JP2002157708A

JP2002157708A - 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびこれらの製造方法

Info

Publication number: JP2002157708A
Application number: JP2000348430A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Hosomi; 政功細見; Akio Furukawa; 昭夫古川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】磁束ガイド型ＣＰＰ構成のデュアル型ＭＲ素
子および磁気ヘッドにおいて、高感度化、トラック幅の
狭小化、高記録密度化を可能にする。【解決手段】磁気シールドを兼ねる電極１、２間に、
自由層を兼ねる磁束ガイド層１３を挟んでその両面に、
スペーサ層と固定層と反強磁性層とが積層された第１お
よび第２の積層部１１および１２が配置される。これら
積層部のいずれか一方と磁束ガイド層とはストライプ部
構成とされ、磁束ガイド層の一端が外部磁界の導入端と
される。他方の積層部は外部磁界の導入端よりストライ
プ方向に沿って奥行方向に後退した位置に、ストライプ
部に限定的に形成される。対の電極１および２間にセン
ス電流が通電され、積層部１１および１２の重ね合わせ
部を磁気抵抗効果の実働部とし、積層方向にセンス電流
の通電がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果（Ｍ
Ｒ）素子、磁気抵抗効果（ＭＲ）型磁気ヘッドおよびこ
れらの製造方法、特に、それぞれ対のスピンバルブ（Ｓ
Ｖ）型構成によるＧＭＲ素子、あるいはトンネル型構成
によるＴＭＲ素子が、各対の素子の自由層を共通にして
積層された構成によるいわゆるデュアル構造を有し、そ
のほぼ積層方向にセンス電流の通電がなされるＣＰＰ
（Current Perpendicular to Plane)構成による磁気抵
抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびこれらの
製造方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲ素子による磁気センサーは、感度の
良い磁気センサーとして、また、これを感磁部とする磁
気ヘッドは、大きな記録密度で、例えば磁気記録媒体か
らの記録信号磁界を読み取る変換器として、広く一般に
用いられている。

【０００３】通常一般のＭＲ素子は、その抵抗が、素子
の磁化方向と素子中を流れるセンス電流の通電方向との
なす角度の余弦の２乗に比例して変化する異方性磁気抵
抗効果を利用するものである。これに対し、最近では、
センス電流の流れている素子の抵抗変化が、非磁性層を
介する磁性層間での伝導電子のスピン依存性と異層界面
でのスピン依存性散乱により発生する、ＧＭＲ効果、な
かんずくスピンバルブ効果を用いた磁気抵抗効果（ＳＶ
ＧＭＲ）素子が用いられる方向にある。このＳＶＧＭＲ
素子は、異方性磁気抵抗効果におけるよりも抵抗変化が
大きく、感度の高い磁気センサー、磁気ヘッドを構成す
ることができる。

【０００４】ところで、磁気記録媒体における記録密度
が、５０Ｇｂ／ｉｎｃｈ²程度までの記録密度において
は、センス電流を電気伝導層方向、異層界面方向とする
いわゆるＣＩＰ（Current In-Plane) 構成を採ることが
できるが、更に高記録密度化がなされて、例えば１００
Ｇｂ／ｉｎｃｈ²が要求されてくると、０．１μｍ程度
のトラック幅がが要求され、この場合、ＣＩＰ構成で
は、現在の素子作製におけるパターニング技術として最
新のドライプロセスを利用しても、このような素子の形
成に限界があること、また、ＣＩＰ構成では、低抵抗化
の必要性から電流通路の断面積を大きくする必要があっ
て、狭小なトラック幅とすることに限界がある。

【０００５】一方、磁気抵抗効果変化率いわゆるＭＲ比
は、ｄＲ／Ｒ＝ＭＲ比（ＲはＭＲ素子の抵抗値、ｄＲ
は、抵抗変化分）であることから、ＭＲ比が決まれば、
素子の抵抗が大きいほど抵抗変化分が大きくなり、磁界
検出感度が高まる。しかしながら、ＣＩＰ構成において
は、その抵抗値がかなり大であることから、外部回路と
のマッチングにおいて、低抵抗化の必要性から電流通路
の断面積を大きくする必要があって、狭小なトラック幅
とすることに限界がある。これに対して、ＣＰＰ型構成
においては、むしろ、素子の小面積化によって抵抗値Ｒ
の増大化を図ることが望ましく、したがって、充分狭小
なトラック幅、例えば０．１μｍ以下のトラック幅とす
ることがが原理的には可能であり、この素子面積は、そ
のトラック幅が０．１μｍ以下、奥行長が０．１μｍ以
下という小面積化が期待される。

【０００６】一方、ＣＰＰ型構成においては、抵抗値を
上げる上で、ＭＲ素子の厚さは大きくすることが望まし
い。また、抵抗変化分を上げるためには、伝導電子の自
由行程分の膜厚を確保する上で、スピン依存散乱が発生
し得るサイトを増加させることが望ましい。これらのこ
とから、特にＣＰＰ型構成においては、対のＭＲ素子が
積層されたいわゆるデュアル構造とすることが望まし
い。因みに、ＣＰＰ−ＧＭＲにおいてデュアル構造の特
性が良好であることの報告がなされている（第２４回日
本応用磁気学会講演概要集２０００，ｐ．４２７参照。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ＣＰ
Ｐ構成のデュアル型ＳＶＧＭＲ素子あるいはＴＭＲ素子
は、高いＭＲ比、高い感度が得られるものの、これらの
有利性を充分得るには、上述したように、その面積を
０．１μｍ×０．１μｍあるいはそれ以下という小面積
にすることが望ましいが、デュアル型構成において、こ
のような小面積の対の素子を、これらに対する電流通路
を磁束ガイドを介して一致させるべく正確に位置合わせ
されることは極めて難しく、歩留り良く均一な特性のデ
ュアル型ＳＶＧＭＲ素子あるいはＴＭＲ素子を得ること
に問題がある。したがって、現状においては、磁束ガイ
ドを有する０．１μｍサイズ以下のデュアル素子は普及
されていない。

【０００８】一方、ＭＲ素子、あるいはＭＲ素子による
磁気ヘッドの製造においては、その外部磁界の導入がな
される例えば磁気ヘッドにおける磁気記録媒体との対接
ないしは対向面となる前方端は研磨加工されるものであ
り、この前方面に、ＭＲ効果を奏する部分すなわちＭＲ
素子本体が、直接臨む構成とする場合、その前方面の研
磨加工に際し、ＭＲ素子本体の奥行長や面積を正確に設
定して作業することが必要となり、高い加工精度が要求
される。例えば、０．１μｍサイズのＭＲ素子本体を構
成する場合、その研磨加工精度は０．０１μｍが要求さ
れる。

