置
せしめられている縦バイアス層7と、少なくとも一部が
縦バイアス層7上に形成された上シールド10と、から
なることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド30である。
As another mode in the above specific example, the lower shield layer 1 formed on the base and the lower electrode layer 2 formed at least in part on the lower shield or used also as the lower shield And a ferromagnetic tunnel junction film 20 having a basic structure of a fixed layer 3 / fixed layer 4 / conductive nonmagnetic layer 5 / free layer 6 formed on the lower electrode layer 2, and formed on the free layer 6. An upper electrode layer 9 having a width narrower than the free layer 6 arranged with a predetermined pattern, and formed on the free layer 6 and arranged with a predetermined pattern; A magnetoresistive element comprising a vertical bias layer 7 partially disposed on the upper electrode layer 9 and an upper shield 10 formed at least partially on the vertical bias layer 7. The effect head 30.

【0064】次に、本発明に係る当該磁気抵抗効果ヘッ
ド30の第3の具体例を図3を参照しながら説明する。
Next, a third specific example of the magnetoresistive head 30 according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0065】即ち、基体上に形成された下シールド層1
と、少なくとも一部が下シールド層1上部に形成される
か下シールド層と兼用された下電極層2と、当該下電極
層2上に形成され、所定のパターンを有して配置されて
いる縦バイアス層7、少なくとも一部が当該下電極層2
上に形成されていると共に、他の部分が当該縦バイアス
層7の上に形成されているフリー層6と、当該フリー層
6上に形成されている非磁性層5/固定層4/固定する
層3を基本構成とする強磁性トンネル接合膜20と、当
該フリー層6の少なくとも一部の上に形成され、且つ当
該強磁性トンネル接合膜20と接触する様にパターン化
されている絶縁層8と、当該固定する層4上に接してい
る上電極層9と、少なくとも一部が上電極層上に形成さ
れるか、上電極層と兼用された上シールドと、からなる
磁気抵抗効果ヘッド30が示されている。
That is, the lower shield layer 1 formed on the substrate
And a lower electrode layer 2 at least partially formed on the upper shield layer 1 or also serving as the lower shield layer, and formed on the lower electrode layer 2 and arranged with a predetermined pattern. The vertical bias layer 7, at least a part of which is the lower electrode layer 2
The free layer 6 is formed on the vertical bias layer 7 and the other portion is formed on the free layer 6, and the nonmagnetic layer 5 / fixed layer 4 / fixed on the free layer 6 A ferromagnetic tunnel junction film 20 having the layer 3 as a basic structure; and an insulating layer 8 formed on at least a part of the free layer 6 and patterned so as to be in contact with the ferromagnetic tunnel junction film 20. And an upper electrode layer 9 in contact with the fixed layer 4 and an upper shield formed at least in part on the upper electrode layer or serving also as the upper electrode layer. It is shown.

【0066】本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド30の第
3に係る構成を図3を参照しながら詳細に説明する。
The third configuration of the magnetoresistive head 30 according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

【0067】即ち、図3には、シールド型センサ部をA
BS面の面に平行に切った時の断面の概念図を示す。
That is, FIG.
FIG. 3 shows a conceptual diagram of a cross section when cut in parallel to a BS surface.

【0068】この構成では、基体上に下シールド層1お
よび下電極層2が積層される。その上にフリー層6及び
非磁性層5が積層される。非磁性層5上の左右の縦バイ
アス層7の間の部分に、固定層4/固定する層3/上電
極5が積層されこれらは図のようにパターン化される。
In this configuration, the lower shield layer 1 and the lower electrode layer 2 are laminated on the base. A free layer 6 and a non-magnetic layer 5 are stacked thereon. The fixed layer 4 / the layer 3 to be fixed / the upper electrode 5 are laminated on the non-magnetic layer 5 between the left and right vertical bias layers 7 and are patterned as shown in the figure.

【0069】パターン化された固定層/固定する層/上
電極の左右には絶縁層8が配置される。さらにその上に
上電極9、9’および上シールド層10が積層される。
An insulating layer 8 is disposed on the left and right sides of the patterned fixed layer / fixed layer / upper electrode. Further, the upper electrodes 9, 9 'and the upper shield layer 10 are laminated thereon.

【0070】下地層/固定する層3/固定層4/非磁性
層5/フリー層6の部分が磁気抵抗効果膜20である。
この構造では、仮に図中の上電極から下電極へ電流を流
したとすると、電流は上電極9から固定する層3、固定
層4、非磁性層5、フリー層6を通過し、下電極層2へ
と流れる。
The portion of the underlayer / fixed layer 3 / fixed layer 4 / nonmagnetic layer 5 / free layer 6 is the magnetoresistive film 20.
In this structure, if a current flows from the upper electrode to the lower electrode in the drawing, the current passes from the upper electrode 9 to the fixed layer 3, the fixed layer 4, the nonmagnetic layer 5, and the free layer 6. Flows into layer 2.

【0071】この際、縦バイアス層は電流の流れ方に関
与することはない。また、縦バイアス層7はフリー層6
上に直接積層されているので、その縦バイアス7はフリ
ー層6に十分印加されることになる。
At this time, the vertical bias layer does not affect the current flow. In addition, the vertical bias layer 7 is a free layer 6
Since the vertical bias 7 is directly stacked thereon, the vertical bias 7 is sufficiently applied to the free layer 6.

【0072】したがって、この構造を用いることによ
り、磁気抵抗効果膜部をセンス電流がきちんと流れるこ
とと、フリー層6に縦バイアス7をきちんと印加するこ
とを両立することができる。
Therefore, by using this structure, it is possible to achieve both the proper flow of the sense current through the magnetoresistive film portion and the proper application of the vertical bias 7 to the free layer 6.

【0073】ここでは、下シールド層1上に下電極2を
積層し、上電極9、9’上に上シールド10を積層した
構造について述べたが、下シールドと下電極との間、ま
たは上電極と上シールドとの間に下ギャップ層として絶
縁層を配置することも可能である。また、下シールドと
下電極、上電極と上シールドを兼用にすることもでき
る。下電極層とフリー層との間には下地層を、反強磁性
層と上電極層との間には上部層を設けることもできる。
Here, the structure in which the lower electrode 2 is laminated on the lower shield layer 1 and the upper shield 10 is laminated on the upper electrodes 9 and 9 'has been described. It is also possible to arrange an insulating layer as a lower gap layer between the electrode and the upper shield. In addition, the lower shield and the lower electrode, and the upper electrode and the upper shield can be shared. An underlayer may be provided between the lower electrode layer and the free layer, and an upper layer may be provided between the antiferromagnetic layer and the upper electrode layer.

【0074】上記した本発明に係る当該磁気抵抗効果ヘ
ッド30の他の具体例としては、基体上に形成された下
シールド層と、少なくとも一部が下シールド上部に形成
されるか下シールドと兼用された下電極層と、当該下電
極層上に形成され、所定のパターンを有して配置されて
いる縦バイアス層、少なくとも一部が当該下電極層上に
形成されていると共に、他の部分が当該当該縦バイアス
層の上に形成されているフリー層と、当該フリー層上に
形成されている導電性非磁性層/固定層/固定する層を
基本構成とする磁気抵抗効果膜20と、当該フリー層の
少なくとも一部の上に形成され、且つ当該強磁性トンネ
ル接合膜と接触する様にパターン化されている絶縁層
と、当該固定する層上に接している上電極層と、少なく
とも一部が上電極層上に形成されるか、上電極層と兼用
された上シールドと、からなる磁気抵抗効果ヘッド30
である。
As another specific example of the above-described magnetoresistive head 30 according to the present invention, a lower shield layer formed on a base and at least a part thereof is formed on the upper portion of the lower shield or is used as the lower shield A lower electrode layer, a vertical bias layer formed on the lower electrode layer and arranged with a predetermined pattern, at least a part of which is formed on the lower electrode layer and other portions A free layer formed on the vertical bias layer, a conductive non-magnetic layer / fixed layer / fixed layer formed on the free layer; An insulating layer formed on at least a part of the free layer and patterned to be in contact with the ferromagnetic tunnel junction film; and an upper electrode layer in contact with the fixed layer. Part is upper electrode layer Either formed on the shield after being combined with the upper electrode layer, the magnetoresistive head 30 consisting of
It is.

【0075】尚、上記した本発明に係る第3の具体例に
於いては、当該磁気抵抗効果ヘッド30は、当該強磁性
トンネル接合膜、若しくは磁気抵抗効果膜20に平行な
ヘッド上方位置から見た平面図において、上電極9のす
べてが下電極2の上部に形成されていることが望まし
い。
In the third embodiment according to the present invention, the magnetoresistive head 30 is viewed from above the head parallel to the ferromagnetic tunnel junction film or the magnetoresistive film 20. In the plan view, it is desirable that all of the upper electrodes 9 are formed above the lower electrodes 2.

【0076】尚、図4は図3のバリエーションであると
ころのシールド型センサ部をABS面に平行に切った時
の断面の概念図である。
FIG. 4 is a conceptual view of a cross section when the shield type sensor portion, which is a variation of FIG. 3, is cut in parallel to the ABS.

【0077】図3ではフリー層及び非磁性層は縦バイア
ス層の上に長く重なるように存在していたが、この構造
の場合は、ほぼ縦バイアス膜がとぎれているあたりで終
わっている。
In FIG. 3, the free layer and the non-magnetic layer exist so as to be long overlying the vertical bias layer. However, in the case of this structure, the free layer and the non-magnetic layer end almost at the break of the vertical bias film.

【0078】この構造では、仮に図中の上電極から下電
極へ電流を流したとすると、電流は上電極から固定させ
る層、固定層、非磁性層、フリー層を通過し、下電極層
へと流れる。
In this structure, if a current flows from the upper electrode to the lower electrode in the drawing, the current passes from the upper electrode to the fixed layer, the fixed layer, the non-magnetic layer, and the free layer, and to the lower electrode layer. And flows.

【0079】この際、縦バイアス層は電流の流れ方に関
与することはない。また、縦バイアス層はフリー層上に
直接積層されているので、その縦バイアスはフリー層に
十分印加されることになる。
At this time, the vertical bias layer does not affect the current flow. Further, since the vertical bias layer is directly stacked on the free layer, the vertical bias is sufficiently applied to the free layer.

【0080】したがって、この構造を用いることによ
り、磁気抵抗効果膜部をセンス電流がきちんと流れるこ
とと、フリー層に縦バイアスをきちんと印加することを
両立することができる。
Therefore, by using this structure, it is possible to achieve both a proper flow of the sense current through the magnetoresistive film portion and a proper application of the vertical bias to the free layer.

【0081】さらに、この構造の利点は縦バイアスと磁
気抵抗効果膜との間の段差をフリー層および縦バイアス
層で埋め込むことができ、素子を平坦に作成することが
できる点である。
Further, the advantage of this structure is that the step between the vertical bias and the magnetoresistive film can be filled with the free layer and the vertical bias layer, and the element can be made flat.

【0082】更に、素子表面が平坦であるとその上に作
成するPR形状のばらつきが少なくなるので、結果として
パターン形状を再現良く作成することができる。
Further, when the element surface is flat, the variation of the PR shape formed thereon is reduced, and as a result, the pattern shape can be formed with good reproducibility.

【0083】ここでは、下シールド上に下電極を積層
し、上電極上に上シールドを積層した構造について述べ
たが、下シールドと下電極との間、または上電極と上シ
ールドとの間に下ギャップ層として絶縁層を配置するこ
とも可能である。
Here, the structure in which the lower electrode is laminated on the lower shield and the upper shield is laminated on the upper electrode has been described, but the structure between the lower shield and the lower electrode or between the upper electrode and the upper shield has been described. It is also possible to arrange an insulating layer as a lower gap layer.

【0084】また、下シールドと下電極、上電極と上シ
ールドを兼用にすることもできる。
Further, the lower shield and the lower electrode, and the upper electrode and the upper shield can be shared.

【0085】下電極層とフリー層との間には下地層を、
反強磁性層と上電極層との間には上部層を設けることも
できる。
An underlayer is provided between the lower electrode layer and the free layer.
An upper layer can be provided between the antiferromagnetic layer and the upper electrode layer.

【0086】図5はやはり図3のバリエーションである
ところのシールド型センサ部をABS面に平行に切った
時の断面の概念図である。
FIG. 5 is a conceptual diagram of a cross section when the shield type sensor portion, which is also a variation of FIG. 3, is cut parallel to the ABS.

【0087】フリー層および非磁性層は縦バイアス層の
上部に少し重なってはいるが、途中で切れた構造になっ
ている。この方法では図3の場合に遜色無い特性を得る
ことができる。
The free layer and the nonmagnetic layer slightly overlap the upper part of the vertical bias layer, but have a structure that is cut off in the middle. In this method, characteristics comparable to those in FIG. 3 can be obtained.

【0088】図6はやはり図3のバリエーションであ
り、フリー層及び非磁性層は固定層及び固定させる層と
ほぼ同じ位置でパターン化されている。
FIG. 6 is also a variation of FIG. 3, in which the free layer and the nonmagnetic layer are patterned at almost the same positions as the pinned layer and the pinned layer.

【0089】やはり、図3と遜色無い特性を得ることが
できる。更に、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド30の
第4の具体例に係る構成を図7を参照しながら詳細に説
明する。
Again, characteristics comparable to those of FIG. 3 can be obtained. Further, the configuration of a fourth specific example of the magnetoresistive head 30 according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

【0090】即ち、図7には、シールド型センサ部をA
BS面の面に平行に切った時の断面の概念図が示されて
おり、図中、基体上に形成された下シールド層1と、少
なくとも一部が下シールド層1の上部に形成されるか、
下シールド層1と兼用された下電極層2と、当該下電極
層2上に形成されたフリー層6と、当該フリー層6上
に、所定のパターンを有して配置されている縦バイアス
層7と、当該縦バイアス層7と接しているフリー層6/
非磁性層であるバリア層5/固定層4/固定する層3を
基本構成とする強磁性トンネル接合膜或いは磁気抵抗効
果膜20と、当該フリー層6及び当該縦バイアス層7の
少なくとも一部の上に所定のパターンを有して配置され
ている絶縁層8と、当該固定する層3上に形成され、少
なくとも一部が固定する層3に接している上電極層9
と、少なくとも一部が上電極層9の上部に形成される
か、上電極層9と兼用された上シールド10と、から構
成された磁気抵抗効果ヘッド30が示されている。
That is, FIG.
A conceptual diagram of a cross section when cut in parallel to the plane of the BS surface is shown. In the figure, a lower shield layer 1 formed on a base and at least a part thereof are formed on an upper portion of the lower shield layer 1 Or
A lower electrode layer 2 also serving as a lower shield layer 1; a free layer 6 formed on the lower electrode layer 2; and a vertical bias layer disposed on the free layer 6 with a predetermined pattern. 7 and the free layer 6 /
A ferromagnetic tunnel junction film or a magnetoresistive film 20 having a basic structure of a barrier layer 5 / fixed layer 4 / fixed layer 3 which is a non-magnetic layer, and at least a part of the free layer 6 and the vertical bias layer 7 An insulating layer 8 disposed thereon with a predetermined pattern, and an upper electrode layer 9 formed on the fixed layer 3 and at least partially in contact with the fixed layer 3
And an upper shield 10 which is formed at least partially on the upper electrode layer 9 or also serves as the upper electrode layer 9.

