JP2002151755A

JP2002151755A - 磁気抵抗効果素子及びその製造方法、ならびに前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JP2002151755A
Application number: JP2000340300A
Authority: JP
Inventors: Daigo Aoki; 大悟青木; Kenji Honda; 賢治本田; Naochika Ishibashi; 直周石橋; Masashi Saito; 真史斉藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2002-05-24

Abstract

(57)【要約】【課題】反強磁性層の下にシードレイヤ層が形成され
た磁気抵抗効果素子において、従来では、フリー磁性層
に十分なバイアス磁界を与えることができず、また磁気
的なトラック幅が広がって狭トラック化に対応可能な磁
気抵抗効果素子を製造できなかった。【解決手段】シードレイヤ層２５を有する多層膜３１
の両側端面３１ａを上面から下面にかけて連続する傾斜
面として形成し、前記両側端面３１ａに下から底上げ層
３２、バイアス下地層３３、ハードバイアス層３４の順
で積層する。これにより、前記磁気的なトラック幅を小
さくできるとともに、保磁力の大きいハードバイアス層
３４をフリー磁性層２９の両側に十分な体積を有して対
向させることができ、前記フリー磁性層２９を適切に単
磁区化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定磁性層の磁化
の方向と外部磁界の影響を受けるフリー磁性層の磁化の
方向との関係で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子に
係り、特に反強磁性層の下に結晶配向を整えるためのシ
ードレイヤ層が形成されているときに、前記フリー磁性
層の両側に高い保磁力を有するバイアス層を十分な体積
で対向させることが可能な磁気抵抗効果素子及びその製
造方法、ならびに前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁
気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】スピンバルブ型薄膜素子は、反強磁性層
と固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層の４層を有
する多層膜の両側にバイアス層と電極層とを備えて構成
される。前記スピンバルブ型薄膜素子では、前記固定磁
性層の磁化とフリー磁性層の磁化とがほぼ交叉する方向
にされて、前記フリー磁性層の磁化は記録媒体からの漏
れ磁界により変動することにより前記固定磁性層との磁
化の関係で電気抵抗が変化し、これによって前記漏れ磁
界が再生される。

【０００３】ところで前記スピンバルブ型薄膜素子の抵
抗変化率を大きくし、さらには安定した再生特性を得る
ために、従来から前記スピンバルブ型薄膜果素子の構造
は幾度となく改良が施されてきた。

【０００４】図１５は、前述のように抵抗変化率を大き
くするために改良が施されたスピンバルブ型薄膜素子の
構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図であ
る。

【０００５】まず前記スピンバルブ型薄膜素子の中央部
分に形成された多層膜８の各層について説明する。まず
前記多層膜８の最下層は、シードレイヤ層１であり、前
記シードレイヤ層１は、例えばＴａなどの下地層の上に
ＮｉＦｅ合金等が積層されて構成される。

【０００６】前記シードレイヤ層１の上に積層された符
号２の層は反強磁性層であり、前記シードレイヤ層１の
存在により前記反強磁性層２は、ｆｃｃ構造の（１１
１）面が優先配向となる。これによって前記スピンバル
ブ型薄膜素子の抵抗変化率を大きくすることが可能であ
る。

【０００７】図１５に示すように、前記反強磁性層２の
中央部分には隆起部２ａが形成され、前記隆起部２ａの
トラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面の基端
からは、前記トラック幅方向に長く延びる延出部２ｂ，
２ｂが形成されている。また図１５に示すように、前記
隆起部２ａ上には固定磁性層３、非磁性導電層４、フリ
ー磁性層５及び保護層６が積層されている。

【０００８】また前記固定磁性層３の磁化は反強磁性層
２との界面で発生する交換結合磁界により、ハイト方向
（図示Ｙ方向）に固定される。図１５に示すように反強
磁性層２の隆起部２ａから保護層６までの多層膜８の両
側端面８ａは連続面となっている。

【０００９】図１５に示すように前記延出部２ｂ上から
前記多層膜８の両側端面８ａ上にかけてＣｒなどのバイ
アス下地層９が形成されている。また前記バイアス下地
層９上にはハードバイアス層１０が形成されている。な
お前記バイアス下地層９は、前記ハードバイアス層１０
の特性（保磁力など）を向上させるために用いられる。

【００１０】さらに前記ハードバイアス層１０上にはＴ
ａなどの中間層１１を介して電極層１２が形成されてい
る。また前記電極層１２の上にはＴａなどの保護層１３
が形成されている。

【００１１】ところで前記フリー磁性層５の磁化はトラ
ック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられるが、バルクハウ
ゼンノイズが少なく良好な再生特性を得るには、前記フ
リー磁性層５の両側端面と図示Ｘ方向にて対向する位置
に大きな体積を有するハードバイアス層１０を配置し、
前記ハードバイアス層１０から前記フリー磁性層５に十
分なバイアス磁界を与えて、前記フリー磁性層５の磁化
を単磁区化する必要がある。

【００１２】この点、図１５に示すスピンバルブ型薄膜
素子のように、反強磁性層２に図示Ｘ方向に長く延ばさ
れた延出部２ｂを形成し、前記延出部２ｂの上にバイア
ス下地層９を介してハードバイアス層１０を積層する構
造では、前記ハードバイアス層１０を、フリー磁性層５
の両側端面に十分な体積を有して対向させることができ
る。

【００１３】そのため図１５に示すスピンバルブ型薄膜
素子の構造では、前記フリー磁性層５の磁化を適切に図
示Ｘ方向に単磁区化できると考えられていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図１５に
示すスピンバルブ型薄膜素子の構造では、前記ハードバ
イアス層１０の保磁力が非常に小さくなり、前記フリー
磁性層５の磁化を適切に図示Ｘ方向に単磁区化できない
ことができないことがわかった。

【００１５】このように前記ハードバイアス層１０の保
磁力が小さくなる理由は、前記フリー磁性層５の下側の
積層構造に原因があるものと考えられる。すなわち図１
５に示すように、前記ハードバイアス層１０の下側に
は、シードレイヤ層１、反強磁性層２及びバイアス下地
層９の各層が積層されているが、前記バイアス下地層９
の結晶配向は、本来の結晶配向から、前記シードレイヤ
層１および反強磁性層２との積層構造により（１１１）
面に優先配向された前記反強磁性層２の結晶配向に拘束
されて変化するものと考えられる。このためか前記バイ
アス下地層９上に積層された前記ハードバイアス層１０
の保磁力は低下してしまう。

【００１６】したがって図１５のスピンバルブ型薄膜素
子では、前記フリー磁性層５の両側に十分な体積を有す
るハードバイアス層１０を対向させることができるの
に、前記ハードバイアス層１０からのバイアス磁界は非
常に小さくなり、前記フリー磁性層５の磁化を適切に単
磁区化することができないといった課題があった。

【００１７】また図１５に示すスピンバルブ型薄膜素子
の構造では、磁気的トラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）が大き
くなるといった課題もある。

【００１８】図１５に示すように、多層膜８の両側領域
Ａを前記反強磁性層２の途中までエッチングで削り、反
強磁性層２の延出部２ｂを図示Ｘ方向に長く延ばす構造
では、前記両側領域Ａに対するエッチング量は少なくな
る。

【００１９】ところが前記エッチング量が少ないと、前
記多層膜８の両側端面８ａはだれたようになだらかに傾
斜する傾斜面として形成され、このため前記多層膜８を
構成するフリー磁性層５のトラック幅方向（図示Ｘ方
向）における幅寸法は予め設定した長さ寸法よりも長く
なりやすい。このように前記フリー磁性層５のトラック
幅方向における幅寸法が長く形成されると、前記トラッ
ク幅方向における幅寸法から、再生感度が悪く実質的に
磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域Ｂを引いた磁気的
なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）は大きくなり、この結
果、狭トラック化に対応可能な磁気抵抗効果素子を製造
することができない。

【００２０】そこで本発明は上記従来の問題点を解決す
るためのものであり、フリー磁性層の両側に保磁力の大
きいバイアス層を十分な体積を有して対向させることが
でき、前記フリー磁性層の磁化を適切に単磁区化できる
とともに、狭トラック化にも対応可能な磁気抵抗効果素
子及びその製造方法、ならびに前記磁気抵抗効果素子を
用いた薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としてい
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明における磁気抵抗
効果素子は、磁気抵抗効果素子の形成面上に、下から順
にシードレイヤ層、反強磁性層、前記反強磁性層との交
換結合磁界により磁化方向が固定される固定磁性層、非
磁性導電層、及び磁化が外部磁界に対し変動するフリー
磁性層を有して積層され、トラック幅方向における両側
端面が前記フリー磁性層の上面から前記シードレイヤ層
の下面にかけて連続面とされた多層膜と、前記多層膜の
両側領域には、前記形成面上に形成され、前記多層膜側
の端面が前記多層膜の両側端面に接して形成された底上
げ層と、前記底上げ層上に形成され、前記多層膜側の端
面が前記多層膜の両側端面に接して形成されたバイアス
下地層と、前記バイアス下地層の上に形成されたバイア
ス層と、前記バイアス層上に形成された電極層と、を有
することを特徴とするものである。

【００２２】上記のように本発明では、反強磁性層の下
側にシードレイヤ層が設けられており、これにより前記
反強磁性層の結晶配向は整えられ、磁気抵抗効果素子の
抵抗変化率を向上させることができる。

【００２３】また本発明では、シードレイヤ層の下面か
らフリー磁性層の上面までの多層膜の両側端面は連続面
とされている。すなわち前記多層膜の形成時に、前記多
層膜の両側領域を全て除去できるようにエッチング量を
多くするため、前記両側端面を所定の傾きで形成しやす
く、よって前記フリー磁性層のトラック幅方向における
幅寸法を所定の長さで形成でき、従って磁気的なトラッ
ク幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）を小さくすることができ、狭トラ
ック化に対応可能な磁気抵抗効果素子を製造することが
できる。

【００２４】また本発明では、前記多層膜の両側領域に
形成されるバイアス下地層の下にはシードレイヤ層及び
反強磁性層が形成されておらず、この構成であると、前
記バイアス下地層の結晶配向は、本来の結晶配向を保
ち、前記バイアス下地層上に積層されるバイアス層の保
磁力を大きくすることが可能である。

【００２５】ところで本発明では前記バイアス下地層の
下側には底上げ層が形成されている。前記底上げ層を形
成する理由は、前記バイアス層をフリー磁性層の両側端
面に十分な体積を有して対向させ、前記バイアス層から
前記フリー磁性層に大きなバイアス磁界を与えることが
できるようにするためである。

【００２６】ここで本発明のように底上げ層が無い構成
の場合は、例えば図１６に示すような磁気抵抗効果素子
となる。なお図１６では、図１５に図示された層と同一
層には同じ符号が付けられている。

【００２７】図１６に示すように、シードレイヤ層１か
ら保護層６までの多層膜８の両側端面８ａは連続面とさ
れ、前記両側端面８ａの両側領域には、下からバイアス
下地層９、ハードバイアス層１０、中間層１１、電極層
１２及び保護層１３の順に積層されている。