【０００９】これに対し、ＭＲ素子本体を、上述の前方
面から奥行き方向に後退させ位置に配置し、磁束ガイド
層を設けてその先端を、外部磁界の導入がなされる前方
端に臨ませてこの磁束ガイド層によって外部磁界をＭＲ
素子本体に導く構成を採る、いわゆる磁束ガイド型構成
による場合、上述した研磨加工の問題が回避される。

【００１０】ところで、このような磁束ガイド型をデュ
アル型構成に適用する場合、通常、一方のＭＲ素子の形
成、共通の磁束ガイド層の形成、他方のＭＲ素子の形成
が順次なされる。しかしながら、このような方法におい
て、磁束ガイド層を介して、小面積化された対のＭＲ素
子間の位置合わせを行うことは極めて困難で、正確性に
劣るため、特性のばらつき、歩留りの低下を来す。

【００１１】本発明においては、磁束ガイド型構成を有
しＣＰＰ構成によるデュアル型ＭＲ素子とこれによる磁
気ヘッドにおいて、その素子相互の位置合わせを正確に
行うことができる構造および製造方法を提供するもので
あり、これによって高感度化、トラック幅の狭小化、し
たがって高記録密度化を可能にし、また特性の均一、安
定化、歩留りの向上を図るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による磁気抵抗効
果素子は、相対向する対の電極もしくは磁気シールドを
兼ねる電極間に、自由層の一部もしくは全部を兼ねる磁
束ガイド層を挟んでその両面に、それぞれ磁束ガイド層
側から少なくともスペーサ層と固定層と反強磁性層とが
積層されて成る第１および第２の積層部が配置されて成
る。

【００１３】そして、これら第１および第２の積層部の
いずれか一方と磁束ガイド層とをストライプ部構成と
し、この磁束ガイド層の一端を外部磁界の導入端とす
る。そして、他方の第２または第１の積層部は、磁束ガ
イド層の外部磁界の導入端から、ストライプ方向に沿っ
て奥行方向に所要の距離だけ後退した位置において磁束
ガイド層のストライプの奥行長の一部に限定的に形成す
る。

【００１４】そして、対の電極間にセンス電流を通電す
ることによって、第１および第２の積層部の重ね合わせ
部を、実際に磁気抵抗効果を奏する実働部とする。この
ようにして、各層の積層方向にセンス電流の通電がなさ
れるＣＰＰ構成による磁束ガイド型のデュアル型磁気抵
抗効果素子構成するものでる。

【００１５】また、本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドは、その外部磁界、すなわち磁気記録媒体の記録部
から信号磁界を検出する感磁部が、上述した本発明によ
る磁気抵抗効果素子による構成とするものである。

【００１６】また、本発明による磁気抵抗効果素子の製
造方法においては、少なくとも第１の反強磁性層、第１
の固定層、第１のスペーサ層を有する第１の積層成膜を
形成する第１の成膜工程と、第１の積層成膜をストライ
プ状にパターニングして第１のストライプ部を形成する
第１のパターニング工程と、この第１のストライプ部の
周囲を少なくとも絶縁層によって埋め込む平坦化工程を
行う。

【００１７】更に、この平坦化面に、自由層の一部もし
くは全部を兼ねる磁束ガイド層と、少なくとも第２のス
ペーサ層、第２の固定層、第２の反強磁性層を有する第
２の積層成膜とを成膜する第２の成膜工程と、第２の積
層成膜と磁束ガイド層とに渡って、第１のストライプ部
と交叉する第２のストライプ部を形成して少なくともス
トライプ状の磁束ガイド層とストライプ状の第２の積層
成膜による第２の積層部とを形成する第２のパターニン
グ工程と、この第２のストライプ部を挟んで自由層の磁
気的安定性を確保するための硬磁性層を少なくとも形成
する工程とを有する。

【００１８】このようにして、外部磁界の導入端にスト
ライプ状磁束ガイド層の一端が臨み、外部磁界の導入端
から奥行き方向に後退した位置に、第１および第２のス
トライプ部の交叉部に残された第１の積層成膜による第
１の積層部を形成する。この第１の積層部は、その奥行
長が、磁束ガイド層および上記第２の積層部の奥行長よ
り小に選定される。

【００１９】このようして、第１および第２の積層部の
重ね合わせ部を、磁気抵抗効果を奏する実働部として構
成し、各層の積層方向にセンス電流の通電がなされるＣ
ＰＰ構成による磁束ガイド型のデュアル型磁気抵抗効果
素子を得る。

【００２０】また、本発明による磁気抵抗効果素子の製
造方法は、少なくとも第１の反強磁性層、第１の固定
層、第１のスペーサ層による第１の積層成膜と、自由層
の一部もしくは全部を兼ねる磁束ガイド層と、第２のス
ペーサ層、第２の固定層、第２の反強磁性層による第２
の積層成膜を形成する成膜工程と、第２の積層成膜の全
厚さに渡る深さを有し磁束ガイド層を露呈する深さの第
１のストライプ部を形成する第１のパターニング工程
と、第１のストライプ部の周囲を少なくとも絶縁層によ
って埋め込む平坦化工程と、第２の積層成膜と、磁束ガ
イド層と、第１の積層成膜とに渡る深さをもって第１の
ストライプ部と交叉する第２のストライプ部を形成し
て、少なくともそれぞれストライプ状の磁束ガイド層
と、第１の積層成膜による第１の積層部とを形成する第
２のパターニングする工程と、この第２のストライプ部
を挟んで第１および第２の自由層の磁気的安定性を確保
するための硬磁性層を少なくとも形成する工程とを行
う。

【００２１】このようにして、外部磁界の導入端に上記
ストライプ状の磁束ガイド層の一端が臨み、外部磁界の
導入端から奥行き方向に後退した位置に、第１および第
２のストライプ部の交叉部に残された第２の積層成膜に
よる第２の積層部が形成され、この第２の積層部の奥行
長が、磁束ガイド層および第１の積層部の奥行長より小
に選定された構成を得る。

【００２２】この構成によって、第１および第２の積層
部の重ね合わせ部を磁気抵抗効果の実働部とし、各層の
積層方向をセンス電流の通電がなされる方向とした垂直
通電型構成の磁気抵抗効果素子を得る。