【0091】上記した本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
30についてより詳細に説明するならば、図7に示す様
に、基体上に下シールド1、下電極層2、およびフリー
層6が積層される。その上に図のようにパターン化され
た縦バイアス層7が積層される。
The above-described magnetoresistive head 30 according to the present invention will be described in more detail. As shown in FIG. 7, a lower shield 1, a lower electrode layer 2, and a free layer 6 are laminated on a substrate. . A patterned vertical bias layer 7 is laminated thereon as shown in the figure.

【0092】フリー層6上の左右の縦バイアス層7の間
の部分に、非磁性層であるバリア層5/固定層4/固定
する層3/上電極層9が積層されこれらは図7のように
パターン化される。
In the portion between the left and right vertical bias layers 7 on the free layer 6, a barrier layer 5, a fixed layer 4, a fixed layer 3, and an upper electrode layer 9, which are nonmagnetic layers, are laminated. And so on.

【0093】又、下地層/フリー層6/非磁性層である
バリア層5/固定層4/固定する層3の部分が磁気抵抗
効果膜、或いは強磁性トンネル接合膜20である。
The portion of the underlayer / free layer 6 / barrier layer 5 as a nonmagnetic layer / fixed layer 4 / fixed layer 3 is a magnetoresistive film or a ferromagnetic tunnel junction film 20.

【0094】この構造では、仮に図中の上電極から下電
極へ電流を流したとすると、電流は上電極から固定する
層、固定層、非磁性層、フリー層を通過し、下電極層へ
と流れる。
In this structure, if a current flows from the upper electrode to the lower electrode in the drawing, the current passes from the upper electrode to the fixed layer, the fixed layer, the non-magnetic layer, and the free layer, and to the lower electrode layer. And flows.

【0095】この際、縦バイアス層は電流の流れ方に関
与することはない。また、縦バイアス層はフリー層上に
直接積層されているので、その縦バイアスはフリー層に
十分印加されることになる。
At this time, the vertical bias layer does not affect the current flow. Further, since the vertical bias layer is directly stacked on the free layer, the vertical bias is sufficiently applied to the free layer.

【0096】したがって、この構造を用いることによ
り、磁気抵抗効果膜部をセンス電流がきちんと流れるこ
とと、フリー層に縦バイアスをきちんと印加することを
両立することができる。
Therefore, by using this structure, it is possible to achieve both the flow of the sense current through the magnetoresistive film portion and the application of the vertical bias to the free layer.

【0097】ここでは、下シールド上に下電極を積層し
た構造について述べたが、下シールドと下電極との間に
下ギャップ層として絶縁層を配置することも可能であ
る。また、下シールドと下電極を兼用にすることもでき
る。下電極層とフリー層との間には下地層を設けること
もできる。
Here, the structure in which the lower electrode is laminated on the lower shield has been described. However, it is also possible to arrange an insulating layer as a lower gap layer between the lower shield and the lower electrode. In addition, the lower shield and the lower electrode can be shared. An underlayer can be provided between the lower electrode layer and the free layer.

【0098】又、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド30
の第5の具体例に係る構成を図8を参照しながら詳細に
説明する。
Further, the magnetoresistive head 30 according to the present invention
The configuration according to the fifth specific example will be described in detail with reference to FIG.

【0099】即ち、図8には、シールド型センサ部をA
BS面の面に平行に切った時の断面の概念図が示されて
おり、図中、基体上に形成された下シールド層1と、少
なくとも一部が下シールド層1の上部に形成されるか下
シールド層1と兼用された下電極層2と、当該下電極層
2上に形成された、固定する層3/固定層4/非磁性層
5/フリー層6を基本構成とする強磁性トンネル接合膜
或いは磁気抵抗効果膜20と、少なくとも一部が当該非
磁性層5に接しており、且つ他の部分が当該フリー層6
に接している絶縁層8と、当該絶縁層8上に形成され且
つ当該フリー層6にその少なくとも一部が接している縦
バイアス層7と、少なくとも一部が当該フリー層6に接
している上電極層9と、少なくとも一部が上電極層9の
上部に形成されるか、上電極層9と兼用された上シール
ド10と、からなる磁気抵抗効果ヘッド30である。
That is, FIG.
A conceptual diagram of a cross section when cut in parallel to the plane of the BS surface is shown. In the figure, a lower shield layer 1 formed on a base and at least a part thereof are formed on an upper portion of the lower shield layer 1 Or a lower electrode layer 2 also serving as the lower shield layer 1, and a ferromagnetic layer having a basic structure of a fixed layer 3, a fixed layer 4, a nonmagnetic layer 5, and a free layer 6 formed on the lower electrode layer 2. At least a part of the tunnel junction film or the magnetoresistive film 20 is in contact with the nonmagnetic layer 5, and another part is the free layer 6.
An insulating layer 8 in contact with the free layer 6, a vertical bias layer 7 formed on the insulating layer 8 and at least partially in contact with the free layer 6, and an at least partly in contact with the free layer 6. A magnetoresistive head 30 includes an electrode layer 9 and an upper shield 10 at least partially formed on the upper electrode layer 9 or used also as the upper electrode layer 9.

【0100】上記した本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
30についてより詳細に説明するならば、図8に示す様
に、シールド型センサ部をABS面に平行に切った時の
断面で見るならば、基体上に下シールド1、下電極2、
反強磁性層からなる固定する層3、固定層4および非磁
性層5が順次積層されている。
The above-described magnetoresistive head 30 according to the present invention will be described in more detail. As shown in FIG. 8, if the shield type sensor section is viewed in a cross section cut parallel to the ABS plane, Lower shield 1, lower electrode 2,
A fixed layer 3 made of an antiferromagnetic layer, a fixed layer 4, and a nonmagnetic layer 5 are sequentially laminated.

【0101】その上に図のようにパターン化されたフリ
ー層を積層する。つまり、フリー層6の左右には絶縁層
8および縦バイアス層7がその端部がフリー層6に接す
るように配置されている。
A free layer patterned as shown in the figure is laminated thereon. That is, the insulating layer 8 and the vertical bias layer 7 are arranged on the left and right of the free layer 6 such that the ends thereof are in contact with the free layer 6.

【0102】さらにその上部には上電極層9および上シ
ールド層10が積層される。
Further, an upper electrode layer 9 and an upper shield layer 10 are laminated thereon.

【0103】又、図示してはいない下地層/固定する層
3/固定層4/非磁性層5/フリー層6の部分が磁気抵
抗効果膜或いは磁気抵抗効果膜20である。
The portion of the underlayer / fixed layer 3 / fixed layer 4 / nonmagnetic layer 5 / free layer 6 not shown is a magnetoresistive film or a magnetoresistive film 20.

【0104】この構造では、仮に図中の上電極から下電
極へ電流を流したとすると、電流は上電極からフリー
層、非磁性層、固定層、固定する層を順次通過し、下電
極層へと流れる。この際、縦バイアス層は絶縁層および
非磁性層により固定層以下の層と電気的に絶縁されてい
るので、電流の流れ方に関与することはない。
In this structure, if a current flows from the upper electrode to the lower electrode in the drawing, the current passes through the free layer, the non-magnetic layer, the fixed layer, and the layer to be fixed sequentially from the upper electrode to the lower electrode layer. Flows to At this time, since the vertical bias layer is electrically insulated from the layers below the fixed layer by the insulating layer and the nonmagnetic layer, it does not affect the flow of current.

【0105】また、縦バイアス層はフリー層に接してい
るので、その縦バイアスはフリー層に十分印加されるこ
とになる。
Since the vertical bias layer is in contact with the free layer, the vertical bias is sufficiently applied to the free layer.

【0106】したがって、この構造を用いることによ
り、磁気抵抗効果膜部をセンス電流がきちんと流れるこ
とと、フリー層に縦バイアスをきちんと印加することを
両立することができる。
Therefore, by using this structure, it is possible to achieve both the proper flow of the sense current through the magnetoresistive film portion and the proper application of the vertical bias to the free layer.

【0107】ここでは、下シールド上に下電極を積層
し、上電極上に上シールドを積層した構造について述べ
たが、下シールドと下電極との間、または上電極と上シ
ールドとの間に下ギャップ層として絶縁層を配置するこ
とも可能である。また、下シールドと下電極、上電極と
上シールドを兼用にすることもできる。
Here, the structure in which the lower electrode is laminated on the lower shield and the upper shield is laminated on the upper electrode has been described, but the structure between the lower shield and the lower electrode or between the upper electrode and the upper shield has been described. It is also possible to arrange an insulating layer as a lower gap layer. In addition, the lower shield and the lower electrode, and the upper electrode and the upper shield can be shared.

【0108】下電極層とフリー層との間には下地層を、
反強磁性層と上電極層との間には上部層を設けることも
できる。また、ここでは磁気抵抗効果膜のうちフリー層
のみをパターン化した場合について示したが、少なくと
もフリー層がパターン化されていればよく、それ以下の
部分はどこまでパターン化するかは適宜選択することが
できる。
An underlayer is provided between the lower electrode layer and the free layer.
An upper layer can be provided between the antiferromagnetic layer and the upper electrode layer. Although the case where only the free layer of the magnetoresistive effect film is patterned is shown here, it is sufficient that at least the free layer is patterned, and the extent to which the free layer is patterned is appropriately selected. Can be.

【0109】次に、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド3
0の第6の具体例に係る構成を図9を参照しながら詳細
に説明する。
Next, the magnetoresistive head 3 according to the present invention will be described.
The configuration according to the sixth specific example of No. 0 will be described in detail with reference to FIG.

【0110】即ち、図9には、シールド型センサ部をA
BS面の面に平行に切った時の断面の概念図が示されて
おり、図中、基体上に形成された下シールド層1と、少
なくとも一部が下シールド層1の上部に形成されるか下
シールド層1と兼用された下電極層2と、当該下電極層
2上に形成された、固定する層3/固定層4/非磁性層
5/フリー層6を基本構成とする強磁性トンネル接合膜
或いは磁気抵抗効果膜20と、当該非磁性層5上に形成
されると共に、一部が当該フリー層6に接している絶縁
層8と、界面制御層11を介するかあるいは直接に、少
なくとも一部がフリー層6上に接して配置されている縦
バイアス層7と、少なくとも一部が当該縦バイアス層7
に接している上電極層9と、少なくとも一部が当該上電
極層9の上部に形成されるか、上電極層9と兼用された
上シールド10と、からなること磁気抵抗効果ヘッド3
0が示されている。
That is, FIG. 9 shows that the shield type sensor section is A
A conceptual diagram of a cross section when cut in parallel to the plane of the BS surface is shown. In the figure, a lower shield layer 1 formed on a base and at least a part thereof are formed on an upper portion of the lower shield layer 1 Or a lower electrode layer 2 also serving as the lower shield layer 1, and a ferromagnetic layer having a basic structure of a fixed layer 3, a fixed layer 4, a nonmagnetic layer 5, and a free layer 6 formed on the lower electrode layer 2. A tunnel junction film or a magnetoresistive film 20, an insulating layer 8 formed on the nonmagnetic layer 5 and partially in contact with the free layer 6, or via an interface control layer 11 or directly; A vertical bias layer 7 at least partially disposed on the free layer 6 and at least a part thereof
The upper electrode layer 9 which is in contact with the upper electrode layer 9 and an upper shield 10 which is formed at least partially on the upper electrode layer 9 or also serves as the upper electrode layer 9.
0 is shown.

【0111】上記した本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
30についてより詳細に説明するならば、図9に示す様
に、基体上に下シールド1、下電極2、固定する層3、
固定層4および非磁性層5が順次積層される。
The above-described magnetoresistive head 30 according to the present invention will be described in more detail. As shown in FIG. 9, a lower shield 1, a lower electrode 2, a fixing layer 3,
The fixed layer 4 and the nonmagnetic layer 5 are sequentially laminated.

【0112】その上に図のようにパターン化されたフリ
ー層6/界面制御層11/縦バイアス層7を積層する。
On top of this, the free layer 6 / interface control layer 11 / longitudinal bias layer 7 patterned as shown in the figure are laminated.

【0113】本具体例に於ける当該界面制御層11は、
電気的には、導電性を有しているが、磁界を制御する機
能を有するものであり、従って、当該フリー層6と当該
縦バイアス層7との間の導通性は確保する事が出来る。
The interface control layer 11 in this specific example is
Although it is electrically conductive, it has the function of controlling the magnetic field, and therefore, the conductivity between the free layer 6 and the vertical bias layer 7 can be ensured.

【0114】本発明に於ける当該縦バイアス7は界面制
御層11により印加される大きさがコントロールされた
後に、フリー層6に印加される。
In the present invention, the vertical bias 7 is applied to the free layer 6 after the magnitude applied by the interface control layer 11 is controlled.

【0115】フリー層6の左右には絶縁層が配置されて
いる。さらにその上部には上電極層9および上シールド
層10が積層される。
An insulating layer is disposed on the left and right sides of the free layer 6. Further, an upper electrode layer 9 and an upper shield layer 10 are laminated thereon.

【0116】図示していない下地層/固定する層3/固
定層4/非磁性層5/フリー層6の部分が磁気抵抗効果
膜若しくは強磁性トンネル接合膜である。
The portion of the underlayer (not shown) / fixed layer 3 / fixed layer 4 / nonmagnetic layer 5 / free layer 6 is a magnetoresistive film or a ferromagnetic tunnel junction film.

【0117】この構造では、仮に図中の上電極から下電
極へ電流を流したとすると、電流は上電極から縦バイア
ス層、界面制御層、フリー層、非磁性層、固定層、固定
する層を順次通過し、下電極層へと流れる。この際、酸
化物縦バイアス層は絶縁層なので、電流の流れ方に関与
することはない。
In this structure, if a current flows from the upper electrode to the lower electrode in the figure, the current flows from the upper electrode to the vertical bias layer, the interface control layer, the free layer, the nonmagnetic layer, the fixed layer, and the fixed layer. Sequentially flow to the lower electrode layer. At this time, since the oxide vertical bias layer is an insulating layer, it does not affect the flow of current.

【0118】また、縦バイアス層はフリー層に接してい
るので、その縦バイアスはフリー層に十分印加されるこ
とになる。したがって、この構造を用いることにより、
磁気抵抗効果膜部をセンス電流がきちんと流れること
と、フリー層に縦バイアスをきちんと印加することを両
立することができる。
Since the vertical bias layer is in contact with the free layer, the vertical bias is sufficiently applied to the free layer. Therefore, by using this structure,
It is possible to achieve both the proper flow of the sense current through the magnetoresistive film and the proper application of the vertical bias to the free layer.

【0119】ここでは、下シールド上に下電極を積層
し、上電極上に上シールドを積層した構造について述べ
たが、下シールドと下電極との間、または上電極と上シ
ールドとの間に下ギャップ層として絶縁層を配置するこ
とも可能である。
Here, the structure in which the lower electrode is laminated on the lower shield and the upper shield is laminated on the upper electrode has been described, but the structure between the lower shield and the lower electrode or between the upper electrode and the upper shield has been described. It is also possible to arrange an insulating layer as a lower gap layer.