【００２８】しかしながら前記多層膜８の中で反強磁性
層２の膜厚は他の層に比して非常に厚く形成されるため
に、薄いバイアス下地層９上に積層されたハードバイア
ス層１０は、フリー磁性層５の両側端面と対向する部分
４ａでは先細って形成されやすく、したがって前記フリ
ー磁性層５の両側に十分な体積を有するハードバイアス
層１０を対向させることができない。

【００２９】このため前記ハードバイアス層１０からフ
リー磁性層５に十分なバイアス磁界を供給できず、前記
フリー磁性層５の磁化を適切に単磁区化することができ
ないといった問題が発生する。

【００３０】それならば単純に前記バイアス下地層９を
厚く形成すれば、前記バイアス下地層９上に積層される
ハードバイアス層１０を高い位置に形成でき、前記フリ
ー磁性層５の両側に十分な体積を有して対向させること
ができると考えられる。その具体的な構成が図１７に図
示されている。なお図１７では、図１５に図示された層
と同一層には同じ符号が付けられている。

【００３１】図１７に示すように、前記バイアス下地層
９を厚く形成すれば、図１６に比べてハードバイアス層
１０は高い位置に形成されるため、前記フリー磁性層５
の両側に十分な体積を有して対向させることが可能にな
る。

【００３２】しかしながら前記バイアス下地層９を成膜
するときは、例えば図示Ｚ方向に対して例えば５０°前
後に傾いたスパッタ粒子入射角度を有して前記バイアス
下地層９を成膜するため、前記バイアス下地層９を厚く
形成しようとすれば、当然、前記両側端面８ａ上に形成
される前記バイアス下地層９の延出部９ａの膜厚も厚く
形成される。

【００３３】そのため図１７に示す構成では、前記ハー
ドバイアス層１０とフリー磁性層５との間に非常に厚い
膜厚のバイアス下地層９の延出部９ａが介在してしま
い、これにより前記ハードバイアス層１０からフリー磁
性層５に流れるバイアス磁界は急激に小さくなり、結
局、前記フリー磁性層５の磁化を適切に単磁区化するこ
とはできないといった問題が発生する。

【００３４】それに対し本発明では、前記多層膜の両側
領域にまず底上げ層を形成し、その上に前記バイアス下
地層を成膜する。本発明の製造方法によれば、前記底上
げ層は、磁気抵抗効果素子の形成面に対してほぼ垂直方
向からスパッタ成膜され、一方前記バイアス下地層は、
前記底上げ層の形成時のスパッタ粒子入射角度よりも斜
め方向からのスパッタ粒子入射角度を有してスパッタ成
膜される。

【００３５】このため本発明では、前記フリー磁性層の
両側端面とバイアス層との間に前記バイアス下地層が介
在する場合、薄い膜厚の前記バイアス下地層のみを介在
させることができる。

【００３６】以上のように本発明では、前記多層膜の両
側領域に底上げ層を成膜し、その上に前記バイアス下地
層を成膜することでフリー磁性層の両側に十分な体積を
有する保磁力の高いバイアス層を対向させることができ
るとともに、前記フリー磁性層とバイアス層間には薄い
膜厚のバイアス下地層のみを介在させやすく、よって前
記フリー磁性層に前記バイアス層のバイアス磁界を十分
な大きさで供給でき、前記フリー磁性層の磁化を適正に
単磁区化することが可能である。

【００３７】なお本発明では、前記底上げ層の上面は、
前記反強磁性層の下面よりも上側に位置していることが
好ましい。これにより前記底上げ層上のバイアス下地層
上に形成されるバイアス層を、フリー磁性層の両側端面
に十分な体積を有して対向させやすい。

【００３８】また本発明では、前記形成面上での前記底
上げ層と前記バイアス下地層との膜厚を足した総合膜厚
は、反強磁性層とシードレイヤ層との膜厚を足した総合
膜厚に対し３０％以上で形成されることが好ましい。こ
れにより前記底上げ層上のバイアス下地層上に形成され
るバイアス層を、フリー磁性層の両側端面に十分な体積
を有して対向させやすい。

【００３９】また本発明では、前記形成面上での前記底
上げ層の膜厚は、８０Å以上で形成されることが好まし
い。さらに本発明では前記形成面上に前記底上げ層を介
した位置での前記バイアス下地層の膜厚は、３５Å以上
で５０Å以下で形成されることが好ましい。これによっ
て前記底上げ層上のバイアス下地層上に形成されるバイ
アス層を、フリー磁性層の両側端面に十分な体積を有し
て対向させやすい。

【００４０】また本発明では、前記バイアス下地層は、
前記フリー磁性層と前記バイアス層との間に介在するよ
うに、前記底上げ層上から前記多層膜の両側端面上に延
びて形成されることが好ましい。本発明では上記したよ
うに、フリー磁性層と前記バイアス層との間に介在する
バイアス下地層は、その膜厚が極端に厚くなることはな
く、適切な大きさのバイアス磁界を前記フリー磁性層の
供給することができる。また前記フリー磁性層とバイア
ス層間にバイアス下地層が介在すると前記バイアス層の
磁気特性を良好にすることができる。

【００４１】また本発明では、前記形成面と平行な方向
における前記フリー磁性層の両側端面とバイアス層間の
最大距離は、０Å以上で１００Å以下であることが好ま
しい。また前記最大距離は、２０Å以上で５０Å以下で
あることがより好ましい。

【００４２】あるいは本発明では、前記形成面と平行方
向における前記フリー磁性層の両側端面とバイアス層間
の最大距離は、前記形成面上に形成された前記底上げ層
及び前記バイアス下地層の膜厚を足した総合膜厚に対し
０％以上で７０％以下であることが好ましい。また前記
最大距離は、前記形成面上に形成された底上げ層及びバ
イアス下地層の膜厚を足した総合膜厚に対し５％以上で
５０％以下であることがより好ましい。

【００４３】前記バイアス層とフリー磁性層間が上記の
間隔で形成されることにより前記バイアス層からのバイ
アス磁界を前記フリー磁性層に十分に供給することがで
き、前記フリー磁性層の磁化を適切に単磁区化すること
ができる。

【００４４】また本発明では、前記底上げ層は、結晶構
造がｂｃｃ構造の金属膜で形成されることが好ましい。
また本発明では前記底上げ層はＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍ
ｎ，Ｎｂ，Ｔａのうちいずれか１種または２種以上の金
属膜で形成されることが好ましい。これにより前記底上
げ層上に形成されるバイアス下地層の結晶配向を適切に
整えることができる。

【００４５】また本発明では、前記底上げ層は絶縁材料
で形成されていてもよい。また本発明では、前記バイア
ス下地層は、結晶構造がｂｃｃ構造の金属膜で形成され
ることが好ましい。また本発明では、前記バイアス下地
層はＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのうちいず
れか１種または２種以上の金属膜で形成されることが好
ましい。これにより前記バイアス下地層上に形成される
バイアス層の保磁力を大きくすることができる。

【００４６】また本発明では、前記底上げ層及び前記バ
イアス下地層は共にＣｒ膜で形成されることがより好ま
しい。これにより前記バイアス下地層上に形成されるバ
イアス層の保磁力を大きくできるとともに、製造工程を
容易化できる。

【００４７】さらに本発明では、前記形成面上に前記底
上げ層及びバイアス下地層を介した位置での前記バイア
ス層の下面は、前記フリー磁性層の下面よりも下側に位
置し、且つ前記形成面上に前記底上げ層及びバイアス下
地層を介した位置での前記バイアス層の上面は、前記フ
リー磁性層の下面よりも上側に位置することが好まし
い。これにより前記フリー磁性層の両側に十分な体積を
有する前記バイアス層を対向させることができ、前記フ
リー磁性層に適切な大きさのバイアス磁界を供給するこ
とができる。

【００４８】また本発明では、前記形成面上に前記底上
げ層及びバイアス下地層を介した位置での前記バイアス
層の上面は、前記フリー磁性層の上面と同一面上に位置
するか、あるいは前記フリー磁性層の上面よりも上側に
位置することが好ましい。

【００４９】これによって前記ハードバイアス層から前
記フリー磁性層に十分なバイアス磁界を供給でき、適切
に前記フリー磁性層の磁化の単磁区化を促進させること
ができる。

【００５０】また本発明では、前記シードレイヤ層は、
面心立方晶の（１１１）面あるいは体心立方晶の（１１
０）面が優先配向する磁性材料層あるいは非磁性材料層
の単層構造であるか、または下地層の上に前記磁性材料
層あるいは前記非磁性材料層が形成された積層構造であ
ることが好ましい。これによって前記反強磁性層の結晶
配向を、（１１１）面を優先配向させることができ、磁
気抵抗効果素子の抵抗変化率を向上させることができ
る。

【００５１】また前記シードレイヤ層は高抵抗であるこ
とが好ましく、これによって前記電極層からのセンス電
流を前記シードレイヤ層に分流するのを抑制することが
できる。例えば本発明では、前記シードレイヤ層は、Ｎ
ｉＦｅＹ合金（ただしＹは、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｈｆ，
Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉから選ばれる少なくとも１種以上）で
形成され、また前記下地層は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上で形成さ
れることが好ましい。

【００５２】次に本発明における磁気抵抗効果素子の製
造方法は、以下の工程を有することを特徴とするもので
ある。（ａ）磁気抵抗効果素子の形成面上に、下からシードレ
イヤ層、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、及び
フリー磁性層の順に積層して多層膜を成膜する工程と、
（ｂ）リフトオフ用レジスト層を前記多層膜上の一部に
形成し、前記リフトオフ用レジスト層に覆われていない
前記多層膜を除去し、前記多層膜のトラック幅方向にお
ける両側端面に上面から下面にかけて連続面を形成する
工程と、（ｃ）前記形成面の垂直方向に対して第１のス
パッタ粒子入射角度θ１を有するイオンビームスパッタ
法を用いて、前記多層膜の両側に位置する前記形成面上
に底上げ層を成膜する工程と、（ｄ）前記形成面の垂直
方向に対して前記第１のスパッタ粒子入射角度θ１より
も大きい第２のスパッタ粒子入射角度θ２を有するイオ
ンビームスパッタ法を用いて、前記底上げ層上にバイア
ス下地層を成膜する工程と、（ｅ）前記バイアス下地層
上にバイアス層を成膜し、さらに前記バイアス層上に電
極層を形成する工程と、（ｆ）前記リフトオフ用レジス
ト層を除去する工程、上記のように本発明では、一つの
リフトオフ用レジスト層を利用するだけで、多層膜の両
側端面の連続面の形成、及び前記多層膜の両側領域に積
層される底上げ層、バイアス下地層、バイアス層、電極
層のスパッタ成膜を行うことができ、磁気抵抗効果素子
の製造工程を容易化・簡略化することができる。

【００５３】また本発明では、前記形成面の垂直方向に
対して、前記第１のスパッタ粒子入射角度θ１を第２の
スパッタ粒子入射角度θ２よりも小さくすることによ
り、前記底上げ層が前記多層膜の両側端面上に延出形成
されないように、前記底上げ層を前記形成面上にスパッ
タ成膜できるとともに、前記バイアス下地層を前記底上
げ層上に容易にスパッタ成膜することができる。

【００５４】また本発明では、具体的には前記第１のス
パッタ粒子入射角度θ１は、０°以上で１０°以下であ
り、前記第２のスパッタ粒子入射角度θ２は、１５°以
上で６０°以下であることが好ましい。またより好まし
くは３０°以上で６０°以下である。