【００２３】また、本発明による磁気ヘッドの製造方法
は、その感磁部を上述した各本発明による磁気抵抗効果
素子の製造方法をもって形成するものである。

【００２４】上述したように、本発明による磁気抵抗抵
抗効果素子（ＭＲ素子）によれば、自由層を共通として
これを挟んでその両側にそれぞれ第１および第２のスペ
ーサ層、第１および第２の固定層、第１および第２の反
強磁性層が配置された、いわゆるデュアル構成とするも
のであり、その一方をストライプ状とし、他方をこのス
トライプの奥行長より充分小さい小面積構造としたこと
によって、その実質的電流通路すなわち実際に磁気抵抗
効果動作がなされる実働部の断面積は、小面積構造部で
規定される。

【００２５】このように実働部の小面積化によって、Ｃ
ＰＰ構成において、抵抗値の増大化を図ることができ
て、前述した理由から抵抗変化量の増大化、すなわち感
度の向上を図ることができるものである。

【００２６】したがって、この構成によるＭＲ素子を用
いた本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて
は、高感度、トラック幅の狭小化がなされる。

【００２７】また、本発明によるＭＲ素子およびＭＲ効
果型の磁気ヘッドにおいては、ストライプ状の磁束ガイ
ド層が設けられ、この磁束ガイド層の一端を、外部磁界
導入端すなわち前方端に臨む構成とし、これより後退し
た位置にＭＲ素子の実働部が配置された構成としたこと
によって、前方面の研磨加工、およびその精度によっ
て、直接的に実働部の形状や、面積等が影響されること
を回避でき、特性の安定、均一化、長期の使用時におけ
る実働部の面積の変動等を回避できるものである。

【００２８】また、相対向する電極が磁気シールド効果
を有するなど磁気シールド構成とすことにより、外部磁
束導入部の狭小化が図られ、解像度の向上が図られる。
したがって、磁気ヘッドにおいては、記録密度の向上を
図ることができる。

【００２９】また、磁束ガイド層がストライプ状に奥行
き方向に延在形成され、その一部にＭＲの実働部が配置
された構成を有することから、外部磁束が、磁気シール
ド部に漏洩することを効果的に回避でき、有効にＭＲの
実働部のほぼ全幅、および全奥行長に渡るように導入さ
れて、磁気抵抗効果を有効に働かすことができるもので
ある。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明による磁気抵抗効果素子
（ＭＲ素子）と、これによる磁気ヘッドは、ＣＰＰ構成
による磁束ガイド型のデュアル型構成とされる。そし
て、そのＭＲ素子部の構成は、スピンバルブ型すなわち
ＳＶＧＭＲ、あるいはトンネル型すなわちＴＭＲ構成と
することができる。しかしながら、ＴＭＲは、その積層
膜構成において、トンネルバリア層を構成する絶縁膜が
介在されるので、ＳＶＧＭＲに比し、抵抗が大となるこ
とから、ＳＶＧＭＲ構成の方がより小面積化に有利とな
る。

【００３１】図１および図２にそれぞれの実施形態にお
ける一例の、一部を切り欠いた概略斜視図を示すよう
に、本発明によるＭＲ素子Ｍと、ＭＲ型磁気ヘッドＨの
感磁部を構成するＭＲ素子は、相対向する対の電極、こ
の例では磁気シールドを兼ねる電極１および２間に、そ
れぞれ導電性を有する第１および第２の積層部１１およ
び１２が、自由層の一部もしくは全部を兼ねる磁束ガイ
ド層１３を介して積層され、その自由層兼磁束ガイド層
１３を共通として、その両面に形成された第１および第
２の積層部１１および１２によってそれぞれ第１および
第２のＭＲ動作部が積層形成されたデュアル構成とされ
る。そして、この構成によってその自由層兼磁束ガイド
層１３は、第１および第２の磁気シールド兼電極１およ
び２間のほぼ中央に位置するように配置される。

【００３２】また、磁束ガイド層１３は、ストライプ状
とされ、その一端が外部磁界の導入端とされる。すなわ
ち、例えば磁気ヘッドにおいてその磁束ガイド層１３の
前方端が、磁気光記録媒体との対接ないしは対向面とな
る前方面３に臨んで構成される。

【００３３】図１および図２における各第１の積層部１
１、自由層兼磁束ガイド層１３、第２の積層部１２の各
積層部、すなわち本発明のデュアルスピンバルブ型構造
の基本構造を、図３および図４に示す。図３の構成にお
いては、第１の積層部１１は、図示しないが、例えば磁
気シールド兼電極上に下地膜４２が形成され、この上に
少なくとも第１の反強磁性層３１Ａと、第１の固定層３
２Ａと、第１のスペーサ層３３Ａが積層されて成り、第
２の積層部１２は、自由層（磁束ガイド層）１３を挟ん
でその上に、少なくとも第２のスペーサ層３３Ｂ、第２
の固定層３２Ｂ、第２の反強磁性層３１Ｂが積層され、
更にキャップ層６２が形成されて成る。

【００３４】図４の構成においては、図３の構成におけ
る各第１および第２の固定層３２Ａおよび３２Ｂがそれ
ぞれ非磁性層３２Ａ₂および３２Ｂ₂を介して磁性層３
２Ａ ₁および３２Ｂ₁が積層されてなるいわゆる積層フ
ェリ構造とされたシンセチック型構成とした場合で図４
において図３と対応する部分には同一符号を付して重複
説明を省略する。

【００３５】［第１の実施形態］この実施形態によるＭ
Ｒ素子ＭおよびＭＲ型磁気ヘッドＨは、図１に示すよう
に、第２の積層部１２と自由層兼磁束ガイド層１３とが
後述する第２のストライプ部Ｓ２として形成され、第１
の積層部１１が、自由層兼磁束ガイド層１３の外部磁界
の導入端、すなわち前方面３より、ストライプ方向に沿
う奥行方向に所要の距離Ｄだけ後退した位置に配置さ
れ、かつ第２の積層部の奥行長の一部に限定的に形成さ
れる。この構成において、対の電極１および２間にセン
ス電流を通電して、第１および第２の積層部１１および
１２の重ね合わせ部において、積層方向にセンス電流の
通電がなされて実質的磁気抵抗効果を奏する実働部とし
て動作させる。

【００３６】この図１で示した構造によるＭＲ素子、お
よびこれを感磁部とした磁気ヘッドを得る本発明製造方
法の一実施形態の一例を図５〜図１１を参照して説明す
る。

【００３７】図５に概略斜視図を示すように、例えばア
ルチック（ＡｌＴｉＣ）による基板４１上に、例えば厚
さ２μｍのＮｉＦｅのメッキ膜による第１の磁気シール
ド兼電極１を全面的に形成し、この上に、例えば厚さ３
ｎｍのＴａより成る下地層４２を形成する。