【0120】また、下シールドと下電極、上電極と上シ
ールドを兼用にすることもできる。下電極層とフリー層
との間には下地層を、反強磁性層と上電極層との間には
上部層を設けることもできる。縦バイアス材料に適当な
材料を選べば、界面制御層を省略することもできる。
Further, the lower shield and the lower electrode, and the upper electrode and the upper shield can be shared. An underlayer may be provided between the lower electrode layer and the free layer, and an upper layer may be provided between the antiferromagnetic layer and the upper electrode layer. If an appropriate material is selected for the longitudinal bias material, the interface control layer can be omitted.

【0121】また、ここでは磁気抵抗効果膜のうちフリ
ー層のみをパターン化した場合について示したが、少な
くともフリー層がパターン化されていればよく、それ以
下の部分はどこまでパターン化するかは適宜選択するこ
とができる。
Although the case where only the free layer of the magnetoresistive effect film is patterned is shown here, it is sufficient that at least the free layer is patterned, and the portion below the free layer is appropriately patterned. You can choose.

【0122】次に、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド3
0の第7の具体例に係る構成を図10を参照しながら詳
細に説明する。
Next, the magnetoresistive head 3 according to the present invention will be described.
The configuration according to the seventh specific example of No. 0 will be described in detail with reference to FIG.

【0123】即ち、図10には、シールド型センサ部を
ABS面の面に平行に切った時の断面の概念図が示され
ており、図中、基体上に形成された下シールド層1と、
少なくとも一部が下シールド1の上部に形成されるか下
シールド1と兼用された下電極層2と、当該下電極層2
上に形成された、固定する層3/固定層4/非磁性層5
/フリー層6を基本構成とする強磁性トンネル接合膜若
しくは磁気抵抗効果膜20と、少なくとも一部が当該非
磁性層5に接しており、且つ他の部分が当該フリー層6
に接している酸化物縦バイアス層7と、少なくとも一部
が当該フリー層6に接している上電極層9と、少なくと
も一部が上電極層9の上部に形成されるか、上電極層9
と兼用された上シールド10と、からなる磁気抵抗効果
ヘッド30が示されている。
That is, FIG. 10 is a conceptual view of a cross section when the shield type sensor section is cut in parallel to the ABS surface. In FIG. 10, the lower shield layer 1 formed on the base and the lower shield layer 1 are shown. ,
A lower electrode layer 2 which is formed at least in part on the lower shield 1 or also serves as the lower shield 1;
Fixed layer 3 / fixed layer 4 / nonmagnetic layer 5 formed thereon
/ A ferromagnetic tunnel junction film or a magnetoresistive film 20 having a free layer 6 as a basic structure, at least a part of the free layer 6 is in contact with the nonmagnetic layer 5, and another part is a free layer 6
An oxide vertical bias layer 7 in contact with the upper electrode layer 9, at least a part of which is in contact with the free layer 6, and at least a part formed on the upper electrode layer 9, or
A magnetoresistive effect head 30 including an upper shield 10 which is also used as the upper shield 10 is shown.

【0124】上記した本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
30についてより詳細に説明するならば、図10に示す
様に、基体上に下シールド1、下電極2、固定する層を
構成する反強磁性層3、固定層4および非磁性層5が順
次積層される。
The above-described magnetoresistive head 30 according to the present invention will be described in more detail. As shown in FIG. 10, the lower shield 1, the lower electrode 2, and the antiferromagnetic The layer 3, the fixed layer 4, and the nonmagnetic layer 5 are sequentially laminated.

【0125】その上に図のようにパターン化されたフリ
ー層6を積層する。フリー層6の左右には酸化物縦バイ
アス層7がその端部がフリー層6に接するように配置さ
れている。
On top of that, a free layer 6 patterned as shown in the figure is laminated. On the left and right sides of the free layer 6, an oxide vertical bias layer 7 is arranged such that the ends thereof are in contact with the free layer 6.

【0126】当該酸化物縦バイアス層は、絶縁層の機能
を有しているものである。
The oxide vertical bias layer has a function of an insulating layer.

【0127】さらにその上部には上電極層9および上シ
ールド層10が積層される。
Further, an upper electrode layer 9 and an upper shield layer 10 are laminated thereon.

【0128】図示されてはいない下地層/固定する層3
/固定層4/非磁性層5/フリー層6の部分が磁気抵抗
効果膜或いは強磁性トンネル接合膜20である。
Underlayer / Fixing Layer 3 Not Shown
The portion of / fixed layer 4 / nonmagnetic layer 5 / free layer 6 is a magnetoresistive film or a ferromagnetic tunnel junction film 20.

【0129】この構造では、仮に図中の上電極から下電
極へ電流を流したとすると、電流は上電極からフリー
層、非磁性層、固定層、固定する層を順次通過し、下電
極層へと流れる。この際、酸化物縦バイアス層は絶縁層
なので、電流の流れ方に関与することはない。
In this structure, if a current flows from the upper electrode to the lower electrode in the figure, the current passes through the free layer, the nonmagnetic layer, the fixed layer, and the layer to be fixed sequentially from the upper electrode to the lower electrode layer. Flows to At this time, since the oxide vertical bias layer is an insulating layer, it does not affect the flow of current.

【0130】また、縦バイアス層はフリー層に接してい
るので、その縦バイアスはフリー層に十分印加されるこ
とになる。したがって、この構造を用いることにより、
磁気抵抗効果膜部をセンス電流がきちんと流れること
と、フリー層に縦バイアスをきちんと印加することを両
立することができる。
Further, since the vertical bias layer is in contact with the free layer, the vertical bias is sufficiently applied to the free layer. Therefore, by using this structure,
It is possible to achieve both the proper flow of the sense current through the magnetoresistive film and the proper application of the vertical bias to the free layer.

【0131】ここでは、下シールド上に下電極を積層
し、上電極上に上シールドを積層した構造について述べ
たが、下シールドと下電極との間、または上電極と上シ
ールドとの間に下ギャップ層として絶縁層を配置するこ
とも可能である。また、下シールドと下電極、上電極と
上シールドを兼用にすることもできる。
Here, the structure in which the lower electrode is laminated on the lower shield and the upper shield is laminated on the upper electrode has been described, but the structure between the lower shield and the lower electrode or between the upper electrode and the upper shield has been described. It is also possible to arrange an insulating layer as a lower gap layer. In addition, the lower shield and the lower electrode, and the upper electrode and the upper shield can be shared.

【0132】下電極層とフリー層との間には下地層を、
反強磁性層と上電極層との間には上部層を設けることも
できる。また、ここでは磁気抵抗効果膜のうちフリー層
のみをパターン化した場合について示したが、少なくと
もフリー層がパターン化されていればよく、それ以下の
部分はどこまでパターン化するかは適宜選択することが
できる。
A base layer is provided between the lower electrode layer and the free layer.
An upper layer can be provided between the antiferromagnetic layer and the upper electrode layer. Although the case where only the free layer of the magnetoresistive effect film is patterned is shown here, it is sufficient that at least the free layer is patterned, and the extent to which the free layer is patterned is appropriately selected. Can be.

【0133】上記した図1から図10の各具体例に於け
るそれぞれの構造に対応する代表的な素子平面概念図
を、図14から図20に示した。ここでは、縦バイアス
形状として上から見て長方形のものを示したが、実際に
は種々の形状のものを用いることができる。
FIGS. 14 to 20 show conceptual plan views of typical elements corresponding to the respective structures in the specific examples of FIGS. 1 to 10 described above. Here, a rectangular shape as viewed from above is shown as the vertical bias shape, but actually various shapes can be used.

【0134】即ち、図14〜図20の平面図は、本発明
に係る当該磁気抵抗効果ヘッドを上部から見た平面図で
あって、部分的にそれぞれの積層構造が異なっている事
を示している。
That is, the plan views of FIGS. 14 to 20 are plan views of the magnetoresistive head according to the present invention as viewed from above, and show that the respective laminated structures are partially different. I have.

【0135】例えば、図14に於ける区域Aの部分は、
シールド層10の下に直接下電極層部が配置されている
事を示し、又区域Bは、表面に絶縁層8が存在し、その
下に非磁性層5、固定層4、固定する層3、下電極2及
び下シールド層1がこの順に堆積せしめられている事を
意味しているものである。
For example, the portion of the area A in FIG.
This indicates that the lower electrode layer portion is directly disposed below the shield layer 10. In the area B, the insulating layer 8 exists on the surface, and the nonmagnetic layer 5, the fixed layer 4, the fixed layer 3 , Lower electrode 2 and lower shield layer 1 are deposited in this order.

【0136】同様に、区域Cに於いては、最表面が上シ
ールド層10で構成されていると同時にその下に上電極
層9、絶縁層8、縦バイアス層7、フリー層6、非磁性
層5、固定層4、固定する層3、下電極2及び下シール
ド層1がこの順に堆積せしめられている事を意味してい
るものである。
Similarly, in the area C, the outermost surface is constituted by the upper shield layer 10, and at the same time, the upper electrode layer 9, the insulating layer 8, the vertical bias layer 7, the free layer 6, the non-magnetic layer This means that the layer 5, the fixed layer 4, the fixed layer 3, the lower electrode 2, and the lower shield layer 1 are deposited in this order.

【0137】又、区域Dは、最表面が上シールド層10
で構成されていると同時にその下に上電極層9、フリー
層6、非磁性層5、固定層4、固定する層3、下電極2
及び下シールド層1がこの順に堆積せしめられている事
を意味しているものである。
In the area D, the outermost surface is the upper shield layer 10.
And the lower electrode layer 9, free layer 6, nonmagnetic layer 5, fixed layer 4, fixed layer 3, lower electrode 2
And the lower shield layer 1 are deposited in this order.

【0138】更に、区域Eに於いては、最表面が上シー
ルド層10で構成されていると同時にその下に上電極層
9、絶縁層8、非磁性層5、固定層4、固定する層3、
下電極2及び下シールド層1がこの順に堆積せしめられ
ている事を意味しているものである。
Further, in the section E, the outermost surface is constituted by the upper shield layer 10, and at the same time, the upper electrode layer 9, the insulating layer 8, the nonmagnetic layer 5, the fixed layer 4, the fixed layer 3,
This means that the lower electrode 2 and the lower shield layer 1 are deposited in this order.

【0139】以下図15〜図20のそれぞれのヘッドの
構造に関する平面図も同様の構成を説明するものであっ
て、各具体例に於てそれぞれ構成が異なっているが、そ
の構成の内容は、各図の説明を参照されたい。
Hereinafter, the plan views of the structures of the respective heads shown in FIGS. 15 to 20 illustrate the same structure. The structures are different in each specific example. See the description of each figure.

【0140】又、上記した本発明に係る磁気抵抗効果ヘ
ッドは、シールド型磁気抵抗効果ヘッドを構成する具体
例として説明したが、本発明に係る当該強磁性トンネル
接合膜或いは磁気抵抗効果膜は、ヨーク型の磁気抵抗効
果ヘッドにも使用しえるものである事は言うまでもな
く、当該磁気抵抗効果ヘッドに於ける電流の流し方を公
知の方法に従って変更するのみで容易に転用しえるもの
である。
Although the above-described magneto-resistance effect head according to the present invention has been described as a specific example constituting a shield type magneto-resistance effect head, the ferromagnetic tunnel junction film or magneto-resistance effect film according to the present invention is Needless to say, the present invention can be used for a yoke type magnetoresistive head, and can be easily diverted simply by changing the current flowing method in the magnetoresistive head according to a known method.

【0141】又、本発明に係るその他の態様としては、
上記した各具体例に示した磁気抵抗効果センサと、磁気
抵抗センサを通る電流を発生せしめる手段と、検出され
る磁界の関数として上記磁気抵抗センサの抵抗率変化を
検出する手段とを備えた磁気抵抗検出システムであり、
又更に別の態様としては、データ記録のための複数個の
トラックを有する磁気記憶媒体と、磁気記憶媒体上にデ
ータを記憶させるための磁気記録システムと、請求項2
0記載の磁気抵抗検出システムと、磁気記録システムお
よび磁気抵抗検出システムを前記磁気記憶媒体の選択さ
れたトラックへ移動させるために、磁気記録システム及
び磁気抵抗変換システムとに結合されたアクチュエータ
手段とからなる磁気記憶システムである。
Further, as another embodiment according to the present invention,
A magnetoresistive sensor as shown in each of the above embodiments, means for generating a current through the magnetoresistive sensor, and means for detecting a change in resistivity of the magnetoresistive sensor as a function of the detected magnetic field. Resistance detection system,
In still another aspect, a magnetic storage medium having a plurality of tracks for recording data, a magnetic recording system for storing data on the magnetic storage medium,
0, and an actuator means coupled to the magnetic recording system and the magnetoresistive transducing system for moving the magnetic recording system and the magnetoresistive detecting system to a selected track of the magnetic storage medium. Magnetic storage system.

【0142】以下に本発明に於いて使用される各種層に
使用しうる材料について説明する。
The materials which can be used for the various layers used in the present invention will be described below.

【0143】即ち、上記した様に本発明に係る磁気抵抗
効果ヘッド30の断面構造としては、少なくとも7種類
の具体例を使用しえるものであり、以下にそれぞれの構
造の詳細、および作成手順の代表的な例、および使用材
料に記述する。
That is, as described above, at least seven types of specific examples can be used as the cross-sectional structure of the magnetoresistive head 30 according to the present invention. The details of each structure and the preparation procedure will be described below. Representative examples and materials used are described.

【0144】また、記録再生ヘッドへの適用例について
も記述する。
An example of application to a recording / reproducing head will also be described.

【0145】最初に上記した7種類の具体例に於いて使
用される各層を構成する材料として共通的に使用しえる
有力な候補となる材料を以下に説明する。
First, the following will describe the materials which can be commonly used as materials constituting each layer used in the above-mentioned seven types of concrete examples.