【００５５】また本発明では、前記（ｃ）工程及び
（ｄ）工程において、前記形成面上での底上げ層及びバ
イアス下地層の膜厚を足した総合膜厚が、前記シードレ
イヤ層及び反強磁性層の膜厚を足した総合膜厚の３０％
以上となるように、前記底上げ層及びバイアス下地層を
成膜することが好ましい。これにより前記バイアス下地
層上に成膜されるバイアス層を、フリー磁性層の両側に
十分な体積を有して対向させることができる。

【００５６】また本発明では、前記（ｄ）工程で、前記
バイアス下地層を底上げ層上から、前記フリー磁性層の
両側端面上に延出して成膜することが好ましい。

【００５７】また本発明では、前記（ｄ）工程におい
て、前記フリー磁性層の両側に成膜されるバイアス下地
層の前記形成面と平行な方向への最大膜厚が、前記形成
面上での底上げ層及びバイアス下地層の膜厚を足した総
合膜厚の０％以上で７０％以下となるように、前記バイ
アス下地層を成膜することが好ましい。これによって前
記バイアス層からのバイアス磁界を前記フリー磁性層に
十分に供給でき、前記フリー磁性層の磁化を適切に単磁
区化することができる。また本発明では、前記最大膜厚
が、前記形成面上での底上げ層及びバイアス下地層の膜
厚を足した総合膜厚の５％以上で５０％以下となるよう
に、前記バイアス下地層を成膜することがより好まし
い。

【００５８】また本発明では、前記（ｄ）工程におい
て、前記形成面上での前記底上げ層を介して形成される
バイアス下地層の上面が、前記フリー磁性層の下面の下
側に位置するように、前記（ｃ）工程における底上げ
層、及び前記（ｄ）工程における前記バイアス下地層を
成膜することが好ましい。これにより前記バイアス下地
層上に成膜されるバイアス層を、フリー磁性層の両側に
十分な体積を有して対向させることができる。

【００５９】また本発明では、前記（ｅ）工程におい
て、前記形成面上に前記底上げ層及びバイアス下地層を
介した位置での前記バイアス層の上面が前記フリー磁性
層の下面よりも上側に位置するように、前記バイアス層
を成膜することが好ましい。これにより前記バイアス下
地層上に成膜されるバイアス層を、フリー磁性層の両側
に十分な体積を有して対向させることができる。

【００６０】また本発明では、前記底上げ層及びバイア
ス下地層を共に結晶構造がｂｃｃ構造の同じ金属膜で、
連続スパッタで成膜することが好ましい。具体的には前
記底上げ層及びバイアス下地層を共にＣｒ膜で成膜する
ことが好ましい。これにより前記底上げ層及びバイアス
層の形成を容易化することができる。

【００６１】また本発明では前記底上げ層を絶縁材料で
成膜してもよい。また本発明における薄膜磁気ヘッド
は、下部シールド層上に下部ギャップ層を介して、上記
したいずれかの磁気抵抗効果素子が形成され、前記磁気
抵抗効果素子上に上部ギャップ層を介して上部シールド
層が形成されることを特徴とするものである。

【００６２】これにより本発明では、抵抗変化率が大き
く、またバルクハウゼンノイズなどが少なく再生特性に
優れたＧＭＲヘッドを製造することができる。

【００６３】また本発明では、前記磁気抵抗効果素子を
構成する底上げ層が絶縁材料で形成された場合、前記磁
気抵抗効果素子とシールド層間の絶縁耐圧を向上させる
ことができる。

【００６４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明における第１の実
施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見
た部分断面図である。

【００６５】図１に示す薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に
記録された外部信号を再生するためのＧＭＲヘッドであ
る。図１には前記ＧＭＲヘッドのみが開示されている
が、前記ＧＭＲヘッドの上に記録用のインダクティブヘ
ッドが積層されていてもよい。前記インダクティブヘッ
ドは磁性材料製のコア層とコイル層とを有して構成され
る。

【００６６】また前記薄膜磁気ヘッドは、例えばアルミ
ナ−チタンカーバイト（Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ）で形成され
たスライダのトレーリング端面上に形成される。前記ス
ライダは、記録媒体との対向面と逆面側で、ステンレス
材などによる弾性変形可能な支持部材と接合され、磁気
ヘッド装置が構成される。

【００６７】図１に示す符号２０は、下部シールド層で
ある。前記下部シールド層２０はＮｉＦｅ合金やセンダ
ストなどの磁性材料によって形成される。

【００６８】前記下部シールド層２０上にはＡｌ₂Ｏ₃や
ＳｉＯ₂などの絶縁材料製の下部ギャップ層２１が形成
されている。

【００６９】そして前記下部ギャップ層２１上に磁気抵
抗効果素子２２が形成される。図１に示す磁気抵抗効果
素子２２は、いわゆるシングルスピンバルブ型薄膜素子
と呼ばれる構成である。以下、前記磁気抵抗効果素子２
２を構成する各層について説明する。

【００７０】まず、前記下部ギャップ層２１の上面（磁
気抵抗効果素子の形成面２１ａ）の中央には、シードレ
イヤ層２５が形成されている。前記シードレイヤ層２５
は、下地層２３と、次に説明する反強磁性層２６との界
面と平行な方向に面心立方晶の（１１１）面あるいは体
心立方晶の（１１０）面が優先配向した非磁性材料ある
いは磁性材料で形成された配向層２４が積層されて構成
される。

【００７１】前記シードレイヤ層２５は一層の非磁性材
料あるいは磁性材料で形された配向層２４のみで構成さ
れていてもよいが、前記配向層２４の結晶配向を整える
ためには前記下地層２３が形成されている方が好まし
い。

【００７２】前記下地層２３は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上で形成さ
れることが好ましい。また前記配向層２４は、上記のよ
うに磁性材料あるいは非磁性材料で形成されるが、特に
高抵抗材料で形成されることが好ましい。前記配向層２
４は例えばＮｉＦｅＹ合金（ただしＹは、Ｃｒ，Ｒｈ，
Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉから選ばれる少なくとも
１種以上）で形成されることが好ましい。このうち前記
配向層２４はＮｉＦｅＣｒ合金で形成されることがより
好ましい。前記配向層２４の（１１１）面を、より適切
に反強磁性層２６との界面と平行な方向に優先配向させ
ることができ、さらに高比抵抗にできるからである。

【００７３】前記配向層２４が高比抵抗であると、後述
する電極層３６から流れるセンス電流の前記シードレイ
ヤ層２５への分流を抑制することが可能である。これに
よって抵抗変化率（ΔＭＲ）を向上させることができ、
またバルクハウゼンノイズを減少させることができる。

【００７４】なお前記シードレイヤ層２５のうち前記下
地層２３は０Å以上で５０Å以下程度の膜厚で、配向層
２４は１０Å以上で１００Å以下程度の膜厚で形成され
る。

【００７５】次に前記シードレイヤ層２５の上には反強
磁性層２６が形成される。前記反強磁性層２６は、元素
Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ
のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含
有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。ある
いは前記反強磁性層２６は、元素Ｘと元素Ｘ′合金（た
だし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，
Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，
Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上
の元素である）とＭｎを含有する反強磁性材料により形
成されることが好ましい。

【００７６】これらの反強磁性材料は、耐食性に優れし
かもブロッキング温度も高く次に説明する固定磁性層２
７との界面で大きな交換結合磁界を発生し得る。また前
記反強磁性層２６は５０Å以上で２５０Å以下の膜厚で
形成されることが好ましい。

【００７７】本発明ではこのように前記反強磁性層２６
を薄く形成することができるため、後述する底上げ層３
２の膜厚を容易に調整しやすく、フリー磁性層２９の幅
方向両側に厚い膜厚のハードバイアス層３４を対向させ
ることが可能である。

【００７８】上記したように前記シードレイヤ層２５
は、前記反強磁性層２６との界面と平行な方向に面心立
方晶の（１１１）面あるいは体心立方晶の（１１０）面
が優先配向していることで、前記シードレイヤ層２５上
に形成される反強磁性層２６の（１１１）面、さらには
前記反強磁性層２６上に形成される各層の（１１１）面
を前記界面と平行な方向に優先配向させることが可能で
あり、これによって結晶粒径が大きくなり抵抗変化率
（ΔＭＲ）を向上させることが可能である。

【００７９】次に前記反強磁性層２６の上には固定磁性
層２７が形成されている。前記固定磁性層２７はＮｉＦ
ｅ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金などに
より形成される。前記固定磁性層２７が積層された後、
ハイト方向（図示Ｙ方向）への磁場中アニールを施すこ
とで、前記固定磁性層２７と反強磁性層２６との界面で
発生する交換結合磁界により、前記固定磁性層２７の磁
化はハイト方向（図示Ｙ方向）に強固に固定される。前
記固定磁性層２７は２０Å以上で６０Å以下程度の膜厚
で形成されることが好ましい。

【００８０】前記固定磁性層２７の上には非磁性導電層
２８が形成されている。前記非磁性導電層２８は例えば
Ｃｕなどの電気抵抗の低い導電性材料によって形成され
る。前記非磁性導電層２８は例えば２５Å程度の膜厚で
形成される。

【００８１】次に前記非磁性導電層２８の上にはフリー
磁性層２９が形成される。前記フリー磁性層２９は、Ｎ
ｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金な
どにより形成される。また前記フリー磁性層２９は、２
０Å以上で４０Å以下程度の膜厚で形成されることが好
ましい。また前記フリー磁性層２９は２層構造で形成さ
れ、前記非磁性導電層２８と対向する側にＣｏ膜が形成
されていることが好ましい。これにより前記非磁性導電
層２８との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗
変化率（ΔＧＭＲ）を大きくすることができる。

【００８２】次に前記フリー磁性層２９の上には保護層
３０が形成される。前記保護層３０はＴａなどで形成さ
れる。前記保護層３０の膜厚は３０Å程度である。

【００８３】本発明では、図１に示すように上記した前
記シードレイヤ層２５から保護層３０の各層で構成され
る多層膜３１は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）におけ
る両側端面３１ａ，３１ａが、前記シードレイヤ層２５
の下面から前記保護層３０の上面まで連続した傾斜面と
なっている。

【００８４】前記多層膜３１はまず各層を磁気抵抗効果
素子の形成面２１ａ上に成膜した後、前記多層膜３１の
中央部分上にのみリフトオフ用のレジスト層を形成し、
前記レジスト層に覆われていない前記多層膜３１の両側
領域をエッチングで除去する。

【００８５】本発明では、前記多層膜の両側領域を全て
除去して前記形成面２１ａが露出するまで深くエッチン
グするため、残された前記多層膜３１の両側端面３１ａ
の前記形成面２１ａに対する傾きを所定の角度で形成で
き、例えば前記多層膜３１を図１に示すような台形状で
形成できる。このため前記フリー磁性層２９のトラック
幅方向における幅寸法を所定の長さ寸法で形成でき、前
記フリー磁性層のトラック幅方向における幅寸法から、
再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不
感領域Ｃの長さ寸法を引いた磁気的なトラック幅（Ｍａ
ｇ−Ｔｗ）を小さくでき、今後の狭トラック化に対応可
能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。