【００３８】そして、更にこの上に、前述した第１の積
層部２１を構成する第１の積層膜５１をそれぞれ全面的
にスパッタリングによって形成する。この第１の積層膜
５１の構成は、図１および図５〜図１１には図示しない
が、例えば図３で示した構成による。すなわち、例えば
厚さ３ｎｍのＴａより成る下地層４２と、厚さ１５ｎｍ
のＰｔＭｎより成る第１の反強磁性層３２Ａと、例えば
厚さ２ｎｍのＣｏＦｅより成る第１の固定層３３Ａと、
例えば厚さ２．５ｎｍのＣｕより成る非磁性層の第１の
スペーサ層３４Ａとの積層膜より構成する。

【００３９】図５に示すように、第１の積層膜５１上
に、所要奥行長を有するストライプ状のマスク４３を、
最終的に得る磁気ヘッドのトラック幅方向に延長して形
成する。このマスク４３は、後述する第１の積層部１１
に対するパターニングのマスクとなり、かつ絶縁層のパ
ターニングのリフトオフのマスクとなるものであり、こ
のマスク４３は、フォトレジスト層をフォトリソグラフ
ィによって形成することができる。

【００４０】図６に示すように、このマスク４３を用い
て第１のパターニング工程を行う。このパターニング
は、ドライプロセスによる例えばイオンミリングによっ
てマスク４３によって覆われていない部分の第１の積層
膜５１を除去して第１のストライプ部Ｓ１を形成する。
このストライプ部Ｓ１の奥行長ｄが、０．１μｍ以下に
選定する。

【００４１】次に、このパターニングによって生じた溝
Ｇ１を埋めるように、図７に示すように、Ａｌ₂Ｏ₃や
ＳｉＯ₂等の絶縁層４４を、ストライプ部Ｓ１の厚さに
対応して全面的にスパッタリングし、その後、マスク４
３を除去することによって、このマスク４３上の絶縁層
４４をリフトオフし、図示のように、絶縁層４４によっ
てストライプ部Ｓ１の表面を露出させた状態で表面平坦
化を図る。

【００４２】図８に示すように、平坦化面上に全面的
に、例えば厚さ１ｎｍのＣｏＦｅと厚さ５ｎｍのＮｉＦ
ｅと厚さ１ｎｍのＣｏＦｅとの３層構造による自由層兼
磁束ガイド層１３を順次スパッタリングによって形成す
る。そして、更にこの上に、前述の第２の積層構造部１
２を構成する第２の積層膜５２を全面的に形成する。こ
の第２の積層膜５２の構造は、図示しないが、例えば図
３で説明した基本構成による積層膜構造とする。例えば
厚さ２．５ｎｍのＣｕよりなる第２のスペーサ層３３
Ｂ、例えば厚さ２ｎｍのＣｏＦｅによる第２の固定層３
２Ｂと、例えば厚さ１５ｎｍのＰｔＭｎによる第２の反
強磁性層３１Ｂと、更に保護層すなわちキャップ層６２
として例えば厚さ３ｎｍのＴａ層をそれぞれスパッタリ
ングによって形成する。

【００４３】次に、図９に示すように、第２の積層膜５
２上に、例えば厚さ２μｍのＮｉＦｅより成る第２の磁
気シールド兼電極２を全面的に形成する。この電極２上
に、ストライプ部Ｓ１の延在方向（トラック幅方向）の
中心上で交叉するように奥行き方向に延在するストライ
プ状のマスク４５を形成する。このマスク４５について
も、後述する第２の積層膜５２に対するパターニングの
マスクとなり、かつリフトオフのマスクとなるものであ
り、このマスク４５は、フォトレジスト層をフォトリソ
グラフィによって形成することができる。

【００４４】そして、図１０に示すように、マスク４５
をパターニングマスクとして下地膜４２の表面を露出す
る位置まで第２の積層膜５２および第１の積層膜５１を
横切って第２のパターニング工程を例えばイオンミリン
グによって行い溝Ｇ２を形成することによって前述した
第２のストライプ部Ｓ２を形成する。このようにする
と、第２の積層膜５２が第２のストライプ部Ｓ２に残さ
れて形成されたストライプ状の第２の積層部１２が形成
されると共に、この第２の積層部１２下に自由層兼磁束
ガイド層１３を介して、第１の積層膜５１の、第１およ
び第２のストライプ部Ｓ１およびＳ２の交叉部において
残された部分によって、第２の積層部１２の奥行長より
小さいストライプＳ１の幅に相当する第１の積層部１１
が形成される。

【００４５】次に、図１１に、一部を切り欠いた斜視図
を示すように、溝Ｇ２内に例えば絶縁性のＣｏ−Ｆｅ₂
Ｏ₃より成る硬磁性層４６を例えばスパッタリングによ
って全面的に形成し、その後、マスク４５を除去するこ
とによってこのマスク４５上の硬磁性層４６をリフトオ
フする。この場合、硬磁性層４６の厚さは、溝Ｇ２の深
さに対応する厚さに選定することによってストライプ部
Ｓ２の表面すなわち第２の磁気シールド兼電極２を外部
に露出し、かつ表面をほぼ平坦化する。

【００４６】このようにして形成したブロックを各ＭＲ
素子ないしは磁気ヘッド素子に関して図１１に鎖線ａで
示す面に沿って厚さ方向に切断して図１で示したＭＲ素
子Ｍを有する磁気ヘッドＨを得る。

【００４７】この磁気ヘッドＨにおいて、その前方面
３、すなわち磁気記録媒体に対する対接面ないしは対向
面を研磨して形成し、この前方面３に磁束ガイド層１３
の一端、すなわち前方端面を臨ましめて、この前方端面
から、検出外部磁界、例えば磁気記録媒体からの記録情
報による信号磁界を、磁束ガイド層１３によって、この
磁束ガイド層１３すなわち自由層とこれを挟んで形成さ
れた第１および第２の積層部１１および１２によるデュ
アル型のＳＶに磁束導入を行う構成とする。

【００４８】この磁気ヘッドＨあるいはこれを切り出す
以前のブロック状態で、例えば真空中、２５０℃で、磁
束導入方向、すなわち外部磁界の印加方向に平行な磁場
を１０ｋＯｅ印加して各第１および第２の反強磁性層に
第１および第２の固定層側の表面の磁化を磁束導入層方
向に着磁する。また、例えば真空中、２００℃で、磁束
導入方向と直交する方向の磁場を１ｋＯｅ印加して自由
層すなわち磁束ガイド層１３に１軸磁気誘導異方性を付
与する。また、大気中、室温で、磁束導入方向と直交す
る方向に１０ｋＯｅの磁界を印加し、硬磁性層４６に面
方向に沿い、且つストライプ部Ｓ２と交叉する方向すな
わちトラック幅方向に着磁を行って自由層にバイアス磁
界を与える永久磁石を構成する。