【0146】基 体 アルチック、SiC、アルミナ、アルチック/アルミナ、S
iC/アルミナ 下シールド層 NiFe、CoZr、またはCoFeB、CoZrM
o、CoZrNb、CoZr、CoZrTa、CoH
f、CoTa、CoTaHf、CoNbHf、CoZr
Nb、CoHfPd、CoTaZrNb、CoZrMo
Ni合金、FeAlSi、窒化鉄系材料、MnZnフェ
ライト、NiZnフェライト、MgZnフェライトから
なる単体、多層膜、および混合物 下電極 Au、Ag、Cu、Mo、W、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taからな
る単体、多層膜、及び混合物 界面制御層 Al酸化物、Si酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリコ
ン、ダイヤモンドライクカーボン、Au、Ag、Cu、Mo、
W、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta等からなる単体、多層
膜、および混合物 上電極層 Au、Ag、Cu、Mo、W、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taからな
る単体、多層膜、および混合物 上シールド層 NiFe、CoZr、またはCoFeB、CoZrM
o、CoZrNb、CoZr、CoZrTa、CoH
f、CoTa、CoTaHf、CoNbHf、CoZr
Nb、CoHfPd、CoTaZrNb、CoZrMo
Ni合金、FeAlSi、窒化鉄系材料、MnZnフェ
ライト、NiZnフェライト、MgZnフェライトから
なる単体、多層膜、および混合物 絶縁層 Al酸化物、Si酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリコ
ン、ダイヤモンドライクカーボンからなる単体、多層
膜、および混合物 下ギャップ層 Al酸化物、Si酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリコ
ン、ダイヤモンドライクカーボンからなる単体、多層
膜、および混合物 上ギャップ層 Al酸化物、Si酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリコ
ン、ダイヤモンドライクカーボンからなる単体、多層
膜、および混合物 上部層 Au、Ag、Cu、Mo、W、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taからな
る単体、多層膜、および混合物 縦バイアス層 CoCrPt、CoCr、CoPt、CoCrTa、F
eMn、NiMn、Ni酸化物、NiCo酸化物、Fe酸
化物、NiFe酸化物、IrMn、PtMn、PtPdMn、R
eMn、Coフェライト、Baフェライトからなる単体、多
層膜、および混合物
Base Altic, SiC, alumina, Altic / alumina, S
iC / alumina Lower shield layer NiFe, CoZr, or CoFeB, CoZrM
o, CoZrNb, CoZr, CoZrTa, CoH
f, CoTa, CoTaHf, CoNbHf, CoZr
Nb, CoHfPd, CoTaZrNb, CoZrMo
Ni alloy, FeAlSi, iron nitride material, MnZn ferrite, NiZn ferrite, MgZn ferrite, simple substance, multilayer film, and mixture Lower electrode Au, Ag, Cu, Mo, W, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb , Ta simple substance, multilayer film, and mixture Interface control layer Al oxide, Si oxide, aluminum nitride, silicon nitride, diamond-like carbon, Au, Ag, Cu, Mo,
Single electrode composed of W, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, etc., multilayer film, and mixture Upper electrode layer Au, Ag, Cu, Mo, W, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Single element, multilayer, and mixture of Ta Upper shield layer NiFe, CoZr, or CoFeB, CoZrM
o, CoZrNb, CoZr, CoZrTa, CoH
f, CoTa, CoTaHf, CoNbHf, CoZr
Nb, CoHfPd, CoTaZrNb, CoZrMo
Ni alloy, FeAlSi, iron nitride-based material, MnZn ferrite, NiZn ferrite, MgZn ferrite, simple substance, multilayer film, and mixture Insulation layer Al oxide, Si oxide, aluminum nitride, silicon nitride, diamond-like carbon, simple substance Multilayer film and mixture Lower gap layer Simple substance, multilayer film and mixture of Al oxide, Si oxide, aluminum nitride, silicon nitride, and diamond-like carbon Upper gap layer Al oxide, Si oxide, aluminum nitride, silicon nitride , Diamond-like carbon simple substance, multilayer film, and mixture Upper layer Au, Ag, Cu, Mo, W, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta simple substance, multilayer film, and mixture Vertical bias layer CoCrPt, CoCr, CoPt, CoCrTa, F
eMn, NiMn, Ni oxide, NiCo oxide, Fe oxide, NiFe oxide, IrMn, PtMn, PtPdMn, R
Simple substance, multilayer film, and mixture of eMn, Co ferrite, and Ba ferrite

【0147】又、本発明に於ける当該磁気抵抗効果ヘッ
ドに使用される磁気抵抗効果膜の構成の例としては以下
の構成のものを用いることができる。
The following configuration can be used as an example of the configuration of the magnetoresistance effect film used in the magnetoresistance effect head according to the present invention.

【0148】即ち、例えば、 ・基体/下地層/フリー層/第1MRエンハンス層/非
磁性層/第2MRエンハンス層/固定層/固定する層/
保護層 ・基体/下地層/固定する層/固定層/第1MRエンハ
ンス層/非磁性層/第2MRエンハンス層/フリー層/
保護層 ・基体/(下地層/フリー層/第1MRエンハンス層/
非磁性層/第2MRエンハンス層/固定層/固定する層
/保護層)をN回繰り返し積層した層・基体/(下地層
/固定する層/固定層/第1MRエンハンス層/非磁性
層/第2MRエンハンス層/フリー層/保護層)をN回
繰り返し積層させた層 ・基体/下地層/第1固定する層/第1固定層/第1M
Rエンハンス層/非磁性層/第2MRエンハンス層/フ
リー層/第3MRエンハンス層/非磁性層/第4MRエ
ンハンス層/第2固定層/第2固定する層/保護層 ・基体/下地層/(固定層/第1MRエンハンス層/非
磁性層/第2MRエンハンス層/フリー層/非磁性層
/)をN回繰り返し積層した層(Nは1以上)/固定層
/保護層 ・基体/下地層/(フリー層/第1MRエンハンス層/
非磁性層/第2MRエンハンス層/固定層/非磁性層
/)をN回繰り返し積層した層(Nは1以上)/フリー
層/保護層 ・基体/下地層/固定層/第1MRエンハンス層/非磁
性層/第2MRエンハンス層/フリー層/保護層 ・基体/下地層/フリー層/第1MRエンハンス層/非
磁性層/第2MRエンハンス層/固定層/保護層
That is, for example: base / underlayer / free layer / first MR enhanced layer / nonmagnetic layer / second MR enhanced layer / fixed layer / fixed layer /
Protective layer Base / underlayer / fixed layer / fixed layer / first MR enhanced layer / non-magnetic layer / second MR enhanced layer / free layer /
Protective layer Base / (underlayer / free layer / first MR enhanced layer /
Layer / substrate in which nonmagnetic layer / second MR enhancement layer / fixed layer / fixed layer / protective layer) is repeatedly laminated N times / (base layer / fixed layer / fixed layer / first MR enhanced layer / nonmagnetic layer / first layer) A layer in which 2MR enhance layer / free layer / protective layer) is repeatedly laminated N times. Base / underlayer / first fixed layer / first fixed layer / first M
R enhance layer / nonmagnetic layer / second MR enhance layer / free layer / third MR enhance layer / nonmagnetic layer / fourth MR enhance layer / second fixed layer / second fixed layer / protective layer Base / underlayer / ( Fixed layer / first MR enhanced layer / nonmagnetic layer / second MR enhanced layer / free layer / nonmagnetic layer /) repeated N times (N is 1 or more) / fixed layer / protective layer Base / underlayer / (Free layer / First MR enhanced layer /
Non-magnetic layer / second MR enhancement layer / fixed layer / non-magnetic layer /) repeated N times (N is 1 or more) / free layer / protective layer Base / underlayer / fixed layer / first MR enhanced layer / Nonmagnetic layer / Second MR enhance layer / Free layer / Protective layer Base / Underlayer / Free layer / First MR enhance layer / Nonmagnetic layer / Second MR enhance layer / Fixed layer / Protective layer

【0149】更に、本発明に於ける当該磁気抵抗効果ヘ
ッドに於いて使用される下地層としては、金属、酸化
物、窒化物からなる単層膜、混合物膜、または多層膜を
用いる事が可能である。
Further, as the underlayer used in the magnetoresistive head according to the present invention, a single layer film, a mixture film, or a multilayer film made of metal, oxide, or nitride can be used. It is.

【0150】具体的には、Ta、Hf、Zr、W、C
r、Ti、Mo、Pt、Ni、Ir、Cu、Ag、C
o、Zn、Ru、Rh、Re、Au、Os、Pd、N
b、Vおよびこれらの材料の酸化物あるいは窒化物、か
らなる単層膜、混合物膜、または多層膜を用いる。
More specifically, Ta, Hf, Zr, W, C
r, Ti, Mo, Pt, Ni, Ir, Cu, Ag, C
o, Zn, Ru, Rh, Re, Au, Os, Pd, N
A single-layer film, a mixture film, or a multi-layer film made of b, V and an oxide or nitride of these materials is used.

【0151】添加元素として、Ta、Hf、Zr、W、
Cr、Ti、Mo、Pt、Ni、Ir、Cu、Ag、C
o、Zn、Ru、Rh、Re、Au、Os、Pd、N
b、Vを用いることもできる。
As additional elements, Ta, Hf, Zr, W,
Cr, Ti, Mo, Pt, Ni, Ir, Cu, Ag, C
o, Zn, Ru, Rh, Re, Au, Os, Pd, N
b and V can also be used.

【0152】下地層は用いない場合もある。The underlayer may not be used in some cases.

【0153】一方、本発明に於ける当該磁気抵抗効果ヘ
ッドに於いて使用されるフリー層としては、NiFe、
CoFe、NiFeCo、FeCo、CoFeB、Co
ZrMo、CoZrNb、CoZr、CoZrTa、C
oHf、CoTa、CoTaHf、CoNbHf、Co
ZrNb、CoHfPd、CoTaZrNb、CoZr
MoNi合金またはアモルファス磁性材料を用いること
ができる。
On the other hand, the free layer used in the magnetoresistive head according to the present invention includes NiFe,
CoFe, NiFeCo, FeCo, CoFeB, Co
ZrMo, CoZrNb, CoZr, CoZrTa, C
oHf, CoTa, CoTaHf, CoNbHf, Co
ZrNb, CoHfPd, CoTaZrNb, CoZr
A MoNi alloy or an amorphous magnetic material can be used.

【0154】更に、本発明に於ける当該磁気抵抗効果ヘ
ッドに於いて使用される非磁性層の材料の候補として
は、磁気抵抗効果膜が強磁性トンネル接合膜の場合と非
磁性層に導電非磁性層を用いた磁気抵抗効果膜との場合
で候補となる材料が異なる。
Further, as candidates for the material of the non-magnetic layer used in the magneto-resistance effect head according to the present invention, the case where the magneto-resistance effect film is a ferromagnetic tunnel junction film and the case where the non-magnetic layer is conductive A candidate material differs in the case of a magnetoresistive film using a magnetic layer.

【0155】例えば、強磁性トンネル接合膜の非磁性層
(バリア層)としては、酸化物、窒化物、酸化物と窒化
物の混合物もしくは金属/酸化物2層膜、金属/窒化物
2層膜、金属/(酸化物と窒化物との混合物)2層膜を
用いる。
For example, as the nonmagnetic layer (barrier layer) of the ferromagnetic tunnel junction film, an oxide, a nitride, a mixture of an oxide and a nitride or a metal / oxide two-layer film, a metal / nitride two-layer film And a metal / (mixture of oxide and nitride) two-layer film.

【0156】又、Ti、V、Cr、Co、Cu、Zn、
Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、A
g、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、
Si、Al、Ti、Ta、Pt、Ni、Co、Re、V
の酸化物および窒化物の単体、多層膜、混合物、また
はこれらとTi、V、Cr、Co、Cu、Zn、Y、Z
r、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、H
f、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Si、
Al、Ti、Ta、Pt、Ni、Co、Re、Vの酸化
物および窒化物の単体、多層膜、混合物との積層膜が有
力な候補となる。
In addition, Ti, V, Cr, Co, Cu, Zn,
Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, A
g, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au,
Si, Al, Ti, Ta, Pt, Ni, Co, Re, V
Of oxides and nitrides, multilayer films, mixtures thereof, or Ti, V, Cr, Co, Cu, Zn, Y, Z
r, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, H
f, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Si,
Stacked films of simple substances, multilayer films, and mixtures of oxides and nitrides of Al, Ti, Ta, Pt, Ni, Co, Re, and V are good candidates.

【0157】非磁性層に導電非磁性層を用いた磁気抵抗
効果膜の場合は、Ti、V、Cr、Co、Cu、Zn、
Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、A
g、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、
Si、Al、Ti、Ta、Pt、Ni、Co、Re、V
の単体、多層膜、混合物、またはこれらとTi、V、C
r、Co、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、
Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、O
s、Ir、Pt、Au、Si、Al、Ti、Ta、P
t、Ni、Co、Re、Vの単体、多層膜、混合物との
積層膜が有力な候補となる。
In the case of a magnetoresistive film using a conductive non-magnetic layer as the non-magnetic layer, Ti, V, Cr, Co, Cu, Zn,
Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, A
g, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au,
Si, Al, Ti, Ta, Pt, Ni, Co, Re, V
, V, C with Ti, V, C
r, Co, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc,
Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, O
s, Ir, Pt, Au, Si, Al, Ti, Ta, P
A single layer of t, Ni, Co, Re, and V, a multilayer film, and a laminated film with a mixture are promising candidates.

【0158】第1および第2MRエンハンス層としては
Co、NiFeCo、FeCo等、またはCoFeB、
CoZrMo、CoZrNb、CoZr、CoZrT
a、CoHf、CoTa、CoTaHf、CoNbH
f、CoZrNb、CoHfPd、CoTaZrNb、
CoZrMoNi合金またはアモルファス磁性材料を用
いる。MRエンハンス層を用いない場合は、用いた場合
に比べて若干MR比が低下するが、用いない分だけ作製
に要する工程数は低減する。
For the first and second MR enhancement layers, Co, NiFeCo, FeCo, etc., or CoFeB,
CoZrMo, CoZrNb, CoZr, CoZrT
a, CoHf, CoTa, CoTaHf, CoNbH
f, CoZrNb, CoHfPd, CoTaZrNb,
A CoZrMoNi alloy or an amorphous magnetic material is used. When the MR enhance layer is not used, the MR ratio is slightly reduced as compared with the case where the MR enhance layer is used, but the number of steps required for fabrication is reduced by not using the MR enhance layer.

【0159】本発明に於いて使用される固定層として
は、NiFe、CoFe、NiFeCo、FeCo、C
oFeB、CoZrMo、CoZrNb、CoZr、C
oZrTa、CoHf、CoTa、CoTaHf、Co
NbHf、CoZrNb、CoHfPd、CoTaZr
Nb、CoZrMoNi合金またはアモルファス磁性材
料を用いることができる。
As the fixed layer used in the present invention, NiFe, CoFe, NiFeCo, FeCo, C
oFeB, CoZrMo, CoZrNb, CoZr, C
oZrTa, CoHf, CoTa, CoTaHf, Co
NbHf, CoZrNb, CoHfPd, CoTaZr
Nb, CoZrMoNi alloy or amorphous magnetic material can be used.

【0160】または、これらと、Ti、V、Cr、C
o、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、
Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Os、I
r、Pt、Au、Si、Al、Ti、Ta、Pt、N
i、Co、Re、Vをベースとするグループからなる単
体、合金、または積層膜とを、組み合わせた積層膜を用
いることも可能である。
Alternatively, Ti, V, Cr, C
o, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru,
Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, Os, I
r, Pt, Au, Si, Al, Ti, Ta, Pt, N
It is also possible to use a laminated film obtained by combining a simple substance, an alloy, or a laminated film composed of a group based on i, Co, Re, and V.

【0161】Co/Ru/Co、CoFe/Ru/Co
Fe、CoFeNi/Ru/CoFeNi、Co/Cr
/Co、CoFe/Cr/CoFe、CoFeNi/C
r/CoFeNiは有力な候補である。固定する層とし
ては、FeMn、NiMn、IrMn、RhMn、Pt
PdMn、ReMn、PtMn、PtCrMn、CrM
n、CrAl、TbCo、Ni酸化物、Fe酸化物、N
i酸化物とCo酸化物の混合物、Ni酸化物とFe酸化
物の混合物、Ni酸化物/Co酸化物2層膜、Ni酸化
物/Fe酸化物2層膜、CoCr、CoCrPt、Co
CrTa、PtCoなどを用いることができる。
Co / Ru / Co, CoFe / Ru / Co
Fe, CoFeNi / Ru / CoFeNi, Co / Cr
/ Co, CoFe / Cr / CoFe, CoFeNi / C
r / CoFeNi is a strong candidate. The layers to be fixed include FeMn, NiMn, IrMn, RhMn, and Pt.
PdMn, ReMn, PtMn, PtCrMn, CrM
n, CrAl, TbCo, Ni oxide, Fe oxide, N
A mixture of i-oxide and Co oxide, a mixture of Ni oxide and Fe oxide, Ni oxide / Co oxide bilayer film, Ni oxide / Fe oxide bilayer film, CoCr, CoCrPt, Co
CrTa, PtCo, or the like can be used.