【００８６】そして本発明では、前記多層膜３１の両側
領域には、下から順に底上げ層３２、バイアス下地層３
３、ハードバイアス層３４、中間層３５、電極層３６、
及び保護層３７がそれぞれ積層されている。各層につい
ては主に図２を参照しながら説明する。

【００８７】図２は、図１に示す薄膜磁気ヘッドの右側
部分のみを拡大した部分断面図である。

【００８８】図２に示すように前記底上げ層３２は前記
多層膜３１の両側領域の形成面２１ａ上に形成され、前
記底上げ層３２の多層膜３１側の端面３２ａは、前記多
層膜３１の両側端面３１ａと接して形成される。前記底
上げ層３２は、前記底上げ層３２上にバイアス下地層３
３を介して形成されるハードバイアス層３４を前記多層
膜３１の両側領域内で高い位置で形成し、前記フリー磁
性層２９の両側に十分な体積を有して対向させるために
設けられたものである。

【００８９】後述する製造方法で説明するように、前記
底上げ層３２は、スパッタの際、前記形成面２１ａに対
してほぼ垂直方向からのイオン照射により成膜される。
このため前記底上げ層３２には、前記多層膜３１の両側
端面３１ａ上に沿って前記保護層３０方向に長く延びる
延出部は形成されない。図２に示すように、前記底上げ
層３２の上面３２ｂは、前記形成面２１ａとほぼ平行な
方向に形成されている。

【００９０】なお本発明では前記底上げ層３２の上面３
２ｂは、反強磁性層２６の下面２６ａよりも上側（図示
Ｚ方向）に位置していることが好ましい。これによって
前記ハードバイアス層３４を、前記多層膜３１の両側領
域内において高い位置で形成でき、前記フリー磁性層２
９の両側に十分な体積を有して対向させることが可能で
ある。

【００９１】次に図２に示すように前記底上げ層３２上
から前記多層膜３１の両側端面３１ａ上にかけてバイア
ス下地層３３が形成されている。前記バイアス下地層３
３は、前記底上げ層３２上に形成された平坦部３３ａ
と、前記多層膜３１の両側端面３１ａ上に沿って前記保
護層３０方向に延びる延出部３３ｂとで構成される。

【００９２】後述する製造方法で説明する通り、前記バ
イアス下地層３３を形成するときの前記形成面２１ａの
垂直方向に対するスパッタ粒子入射角度θ２は、前記底
上げ層３２の形成時のスパッタ粒子入射角度θ１よりも
大きい。

【００９３】これによって前記バイアス下地層３３は、
前記底上げ層３２上のみならず多層膜３１の両側端面３
１ａ上にも形成されやすくなる。

【００９４】なお本発明では、前記多層膜３１の両側端
面３１ａが下面から上面にかけて連続した傾斜面として
形成されることで、前記多層膜３１の両側領域に形成さ
れるバイアス下地層３３の下に、前記シードレイヤ層２
５及び反強磁性層２６は形成されない。このため前記バ
イアス下地層３３が前記シードレイヤ層２５及び反強磁
性層２６の結晶配向の影響を受けることはない。よって
前記バイアス下地層３３上に形成されるハードバイアス
層３４の保磁力を大きくすることが可能である。

【００９５】また本発明では、前記形成面２１ａ上に形
成された前記底上げ層３２と、前記バイアス下地層３３
との膜厚を足した総合膜厚Ｈ１は、前記反強磁性層２６
とシードレイヤ層２５との膜厚を足した総合膜厚Ｈ２に
対し３０％以上であることが好ましい。これにより、よ
り適切に前記バイアス下地層３３上に積層されるハード
バイアス層３４を多層膜３１の両側領域内で高い位置に
形成でき、前記フリー磁性層２９の両側に十分な体積を
有して対向させることができる。

【００９６】また本発明では、前記形成面２１ａ上での
前記底上げ層３２の膜厚Ｈ３は、８０Å以上であること
が好ましい。また前記形成面２１ａ上に底上げ層３２を
介した位置での前記バイアス下地層３３の膜厚Ｈ４は、
３５Å以上で５０Å以下であることが好ましい。

【００９７】これによって、より適切に前記バイアス下
地層３３上に積層されるハードバイアス層３４を多層膜
３１の両側領域内で高い位置に形成でき、前記フリー磁
性層２９の両側に十分な体積を有して対向させることが
できる。

【００９８】次に前記バイアス下地層３３上にはハード
バイアス層３４が形成される。本発明では、前記形成面
２１ａ上に底上げ層３２及びバイアス下地層３３を介し
た位置、すなわち前記バイアス下地層３３の平坦部３３
ａ上における、前記ハードバイアス層３４の下面３４ａ
は、前記フリー磁性層２９の下面２９ａよりも図示下側
（図示Ｚ方向の逆方向）に位置し、且つ前記平坦部３３
ａ上における前記ハードバイアス層３４の上面３４ｂ
は、前記フリー磁性層２９の下面２９ａよりも図示上側
（図示Ｚ方向）に位置することが好ましい。これによっ
て前記ハードバイアス層３４を、前記フリー磁性層２９
の両側に十分な大きさの体積を有して対向させることが
可能である。

【００９９】さらに本発明では、上記の構成に加えて前
記バイアス下地層３３の平坦部３３ａ上における前記ハ
ードバイアス層３４の上面３４ｂは、前記フリー磁性層
２９の上面２９ｂと同一面上に位置するか、あるいは前
記フリー磁性層２９の上面２９ｂよりも図示上側（図示
Ｚ方向）に位置することがさらに好ましい。これによっ
て前記フリー磁性層２９の下面２９ａ及び上面２９ｂか
ら、前記形成面２１ａと平行な方向に仮想線Ｄ，Ｅを引
いた時、前記多層膜３１の両側領域における２本の前記
仮想線Ｄ，Ｅ内には、バイアス下地層３３の延出部３３
ｂとハードバイアス層３４のみが存在することになるた
め、前記ハードバイアス層３４からより十分なバイアス
磁界を前記フリー磁性層２９に供給することが可能にな
っている。

【０１００】このように本発明では、前記多層膜３１の
両側領域に底上げ層３２及びバイアス下地層３３が積層
されているため、前記バイアス下地層３３上に積層され
るハードバイアス層３４を、前記フリー磁性層２９の両
側に十分な体積を有して対向させることが可能である
が、さらに本発明では、図２の実施形態のように、ハー
ドバイアス層３４と前記フリー磁性層２９との間には、
膜厚の薄いバイアス下地層３３の延出部３３のみが介在
するため、前記ハードバイアス層３４からのバイアス磁
界は極端に小さくならず、十分な大きさの前記バイアス
磁界を前記フリー磁性層２９に供給できるようになって
いる。

【０１０１】本発明では、前記形成面２１ａと平行な方
向における、前記フリー磁性層２９の両側端面３１ａと
ハードバイアス層３４との間の最大距離Ｌ１、すなわち
図２の実施形態では、前記フリー磁性層２９の両側に形
成されたバイアス下地層３３の延出部３３ｂの前記形成
面２１ａと平行な方向への最大膜厚は、１００Å以下で
形成されることが好ましい。より好ましくは２０Å以上
で５０Å以下である。

【０１０２】また本発明では、前記形成面２１ａと平行
な方向における、前記フリー磁性層２９の両側端面３１
ａとハードバイアス層３４との間の最大距離Ｌ１、すな
わち図２の実施形態では前記フリー磁性層２９の両側に
形成されたバイアス下地層３３の延出部３３ｂの前記形
成面２１ａと平行な方向への最大膜厚は、前記形成面２
１ａ上に形成された底上げ層３２及び前記バイアス下地
層３３の膜厚を足した総合膜厚Ｈ１に対し７０％以下で
あることが好ましい。なおこのときの前記最大膜厚の具
体的な数値は１００Å以下であることが好ましい。ま
た、前記最大膜厚は前記総合膜厚Ｈ１に対し５％以上で
５０％以下であることがより好ましい。なおこのときの
前記最大膜厚の具体的な数値は２０Å以上５０Åである
ことが好ましい。

【０１０３】上記した数値範囲内であれば、前記ハード
バイアス層３４から前記フリー磁性層２９に適切な大き
さのバイアス磁界を供給でき、これにより前記フリー磁
性層２９の磁化を図示Ｘ方向に適切に単磁区化すること
が可能である。

【０１０４】また本発明では、図２に示すように、前記
バイアス下地層３３の延出部３３ｂと平坦部３３ａとの
上面における境界Ｆから前記多層膜３１の両側端面３１
ａまでの前記形成面２１ａと平行な方向への距離Ｌ２
が、前記形成面２１ａ上に形成された底上げ層３２及び
前記バイアス下地層３３の膜厚を足した総合膜厚Ｈ１に
対し２０％以上で５０％以下であることが好ましい。

【０１０５】そして前記ハードバイアス層３４上には、
Ｔａなどで形成された非磁性の中間層３５が形成され、
前記中間層３５上には、電極層３６が形成され、さらに
前記電極層３６上にはＴａなどで形成された保護層３７
が形成される。

【０１０６】次に上記した底上げ層３２、バイアス下地
層３３の材質について以下で説明する。

【０１０７】本発明では、前記底上げ層３２は、結晶構
造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜で形成される
ことが好ましい。また同様に前記バイアス下地層３３
も、結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜で
形成されることが好ましい。なおこのとき前記バイアス
下地層の結晶配向は（１１０）面が優先配向する。

【０１０８】上記のように本発明では、前記バイアス下
地層３３の下に、シードレイヤ層２５及び反強磁性層２
６が形成されていないため、前記バイアス下地層の結晶
構造を体心立方構造（ｂｃｃ構造）に適正に調整でき
る。

【０１０９】このような結晶構造及び結晶配向性を有す
る金属膜によって前記底上げ層３２及びバイアス下地層
３３を形成する理由は、前記バイアス下地層３３上に形
成されるハードバイアス層３４の保磁力を高めるためで
ある。

【０１１０】前記ハードバイアス層３４は、ＣｏＰｔ合
金やＣｏＰｔＣｒ合金などで形成される。これら合金の
結晶構造は、面心立方構造（ｆｃｃ）と稠密六方構造
（ｈｃｐ）の混相となっている。

【０１１１】ここで上記の金属膜で形成されたバイアス
下地層３２とハードバイアス層３４を構成するＣｏＰｔ
系合金のｈｃｐ構造の格子定数は近い値となるために、
ＣｏＰｔ系合金はｆｃｃ構造を形成しづらくｈｃｐ構造
で形成されやすくなる。このときｈｃｐ構造のｃ軸はＣ
ｏＰｔ系合金の境界面内に優先配向される。前記ｈｃｐ
構造はｆｃｃ構造に比べてｃ軸方向に大きな磁気異方性
を生じるため、ハードバイアス層に磁界を与えたときの
保磁力は大きくなるのである。

【０１１２】本発明では、結晶構造が体心立方構造（ｂ
ｃｃ構造）の金属膜は、Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎ
ｂ，Ｔａのいずれか１種または２種以上の元素で形成さ
れることが好ましい。