【００４９】このようにして、図１に示すように、自由
層兼磁束ガイド層１３を挟んで、すなわち自由層を共通
にしてそれぞれスピンバルブ構造を構成する奥行き方向
に延在するストライプＳ２による第２の積層部１２と、
第１および第２のストライプＳ１およびＳ２の交叉部に
形成され第１の積層構造部１１によるデュアルスピンバ
ルブ構造が形成される。

【００５０】そして、この構成では、第２の積層部１２
が、外部磁界の導入端、すなわち前方面３より、奥行方
向に沿ってストライプ状に形成されるものの、第１の積
層部１１は、前方面３から奥行き方向に所要の距離Ｄだ
け後退した位置に配置され、かつ、この第１の積層部１
１の奥行長ｄは、第２の積層部の奥行長の一部に限定的
に形成される。

【００５１】この構成において、対の電極１および２間
にセンス電流を通電するＣＣＰ構成とすると、その通電
がなされて実質的にＭＲ効果を奏する実働部は、第１お
よび第２の積層部１１および１２の重ね合わせ部の限定
された領域となる。

【００５２】そして、この磁気ヘッドＨは、基板４１上
に形成されることから、例えば浮上型磁気ヘッドにおい
ては、磁気記録媒体との相対的移行によって浮上させる
スライダ構成とすることができ、前方面３は、いわゆる
ＡＢＳ面（Air Bearing Surface)となる。

【００５３】上述した例では、自由層兼磁束ガイド層１
３を挟んで形成される第１および第２の積層部１１およ
び１２を、図３で示した固定層３２Ａおよび３２Ｂがそ
れぞれ単層構造によるシンプル構造のデュアル構成とし
た場合であるが、例えば固定層を、図４で説明した非磁
性層３２Ａ₂および３２Ｂ₂が介在された磁性層３２Ａ
₁および３２Ｂ₁によるいわゆる積層フェリ構造を有す
るシンセティック構造のデュアル構成とすることもでき
る。この場合においては、前述した構成において、第１
および第２の積層膜５１および５２を構成する図４の第
１および第２の固定層３２Ａおよび３２Ｂを、それぞれ
例えば厚さ２ｎｍの各２層磁性層３２Ａ₁間および３２
Ｂ₂間に、例えば厚さ０．９ｎｍの非磁性層３２Ａ₂お
よび３２Ｂ₂が介在された３層構造とする。［第２の実施形態］この実施形態は、図２に示すよう
に、第１の積層部１１が、奥行き方向に延びるストライ
プ構造とされ、第２の積層部１２が、前方面３から距離
Ｄだけ後退した位置に配置された、積層部１１の奥行長
に比し小なる奥行長とされた構成とした場合で、この場
合においても両第１および第２の積層部の重なり部にお
いて実質的にＭＲ動作がなされる実働部が構成された構
成とした場合である。

【００５４】この場合の、本発明製造方法の一実施形態
の一例を、図１２〜図１７を参照して説明する。前述の
第１の実施形態に対応する部分は、図５〜図１１の各部
に対応する部分に同一符号を付すことによって簡単に説
明する。

【００５５】この場合、図１２に概略斜視図を示すよう
に、図５におけると同様の構成をもって基板４１上に第
１の磁気シールド兼電極１を全面的に形成し、この上
に、下地層４２を形成する。

【００５６】更にこの上に、前述した第１の積層部２１
を構成する第１の積層膜５１をそれぞれ全面的にスパッ
タリングによって形成する。この第１の積層膜５１の構
成は、第１の実施形態の例におけると同様の構成とする
ことができる。続いて、この実施形態においては、第１
の積層膜５１上に、図８および図９で説明した構成によ
る自由層兼磁束ガイド層１３と第２の積層膜５２と第２
の磁気シールド兼電極２をそれぞれ成膜する。

【００５７】そして、この第２の磁気シールド兼電極２
上に、所要の幅（奥行長）を有するストライプ状のマス
ク４３を一方向、実際には最終的に得る磁気ヘッドのト
ラック幅方向に延長して形成する。このマスク４３は、
例えばフォトレジスト層をフォトリソグラフィによって
形成することができる。

【００５８】図１３に示すように、このマスク４３を用
いて第１のパターニング工程を行う。このパターニング
は、ドライプロセスによる例えばイオンイオンミリング
によってマスク４３によって覆われていない部分の第２
の磁気シールド兼電極２と第２の積層膜５２を除去して
第１のストライプ部Ｓ１を形成する。

【００５９】次に、このパターニングによって生じた溝
Ｇ１を埋めるように、Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂等の絶縁層
４４を、ストライプ部Ｓ１の厚さに対応してマスク４３
上を含んで全面的にスパッタリングし、その後、マスク
４３を除去することによって、このマスク４３上の絶縁
層４４をリフトオフし、図１４に示すように、上述した
例えばＡｌ₂Ｏ₃による絶縁層４４によってストライプ
部Ｓ２の表面をを露出させた状態で表面平坦化を図る。

【００６０】図１５に示すように、平坦化面上にストラ
イプ部Ｓ１の延在方向（トラック幅方向）の中心上で交
叉するように奥行き方向に延在するストライプ状のマス
ク４５を例えばフォトレジスト層をフォトリソグラフィ
によって形成する。

【００６１】そして、図１６に示すように、マスク４５
をパターニングマスクとして第２の磁気シールド兼電極
２を除去する第２のパターニング工程を例えばイオンミ
リングによって行い溝Ｇ２を形成することによって前述
した第２のストライプ部Ｓ２を形成する。このようにす
ると、第２の積層膜５２が第１のストライプ部Ｓ１に残
されて形成されたストライプ状の第２の積層部１２が形
成されると共に、この第２の積層部１２下に自由層兼磁
束ガイド層１３を介して、第２および第１のストライプ
部Ｓ１およびＳ２の交叉部において残された第１の積層
膜５１部分によって、第１の積層部１１の奥行長より奥
行長ｄ（すなわちストライプＳ１の幅に相当する）を有
する小さい第２の積層部１２が形成される。

【００６２】次に、図１７に、一部を切り欠いた斜視図
を示すように、溝Ｇ２内に例えば絶縁性の例えば絶縁性
の硬磁性層４６を例えばスパッタリングによって全面的
に形成し、その後、マスク４５を除去することによって
このマスク４５上の硬磁性層４６をリフトオフする。こ
の場合、硬磁性層４６の厚さは、溝Ｇ２の深さに対応す
る厚さに選定することによってストライプ部Ｓ２の表面
すなわち第２の磁気シールド兼電極２を外部に露出し、
かつ表面をほぼ平坦化する。