【0162】PtMnもしくはPtMnにTi、V、C
r、Co、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、
Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、O
s、Ir、Pt、Au、Si、Al、Ti、Taを添加
した材料は有力な候補である。
PtMn or Ti, V, C
r, Co, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc,
Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, O
Materials added with s, Ir, Pt, Au, Si, Al, Ti, and Ta are good candidates.

【0163】又、当該保護層としては、酸化物、窒化
物、酸化物と窒化物の混合物もしくは金属/酸化物2層
膜、金属/窒化物2層膜、金属/(酸化物と窒化物との
混合物)2層膜、を用いる。
The protective layer may be an oxide, a nitride, a mixture of an oxide and a nitride, a metal / oxide two-layer film, a metal / nitride two-layer film, a metal / (oxide and a nitride). ), A two-layer film.

【0164】Ti、V、Cr、Co、Cu、Zn、Y、
Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、H
f、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Si、
Al、Ti、Ta、Pt、Ni、Co、Re、Vの酸化
物および窒化物の単体、多層膜、混合物、またはこれら
とTi、V、Cr、Co、Cu、Zn、Y、Zr、N
b、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、T
a、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Si、Al、
Ti、Ta、Pt、Ni、Co、Re、Vの酸化物およ
び窒化物の単体、多層膜、混合物との席層膜が有力な候
補となる。保護層は用いない場合もある。
Ti, V, Cr, Co, Cu, Zn, Y,
Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, H
f, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Si,
Al, Ti, Ta, Pt, Ni, Co, Re, V oxides and nitrides alone, multilayers, mixtures, or these with Ti, V, Cr, Co, Cu, Zn, Y, Zr, N
b, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, T
a, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Si, Al,
Potential candidates include oxides and nitrides of Ti, Ta, Pt, Ni, Co, Re, and V, and single layers, multilayers, and mixtures thereof. In some cases, the protective layer is not used.

【0165】次に、図1から図10に代表例を示した構
造の各ヘッドの代表的な作成手順を示す。
Next, a typical procedure for producing each head having the structure shown in FIGS. 1 to 10 will be described.

【0166】図21(A)〜(H)は図1に示した構造
のヘッドの作成手順の例である。
FIGS. 21A to 21H show an example of a procedure for producing a head having the structure shown in FIG.

【0167】基体上に下シールド1、下電極2、磁気抵
抗効果膜20を順次形成する。その上にステンシルPR
を形成し、縦バイアス7及び絶縁層8を成膜した後にリ
フトオフする。
A lower shield 1, a lower electrode 2, and a magnetoresistive film 20 are sequentially formed on a base. Stencil PR on it
Is formed, and after the vertical bias 7 and the insulating layer 8 are formed, lift-off is performed.

【0168】更に、PRを形成し、非磁性層5までミリ
ングした後、絶縁層8を成膜する。
Further, after forming a PR and milling up to the nonmagnetic layer 5, an insulating layer 8 is formed.

【0169】リフトオフした後に、下電極2が露出する
まで絶縁層部8を穴あけし、上電極9及び上シールド1
0を形成する。
After the lift-off, the insulating layer portion 8 was drilled until the lower electrode 2 was exposed, and the upper electrode 9 and the upper shield 1 were removed.
0 is formed.

【0170】図22(A)〜(H)は、図2に示した構
造のヘッドの作成手順の例である。
FIGS. 22A to 22H show an example of a procedure for producing a head having the structure shown in FIG.

【0171】基体上に下シールド1、下電極2、磁気抵
抗効果膜20を順次形成する。
A lower shield 1, a lower electrode 2, and a magnetoresistive film 20 are sequentially formed on a base.

【0172】その上にステンシルPRを形成し、非磁性
層5までミリングした後に、絶縁層8を成膜し、リフト
オフする。
After forming a stencil PR thereon and milling up to the nonmagnetic layer 5, an insulating layer 8 is formed and lifted off.

【0173】PRを形成し、上電極10を成膜した後に
リフトオフする。PRを形成し、縦バイアス7及び絶縁
層8を成膜した後にリフトオフする。
After the PR is formed and the upper electrode 10 is formed, lift-off is performed. After forming the PR and forming the vertical bias 7 and the insulating layer 8, the lift-off is performed.

【0174】下電極2が露出するまで絶縁層部8に穴あ
けし、上シールド10を形成する。
A hole is formed in the insulating layer portion 8 until the lower electrode 2 is exposed, and an upper shield 10 is formed.

【0175】一方、図23(A)〜(I)は、図3に示
した構造のヘッドの作成手順の例である。
On the other hand, FIGS. 23A to 23I show an example of a procedure for producing a head having the structure shown in FIG.

【0176】基体上に下シールド1、下電極2を順次形
成する。その上にステンシルPRを形成し、縦バイアス
7を成膜した後にリフトオフする。
A lower shield 1 and a lower electrode 2 are sequentially formed on a base. A stencil PR is formed thereon, and a vertical bias 7 is formed, followed by lift-off.

【0177】更に、磁気抵抗効果膜20、上電極9を成
膜した後に、PRを形成し、非磁性層までミリングし
た。
Further, after the magnetoresistive film 20 and the upper electrode 9 were formed, PR was formed, and milling was performed up to the nonmagnetic layer.

【0178】その後、絶縁層8を成膜し、リフトオフし
た後に、下電極2が露出するまで絶縁層部8に穴あけ
し、上シールド10を形成する。
Thereafter, an insulating layer 8 is formed and lifted off, and a hole is formed in the insulating layer 8 until the lower electrode 2 is exposed, thereby forming an upper shield 10.

【0179】尚、図4〜図6に示した構造のヘッドの作
成方法は図3の場合に準ずる。
The method of manufacturing the head having the structure shown in FIGS. 4 to 6 is based on the method shown in FIG.

【0180】更に、図24(A)〜(H)は、図7に示
した構造のヘッドの作成手順の例である。
FIGS. 24A to 24H show an example of a procedure for producing a head having the structure shown in FIG.

【0181】即ち、基体上に下シールド1、下電極2、
磁気抵抗効果膜20、上電極9を順次形成する。
That is, the lower shield 1, the lower electrode 2,
The magnetoresistive film 20 and the upper electrode 9 are sequentially formed.

【0182】その上にステンシルPRを形成し、フリー
層6までミリングした後にPR除去をする。
[0182] A stencil PR is formed thereon, and after milling to the free layer 6, PR is removed.

【0183】更に、PRを形成し、縦バイアス層7を成
膜した後、リフトオフする。更に、絶縁層8を成膜し、
ケミカルメカニカルポリッシング(CMP)により絶縁
層8を上電極9が露出するところまで削る。又、下電極
2が露出するまで絶縁層部8を穴あけし、上シールド1
0を形成する。
Further, after forming the PR and forming the vertical bias layer 7, the lift-off is performed. Further, an insulating layer 8 is formed,
The insulating layer 8 is removed by chemical mechanical polishing (CMP) until the upper electrode 9 is exposed. Further, a hole is formed in the insulating layer 8 until the lower electrode 2 is exposed.
0 is formed.

【0184】次に、図25(A)〜(H)は、図8に示
した構造のヘッドの作成手順の例である。
Next, FIGS. 25 (A) to 25 (H) show an example of a procedure for producing a head having the structure shown in FIG.

【0185】つまり、基体上に下シールド1、下電極
2、磁気抵抗効果膜20を順次形成する。その上にステ
ンシルPRを形成し、非磁性層5までミリングした後
に、絶縁層8および縦バイアス層7を順次成膜し、リフ
トオフする。
That is, the lower shield 1, the lower electrode 2, and the magnetoresistive film 20 are sequentially formed on the base. After forming a stencil PR thereon and milling to the non-magnetic layer 5, an insulating layer 8 and a vertical bias layer 7 are sequentially formed and lifted off.

【0186】更に、PRを形成し、絶縁層8までミリン
グした後に、PRを除去する。下電極2が露出するまで
絶縁層部8を穴あけし、上シールド10を形成する。
Further, after forming a PR and milling up to the insulating layer 8, the PR is removed. A hole is formed in the insulating layer 8 until the lower electrode 2 is exposed, thereby forming the upper shield 10.

【0187】一方、図26(A)〜(F)は、図10に
示した構造のヘッドの作成手順の例である。
On the other hand, FIGS. 26A to 26F show an example of a procedure for producing a head having the structure shown in FIG.

【0188】即ち、基体上に下シールド1、下電極2、
磁気抵抗効果膜20、界面制御層11、縦バイアス層7
を順次形成する。その上にステンシルPRを形成し、非
磁性層5までミリングした後に、絶縁層8を成膜し、リ
フトオフする。
That is, the lower shield 1, the lower electrode 2,
Magnetoresistance effect film 20, interface control layer 11, longitudinal bias layer 7
Are sequentially formed. After forming a stencil PR thereon and milling up to the nonmagnetic layer 5, an insulating layer 8 is formed and lifted off.

【0189】下電極2が露出するまで絶縁層部8を穴あ
けし、上電極9及び上シールド10を形成する。
A hole is formed in the insulating layer 8 until the lower electrode 2 is exposed, and an upper electrode 9 and an upper shield 10 are formed.

【0190】尚、図10に示した磁気抵抗効果ヘッド構
造の作成手順は図25に示した図8の構造の場合と同じ
であるので、詳しい説明は省略する。
The procedure for producing the magnetoresistive head structure shown in FIG. 10 is the same as that in the case of the structure shown in FIG. 25 shown in FIG.

【0191】次に、本発明の作成手順を、実際の試作に
近い素子形状で、図27乃至図28を参照しながらより
詳細に記述する。
Next, the production procedure of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 27 to 28 in an element shape close to an actual trial production.

【0192】ここでは図3に相当する構造の場合を例に
記述することにする。
Here, the case of the structure corresponding to FIG. 3 will be described as an example.

【0193】工程1:下シールドを成膜し、PR形成及
びミリングまたはリフトオフにより図27(A)に示さ
れる様な形状にパターン化する。(尚、図中太線で囲ま
れている範囲がこの工程でパターン化された範囲であ
る。以下においても同じ)
Step 1: A lower shield is formed, and is patterned into a shape as shown in FIG. 27A by PR formation and milling or lift-off. (A range surrounded by a thick line in the drawing is a range patterned in this step. The same applies to the following.)

【0194】その後、下ギャップおよび下電極を成膜す
る。
Thereafter, a lower gap and a lower electrode are formed.

【0195】工程2:PR形成及びミリングにより下電
極を、図27(B)に示される様にパターン化する。
Step 2: The lower electrode is patterned by PR formation and milling as shown in FIG.

【0196】工程3:図27(C)に示される様にリフ
トオフPRを形成し、下電極厚付け層を成膜し、リフト
オフする。
Step 3: A lift-off PR is formed as shown in FIG. 27C, a lower electrode thickening layer is formed, and lift-off is performed.

【0197】工程4:縦バイアス層パターン化のための
PRを形成し、図27(D)に示される様な形状にミリ
ングし、PRを除去した後にTMR膜及び上電極層1を
成膜する。
Step 4: A PR for patterning the vertical bias layer is formed, milled into a shape as shown in FIG. 27D, and after removing the PR, a TMR film and an upper electrode layer 1 are formed. .

【0198】工程5:図27(E)に示される様にTM
R膜パターン化のためのPRを形成し、TMR膜をバリ
ア層までミリングした後にPRを除去する。
Step 5: TM as shown in FIG.
A PR for patterning the R film is formed, and after the TMR film is milled to the barrier layer, the PR is removed.

【0199】工程6:図27(F)に示される様にPR
を形成し、バリア層、フリー層、下地層、絶縁層をミリ
ングし、PRを除去する。
Step 6: PR as shown in FIG.
Is formed, the barrier layer, the free layer, the underlayer, and the insulating layer are milled to remove the PR.

【0200】工程7:図28(A)に示される様に上電
極2リフトオフ用PRを形成し、上電極2を成膜した後
に、リフトオフする。
Step 7: As shown in FIG. 28A, a lift-off PR for the upper electrode 2 is formed, and after the upper electrode 2 is formed, lift-off is performed.

【0201】工程8:図28(B)に示される様に上電
極厚付け層リフトオフ用PRを形成し、厚付け層を成膜
した後にリフトオフする。
Step 8: As shown in FIG. 28B, an upper electrode thickening layer lift-off PR is formed, and after forming the thickening layer, lift-off is performed.

【0202】工程9:図28(C)に示される様に絶縁
厚付け層リフトオフ用PRを形成し、厚付け層を成膜し
た後にリフトオフする。
Step 9: As shown in FIG. 28C, an insulating thick layer lift-off PR is formed, and after the thick layer is formed, lift-off is performed.

【0203】工程10:図28(D)に示される様に上
ギャップ層を成膜し、電極穴開け用PRを形成し、電極
が露出するまでミリングした後に、PRを除去する。
Step 10: As shown in FIG. 28D, an upper gap layer is formed, a PR for forming an electrode hole is formed, and after milling until the electrode is exposed, the PR is removed.

【0204】工程11:図28(E)に示される様に記
録ヘッド部作成を作成する。
Step 11: As shown in FIG. 28 (E), a recording head section is created.

【0205】記録ヘッド部はどのような構成のものであ
ってもかまわないので、図中では表示を省略してある。
Since the recording head may have any configuration, it is not shown in the drawing.

【0206】次に、基体を適当な大きさに切断加工した
後に、図に示したようにABS面が露出するまで基体ご
と研磨をする。
Next, after the substrate is cut into an appropriate size, the substrate is polished until the ABS surface is exposed as shown in the figure.

【0207】図には描かれていないが、この後装置とし
て組みあがった状態でヘッド動作時に最適な飛行姿勢を
とるようにABS面を適当な形状に加工し、サスペンシ
ョンに組み込み、配線をした後に出荷する。
Although not shown in the drawing, the ABS surface is processed into an appropriate shape so as to take an optimal flight posture during head operation in a state where the device is assembled as a subsequent device, and is assembled into a suspension and wired. Ship.

【0208】ここでは図3の構造の場合のみについて記
述したが、図1、図2、図7〜図10の構造の場合もほ
ぼ同様の工程で作成する事ができるので、ここでは記述
しないが、その概要については図21〜図26に記載さ
れている。
Although only the structure shown in FIG. 3 has been described here, the structures shown in FIGS. 1, 2 and 7 to 10 can be formed in substantially the same steps. The outline is described in FIGS.

【0209】尚、図29は、図28に示す工程11が終
了後のヘッドを磁気抵抗効果素子部を含む縦方向に切断
た場合の磁気抵抗効果素子近傍の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing the configuration near the magnetoresistive element when the head after the step 11 shown in FIG. 28 is completed is cut in the vertical direction including the magnetoresistive element section.

【0210】次に、本発明の記録再生ヘッド及び記録再
生システムへの適用例を示す。
Next, an example of application of the present invention to a recording / reproducing head and a recording / reproducing system will be described.