【０１１３】また本発明では、前記底上げ層３２とバイ
アス下地層３３とが同じ金属膜で形成されると製造工程
を容易化できて好ましいが、このとき前記底上げ層３２
及び前記バイアス下地層３３は共にＣｒ膜で形成される
ことが好ましい。Ｃｒ膜は、前記ハードバイアス層３４
の結晶配向を整える機能に優れ、前記ハードバイアス層
３４の保磁力を適切に大きくすることができるからであ
る。

【０１１４】なお前記のように前記底上げ層３２とバイ
アス下地層３３とが共に同じ金属膜で形成された場合に
は、図２に示す底上げ層３２とバイアス下地層３３との
境界は不明確になるが、かかる場合でも前記底上げ層３
２とバイアス下地層３３との積層した構造であるか否か
はその形状を見れば容易に解明できる。

【０１１５】すなわち既に述べたように、前記フリー磁
性層２９の両側端面３１ａとハードバイアス層３４との
間の最大距離Ｌ１が、前記総合膜厚Ｈ１に対し７０％以
下で形成されている場合や、さらには前記バイアス下地
層３３の境界Ｆから前記多層膜３１の両側端面３１ａま
での距離Ｌ２が、前記総合膜厚Ｈ１に対し２０％以上で
５０％以下である場合には、前記底上げ層３２を形成面
２１ａに対しほぼ垂直方向のスパッタ粒子入射角度で形
成してから、前記底上げ層３２の形成時よりも斜めに傾
いた方向のイオン照射でバイアス下地層３３を成膜して
いるものと認めることができると考えられる。

【０１１６】また本発明では、前記底上げ層３２は絶縁
材料によって形成されていてもよい。前記絶縁材料に
は、従来から一般的に使用されているＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ
₂などを用いることができる。

【０１１７】本発明では前記底上げ層３２を絶縁材料に
よって形成することで、前記多層膜３１の両側領域で
は、磁気抵抗効果素子２２と下部シールド層２０間のギ
ャップを広げることができ、よって絶縁耐圧を向上させ
ることが可能である。

【０１１８】なお本発明では前記下部ギャップ層２１と
前記底上げ層３２とを別々の絶縁材料によって形成して
も良いし、同じ絶縁材料によって形成してもよい。

【０１１９】そして本発明では図１に示すように、前記
形成面２１ａ上に形成された前記磁気抵抗効果素子２２
の上には、絶縁材料製の上部ギャップ層３８が形成さ
れ、前記上部ギャップ層３８の上には磁性材料製の上部
シールド層３９が形成される。

【０１２０】図３では、前記バイアス下地層３３の延出
部３３ｂは、前記フリー磁性層２９のトラック幅方向
（図示Ｘ方向）における両側端面上にまで延びて形成さ
れていない。かかる構成の場合、前記フリー磁性層２９
の両側端面に直接ハードバイアス層３４が接するから、
図２に示す最大距離Ｌ１は０Åとなり、また前記最大距
離Ｌ１は前記底上げ層３２とバイアス下地層３３の膜厚
を足した総合膜厚に対し０％となる。

【０１２１】また図３では、前記バイアス下地層３３の
延出部３３ｂは、非磁性導電層２８の両側端面上にまで
延びて形成されるが、前記延出部３３ｂの形成位置は、
前記非磁性導電層２８よりも下側でもよい。さらに前記
バイアス下地層３３には前記延出部３３ｂが形成されて
いなくても良く、この場合、前記バイアス下地層３３は
前記底上げ層３２上のみに形成されることになる。ただ
しこの場合でも前記バイアス下地層３３の多層膜３１側
の端面は、前記多層膜３１の両側端面３１ａに接して形
成される。

【０１２２】本発明では、図１ないし図３に示す多層膜
３１の両側領域の構造は、別の多層膜３１構造を有する
磁気抵抗効果素子に使用することができる。

【０１２３】図４は、本発明における第２の実施形態の
薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断
面図である。なお図１と同一層には同じ符号が付されて
いる。

【０１２４】図４と図１との相違点は、固定磁性層２７
及びフリー磁性層２９の構造にある。図１では前記固定
磁性層２７及びフリー磁性層２９は共に単層で形成され
ていたが、図４では前記固定磁性層２７及びフリー磁性
層２９が共に３層で形成されている。

【０１２５】前記固定磁性層２７を構成する符号４０及
び４２の層は磁性層であり、例えばＣｏで形成される。
前記磁性層４０，４２間にはＲｕなどで形成された中間
層４１が介在し、この構成により、前記磁性層４０と前
記磁性層４２の磁化方向は互いに反平行状態にされる。
これはいわゆるフェリ状態と呼ばれ、この構成により前
記固定磁性層２７の磁化を安定した状態にでき、また前
記固定磁性層２７と反強磁性層２６との界面で発生する
交換結合磁界を大きくすることができる。

【０１２６】同様にフリー磁性層２９を構成する符号４
３及び４５の層はＣｏなどの磁性層であり、前記磁性層
４３，４５間にＲｕなどの中間層４４が介在する。これ
によって前記磁性層４３，４５の磁化は互いに反平行に
され、前記フリー磁性層２９の磁化を安定した状態にで
き、各磁性層４３，４４の磁気的な膜厚を薄く形成でき
る。これによって前記フリー磁性層の磁化は、前記磁性
層４３，４４が外部磁界に対し反平行を保ちながら反転
しやすくなり、再生特性の向上を図ることができる。

【０１２７】なお前記フェリ構造は固定磁性層２７及び
フリー磁性層２９のどちらか一方において形成されてい
てもよい。

【０１２８】また前記磁性層４０，４２および磁性層４
３，４５の膜厚はそれぞれ１０〜７０Å程度で形成され
る。また中間層４１，４４の膜厚は３Å〜１０Å程度で
形成で形成される。

【０１２９】図４に示す実施形態においても、多層膜４
６の最下層はシードレイヤ層２５であり、また前記多層
膜４６のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端
面４６ａ，４６ａは、前記シードレイヤ層２５の下面か
ら保護層３０の上面にまで連続する傾斜面となってい
る。このため前記反強磁性層２６の結晶配向を整え、抵
抗変化率を大きくできると共に、磁気的なトラック幅
（Ｍａｇ−Ｔｗ）を小さくでき狭トラック化に対応可能
な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。また前記バ
イアス下地層３３の下側に前記シードレイヤ層２５及び
反強磁性層２６は形成されないから、前記バイアス下地
層３３を所定の結晶配向に保ち、前記バイアス下地層３
３上に積層されるハードバイアス層３４の保磁力を大き
くできる。

【０１３０】また前記多層膜４６の両側領域には、底上
げ層３２を形成することで保磁力の大きいハードバイア
ス層３４をフリー磁性層２９の両側に十分な膜厚を有し
て対向させることができ、また前記フリー磁性層２９と
ハードバイアス層３４間に介在するバイアス下地層３３
の膜厚も薄く形成できることから、前記ハードバイアス
層３４からのバイアス磁界を前記フリー磁性層２９に十
分に供給でき、前記フリー磁性層２９の単磁区化を促進
させることができる。

【０１３１】図５は本発明における第３の実施形態の薄
膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面
図である。なお図１と同一層には同じ符号が付されてい
る。

【０１３２】図１に示す薄膜磁気ヘッドと図５に示す薄
膜磁気ヘッドとの相違点は、多層膜４９の積層構成にあ
る。図５ではフリー磁性層２９の上に、金属材料あるい
は非磁性金属のＣｕ，Ａｕ，Ａｇからなるバックド層４
７が形成されている。また前記バックド層４７の上に形
成される保護層４８はＴａなどから成り、その表面が酸
化された酸化層であることが好ましい。

【０１３３】前記バックド層４７が形成されることによ
って、磁気抵抗効果に寄与する＋スピン（上向きスピ
ン）の電子における平均自由工程（ｍｅａｎｆｒｅｅ
ｐａｔｈ）を延ばし、いわゆるスピンフィルター効果
（ｓｐｉｎｆｉｌｔｅｒｅｆｆｅｃｔ）により磁気
抵抗効果素子において、大きな抵抗変化率が得られ、高
記録密度化に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造すること
ができる。

【０１３４】なおこの実施形態においても前記固定磁性
層２７及び／またはフリー磁性層２９を図４と同様にフ
ェリ構造で形成してもよい。

【０１３５】図５に示す実施形態においても、多層膜４
９の最下層はシードレイヤ層２５であり、また前記多層
膜４９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端
面４９ａ，４９ａは、前記シードレイヤ層２５の下面か
ら保護層４８の上面にまで連続する傾斜面となってい
る。このため前記反強磁性層２６の結晶配向を整え、抵
抗変化率を大きくできると共に、磁気的なトラック幅
（Ｍａｇ−Ｔｗ）を小さくでき狭トラック化に対応可能
な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。また前記バ
イアス下地層３３の下側に前記シードレイヤ層２５及び
反強磁性層２６は形成されないから、前記バイアス下地
層３３を所定の結晶配向に保ち、前記バイアス下地層３
３上に積層されるハードバイアス層３４の保磁力を大き
くできる。

【０１３６】また前記多層膜４９の両側領域には、底上
げ層３２を形成することで保磁力の大きいハードバイア
ス層３４をフリー磁性層２９の両側に十分な膜厚を有し
て対向させることができ、また前記フリー磁性層２９と
ハードバイアス層３４間に介在するバイアス下地層３３
の膜厚も薄く形成できることから、前記ハードバイアス
層３４からのバイアス磁界を前記フリー磁性層２９に十
分に供給でき、前記フリー磁性層２９の単磁区化を促進
させることができる。

【０１３７】図６は本発明における第４の実施形態の薄
膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面
図である。なお図１と同一層には同じ符号が付けられて
いる。

【０１３８】図１の薄膜磁気ヘッドと図６の薄膜磁気ヘ
ッドの相違点は、図１の薄膜磁気ヘッドでは、電極層３
６が、多層膜３１の両側領域内にのみ形成されていた
が、図６では、前記電極層３６の先端部が、多層膜５０
上にオーバーラップして形成されている点である。

【０１３９】図６では、多層膜５０の最上層となる保護
層３０が、磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）の幅寸
法で形成され、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を
発揮しない不感領域Ｃ上には形成されていない。

【０１４０】そして図６に示す実施形態では、前記不感
領域Ｃ上に露出した前記フリー磁性層２９上にまで前記
電極層３６が延出して形成されている。この構成である
と、前記電極層３６からのセンス電流は、磁気的なトラ
ック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）の多層膜５０内を優先して流
れ、前記不感領域Ｃに分流する前記センス電流量を抑制
することができる。このためバルクハウゼンノイズが発
生しにくいなど再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造
することができる。

【０１４１】なお図４のように固定磁性層２７及び／ま
たはフリー磁性層２９をフェリ構造で形成してもよい。

【０１４２】図６に示す実施形態においても、多層膜５
０の最下層はシードレイヤ層２５であり、また前記多層
膜５０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端
面５０ａ，５０ａは、前記シードレイヤ層２５の下面か
らフリー磁性層２９の上面にまで連続する傾斜面となっ
ている。このため前記反強磁性層２６の結晶配向を整
え、抵抗変化率を大きくできると共に、磁気的なトラッ
ク幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）を小さくでき狭トラック化に対応
可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。また前
記バイアス下地層３３の下側に前記シードレイヤ層２５
及び反強磁性層２６は形成されないから、前記バイアス
下地層３３を所定の結晶配向に保ち、前記バイアス下地
層３３上に積層されるハードバイアス層３４の保磁力を
大きくできる。