【００６３】このようにして形成したブロックを各ＭＲ
素子ないしは磁気ヘッド素子に関して図１１に鎖線ａで
示す面に沿って厚さ方向に切断する。このようにして、
例えば磁気記録媒体に対する対接面ないしは対向面とな
る前方面３を研磨して形成し、この前方面３に磁束ガイ
ド層１３の前方端面を臨ましめてこの前方端面から、検
出外部磁界、例えば磁気記録媒体からの記録情報による
信号磁界を導入するようにする。

【００６４】そして、例えば真空中、２５０℃で、磁束
導入方向、すなわち外部磁界の印加方向に平行な磁場を
１０ｋＯｅ印加して各第１および第２の反強磁性層に第
１および第２の固定層側の表面の磁化を磁束導入層方向
に着磁する。また、例えば真空中、２００℃で、磁束導
入方向と直交する方向の磁場を１ｋＯｅ印加して自由層
すなわち磁束ガイド層１３に１軸磁気誘導異方性を付与
する。また、大気中、室温で、磁束導入方向と直交する
方向に１０ｋＯｅの磁界を印加し、硬磁性層４６に面方
向に沿い、且つストライプ部Ｓ１と交叉する方向すなわ
ちトラック幅方向に着磁する。

【００６５】このようにして、図２に示すように、自由
層兼磁束ガイド層１３を挟んで、すなわち自由層を共通
にしてそれぞれスピンバルブ構造を構成するストライプ
部Ｓ１およびＳ２の交叉部に残された第２の積層膜５２
による第２の積層部１２と、奥行き方向に延在するスト
ライプＳ２による第１の積層部１１とによるデュアルス
ピンバルブ構造が形成される。

【００６６】この場合においては、図２に示すように、
第１の積層部１１が外部磁界の導入端、すなわち前方面
３より、奥行方向に沿ってストライプ状に形成されるも
のの、第２の積層部１２は、前方面３から奥行き方向に
所要の距離Ｄだけ後退した位置に配置され、かつこの第
２の積層部１２の奥行長は、第１の積層部１１の奥行長
の一部に限定的に形成される。この構成において、対の
電極１および２間にセンス電流を通電するＣＣＰ構成と
すると、その通電がなされて実質的にＭＲ効果を奏する
実働部は、第１および第２の積層部１１および１２の重
ね合わせ部の限定された領域となる。

【００６７】そして、この例においても、その基本構成
を、図３の構成のみならず、図４で示したシンセティッ
ク構造とすることができる。

【００６８】また、上述した各例においては、自由層の
全てを磁束ガイド層１３と兼ねしめる構成とした場合で
あるが、或る場合は自由層の一部の厚さを、第１および
第２の積層膜５１および５２において形成することもで
きる。

【００６９】そして、上述した第１および第２の実施形
態によるいずれの製造方法および構造においても、ＭＲ
素子の実働部面積は、第１および第２の積層部１１およ
び１２の部分の一方が重ね合わせられた構成とすること
によって規定するようにしたことから、本発明構成にお
いては、その幅およびＷおよび奥行長ｄを、共に０．１
μｍ以下とする。

【００７０】そして、このように例えば奥行きを０．１
μｍ以下とする場合、この実働部が直接前方面に臨む構
成とされるときは、例えばスライダの形成等における前
方面３の設定の精度は、０．０１μｍ以下とする必要が
あるが、上述の本発明構成によれば、磁束ガイド型構成
として、その実働部が直接前方面に臨む構成を採らない
構成とすることによって、前方面３の研磨加工の精度に
依存することなく、上述した０．１μｍ以下の構成が実
現でき、高感度、狭小トラックを構成することができ
る。

【００７１】上述した例では、硬磁性膜４６が絶縁性を
有する材料層によって構成した場合であるが、導電性を
有する例えばＣｏＣｒＰｔによって構成する場合には、
硬磁性膜４６の成膜に先立って溝Ｇ２に例えば厚さ１６
ｎｍのＳｉＯ₂による絶縁性下地膜をストライプ部Ｓ２
の側面を含んで形成し、更に被着性強度を得るための例
えば厚さ５ｎｍのＣｒによる下地膜を積層し、この上に
導電性を有する例えば厚さ１５ｎｍのＣｏＣｒＰｔによ
る硬磁性膜の形成を行う。

【００７２】次に、ＭＲの実働部の奥行長、トラック
幅、磁束ガイド層の奥行長をそれぞれ変更した場合の、
本発明の実施例、比較例、参考例について、それぞれの
特性測定を行った結果を表１〜表３に列記する。

【００７３】表１に列記した各実施例および参考例は、
図１で説明した構造、すなわち下層の第１の積層部１１
を小面積とし、磁束ガイド層１３と上層の第２の積層部
１２をストライプ状とした場合で、実施例１〜４と参考
例１は、そのＭＲ構造を、図３で示したデュアル型のス
ピンバルブ（Ｄ−ＳＶと記す）構成とした場合であり、
実施例５〜８と参考例２は、図４で示したデュアル型の
固定層を積層フェリ構造としたシンセッティックスピン
バルブ（Ｄ−Ｓｙｎ−ＳＶと記す）構成とした場合あ
る。

【００７４】また、表１における比較例は、図１の構造
において、ストライプ状の自由層兼ガイド層１３を残し
て第２の積層部１２を省略した構成とした場合である。
そして、比較例１〜３は、図１９で基本構成を示すボト
ム型のシングルスピンバルブ（Ｓ−ＳＶと記す）とした
場合であり、比較例４〜５は、図２０に基本構成を示す
ボトム型のシングルスピンバルブでその固定層を積層フ
ェリ層としたシンセッティックスピンバルブ（Ｓ−Ｓｙ
ｎ−ＳＶと記す）構成とした場合ある。図１９および図
２０において、図３および図４と対応する部分には同一
符号を付して重複説明を省略する。

【００７５】この表２に列記した各実施例および参考例
は、図２で説明した構造、すなわち上層の第２の積層部
１２を小面積とし、磁束ガイド層１３と下層の第１の積
層部１１をストライプ状とした場合で、実施例９，１２
と参考例３は、そのＭＲ構造を、図３で示したＤ−ＳＶ
構成とした場合であり、実施例１０，１１，１３〜１
６、参考例４は、図４で示したＤ−Ｓｙｎ−ＳＶ構成と
した場合ある。