【0211】図30は本発明を適用した記録再生ヘッド
50の概念図である。
FIG. 30 is a conceptual diagram of a recording / reproducing head 50 to which the present invention is applied.

【0212】当該ヘッドは、基体42上に再生ヘッド4
5と、磁極43、コイル41、上磁極44、及び記録ヘ
ッド46とから形成されている。この際上部シールド膜
と下部磁性膜とを共通にしても、別に設けてもかまわな
い。
[0212] The head has a reproducing head 4 on a base 42.
5, a magnetic pole 43, a coil 41, an upper magnetic pole 44, and a recording head 46. At this time, the upper shield film and the lower magnetic film may be shared or provided separately.

【0213】このヘッド50により、記録媒体上に信号
を書き込み、また、記録媒体から信号を読み取るのであ
る。再生ヘッドの感知部分と、記録ヘッドの磁気ギャッ
プはこのように同一スライダ上に重ねた位置に形成する
ことで、同一とラックに同時に位置決めができる。この
ヘッドをスライダに加工し、磁気記録再生装置に搭載し
た。
The head 50 writes a signal on a recording medium and reads a signal from the recording medium. By forming the sensing portion of the reproducing head and the magnetic gap of the recording head in such a position that they are superimposed on the same slider, the same and the same rack can be positioned simultaneously. This head was processed into a slider and mounted on a magnetic recording / reproducing apparatus.

【0214】又、図31は本発明の磁気抵抗効果素子を
用いた磁気記録再生装置50の概念図である。
FIG. 31 is a conceptual diagram of a magnetic recording / reproducing apparatus 50 using the magnetoresistive element of the present invention.

【0215】ヘッドスライダーを兼ねる基板52上に、
再生ヘッド51および記録ヘッド50を形成し、これを
記録媒体53上に位置ぎめして再生を行う。
On the substrate 52 also serving as a head slider,
A reproducing head 51 and a recording head 50 are formed, and are positioned on a recording medium 53 for reproduction.

【0216】記録媒体53は回転し、ヘッドスライダー
は記録媒体53の上を、0.2μm以下の高さ、あるい
は接触状態で対抗して相対運動する。
The recording medium 53 rotates, and the head slider relatively moves on the recording medium 53 at a height of 0.2 μm or less or in a contact state.

【0217】この機構により、再生ヘッド51は記録媒
体53に記録された磁気的信号を、その漏れ磁界54か
ら読み取ることのできる位置に設定されるのである。
With this mechanism, the reproducing head 51 is set at a position where the magnetic signal recorded on the recording medium 53 can be read from the leakage magnetic field 54.

【0218】以下に、本発明に係る当該磁気抵抗効果ヘ
ッドの製造条件の具体例を説明する。
Hereinafter, specific examples of manufacturing conditions of the magnetoresistive head according to the present invention will be described.

【0219】(1)強磁性トンネル接合ヘッドの場合(1) In the case of a ferromagnetic tunnel junction head

【0220】最初に比較のために、従来例に記載されて
いる図11の構造のヘッドを作成した。この際トンネル
接合膜としては、Ta(3nm)/Pt46Mn54
(25nm)/Co90Fe10(5)/Ru(0.
9)/Co90Fe10(5)/Al酸化物(2nm)
/Co90Fe10(2nm)/Ni82Fe18/
(8)/Ta(3nm)を用いた。
First, for comparison, a head having the structure shown in FIG. 11 described in the conventional example was prepared. At this time, as the tunnel junction film, Ta (3 nm) / Pt46Mn54
(25 nm) / Co90Fe10 (5) / Ru (0.
9) / Co90Fe10 (5) / Al oxide (2 nm)
/ Co90Fe10 (2nm) / Ni82Fe18 /
(8) / Ta (3 nm) was used.

【0221】膜形成後には250℃、5時間の熱処理を
成膜時の磁界とは直交する方向に500Oeの磁界を印
加しつつ行った。
After the film formation, a heat treatment at 250 ° C. for 5 hours was performed while applying a magnetic field of 500 Oe in a direction orthogonal to the magnetic field at the time of film formation.

【0222】ヘッドを構成する各要素としては以下のも
のを用いた。
The following components were used as components constituting the head.

【0223】基体:厚さ2mのアルチック上にアルミナ
を10μm積層したもの 下シールド層:厚さ1μmのCo65Ni12Fe23
(組成はat%、以下同じ) 下電極層:Ta(5nm) /Au( 60nm) /Ta
(5nm) 上電極層:Ta(5nm) /Au( 60nm) /Ta
(5nm) 上シールド層:厚さ1μmのCo89Zr4Ta4Cr
3 絶縁層:厚さ20nmのアルミナ 縦バイアス層:Cr(10nm)/Co74.5Cr1
0.5Pt15(3636nm) 界面制御層:なし 下ギャップ層:なし 上ギャップ層:なし 上部層:なし
Substrate: 2 m thick Altic laminated with 10 μm of alumina Lower shield layer: 1 μm thick Co65Ni12Fe23
(The composition is at%, the same applies hereinafter.) Lower electrode layer: Ta (5 nm) / Au (60 nm) / Ta
(5 nm) Upper electrode layer: Ta (5 nm) / Au (60 nm) / Ta
(5 nm) Upper shield layer: 1 μm thick Co89Zr4Ta4Cr
3 Insulating layer: 20 nm thick alumina Vertical bias layer: Cr (10 nm) /Co74.5Cr1
0.5 Pt15 (3636 nm) Interface control layer: None Lower gap layer: None Upper gap layer: None Upper layer: None

【0224】このヘッドを図30のような記録再生一体
型ヘッドに加工およびスライダ加工し、CoCrTa系
媒体上にデータを記録再生した。この際、書き込みトラ
ック幅は3μm、書き込みギャップは0.2μm、読み
込みトラック幅は2μmとした。
This head was processed into a recording / reproduction integrated type head as shown in FIG. 30 and processed into a slider to record / reproduce data on / from a CoCrTa-based medium. At this time, the write track width was 3 μm, the write gap was 0.2 μm, and the read track width was 2 μm.

【0225】TMR素子部の加工にはI線を用いたフォ
トレジスト工程、およびミリング工程を用いた。書き込
みヘッド部のコイル部作成時のフォトレジスト硬化工程
は250℃、2時間とした。
For processing the TMR element portion, a photoresist process using I-line and a milling process were used. The photoresist hardening process at the time of forming the coil portion of the write head was 250 ° C. for 2 hours.

【0226】この工程により本来は素子高さ方向を向い
ていなければならない固定層および固定する層の磁化方
向が回転し、磁気抵抗効果素子として正しく動作しなく
なったので、再生ヘッド部および記録ヘッド部作成終了
後に、200℃、500Oe磁界中、1時間の着磁熱処
理を行った。
In this step, the magnetization direction of the fixed layer and the fixed layer, which should originally be oriented in the element height direction, was rotated, and the device did not operate properly as a magnetoresistive effect element. After the completion of the formation, a magnetizing heat treatment was performed at 200 ° C. in a magnetic field of 500 Oe for 1 hour.

【0227】この着磁熱処理によるフリー層の磁化容易
軸の着磁方向への回転は、磁化曲線からほとんど観測さ
れなかった。
The rotation of the easy axis of the free layer in the magnetization direction due to the magnetization heat treatment was hardly observed from the magnetization curve.

【0228】媒体の保磁力は3.0kOe、MrTは
0.35emu/cm2とした。試作したヘッドを用い
て、再生出力、S/N、再生出力が半減するマーク長
(周波数)、ビットエラーレートを測定した。
The coercive force of the medium was 3.0 kOe, and MrT was 0.35 emu / cm 2 . Using the prototype head, the reproduction output, S / N, mark length (frequency) at which the reproduction output was reduced by half, and bit error rate were measured.

【0229】測定結果を以下に示す。The measurement results are shown below.

【0230】再生出力は3.1mVと大きく、再生出力
が半減する記録再生周波数もそれほど悪くないが、S/
Nが21dBと低く、ビットエラーレートも1×10-3
と悪かった。
The reproduction output is as large as 3.1 mV, and the recording / reproduction frequency at which the reproduction output is reduced by half is not so bad.
N is as low as 21 dB, and the bit error rate is also 1 × 10 −3.
Was bad.

【0231】これは再生信号にバルクハウゼンノイズが
乗っているためであり、ヘッドのR−Hループを測定し
たところ、フリー層磁化反転のヒステリシスが大きくフ
リー層の磁壁移動に伴うバルクハウゼンノイズが発生し
ている事が明らかになった。
This is because Barkhausen noise is included in the reproduced signal. When the RH loop of the head was measured, the hysteresis of the magnetization reversal of the free layer was large and Barkhausen noise was generated due to the domain wall movement of the free layer. It became clear that he was doing.

【0232】図11の構造では、縦バイアス層とフリー
層とが絶縁層により隔離されているために、縦バイアス
がフリー層に十分印加されず、縦バイアスがバルクハウ
ゼンノイズの低減に寄与しなかったためと考察された。
In the structure shown in FIG. 11, since the vertical bias layer and the free layer are separated by the insulating layer, the vertical bias is not sufficiently applied to the free layer, and the vertical bias does not contribute to the reduction of Barkhausen noise. It was considered that it was.

【0233】再生出力:3.1mV 再生出力が半減する記録再生周波数:170KFCI S/N:21dB ビットエラーレート:1×10-3 Reproduction output: 3.1 mV Recording / reproduction frequency at which reproduction output is halved: 170 KFC S / N: 21 dB Bit error rate: 1 × 10 -3

【0234】次に、本発明の実施例として、図1〜図1
0の構造のヘッドを作成した。膜形成後には250℃、
5時間の熱処理を成膜時の磁界とは直交する方向に50
0Oeの磁界を印加しつつ行った。ヘッドの各構成要素
としては以下のものを用いた。
Next, as an embodiment of the present invention, FIGS.
A head having a zero structure was prepared. 250 ° C after film formation,
Heat treatment for 5 hours in a direction perpendicular to the magnetic field during film formation
This was performed while applying a magnetic field of 0 Oe. The following components were used as components of the head.

【0235】トンネル接合膜:Ta(3nm)/Pt4
6Mn54(25nm)/Co90Fe10(5)/R
u(0.9)/Co90Fe10(5)/Al酸化物
(2nm)/Co90Fe10(2nm)/Ni82F
e18/(8)/Ta(3nm) 基体:厚さ2mmのアルチック上にアルミナを10μm
積層したものを使用した。
Tunnel junction film: Ta (3 nm) / Pt4
6Mn54 (25 nm) / Co90Fe10 (5) / R
u (0.9) / Co90Fe10 (5) / Al oxide (2 nm) / Co90Fe10 (2 nm) / Ni82F
e18 / (8) / Ta (3 nm) Substrate: 10 μm alumina on 2 mm thick Altic
Laminated ones were used.

【0236】下シールド層:厚さ1μmのCo65Ni
12Fe23(組成はat%、以下同じ) 下電極層:Ta(5nm) /Au( 60nm) /Ta
(5nm) 上電極層:Ta(5nm) /Au( 60nm) /Ta
(5nm) 上シールド層:厚さ1μmのCo89Zr4Ta4Cr
3 絶縁層…厚さ20nmのアルミナ 縦バイアス層:Cr(10nm)/Co74.5Cr1
0.5Pt15(36nm) (図12の構成の場合を除
く)、 Baフェライト(50nm)(図10の構成の場合) 界面制御層:Cu(1.2nm)(図9の構成の場合の
み適用) 下ギャップ層:なし 上ギャップ層:なし 上部層:なし
Lower shield layer: 1 μm thick Co65Ni
12Fe23 (composition is at%, the same applies hereinafter) Lower electrode layer: Ta (5 nm) / Au (60 nm) / Ta
(5 nm) Upper electrode layer: Ta (5 nm) / Au (60 nm) / Ta
(5 nm) Upper shield layer: 1 μm thick Co89Zr4Ta4Cr
3 Insulating layer: Alumina with a thickness of 20 nm Vertical bias layer: Cr (10 nm) /Co74.5Cr1
0.5 Pt15 (36 nm) (except for the configuration in FIG. 12), Ba ferrite (50 nm) (in the configuration in FIG. 10) Interface control layer: Cu (1.2 nm) (applicable only in the configuration in FIG. 9) Lower gap layer: None Upper gap layer: None Upper layer: None

【0237】このヘッドを図30のような記録再生一体
型ヘッドに加工およびスライダ加工し、CoCrTa系
媒体上にデータを記録再生した。この際、書き込みトラ
ック幅は3μm、書き込みギャップは0.2μm、読み
込みトラック幅は2μmとした。TMR素子部の加工に
はI線を用いたフォトレジスト工程、およびミリング工
程を用いた。
This head was processed into a recording / reproducing integrated head as shown in FIG. 30 and processed into a slider to record and reproduce data on a CoCrTa-based medium. At this time, the write track width was 3 μm, the write gap was 0.2 μm, and the read track width was 2 μm. For processing the TMR element portion, a photoresist process using I-line and a milling process were used.

【0238】書き込みヘッド部のコイル部作成時のフォ
トレジスト硬化工程は250℃、2時間とした。
The photoresist curing step at the time of forming the coil portion of the write head was performed at 250 ° C. for 2 hours.

【0239】この工程により本来は素子高さ方向を向い
ていなければならない固定層および固定する層の磁化方
向が回転し、磁気抵抗効果素子として正しく動作しなく
なったので、再生ヘッド部および記録ヘッド部作成終了
後に、200℃、500Oe磁界中、1時間の着磁熱処
理を行った。
In this step, the magnetization direction of the pinned layer and the pinned layer, which should originally be oriented in the element height direction, was rotated and the device did not operate properly as a magnetoresistive effect element. After the completion of the formation, a magnetizing heat treatment was performed at 200 ° C. in a magnetic field of 500 Oe for 1 hour.

【0240】この着磁熱処理によるフリー層の磁化容易
軸の着磁方向への回転は、磁化曲線からほとんど観測さ
れなかった。
The rotation of the easy axis of the free layer in the magnetization direction due to the magnetization heat treatment was hardly observed from the magnetization curve.

【0241】媒体の保磁力は3.0kOe、MrTは
0.35emu/cm2とした。試作したヘッドを用い
て、再生出力、S/N、再生出力が半減するマーク長
(周波数)、ビットエラーレートを測定した。測定結果
を以下に示す。
The coercive force of the medium was 3.0 kOe, and MrT was 0.35 emu / cm 2 . Using the prototype head, the reproduction output, S / N, mark length (frequency) at which the reproduction output was reduced by half, and bit error rate were measured. The measurement results are shown below.

【0242】前述の従来例(図11の構造の場合)もあ
わせて示してある。その結果、再生出力は従来構造の場
合も本発明の構造の場合もほぼ同程度であり、再生出力
が半減する周波数も本発明の場合の方が若干向上する程
度でそれほど差がなかった。
The above-described conventional example (in the case of the structure of FIG. 11) is also shown. As a result, the reproduction output was almost the same in the case of the conventional structure and the case of the structure of the present invention, and the frequency at which the reproduction output was halved was slightly improved in the case of the present invention, and there was not much difference.