【０１４３】また前記多層膜５０の両側領域には、底上
げ層３２を形成することで保磁力の大きいハードバイア
ス層３４をフリー磁性層２９の両側に十分な膜厚を有し
て対向させることができ、また前記フリー磁性層２９と
ハードバイアス層３４間に介在するバイアス下地層３３
の膜厚も薄く形成できることから、前記ハードバイアス
層３４からのバイアス磁界を前記フリー磁性層２９に十
分に供給でき、前記フリー磁性層２９の単磁区化を促進
させることができる。

【０１４４】図７は、本発明における第５の実施形態の
薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断
面図である。なお図５と同一層には同じ符号が付けられ
ている。

【０１４５】この実施形態は図５と同様に多層膜５１に
バックド層４７が設けられた構造であり、さらに図６と
同様に前記バックド層４７上に設けられた保護層４８が
磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）内にのみ形成さ
れ、再生感度が悪く実質的に抵抗変化を発揮し得ない不
感領域Ｃ上には形成されていない。

【０１４６】そして前記電極層３６は、前記バックド層
４７の不感領域Ｃ上にまで延ばされて形成されている。

【０１４７】この構成であると、前記電極層３６からの
センス電流は、磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）の
多層膜５１内を優先して流れ、前記不感領域Ｃに分流す
る前記センス電流量を抑制することができる。このため
バルクハウゼンノイズが発生しにくいなど再生特性に優
れた薄膜磁気ヘッドを製造することができる。

【０１４８】なお図４のように固定磁性層２７及び／ま
たはフリー磁性層２９をフェリ構造で形成してもよい。

【０１４９】図７に示す実施形態においても、多層膜５
１の最下層はシードレイヤ層２５であり、また前記多層
膜５１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端
面５１ａ，５１ａは、前記シードレイヤ層２５の下面か
らフリー磁性層２９の上面にまで連続する傾斜面となっ
ている。このため前記反強磁性層２６の結晶配向を整
え、抵抗変化率を大きくできると共に、磁気的なトラッ
ク幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）を小さくでき狭トラック化に対応
可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。また前
記バイアス下地層３３の下側に前記シードレイヤ層２５
及び反強磁性層２６は形成されないから、前記バイアス
下地層３３を所定の結晶配向に保ち、前記バイアス下地
層３３上に積層されるハードバイアス層３４の保磁力を
大きくできる。

【０１５０】また前記多層膜５１の両側領域には、底上
げ層３２を形成することで保磁力の大きいハードバイア
ス層３４をフリー磁性層２９の両側に十分な膜厚を有し
て対向させることができ、また前記フリー磁性層２９と
ハードバイアス層３４間に介在するバイアス下地層３３
の膜厚も薄く形成できることから、前記ハードバイアス
層３４からのバイアス磁界を前記フリー磁性層２９に十
分に供給でき、前記フリー磁性層２９の単磁区化を促進
させることができる。

【０１５１】図８は、本発明の第６の実施形態の薄膜磁
気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図で
ある。なお図１と同一層には同じ符号が付けられてい
る。

【０１５２】この実施形態における磁気抵抗効果素子５
６は、デュアルスピンバルブ型薄膜素子であり、多層膜
５５は、下からシードレイヤ層２５、反強磁性層２６、
固定磁性層２７、非磁性導電層２８、フリー磁性層２
９、非磁性導電層５２、固定磁性層５３、反強磁性層５
４、及び保護層３０の順で積層される。

【０１５３】なお２つの固定磁性層２７，５３は共に図
示Ｙ方向に磁化が固定され、前記フリー磁性層２９は磁
化が図示Ｘ方向に揃えられ、ほぼ交叉する関係となって
いる。

【０１５４】デュアルスピンバルブ型薄膜素子では、図
１ないし図７に示すシングルスピンバルブ型薄膜素子と
異なり、電子散乱の起こる場所が、前記フリー磁性層２
９と下側に形成された固定磁性層２７間、及び前記フリ
ー磁性層２９と上側に形成された固定磁性層５３間の２
ヶ所あるから、前記シングルスピンバルブ型薄膜素子に
比べて大きな抵抗変化率を得ることができる。

【０１５５】図８に示す実施形態においても、多層膜５
５の最下層はシードレイヤ層２５であり、また前記多層
膜５５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端
面５５ａ，５５ａは、前記シードレイヤ層２５の下面か
ら保護層３０の上面にまで連続する傾斜面となってい
る。このため前記反強磁性層２６の結晶配向を整え、抵
抗変化率を大きくできると共に、磁気的なトラック幅
（Ｍａｇ−Ｔｗ）を小さくでき狭トラック化に対応可能
な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。また前記バ
イアス下地層３３の下側に前記シードレイヤ層２５及び
反強磁性層２６は形成されないから、前記バイアス下地
層３３を所定の結晶配向に保ち、前記バイアス下地層３
３上に積層されるハードバイアス層３４の保磁力を大き
くできる。

【０１５６】また前記多層膜５５の両側領域には、底上
げ層３２を形成することで保磁力の大きいハードバイア
ス層３４をフリー磁性層２９の両側に十分な膜厚を有し
て対向させることができ、また前記フリー磁性層２９と
ハードバイアス層３４間に介在するバイアス下地層３３
の膜厚も薄く形成できることから、前記ハードバイアス
層３４からのバイアス磁界を前記フリー磁性層２９に十
分に供給でき、前記フリー磁性層２９の単磁区化を促進
させることができる。

【０１５７】なお図４のように固定磁性層２７、５３及
び／またはフリー磁性層２９をフェリ構造で形成しても
よい。また図６に示すように、多層膜５５の不感領域Ｃ
上に電極層３６をオーバーラップさせてもよい。

【０１５８】次に図９ないし図１４は、図１に示す薄膜
磁気ヘッドの製造方法を示す一工程図である。各図は記
録媒体との対向面側から見た部分断面図である。

【０１５９】図９に示す工程では、パーマロイやセンダ
ストなどの磁性材料で形成された下部シールド層２０の
上に、アルミナなどの絶縁材料で形成された下部ギャッ
プ層２１を形成する。

【０１６０】次に前記下部ギャップ層２１上の全面に磁
気抵抗効果素子２２を構成する多層膜３１の各層を成膜
する。まず前記下部ギャップ層２１上にＴａなどの下地
層２３及びＮｉＦｅＣｒ合金などの非磁性材料層２４で
構成されるシードレイヤ層２５を形成する。次に前記シ
ードレイヤ層２５の上にＰｔＭｎ合金などで形成された
反強磁性層２６を形成する。さらに前記反強磁性層２６
の上に、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成された固定
磁性層２７、Ｃｕなどで形成された非磁性導電層２８、
ＮｉＦｅ合金などで形成されたフリー磁性層２９、及び
Ｔａなどで形成された保護層３０を形成する。

【０１６１】また図４に示す多層膜４６を成膜するに
は、固定磁性層２７及びフリー磁性層２９をフェリ状態
にして形成すればよい。また図５に示す多層膜４９を成
膜するには、前記フリー磁性層２９の上にバックド層４
７及び保護層４８を成膜して前記多層膜４９を構成すれ
ばよい。また図８に示す多層膜５５を成膜するには、前
記フリー磁性層２９の上に、さらに非磁性導電層５２、
固定磁性層５３、反強磁性層５４及び保護層３０を成膜
して前記多層膜５５を構成すればよい。

【０１６２】次に図９に示すように前記保護層３０の上
の中央部部分にリフトオフ用のレジスト層５７を塗布工
程・露光現像工程により形成する。図９に示すように前
記レジスト層５７の下面５７ｂには、切り込み部５７
ａ，５７ａが設けられる。

【０１６３】次に図１０に示す工程では、前記レジスト
層５７によって覆われていない多層膜３１のトラック幅
方向（図示Ｘ方向）における両側領域３１ｂ，３１ｂを
エッチングにより除去する。

【０１６４】本発明では前記多層膜３１の前記両側領域
３１ｂ，３１ｂを、下部ギャップ層２１の上面（磁気抵
抗効果素子の形成面２１ａ）が露出するまで深くエッチ
ングにより削り込むため、残された前記多層膜３１の両
側端面３１ａ，３１ａは、前記シードレイヤ層２５の下
面から保護層３０の上面にまで連続した傾斜面となり、
前記多層膜３１はほぼ台形状となる。また前記多層膜３
１の両側端面３１ａの前記形成面２１ａに対する傾きを
所定の角度を有して形成できるため、前記フリー磁性層
２９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法を所定の
長さ寸法で形成しやすい。よって本発明によれば前記フ
リー磁性層２９のトラック幅方向における幅寸法は予め
予定していた長さ寸法よりも長く形成され難く、前記幅
寸法から再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し
得ない不感領域Ｃを除いた磁気的なトラック幅（Ｍａｇ
−Ｔｗ）を所定の幅寸法で形成でき、今後の狭トラック
化に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することが可能に
なっている。

【０１６５】次に図１１では、前記多層膜３１の両側領
域３１ｂに露出した形成面２１ａ上に底上げ層３２をス
パッタ成膜する。なおこのとき、前記底上げ層３２の多
層膜３１側の端面３２ａが前記多層膜３１の両側端面３
１ａに接するようにする。図１１に示すように、前記底
上げ層３２のスパッタ成膜は、前記形成面２１ａの垂直
方向（図示Ｚ方向）に対して、第１のスパッタ粒子入射
角度θ１を有して行なわれ、具体的には前記第１のスパ
ッタ粒子入射角度は、０°以上で１０°以下であること
が好ましい。すなわち前記底上げ層３２は、前記形成面
２１ａに対してほぼ垂直方向からスパッタ成膜される。

【０１６６】このため図１１に示すように、前記底上げ
層３２の上面３２ｂは、前記形成面２１ａとほぼ平行に
形成され、前記上面３２ｂよりも上側に位置する前記多
層膜３１の両側端面３１ａに前記底上げ層３２が付着し
ない。

【０１６７】なお前記底上げ層３２の上面３２ｂは、前
記反強磁性層２６の下面２６ａよりも上側に位置するよ
うに前記底上げ層３２を成膜することが好ましい。また
前記底上げ層３２の膜厚は、８０Å以上であることが好
ましい。

【０１６８】また本発明では、前記底上げ層３２を、結
晶構造がｂｃｃ構造の金属膜で形成することが好まし
い。前記金属膜にはＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，
Ｔａを挙げることができ、これら１種以上あるいは２種
以上の元素を選択することが可能であるが、本発明では
特にＣｒ膜で前記底上げ層３２をスパッタ成膜すること
が好ましい。

【０１６９】あるいは前記底上げ層３２をＡｌ₂Ｏ₃やＳ
ｉＯ₂などの絶縁材料によって形成してもよい。この場
合、前記底上げ層３２と下部ギャップ層２１とで磁気抵
抗効果素子と下部シールド層２０間の絶縁性を図ること
が可能になるため絶縁耐圧を向上させることが可能であ
る。