【００７６】また、この表２における比較例は、図２の
構造において、第１の積層部１１を省略した構成としス
トライプ状の自由層兼ガイド層１３と、小面積の第２の
積層部１２による構成とした場合である。そして、この
場合、比較例７〜９はＳ−ＳＶ構成とし、比較例１０〜
１２は、Ｓ−Ｓｙｎ−ＳＶ構成とし、図１８および図１
９においてその配置関係が反転したトップ型構成とした
場合である。

【００７７】更に、表３は、いずれもデュアル型構成と
するものの、ストライプ状の自由層兼磁束ガイド層１３
を挟んでそれぞれ小面積構造の第１および第２の積層部
１１および１２を配置した場合で、比較例１３〜１５
は、Ｄ−ＳＶ構成とした場合、比較例１６〜１８は、Ｄ
−Ｓｙｎ−ＳＶ構成とした場合である。

【００７８】上述した各例における測定は、図１および
図２の構成において、上方電極は、磁気シールド効果を
有することのない電極を用いたものであり、この測定
は、擬似静電テスター（Quasi Static Tester)によって
上下両電極間に、すなわちＣＰＰ型の通電をもって外部
磁場を前方面３に対して垂直方向に、−８００〔Ｏｅ〕
から＋８００〔Ｏｅ〕まで印加した時の電圧変化を読み
取り、その電圧の最大値と最小値の出力によってｄＲの
測定を行った。

【００７９】また、表１〜表３の各例におけるＤ−ＳＶ
構造、Ｄ−Ｓｙｎ−ＳＶ構造、Ｓ−ＳＶ構造およびＳ−
Ｓｙｎ−ＳＶ構造における各部の組成、膜厚を、表４お
よび表５に示す。

【００８０】

【表１】

【００８１】

【表２】

【００８２】

【表３】

【００８３】

【表４】

【００８４】

【表５】

【００８５】表１および表２から明らかなように、シン
グルスピンバルブ（Ｓ−ＳＶ，Ｓ−Ｓｙｎ−ＳＶ）に比
して本発明のデュアル構成のＤ−ＳＶ，Ｄ−Ｓｙｎ−Ｓ
Ｖは大きな抵抗変化ｄＲが得られる。したがって、感度
の向上を図ることができる。また、実働部のサイズを
０．１μｍ以下とする本発明構成によれば、参考例と比
較して明らかなように、ｄＲの向上が図られている。ま
た、表３から分かるように、２つの小面積のＳＶを重ね
て作製した場合、その製造は極めて困難で、０．１μｍ
以下では、特性が得られないことが分かる。

【００８６】上述したように、本発明によれば、優れた
特性のＭＲ素子が得られることから、感度に優れた再生
磁気ヘッドを構成することができる。

【００８７】また、本発明による磁気ヘッドは、磁気記
録媒体からの信号検出すなわち再生ヘッドとして用いる
ことができるが、記録再生ヘッドを構成する場合におい
ては、例えば図１あるいは図２における例えば第２の磁
気シールド兼電極２上に誘導型薄膜記録ヘッドを配置し
て一体化した構成とすることができる。

【００８８】図１８は、その一例の概略斜視図を示すも
ので、この例においては、本発明によるＧＭＲ素子を感
磁部とする本発明による磁気ヘッドＨ上に、例えば電磁
誘導型の薄膜磁気記録ヘッド１３０を積層することによ
って磁気記録再生ヘッドとして構成することができる。
そして、前方面３に臨む部分において記録ヘッド１３０
の磁気ギャップを構成する例えばＳｉＯ₂等より成る非
磁性層１３１を形成する。そして、後方部上に、例えば
導電層がパターニングされて成るコイル１３２が形成さ
れ、このコイル１３２上には、絶縁層が被覆され、この
コイル１３２の中心部には、絶縁層および非磁性層１３
１に透孔１３３が穿設されて第２のシールド兼電極２を
露出する。

【００８９】一方、非磁性層１３１上に、前方面３の前
方端を臨ぞませ、コイル１３２の形成部上を横切って透
孔１３３を通じて露出する第２のシールド兼電極層２上
に接触して磁気コア層１３４を形成する。このようにし
て磁気コア層１３４の前方端と第２のシールド兼電極層
２との間に非磁性層１３１の厚さによって規定された磁
気ギャップｇが形成された電磁誘導型の薄膜記録磁気ヘ
ッド１３０を構成する。この磁気ヘッド１３０上には、
鎖線図示のように、絶縁層による保護層１３５が形成さ
れる。

【００９０】このようにして、本発明による磁気抵抗効
果型の再生磁気ヘッドＨと、薄膜型の記録ヘッド１３０
とが積層されて一体化されてなる記録再生磁気ヘッドを
構成することができる。

【００９１】尚、上述した例では、スピンバルブ型すな
わちＳＶＧＭＲ構成とした場合であるが、スペーサ層３
３Ａおよび３３Ｂを例えば厚さ０．６ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃
層によるトンネルバリア層によって構成することによっ
てＴＭＲ構成とすることのできる。

【００９２】また、本発明によるＭＲ素子、ＭＲ型磁気
ヘッドおよび製造方法は、上述した実施形態および例に
限定されるものではなく、使用態様等に応じて本発明構
成において種々の変形変更を行うことができる。

【００９３】

【発明の効果】上述したように、本発明による磁気抵抗
抵抗効果素子（ＭＲ素子）によれば、自由層を共通とす
るデュアル構成とするものであり、その一方をストライ
プ状とし、他方をこのストライプの奥行長より充分小さ
い小面積構造としたことによって、その垂直方向の通電
における電流通路、すなわち実際に磁気抵抗効果動作が
なされる実働部の断面積は、小面積構造部で規定され
る。

【００９４】このように実働部の小面積化によって、Ｃ
ＰＰ構成において、抵抗値の増大化を図ることができ
て、前述した理由から抵抗変化量の増大化、すなわち感
度の向上を図ることができるものである。

【００９５】したがって、この構成によるＭＲ素子を用
いた本発明によるＭＲ型磁気ヘッドにおいては、高感
度、トラック幅の狭小化がなされる。

【００９６】また、本発明によるＭＲ素子およびＭＲ効
果型の磁気ヘッドにおいては、ストライプ状の磁束ガイ
ド層が設けられ、この磁束ガイド層の一端を、外部磁界
導入端すなわち前方端に臨む構成とし、これより後退し
た位置にＭＲ素子の実働部が配置された構成としたこと
によって、前方面の研磨加工、およびその精度によっ
て、直接的に実働部の形状や、面積等が影響されること
を回避でき、また正確に実働部の面積等の設定がなされ
ることから、特性の安定、均一化とともに、長期の使用
時における実働動作部の面積の変動等を回避できる。