【0243】しかし、本発明の場合はいずれの場合も従
来例と比較してS/Nが格段に優れており、ビットエラ
ーレートも格段に良好であるという結果が得られた。
However, in the case of the present invention, the results showed that the S / N was remarkably excellent and the bit error rate was remarkably good as compared with the conventional example.

【0244】これは、図1から図10に示したような縦
バイアスの少なくとも一部が磁気抵抗効果素子中のフリ
ー磁性層に接するような構造にすることにより、フリー
層に有効に縦バイアスが印加されるようになり、結果と
してフリー層のバルクハウゼンノイズが低減したためで
あると思われる。
This is because a structure in which at least a part of the longitudinal bias is in contact with the free magnetic layer in the magnetoresistive element as shown in FIGS. It is considered that the voltage was applied, and as a result, Barkhausen noise of the free layer was reduced.

【0245】実際に、ヘッド構造でのR−HループをM
Rスターを用いて測定したところ、フリー層のヒステリ
シスが従来構造の場合と比較して飛躍的に改善されてい
ることがわかった。
Actually, the RH loop in the head structure is represented by M
When measured using an R star, it was found that the hysteresis of the free layer was dramatically improved as compared with the conventional structure.

【0246】[0246]

【表1】 [Table 1]

【0247】(2)スピンバルブヘッドの場合(2) In the case of a spin valve head

【0248】最初に比較のために、従来例に記載されて
いる図11の構造のスピンバルブを用いたヘッドを作成
した。
First, for comparison, a head using a spin valve having a structure shown in FIG. 11 described in a conventional example was prepared.

【0249】この際スピンバルブ膜としては、/Pt
(2nm)/Ir21Mn79 (5nm) /Co90F
e10(5)/Ru(0.9)/Co90Fe10
(5)/Cu(2nm)/Co90Fe10(1nm)
/Ni82Fe18(3)/Pt(2nm)を用いた。
At this time, as the spin valve film, / Pt
(2 nm) / Ir21Mn79 (5 nm) / Co90F
e10 (5) / Ru (0.9) / Co90Fe10
(5) / Cu (2 nm) / Co90Fe10 (1 nm)
/ Ni82Fe18 (3) / Pt (2 nm) was used.

【0250】膜形成後には230℃、5時間の熱処理を
成膜時の磁界とは直交する方向に500Oeの磁界を印
加しつつ行った。ヘッドを構成する各要素としては以下
のものを用いた。
After the film formation, a heat treatment at 230 ° C. for 5 hours was performed while applying a magnetic field of 500 Oe in a direction orthogonal to the magnetic field at the time of film formation. The following components were used as the components of the head.

【0251】基体:厚さ2mmのアルチック上にアルミ
ナを10μm積層したもの 下シールド層:厚さ0.3μmのCo65i12Fe2
3(組成はat%、以下同じ) 下電極層:Ta(5nm) /Au( 60nm) /Ta
(5nm) 上電極層:Ta(5nm) /Au( 60nm) /Ta
(5nm) 上シールド層:厚さ0.3μmのCo89Zr4Ta4
Cr3 絶縁層:厚さ20nmのアルミナ 縦バイアス層:Cr(5nm)/Co74.5Cr1
0.5Pt15Cr(12nm) 界面制御層:なし 下ギャップ層:なし 上ギャップ層:なし 上部層:なし
Substrate: 2 mm thick Altic laminated with 10 μm of alumina Lower shield layer: 0.3 μm thick Co65i12Fe2
3 (composition is at%, the same applies hereinafter) Lower electrode layer: Ta (5 nm) / Au (60 nm) / Ta
(5 nm) Upper electrode layer: Ta (5 nm) / Au (60 nm) / Ta
(5 nm) Upper shield layer: Co89Zr4Ta4 having a thickness of 0.3 μm
Cr3 insulating layer: alumina with a thickness of 20 nm Vertical bias layer: Cr (5 nm) /Co74.5Cr1
0.5 Pt15Cr (12 nm) Interface control layer: None Lower gap layer: None Upper gap layer: None Upper layer: None

【0252】このヘッドを図30のような記録再生一体
型ヘッドに加工およびスライダ加工し、CoCrTa系
媒体上にデータを記録再生した。
This head was processed into a recording / reproducing integrated head as shown in FIG. 30 and processed into a slider to record and reproduce data on a CoCrTa-based medium.

【0253】この際、書き込みトラック幅は0.5μ
m、書き込みギャップは0.08μm、読み込みトラッ
ク幅は0.2μmとした。スピンバルブ素子部の加工に
は、電子線の直接描画によるフォトレジスト工程、及び
反応性エッチング工程を用いた。
At this time, the write track width is 0.5 μm.
m, the write gap was 0.08 μm, and the read track width was 0.2 μm. For processing of the spin valve element portion, a photoresist process by direct drawing of an electron beam and a reactive etching process were used.

【0254】書き込みヘッド部のコイル部作成時のフォ
トレジスト硬化工程は250℃、2時間とした。
The photoresist curing step at the time of forming the coil portion of the write head was performed at 250 ° C. for 2 hours.

【0255】この工程により本来は素子高さ方向を向い
ていなければならない固定層および固定する層の磁化方
向が回転し、磁気抵抗効果素子として正しく動作しなく
なったので、再生ヘッド部および記録ヘッド部作成終了
後に、180℃、500Oe磁界中、1時間の着磁熱処
理を行った。
In this step, the magnetization direction of the pinned layer and the pinned layer, which should originally be oriented in the element height direction, was rotated and could not operate properly as a magnetoresistive effect element. After the completion of the formation, a magnetization heat treatment was performed at 180 ° C. in a magnetic field of 500 Oe for 1 hour.

【0256】この着磁熱処理によるフリー層の磁化容易
軸の着磁方向への回転は、磁化曲線からほとんど観測さ
れなかった。
The rotation of the easy axis of the free layer in the magnetization direction due to the magnetization heat treatment was hardly observed from the magnetization curve.

【0257】媒体の保磁力は4.0kOe、MrTは
0.38emu/cm2とした。試作したヘッドを用い
て、再生出力、S/N、再生出力が半減するマーク長
(周波数)、ビットエラーレートを測定した。
The coercive force of the medium was 4.0 kOe, and MrT was 0.38 emu / cm 2 . Using the prototype head, the reproduction output, S / N, mark length (frequency) at which the reproduction output was reduced by half, and bit error rate were measured.

【0258】測定結果を以下に示す。再生出力は3.8
mVと大きく、再生出力が半減する記録再生周波数もそ
れほど悪くないが、S/Nが20dBと低く、ビットエ
ラーレートも2×10-3と悪かった。
The measurement results are shown below. The playback output is 3.8
The recording / reproducing frequency at which the reproduction output was halved was not so bad, but the S / N was as low as 20 dB and the bit error rate was as bad as 2 × 10 −3 .

【0259】これは再生信号にバルクハウゼンノイズが
乗っているためであり、ヘッドのR−Hループを測定し
たところ、フリー層磁化反転のヒステリシスが大きくフ
リー層の磁壁移動に伴うバルクハウゼンノイズが発生し
ている事が明らかになった。図11の構造では、縦バイ
アス層とフリー層とが絶縁層により隔離されているため
に、縦バイアスがフリー層に十分印加されず、縦バイア
スがバルクハウゼンノイズの低減に寄与しなかったため
と考察された。
This is because Barkhausen noise is included in the reproduced signal. When the RH loop of the head was measured, the hysteresis of magnetization reversal of the free layer was large, and Barkhausen noise was generated due to the domain wall movement of the free layer. It became clear that he was doing. In the structure of FIG. 11, the vertical bias layer and the free layer are separated by the insulating layer, so the vertical bias was not sufficiently applied to the free layer, and the vertical bias did not contribute to the reduction of Barkhausen noise. Was done.

【0260】再生出力:3.8mV 再生出力が半減する記録再生周波数:180kFCI S/N:20dB ビットエラーレート:2×10-3 Reproduction output: 3.8 mV Recording / reproduction frequency at which reproduction output is reduced by half: 180 kFCI S / N: 20 dB Bit error rate: 2 × 10 -3

【0261】次に、本発明の実施例として図1〜図10
の構造のヘッドを作成した。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The head of the structure was created.

【0262】膜形成後には250℃、5時間の熱処理を
成膜時の磁界とは直交する方向に500Oeの磁界を印
加しつつ行った。ヘッドの各構成要素としては以下のも
のを用いた。
After the film formation, a heat treatment at 250 ° C. for 5 hours was performed while applying a magnetic field of 500 Oe in a direction orthogonal to the magnetic field at the time of film formation. The following components were used as components of the head.

【0263】スピンバルブ膜:/Pt(2nm)/Ir
21Mn79 (5nm) /Co90Fe10(5)/R
u(0.9)/Co90Fe10(5)/Cu(2n
m)/Co90Fe10(1nm) /Ni82Fe1
8(3)/Pt(2nm) 基体:厚さ2mmのアルチック上にアルミナを10μm
積層したもの 下シールド層:厚さ0.3μmのCo65Ni12Fe
23(組成はat%、以下同じ) 下電極層:Ta(5nm) /Au( 60nm) /Ta
(5nm) 上電極層:Ta(5nm) /Au( 60nm) /Ta
(5nm) 上シールド層:厚さ0.3μmのCo89Zr4Ta4
Cr3 絶縁層:厚さ20nmのアルミナ 縦バイアス層:Cr(5nm)/Co74.5Cr1
0.5Pt15(12nm) 界面制御層:なし 下ギャップ層:なし 上ギャップ層:なし 上部層:なし
Spin valve film: / Pt (2 nm) / Ir
21Mn79 (5 nm) / Co90Fe10 (5) / R
u (0.9) / Co90Fe10 (5) / Cu (2n
m) / Co90Fe10 (1 nm) / Ni82Fe1
8 (3) / Pt (2 nm) Substrate: 10 μm alumina on 2 mm thick Altic
Lower shield layer: Co65Ni12Fe with a thickness of 0.3 μm
23 (composition is at%, the same applies hereinafter) Lower electrode layer: Ta (5 nm) / Au (60 nm) / Ta
(5 nm) Upper electrode layer: Ta (5 nm) / Au (60 nm) / Ta
(5 nm) Upper shield layer: Co89Zr4Ta4 having a thickness of 0.3 μm
Cr3 insulating layer: alumina with a thickness of 20 nm Vertical bias layer: Cr (5 nm) /Co74.5Cr1
0.5 Pt15 (12 nm) Interface control layer: None Lower gap layer: None Upper gap layer: None Upper layer: None

【0264】このヘッドを図30のような記録再生一体
型ヘッドに加工およびスライダ加工し、CoCrTa系
媒体上にデータを記録再生した。
This head was processed into a recording / reproduction integrated type head as shown in FIG. 30 and processed into a slider to record and reproduce data on a CoCrTa-based medium.

【0265】この際、書き込みトラック幅は0.5μ
m、書き込みギャップは0.08μm、読み込みトラッ
ク幅は0.2μmとした。スピンバルブ素子部の加工に
は、電子線の直接描画によるフォトレジスト工程、及び
反応性エッチング工程を用いた。
At this time, the write track width is 0.5 μm.
m, the write gap was 0.08 μm, and the read track width was 0.2 μm. For processing of the spin valve element portion, a photoresist process by direct drawing of an electron beam and a reactive etching process were used.

【0266】書き込みヘッド部のコイル部作成時のフォ
トレジスト硬化工程は250℃、2時間とした。この工
程により本来は素子高さ方向を向いていなければならな
い固定層および固定する層の磁化方向が回転し、磁気抵
抗効果素子として正しく動作しなくなったので、再生ヘ
ッド部および記録ヘッド部作成終了後に、200℃、5
00Oe磁界中、1時間の着磁熱処理を行った。
The photoresist curing step at the time of forming the coil portion of the write head was performed at 250 ° C. for 2 hours. By this step, the magnetization directions of the fixed layer and the fixed layer, which should originally be oriented in the element height direction, were rotated and did not operate properly as a magnetoresistive element. , 200 ° C, 5
The magnetizing heat treatment was performed in a 00 Oe magnetic field for one hour.

【0267】この着磁熱処理によるフリー層の磁化容易
軸の着磁方向への回転は、磁化曲線からほとんど観測さ
れなかった。
The rotation of the easy axis of the free layer in the magnetization direction due to the magnetization heat treatment was hardly observed from the magnetization curve.

【0268】媒体の保磁力は4.0kOe、MrTは
0.38emu/cm2とした。
The coercive force of the medium was 4.0 kOe, and MrT was 0.38 emu / cm 2 .

【0269】試作したヘッドを用いて、再生出力、S/
N、再生出力が半減するマーク長(周波数)、ビットエ
ラーレートを測定した。
Reproduction output, S /
N, the mark length (frequency) at which the reproduction output was reduced by half, and the bit error rate were measured.

【0270】測定結果を以下に示す。The measurement results are shown below.

【0271】試作したヘッドを用いて、再生出力、S/
N、再生出力が半減するマーク長(周波数)、ビットエ
ラーレートを測定した。
Using the prototype head, reproduction output, S /
N, the mark length (frequency) at which the reproduction output was reduced by half, and the bit error rate were measured.

【0272】測定結果を以下に示す。前述の従来例(図
11の構造の場合)もあわせて示してある。
The measurement results are shown below. The above-mentioned conventional example (in the case of the structure of FIG. 11) is also shown.

【0273】その結果、再生出力は従来構造の場合も本
発明の構造の場合もほぼ同程度であり、再生出力が半減
する周波数も本発明の場合の方が若干向上する程度でそ
れほど差がなかった。
As a result, the reproduction output is almost the same in the case of the conventional structure and in the case of the structure of the present invention, and the frequency at which the reproduction output is reduced by half is slightly improved in the case of the present invention, and there is not much difference. Was.

【0274】しかし、本発明の場合はいずれの場合も従
来例と比較してS/Nが格段に優れており、ビットエラ
ーレートも格段に良好であるという結果が得られた。
However, in the case of the present invention, the results showed that the S / N was remarkably excellent and the bit error rate was also remarkably good as compared with the conventional example.

【0275】これは、図1から図10に示したような縦
バイアスの少なくとも一部が磁気抵抗効果素子中のフリ
ー磁性層に接するような構造にすることにより、フリー
層に有効に縦バイアスが印加されるようになり、結果と
してフリー層のバルクハウゼンノイズが低減したためで
あると思われる。
This is because a structure in which at least a part of the vertical bias is in contact with the free magnetic layer in the magnetoresistive element as shown in FIGS. It is considered that the voltage was applied, and as a result, Barkhausen noise of the free layer was reduced.

【0276】実際に、ヘッド構造でのR−HループをM
Rテスターを用いて測定したところ、フリー層のヒステ
リシスが従来構造の場合と比較して飛躍的に改善されて
いることがわかった。
Actually, the RH loop in the head structure is represented by M
When measured using an R tester, it was found that the hysteresis of the free layer was dramatically improved as compared with the case of the conventional structure.

【0277】[0277]

【表2】 [Table 2]

【0278】次に、本発明を適用して試作された磁気デ
ィスク装置の説明をする。
Next, a description will be given of a magnetic disk device prototyped by applying the present invention.

【0279】磁気ディスク装置はベース上に3枚の磁気
ディスクを備え、ベース裏面にヘッド駆動回路および信
号処理回路と入出力インターフェイスとを収めている。
The magnetic disk device has three magnetic disks on a base, and houses a head drive circuit, a signal processing circuit, and an input / output interface on the back surface of the base.