【０１７０】なお前記底上げ層３２を、イオンビームス
パッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションス
パッタ法のいずれかを用いてスパッタ成膜することが好
ましい。また以下の工程で成膜されるバイアス下地層３
３、ハードバイアス層３４、中間層３５、電極層３６、
及び保護層３７もまた上記のスパッタ技術によって成膜
することが好ましい。

【０１７１】次に図１２に示す工程では、前記底上げ層
３２の上面３２ｂから前記多層膜３１の両側端面３１ａ
にかけてバイアス下地層３３をスパッタ成膜する。図１
２に示すように、前記バイアス下地層３３は、前記形成
面２１ａの垂直方向（図示Ｚ方向）に対して、第２のス
パッタ粒子入射角度θ２を有してスパッタ成膜される
が、前記第２のスパッタ粒子入射角度θ２は、第１のス
パッタ粒子入射角度θ１よりも大きいことが好ましい。
前記第２のスパッタ粒子入射角度θ２は、具体的には１
５°以上で６０°以下であることが好ましい。より好ま
しくは３０°以上で６０°以下である。

【０１７２】すなわち前記バイアス下地層３３は、底上
げ層３２の形成のときよりも、前記形成面２１ａの垂直
方向に対してより傾いた方向からスパッタ成膜される。
このため図１２に示すように前記バイアス下地層３３
は、前記底上げ層３２上のみならず、前記多層膜３１の
両側端面３１ａ上にも成膜されやすい。なおこのように
前記バイアス下地層３３が前記多層膜３３の両側端面３
１ａ上に延出形成されるときは、前記バイアス下地層３
３は前記フリー磁性層２９の両側端面にまで延出形成さ
れることが好ましいが、前記バイアス下地層３３が前記
フリー磁性層２９の両側端面の下側までしか延出してい
なくてもかまわない。また前記バイアス下地層３３は前
記多層膜３３の両側端面上に延出せず前記底上げ層３１
上にのみ形成されていてもよい。

【０１７３】なお本発明では、前記形成面２１ａ上に形
成された底上げ層３２とバイアス下地層３３の膜厚を足
した総合膜厚Ｈ１は、前記シードレイヤ層２５及び反強
磁性層２６の膜厚を足した総合膜厚Ｈ２の３０％以上と
なるように、図１１工程時の底上げ層３２及び図１２工
程時のバイアス下地層３３を成膜することが好ましい。
なお前記バイアス下地層３３の膜厚は３５Å以上で５０
Å以下の薄い膜厚で形成されることが好ましいため、前
記総合膜厚Ｈ１を前記総合膜厚Ｈ２の３０％以上とする
には、前記底上げ層３２の膜厚を図１１工程時にある程
度厚く成膜しておく必要がある。

【０１７４】これによって、次の工程時に成膜されるハ
ードバイアス層３４を、前記多層膜３１の両側領域３１
ｂ内において高い位置に形成でき、前記ハードバイアス
層３４を前記フリー磁性層２９の両側に十分な体積を持
って対向させることが可能である。

【０１７５】また前記形成面２１ａ上における前記バイ
アス下地層３３の上面３３ｃが、前記フリー磁性層２９
の下面２９ａよりも下側に位置するように、図１１工程
時における底上げ層３２及び図１２工程時におけるバイ
アス下地層３３の膜厚を適切に調整しながらスパッタ成
膜することが好ましい。これによって、前記ハードバイ
アス層３４を前記フリー磁性層２９の両側に十分な体積
を有して対向させることが可能である。

【０１７６】また前記フリー磁性層２９の両側に形成さ
れた前記バイアス下地層３３の前記形成面２１ａと平行
な方向における最大膜厚が、前記総合膜厚Ｈ１の０％以
上で７０％以下となるように、具体的には、前記最大膜
厚が０Å以上で１００Å以下となるように、あるいはよ
り好ましくは前記最大膜厚が前記総合膜厚Ｈ１が５％以
上で５０％以下となるように、具体的には前記最大膜厚
が２０Å以上で５０Å以下となるように、スパッタ時間
等を考慮しながら前記バイアス下地層３３を成膜するこ
とが好ましい。前記フリー磁性層２９の両側に付着する
前記バイアス下地層３３の膜厚が上記の膜厚以上で形成
されると、次の工程で形成されるハードバイアス層３４
から前記フリー磁性層２９に供給されるバイアス磁界が
小さくなりすぎ、前記フリー磁性層２９の磁化を適正に
単磁区化し得ない。このため本発明では前記フリー磁性
層２９の両側に形成されるバイアス下地層３３の膜厚を
上記範囲内に設定し、これによって前記ハードバイアス
層３４からのバイアス磁界を前記フリー磁性層２９に十
分な大きさを持って供給でき、前記フリー磁性層２９の
磁化を適正に単磁区化できるようになっている。

【０１７７】また本発明では、前記バイアス下地層３３
を、結晶構造がｂｃｃ構造の金属膜で形成することが好
ましく、そのような金属膜としてはＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，
Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのうちいずれか１種以上を選択で
きるが、このうちＣｒ膜で前記バイアス下地層３３を形
成することが好ましい。前記Ｃｒ膜は、次の工程で形成
されるハードバイアス層３４の結晶構造をｈｃｐ構造に
しやすく、前記ハードバイアス層３４の保磁力を大きく
することができるからである。

【０１７８】また上記したように底上げ層３２もＣｒ膜
で形成すると、図１１工程時の底上げ層３２及び図１２
工程時のバイアス下地層３３のスパッタ成膜をスパッタ
粒子入射角度を変えるだけで行うことができるから、製
造工程の容易化・簡略化を図ることが可能である。

【０１７９】なお前記底上げ層３２とバイアス下地層３
３を共に同じ金属膜で形成した場合は前記底上げ層３２
とバイアス下地層３３との境界が不明確になってしまう
が、スパッタ粒子入射角度を変えて２段階のスパッタ成
膜を行っているか否かは、前記底上げ層３２とバイアス
下地層３３とを総合した形状によって判断できる。

【０１８０】すなわち本発明では、前記形成面２１ａ上
に形成された底上げ層３２及びバイアス下地層３３の部
分の膜厚はＨ１と非常に厚く形成されるのに対し、前記
フリー磁性層２９の両側に形成された前記バイアス下地
層３３の膜厚は非常に薄く形成されるが、このような形
状となる場合は、上記したスパッタ粒子入射角度を変え
た２段階のスパッタ成膜を行っていると判断することが
可能である。なお底上げ層３２及びバイアス下地層３３
の様々な場所における膜厚の数値限定等については図
２、３で詳しく説明したので、そちらを参照されたい。

【０１８１】次に図１３に示す工程では、前記バイアス
下地層３３上にＣｏＰｔＣｒ合金などによるハードバイ
アス層３４をスパッタ成膜する。本発明では、上記した
ように前記多層膜３１の両側領域３１ｂに底上げ層３２
を形成しており、これによって前記底上げ層３２上にバ
イアス下地層３３を介して形成されるハードバイアス層
３４を、フリー磁性層２９の両側に十分な体積を有して
対向させることが可能である。したがって本発明の製造
方法によって形成された薄膜磁気ヘッドによれば、前記
ハードバイアス層３４からのバイアス磁界を適切に前記
フリー磁性層２９に供給でき、前記フリー磁性層２９の
磁化を適切に単磁区化することが可能になっている。

【０１８２】また本発明では、前記バイアス下地層３３
の下にシードレイヤ層２５及び反強磁性層２６が形成さ
れていないため前記バイアス下地層３３の結晶配向を適
切に整えることができ、よって前記バイアス下地層３３
上に形成される前記ハードバイアス層３４の保磁力を高
めることができる。

【０１８３】また本発明では図１３に示す工程時におい
て、前記ハードバイアス層３４の上面３４ｂが、前記フ
リー磁性層２９の上面２９ｂよりも上側に位置するよう
に、前記ハードバイアス層３４を成膜することが好まし
い。

【０１８４】さらに加えて、前記ハードバイアス層３４
の下面３４ａが、前記フリー磁性層２９の下面２９ａよ
りも下側に位置していれば、前記フリー磁性層２９の両
側には、前記形成面２１ａと平行な方向における前記フ
リー磁性層２９の膜厚範囲内にバイアス下地層３３を介
してハードバイアス層３４のみが対向するため、前記ハ
ードバイアス層３４から前記フリー磁性層２９に、より
十分なバイアス磁界を供給でき、より適切に前記フリー
磁性層２９の磁化の単磁区化を促進させることができ
る。

【０１８５】前記ハードバイアス層３４をスパッタ成膜
した後、前記ハードバイアス層３４上にＴａなどの中間
層３５をスパッタ成膜する。

【０１８６】次に図１４に示す工程では、前記中間層３
５上にＣｒやＡｕなどの電極層３６をスパッタ成膜した
後、前記電極層３６の上にＴａなどの保護層３７をスパ
ッタ成膜する。

【０１８７】そして図１４に示すリフトオフ用のレジス
ト層５７を除去し、続いて前記磁気抵抗効果素子上に上
部ギャップ層３８及び上部シールド層３９を形成するこ
とで、図１に示す薄膜磁気ヘッドが完成する。

【０１８８】以上のように本発明では、前記多層膜３１
上に一つのリフトオフ用のレジスト層５７を用いること
で、前記多層膜３１の両側領域３１ｂのエッチング工
程、及び前記両側領域３１ｂ上での底上げ層３２、バイ
アス下地層３３、ハードバイアス層３４、中間層３５、
電極層３６及び保護層３７のスパッタ成膜を連続して行
うことができる。このため上記の製造方法を用いれば本
発明における薄膜磁気ヘッドを容易に製造することがで
きる。

【０１８９】また本発明では、前記底上げ層３２の形成
時における第１のスパッタ粒子入射角度θ１を前記バイ
アス下地層３３の形成時における第２のスパッタ粒子入
射角度θ２よりも小さくすることで、前記底上げ層３２
及びバイアス下地層３３を容易に所定の形状で形成で
き、さらに本発明の製造方法によれば、ハードバイアス
層３４をフリー磁性層２９の両側に十分な体積を有して
対向させることが容易である。

【０１９０】次に図６及び図７に示すような、多層膜上
に電極層３６がオーバーラップした薄膜磁気ヘッドを製
造するには、図１４工程の電極層３６の形成時に、スパ
ッタ方向をより傾けて前記レジスト層５７の下面に形成
された切り込み部５７ａ内に前記電極層３６が延出形成
されるようにする。これによって前記電極層３６を前記
多層膜上に乗せて形成することが可能になる。

【０１９１】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、最下層に
シードレイヤ層を形成し、さらにその上に反強磁性層を
形成することで、前記反強磁性層の結晶配向は整えら
れ、磁気抵抗効果素子の抵抗変化率を向上させることが
できる。また本発明では前記シードレイヤ層からフリー
磁性層までの多層膜の両側端面を下面から上面に向けて
連続した傾斜面で形成することで、前記多層膜の両側に
形成されるバイアス下地層の下側に前記シードレイヤ層
が存在しないため、前記バイアス下地層を適切な結晶構
造及び結晶配向を有して形成することができる。よって
前記バイアス下地層の上に形成されるバイアス層の保磁
力を高めることができる。また磁気的なトラック幅（Ｍ
ａｇ−Ｔｗ）を小さくでき、今後の狭トラック化に対応
可能な薄膜磁気ヘッドを製造することが可能である。

【０１９２】しかも本発明では、前記バイアス下地層の
下に底上げ層を形成する。これによって前記バイアス下
地層の上に形成されるバイアス層を、前記多層膜の両側
領域内で高い位置に形成でき、フリー磁性層の両側に十
分な体積を有して対向させることができる。したがって
前記バイアス層からのバイアス磁界を前記フリー磁性層
に適切に供給でき、前記フリー磁性層の磁化の単磁区化
を促進させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、

【図２】図１に示す薄膜磁気ヘッドの右側形状を拡大し
た部分断面図、

【図３】本発明における別の実施形態の薄膜磁気ヘッド
の右側形状を拡大した部分断面図、

【図４】本発明における第２の実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、

【図５】本発明における第３の実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、

【図６】本発明における第４の実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、

【図７】本発明における第５の実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、

【図８】本発明における第６の実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、

【図９】図１に示す薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す一
工程図、

【図１０】図９に示す工程の次に行われる一工程図、

【図１１】図１０に示す工程の次に行われる一工程図、

【図１２】図１１に示す工程の次に行われる一工程図、

【図１３】図１２に示す工程の次に行われる一工程図、

【図１４】図１３に示す工程の次に行われる一工程図、

【図１５】従来における薄膜磁気ヘッドを記録媒体との
対向面側から見た部分断面図、

【図１６】本発明の薄膜磁気ヘッドと比較して問題点が
ある薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部
分断面図、

【図１７】本発明の薄膜磁気ヘッドと比較して問題点が
ある他の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見
た部分断面図、

【符号の説明】

２０下部シールド層２１下部ギャップ層２１ａ形成面２２磁気抵抗効果素子２５シードレイヤ層２６反強磁性層２７固定磁性層２８非磁性導電層２９フリー磁性層３０、４８保護層３１、４６、４９、５０、５１、５５多層膜３１ａ、４６ａ、４９ａ、５０ａ、５１ａ、５５ａ
（多層膜の）両側端面３２底上げ層３３バイアス下地層３４ハードバイアス層３６電極層４７バックド層５７レジスト層Ｍａｇ−Ｔｗ磁気的なトラック幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 43/12 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ (72)発明者石橋直周東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者斉藤真史東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AC03 AC09 AD55 AD63 AD65 5D034 BA03 BA04 BA05 BA12 BB08 DA07 5E049 AA04 AA07 AA09 AC00 AC05 BA12 CB02 GC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気抵抗効果素子の形成面上に、下から
順にシードレイヤ層、反強磁性層、前記反強磁性層との
交換結合磁界により磁化方向が固定される固定磁性層、
非磁性導電層、及び磁化が外部磁界に対し変動するフリ
ー磁性層を有して積層され、トラック幅方向における両
側端面が前記フリー磁性層の上面から前記シードレイヤ
層の下面にかけて連続面とされた多層膜と、前記多層膜の両側領域には、前記形成面上に形成され、
前記多層膜側の端面が前記多層膜の両側端面に接して形
成された底上げ層と、前記底上げ層上に形成され、前記
多層膜側の端面が多層膜の両側端面に接して形成された
バイアス下地層と、前記バイアス下地層の上に形成され
たバイアス層と、前記バイアス層上に形成された電極層
と、を有することを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】前記底上げ層の上面は、前記反強磁性層
の下面よりも上側に位置している請求項１記載の磁気抵
抗効果素子。
【請求項３】前記形成面上での前記底上げ層と前記バ
イアス下地層との膜厚を足した総合膜厚は、反強磁性層
とシードレイヤ層との膜厚を足した総合膜厚に対し３０
％以上で形成される請求項１または２に記載の磁気抵抗
効果素子。
【請求項４】前記底上げ層の膜厚は、８０Å以上で形
成される請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気抵抗
効果素子。
【請求項５】前記形成面上に前記底上げ層を介した位
置での前記バイアス下地層の膜厚は、３５Å以上で５０
Å以下で形成される請求項１ないし４のいずれかに記載
の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】前記バイアス下地層は、前記フリー磁性
層と前記バイアス層との間に介在するように、前記底上
げ層上から前記多層膜の両側端面上に延びて形成される
請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素
子。
【請求項７】前記形成面と平行な方向における前記フ
リー磁性層の両側端面とバイアス層間の最大距離は、０
Å以上で１００Å以下である請求項１ないし６のいずれ
かに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】前記最大距離は、２０Å以上で５０Å以
下である請求項７記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】前記形成面と平行な方向における前記フ
リー磁性層の両側端面とバイアス層間の最大距離は、前
記形成面上に形成された前記底上げ層及び前記バイアス
下地層の膜厚を足した総合膜厚に対し０％以上で７０％
以下である請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気抵
抗効果素子。
【請求項１０】前記最大距離は、前記形成面上に形成
された底上げ層及びバイアス下地層の膜厚を足した総合
膜厚に対し５％以上で５０％以下である請求項９記載の
磁気抵抗効果素子。
【請求項１１】前記底上げ層は、結晶構造がｂｃｃ構
造の金属膜で形成される請求項１ないし１０のいずれか
に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１２】前記底上げ層はＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，
Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのうちいずれか１種または２種以上の
金属膜で形成される請求項１１記載の磁気抵抗効果素
子。
【請求項１３】前記底上げ層は絶縁材料で形成される
請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁気抵抗効果素
子。
【請求項１４】前記バイアス下地層は、結晶構造がｂ
ｃｃ構造の金属膜で形成される請求項１ないし１３のい
ずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１５】前記バイアス下地層はＣｒ，Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのうちいずれか１種または２
種以上の金属膜で形成される請求項１４記載の磁気抵抗
効果素子。
【請求項１６】前記底上げ層及び前記バイアス下地層
は共にＣｒ膜で形成される請求項１２または１５に記載
の磁気抵抗効果素子。
【請求項１７】前記形成面上に前記底上げ層及びバイ
アス下地層を介した位置での前記バイアス層の下面は、
前記フリー磁性層の下面よりも下側に位置し、且つ前記
形成面上に前記底上げ層及びバイアス下地層を介した位
置での前記バイアス層の上面は、前記フリー磁性層の下
面よりも上側に位置する請求項１ないし１６のいずれか
に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１８】前記形成面上に前記底上げ層及びバイ
アス下地層を介した位置での前記バイアス層の上面は、
前記フリー磁性層の上面と同一面上に位置するか、ある
いは前記フリー磁性層の上面よりも上側に位置する請求
項１ないし１７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１９】前記シードレイヤ層は、面心立方晶の
（１１１）面あるいは体心立方晶の（１１０）面が優先
配向する磁性材料層あるいは非磁性材料層の単層構造で
あるか、または下地層の上に前記磁性材料層あるいは前
記非磁性材料層が形成された積層構造である請求項１な
いし１８のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項２０】前記シードレイヤ層は、ＮｉＦｅＹ合
金（ただしＹは、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｉから選ばれる少なくとも１種以上）で形成さ
れ、また前記下地層は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上で形成される請
求項１９記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項２１】以下の工程を有することを特徴とする
磁気抵抗効果素子の製造方法。（ａ）磁気抵抗効果素子の形成面上に、下からシードレ
イヤ層、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、及び
フリー磁性層の順に積層して多層膜を成膜する工程と、
（ｂ）リフトオフ用レジスト層を前記多層膜上の一部に
形成し、前記リフトオフ用レジスト層に覆われていない
前記多層膜を除去し、前記多層膜のトラック幅方向にお
ける両側端面に上面から下面にかけて連続面を形成する
工程と、（ｃ）前記形成面の垂直方向に対して第１のス
パッタ粒子入射角度θ１を有するイオンビームスパッタ
法を用いて、前記多層膜の両側に位置する前記形成面上
に底上げ層を成膜する工程と、（ｄ）前記形成面の垂直
方向に対して前記第１のスパッタ粒子入射角度θ１より
も大きい第２のスパッタ粒子入射角度θ２を有するイオ
ンビームスパッタ法を用いて、前記底上げ層上にバイア
ス下地層を成膜する工程と、（ｅ）前記バイアス下地層
上にバイアス層を成膜し、さらに前記バイアス層上に電
極層を形成する工程と、（ｆ）前記リフトオフ用レジス
ト層を除去する工程、
【請求項２２】前記第１のスパッタ粒子入射角度θ１
は、０°以上で１０°以下である請求項２１記載の磁気
抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２３】前記第２のスパッタ粒子入射角度θ２
は、１５°以上で６０°以下である請求項２１または２
２に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２４】前記（ｃ）工程及び（ｄ）工程におい
て、前記形成面上での底上げ層及びバイアス下地層の膜
厚を足した総合膜厚が、前記シードレイヤ層及び反強磁
性層の膜厚を足した総合膜厚の３０％以上となるよう
に、前記底上げ層及びバイアス下地層を成膜する請求項
２１ないし２３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の
製造方法。
【請求項２５】前記（ｄ）工程で、前記バイアス下地
層を底上げ層上から、前記フリー磁性層の両側端面上に
延出して成膜する請求項２１ないし２４のいずれかに記
載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２６】前記（ｄ）工程において、前記フリー
磁性層の両側に成膜されるバイアス下地層の前記形成面
と平行な方向への最大膜厚が、前記形成面上での底上げ
層及びバイアス下地層の膜厚を足した総合膜厚の０％以
上で７０％以下となるように、前記バイアス下地層を成
膜する請求項２１ないし２５のいずれかに記載の磁気抵
抗効果素子の製造方法。
【請求項２７】前記最大膜厚が、前記形成面上での底
上げ層及びバイアス下地層の膜厚を足した総合膜厚の５
％以上で５０％以下となるように、前記バイアス下地層
を成膜する請求項２６記載の磁気抵抗効果素子の製造方
法。
【請求項２８】前記（ｄ）工程において、前記形成面
上での前記底上げ層を介して形成されるバイアス下地層
の上面が、前記フリー磁性層の下面の下側に位置するよ
うに、前記（ｃ）工程における底上げ層、及び前記
（ｄ）工程における前記バイアス下地層を成膜する請求
項２１ないし２７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子
の製造方法。
【請求項２９】前記（ｅ）工程において、前記形成面
上に前記底上げ層及びバイアス下地層を介した位置での
前記バイアス層の上面が前記フリー磁性層の下面よりも
上側に位置するように、前記バイアス層を成膜する請求
項２１ないし２８のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子
の製造方法。
【請求項３０】前記底上げ層及びバイアス下地層を共
に結晶構造がｂｃｃ構造の同じ金属膜で、連続スパッタ
で成膜する請求項２１ないし２９のいずれかに記載の磁
気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項３１】前記底上げ層及びバイアス下地層を共
にＣｒ膜で成膜する請求項３０に記載の磁気抵抗効果素
子の製造方法。
【請求項３２】前記底上げ層を絶縁材料で成膜する請
求項２１ないし２９のいずれかに記載の磁気抵抗効果素
子の製造方法。
【請求項３３】下部シールド層上に下部ギャップ層を
介して、請求項１ないし２０のいずれかに記載された磁
気抵抗効果素子が形成され、前記磁気抵抗効果素子上に
上部ギャップ層を介して上部シールド層が形成されるこ
とを特徴とする薄膜磁気ヘッド。