【0280】外部とは32ビットのバスラインで接続さ
れる。磁気ディスクの両面には6個のヘッドが配置され
ている。ヘッドを駆動するためのロータリーアクチュエ
ータとその駆動及び制御回路、ディスク回転用スピンド
ル直結モータが搭載されている。
A connection to the outside is made by a 32-bit bus line. Six heads are arranged on both sides of the magnetic disk. A rotary actuator for driving the head, a drive and control circuit therefor, and a spindle direct connection motor for rotating the disk are mounted.

【0281】ディスクの直径は46mmであり、データ
面は直径10mmから40mmまでを使用する。埋め込
みサーボ方式を用い、サーボ面を有しないため高密度化
が可能である。
The diameter of the disk is 46 mm, and the data surface has a diameter of 10 mm to 40 mm. Since an embedded servo system is used and there is no servo surface, high density can be achieved.

【0282】本装置は、小型コンピューターの外部記憶
装置として直接接続が可能になっている。入出力インタ
ーフェイスには、キャッシュメモリを搭載し、転送速度
が毎秒5から20メガバイトの範囲であるバスラインに
対応する。また、外部コントローラを置き、本装置を複
数台接続することにより、大容量の磁気ディスク装置を
構成することも可能である。
This device can be directly connected as an external storage device of a small computer. The input / output interface is equipped with a cache memory and corresponds to a bus line having a transfer rate in the range of 5 to 20 megabytes per second. In addition, a large-capacity magnetic disk device can be configured by installing an external controller and connecting a plurality of the present devices.

【0283】[0283]

【発明の効果】本発明の適用により、従来より再生波形
のノイズが少なく、S/N及びビットエラーレートが良
好な磁気抵抗効果センサ、磁気抵抗効果ヘッド、および
記録再生システムを得ることができた。
According to the present invention, it is possible to obtain a magnetoresistive sensor, a magnetoresistive head, and a recording / reproducing system which have less noise in the reproduced waveform, and have a good S / N and bit error rate. .

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

【図1】 図1は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの
第1の具体例の構成を説明する断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a first specific example of a magnetoresistive head according to the present invention.

【図2】 図2は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの
第2の具体例の構成を説明する断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a second specific example of the magnetoresistive head according to the present invention.

【図3】 図3は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの
第3の具体例の構成を説明する断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a third specific example of the magnetoresistive head according to the present invention.

【図4】 図4は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの
第3の具体例の一変形例の構成を説明する断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a modification of the third specific example of the magnetoresistive head according to the present invention.

【図5】 図5は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの
第3の具体例の他の変形例の構成を説明する断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of another modification of the third specific example of the magnetoresistive head according to the present invention.

【図6】 図6は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの
第3の具体例の別の変形例の構成を説明する断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of another modification of the third specific example of the magnetoresistive head according to the present invention.

【図7】 図7は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの
第4の具体例の構成を説明する断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a fourth specific example of the magnetoresistive head according to the present invention.

【図8】 図8は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの
第5の具体例の構成を説明する断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a fifth specific example of the magnetoresistive head according to the present invention.

【図9】 図9は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの
第7の具体例の構成を説明する断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a seventh specific example of the magnetoresistance effect head according to the present invention.

【図10】 図10は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッ
ドの第6の具体例の構成を説明する断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a sixth specific example of the magnetoresistive head according to the present invention.

【図11】 図11は、従来の磁気抵抗効果ヘッドの構
成の例を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing an example of the configuration of a conventional magnetoresistive head.

【図12】 図12は、磁気抵抗効果ヘッドに於ける、
縦バイアスの大きさと端部のずれ量との関係を示すグラ
フである。
FIG. 12 is a diagram showing a magnetoresistive effect head;
9 is a graph showing a relationship between a magnitude of a vertical bias and a shift amount of an end.

【図13】 図13は、図12の測定に用いた従来の磁
気抵抗効果ヘッドの構成の例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional magnetoresistive head used for the measurement of FIG.

【図14】 図14は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッ
ドの第1の具体例の構成を説明する平面図である。
FIG. 14 is a plan view illustrating the configuration of a first specific example of a magnetoresistive head according to the present invention.

【図15】 図15は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッ
ドの第2の具体例の構成を説明する平面図である。
FIG. 15 is a plan view illustrating the configuration of a second specific example of the magnetoresistive head according to the present invention.

【図16】 図16は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッ
ドの第3の具体例の構成を説明する平面図である。
FIG. 16 is a plan view illustrating the configuration of a third specific example of the magnetoresistive head according to the present invention.

【図17】 図17は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッ
ドの第4の具体例の構成を説明する平面図である。
FIG. 17 is a plan view illustrating the configuration of a fourth specific example of the magnetoresistive head according to the present invention.

【図18】 図18は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッ
ドの第5の具体例の構成を説明する平面図である。
FIG. 18 is a plan view illustrating the configuration of a fifth specific example of the magnetoresistance effect head according to the present invention.

【図19】 図19は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッ
ドの第7の具体例の構成を説明する平面図である。
FIG. 19 is a plan view illustrating the configuration of a seventh specific example of the magnetoresistive head according to the present invention.

【図20】 図20は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッ
ドの第6の具体例の構成を説明する平面図である。
FIG. 20 is a plan view illustrating the configuration of a sixth specific example of the magnetoresistance effect head according to the present invention.

【図21】 図21は、本発明に係る第1の具体例の磁
気抵抗効果ヘッドの作成手順を示す平面図である。
FIG. 21 is a plan view showing a procedure for manufacturing the magnetoresistive head of the first specific example according to the present invention.

【図22】 図22は、本発明に係る第2の具体例の磁
気抵抗効果ヘッドの作成手順を示す平面図である。
FIG. 22 is a plan view showing a procedure for producing a magnetoresistive head of a second specific example according to the present invention.

【図23】 図23は、本発明に係る第3の具体例の磁
気抵抗効果ヘッドの作成手順を示す平面図である。
FIG. 23 is a plan view showing a procedure for producing a magnetoresistive head of a third specific example according to the present invention.

【図24】 図24は、本発明に係る第4の具体例の磁
気抵抗効果ヘッドの作成手順を示す平面図である。
FIG. 24 is a plan view showing a procedure for producing a magnetoresistive head of a fourth specific example according to the present invention.

【図25】 図25は、本発明に係る第5及び第6の具
体例の磁気抵抗効果ヘッドの作成手順を示す平面図であ
る。
FIG. 25 is a plan view showing a procedure for manufacturing magnetoresistive heads according to fifth and sixth specific examples according to the present invention.

【図26】 図26は、本発明に係る第7の具体例の磁
気抵抗効果ヘッドの作成手順を示す平面図である。
FIG. 26 is a plan view showing a procedure for manufacturing a magnetoresistive head according to a seventh specific example of the present invention.

【図27】 図27は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッ
ドの作成手順を示す平面図である。
FIG. 27 is a plan view showing a procedure for producing a magnetoresistive head according to the present invention.

【図28】 図28は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッ
ドの作成手順を示す平面図である。
FIG. 28 is a plan view showing a procedure for producing a magnetoresistive head according to the present invention.

【図29】 図29は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッ
ドに於ける磁気抵抗効果素子部を含む縦方向に切断した
場合の磁気抵抗効果素子近傍の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing a configuration in the vicinity of the magnetoresistive element when cut in the longitudinal direction including the magnetoresistive element section in the magnetoresistive head according to the present invention.

【図30】 図30は、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッ
ドを適用した記録再生ヘッドの構成の一例を示す斜視図
である。
FIG. 30 is a perspective view showing an example of the configuration of a recording / reproducing head to which the magnetoresistive head according to the present invention is applied.

【図31】 図31は、本発明の磁気抵抗効果素子を用
いた磁気記録再生装置の構成の一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 31 is a perspective view showing an example of the configuration of a magnetic recording / reproducing apparatus using the magnetoresistive element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:下シールド層 2:下電極層 3:固定する層 4:固定層 5:非磁性層、バリア層 6:フリー層 7:縦バイアス層 8:絶縁層 9:上電極層 10:上シールド層 11:界面制御層 20:磁気抵抗効果膜、強磁性トンネル接合膜 30:磁気抵抗効果ヘッド 41:コイル 42:基体 43:磁極 44:上磁極 45:再生ヘッド 46:ABS面 50:記録ヘッド 51:再生ヘッド 52:ヘッドスライダーを兼ねる基板 53:記録媒体 54:媒体からの漏れ磁界 1: Lower shield layer 2: Lower electrode layer 3: Fixed layer 4: Fixed layer 5: Nonmagnetic layer, barrier layer 6: Free layer 7: Vertical bias layer 8: Insulating layer 9: Upper electrode layer 10: Upper shield layer 11: Interface control layer 20: Magnetoresistance effect film, ferromagnetic tunnel junction film 30: Magnetoresistance effect head 41: Coil 42: Base 43: Magnetic pole 44: Upper magnetic pole 45: Reproducing head 46: ABS 50: Recording head 51: Reproducing head 52: Substrate also serving as head slider 53: Recording medium 54: Leakage magnetic field from medium

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石綿 延行 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 中田 正文 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 石 勉 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 本庄 弘明 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 石原 邦彦 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 藤方 潤一 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 松寺 久雄 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 柘植 久尚 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 上條 敦 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 2G017 AA01 AB07 AC01 AD55 AD65 5D034 BA02 BA03 BA04 BA18 CA06 5E049 AA01 AA04 AA07 AC00 AC05 BA12 CB02 DB02 DB12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Nobuyuki Asbestos 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside NEC Corporation (72) Inventor Masafumi Nakata 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation (72) Inventor Tsutomu Ishi 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation (72) Inventor Hiroaki Honjo 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC (72) Inventor Kunihiko Ishihara 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation Inside (72) Inventor Junichi Fujikata 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC (72) Inventor Hisao Matsudera 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation Inside (72) Inventor Hisao Tsuge 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation (72) Inventor Atsushi Kamijo, Tokyo Port Shiba 5-chome No. 7 No. 1 NEC Co., Ltd. in the F-term (reference) 2G017 AA01 AB07 AC01 AD55 AD65 5D034 BA02 BA03 BA04 BA18 CA06 5E049 AA01 AA04 AA07 AC00 AC05 BA12 CB02 DB02 DB12

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フリー層/非磁性層/固定層を備え、フ
リー層と固定層の間を非磁性層を介して電流が流れ、該
フリー層に接触する縦バイアス層パターンが設けられて
いる磁気抵抗効果素子であり、該フリー層パターンの端
部近傍で、該フリー層パターンの下部に該フリー層パタ
ーン下面と該縦バイアス層上面が面で接するように縦バ
イアス層パターンが形成されているか、あるいは該フリ
ー層パターンの上部に該フリー層パターン上面と該縦バ
イアス層パターン下面とが面で接するように縦バイアス
層パターンが形成されていることを特徴とする磁気抵抗
効果素子。
1. A free layer / non-magnetic layer / fixed layer, wherein a current flows between the free layer and the fixed layer via the non-magnetic layer, and a vertical bias layer pattern is provided to contact the free layer. A vertical bias layer pattern formed near the end of the free layer pattern so that the lower surface of the free layer pattern and the upper surface of the vertical bias layer are in contact with each other near the end of the free layer pattern; Or a vertical bias layer pattern is formed above the free layer pattern such that the upper surface of the free layer pattern and the lower surface of the vertical bias layer pattern are in contact with each other.
【請求項2】 フリー層/非磁性層/固定層を備え、フ
リー層と固定層の間を非磁性層を介して電流が流れ、該
フリー層に接触する縦バイアス層パターンが設けられて
いる磁気抵抗効果素子であり、ABS面側から見たとき
の該フリー層パターン幅が該固定層パターン幅よりも広
く、該フリー層パターン端部に該縦バイアス層が接触し
ており、該固定層パターン端部には該縦バイアス層パタ
ーンが接触していない磁気抵抗効果素子。
2. A free layer / non-magnetic layer / fixed layer, wherein a current flows between the free layer and the fixed layer via the non-magnetic layer, and a longitudinal bias layer pattern is provided to contact the free layer. A magnetoresistive element, wherein the free layer pattern width is wider than the fixed layer pattern width when viewed from the ABS side, and the vertical bias layer is in contact with an end of the free layer pattern; A magnetoresistive element in which the vertical bias layer pattern does not contact the pattern end.
【請求項3】 フリー層/非磁性層/固定層を備え、フ
リー層と固定層の間を非磁性層を介して電流が流れ、該
フリー層に接触する縦バイアス層パターンが設けられて
いる磁気抵抗効果素子であり、該フリー層パターン上部
に、直接もしくは界面制御層を介して面で接するよう
に、ABS面側から見たときフリー層パターン幅と同等
の幅の縦バイアス層パターンが形成されている磁気抵抗
効果素子。
3. A free layer / non-magnetic layer / fixed layer, wherein a current flows between the free layer and the fixed layer via the non-magnetic layer, and a vertical bias layer pattern is provided in contact with the free layer. A magnetoresistive element, and a vertical bias layer pattern having a width equal to the width of the free layer pattern when viewed from the ABS side is formed on the free layer pattern so as to be in contact with the surface directly or via the interface control layer. Magnetoresistive effect element.
【請求項4】 フリー層/非磁性層/固定層を備え、フ
リー層と固定層の間を非磁性層を介して電流が流れ、該
フリー層に接触する縦バイアス層パターンが設けられて
いる磁気抵抗効果素子であり、該フリー層パターンの端
部が絶縁性の縦バイアス層で覆われている磁気抵抗効果
素子。
4. A vertical bias layer pattern comprising a free layer / non-magnetic layer / fixed layer, wherein a current flows between the free layer and the fixed layer via the non-magnetic layer, and the vertical bias layer pattern contacts the free layer. A magnetoresistance effect element, wherein an end of the free layer pattern is covered with an insulating vertical bias layer.
【請求項5】 請求項1〜4記載の磁気抵抗効果素子
と、磁気抵抗効果素子を通る電流を発生せしめる手段
と、検出される磁界の関数として上記磁気抵抗素子の抵
抗率変化を検出する手段とを備えた磁気抵抗検出システ
ム。
5. A magnetoresistive element according to claim 1, further comprising means for generating a current through the magnetoresistive element, and means for detecting a change in resistivity of said magnetoresistive element as a function of a detected magnetic field. And a magnetoresistive detection system comprising:
【請求項6】 データ記録のための複数個のトラックを
有する磁気記憶媒体と、磁気記憶媒体上にデータを記憶
させるための磁気記録システムと、請求項5記載の磁気
抵抗検出システムと、磁気記録システムおよび磁気抵抗
検出システムを前記磁気記憶媒体の選択されたトラック
へ移動させるために、磁気記録システム及び磁気抵抗変
換システムとに結合されたアクチュエータ手段とからな
る磁気記憶システム。
6. A magnetic storage medium having a plurality of tracks for data recording, a magnetic recording system for storing data on the magnetic storage medium, a magnetoresistive detection system according to claim 5, and magnetic recording. A magnetic storage system comprising: a magnetic recording system and an actuator means coupled to the magnetoresistive transducing system for moving the system and the magnetoresistive sensing system to a selected track of the magnetic storage medium.
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