【００９７】また、相対向する電極が磁気シールド効果
を有するなど磁気シールド構成とすことにより、外部磁
束導入部の狭小化が図られ、解像度の向上が図られる。
したがって、磁気ヘッドにおいては、記録密度の向上を
図ることができる。

【００９８】また、磁束ガイド層がストライプ状に奥行
き方向に延在形成され、その一部にＭＲの実働部が配置
された構成を有することから、外部磁束が、磁気シール
ド部に漏洩することを効果的に回避でき、有効にＭＲの
実働部のほぼ全幅、および全奥行長に渡るように導入さ
れて、磁気抵抗効果を有効に働かすことができるもので
ある。

【００９９】更に、第１および第２の磁気シールドを有
するがシールド型構成とする場合、これら間のギャップ
の中心位置に、自由層および磁束ガイド層の配置がなさ
れることが効率の良い磁気抵抗効果を得る上で重要であ
るが、本発明構成におけるように、デュアル構成といた
ことにより、その自由層および磁束ガイド層が、ギャッ
プのほぼ中心に位置させることができる。すなわちシン
グル型構成とするときは、その自由層および磁束ガイド
層を、ギャップの中心位置に配置することにより、必然
的にＭＲ積層部は、ギャップの半分の厚さとなることか
ら、充分な抵抗増加が図られない。これに対し、デュア
ル構成とすることによってギャップ内において全体とし
てＭＲの積層部の厚さを充分大とすることができ、その
抵抗値Ｒを大に、したがって抵抗変化分ｄＲの増大化が
図られる。

【０１００】また、本発明によれば、上述したように、
高感度、トラック幅の狭小化が図られた磁気ヘッドを構
成できることから、例えばＭＲＡＭ（Magnetical Rando
m Access Memory)用電磁変換素子への適用、また、特
に、例えば長時間の動画処理への適用に対する高記録密
度化に対応できる磁気抵抗効果型磁気ヘッドを構成する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気抵抗効果素子およびこれによ
る磁気ヘッドの一例の一部を断面とした斜視図である。

【図２】本発明による磁気抵抗効果素子およびこれによ
る磁気ヘッドの他の一例の一部を断面とした斜視図であ
る。

【図３】本発明による磁気抵抗効果素子の基本構成図で
ある。

【図４】本発明による磁気抵抗効果素子の他の基本構成
図である。

【図５】本発明製造方法の一例の一工程における概略斜
視図である。

【図６】本発明製造方法の一例の一工程における概略斜
視図である。

【図７】本発明製造方法の一例の一工程における概略斜
視図である。

【図８】本発明製造方法の一例の一工程における概略斜
視図である。

【図９】本発明製造方法の一例の一工程における概略斜
視図である。

【図１０】本発明製造方法の一例の一工程における概略
斜視図である。

【図１１】本発明製造方法の一例の一工程における概略
斜視図である。

【図１２】本発明製造方法の他の一例の一工程における
概略斜視図である。

【図１３】本発明製造方法の他の一例の一工程における
概略斜視図である。

【図１４】本発明製造方法の他の一例の一工程における
概略斜視図である。

【図１５】本発明製造方法の他の一例の一工程における
概略斜視図である。

【図１６】本発明製造方法の他の一例の一工程における
概略斜視図である。

【図１７】本発明製造方法の他の一例の一工程における
概略斜視図である。

【図１８】記録再生磁気ヘッドの一例の概略斜視図であ
る。

【図１９】比較例における基本構成を示す図である。

【図２０】比較例における基本構成を示す図である。

【符号の説明】

１，２・・・第１，第２の磁気ールド兼電極、３・・・
前方面、１１，１２・・・第１，第２の積層部、１３・
・・自由層兼磁束ガイド層、３１Ａ、３１Ｂ・・・第
１，第２の反強磁性層、３２Ａ，３２Ｂ・・・第１，第
２の固定層，３３Ａ，３３Ｂ・・・第１，第２のスペー
サ層、４１・・・基板、４２・・・下地層、４３、４５
・・・マスク、４４・・・絶縁層、４６・・・硬磁性
層、５１，５２・・・第１，第２の積層膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対向する対の電極もしくは磁気シール
ドを兼ねる電極間に、自由層の一部もしくは全部を兼ねる磁束ガイド層を挟ん
でその両面に、それぞれ該磁束ガイド層側から少なくと
もスペーサ層と固定層と反強磁性層とが積層されて成る
第１および第２の積層部が配置され、上記第１および第２の積層部のいずれか一方と上記磁束
ガイド層とがストライプ部構成とされ、該ストライプ部
の磁束ガイド層の一端が外部磁界の導入端に臨み、他方の上記第１または第２の積層部は、上記外部磁界の
導入端より、上記ストライプ方向に沿って奥行方向に所
要の距離だけ後退した位置に、上記ストライプ部の奥行
長の一部に限定的に形成され、上記対の電極間にセンス電流が通電されるようになされ
て、上記第１および第２の積層部の重ね合わせ部を磁気
抵抗効果の実働部とし、上記各層の積層方向にセンス電
流の通電がなされる垂直通電型構成によることを特徴と
する磁気抵抗効果素子。
【請求項２】上記第１または第２の積層部のいずれか
一方の奥行長が０．１μｍ以下とされ、他方の奥行長が
０．１μｍより大とされたことを特徴とする請求項１に
記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】磁気抵抗効果素子による感磁部を有し、上記磁気抵抗効果素子は、相対向する対の電極もしくは磁気シールドを兼ねる電極
間に、自由層の一部もしくは全部を兼ねる磁束ガイド層を挟ん
でその両面に、それぞれ該磁束ガイド層側から少なくと
もスペーサ層と固定層と反強磁性層とが積層されて成る
第１および第２の積層部が配置され、上記第１および第２の積層部のいずれか一方と上記磁束
ガイド層とがストライプ部構成とされ、該ストライプ部
の磁束ガイド層の一端が外部磁界の導入端に臨み、他方の上記第１または第２の積層部は、上記外部磁界の
導入端より、上記ストライプ方向に沿って奥行方向に所
要の距離だけ後退した位置に、上記ストライプ部の奥行
長の一部に限定的に形成され、上記対の電極間にセンス電流が通電されるようになされ
て、上記第１および第２の積層部の重ね合わせ部を磁気
抵抗効果の実働部とし、上記各層の積層方向にセンス電
流の通電がなされる垂直通電型構成によることを特徴と
する磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項４】上記第１または第２の積層部のいずれか
一方の奥行長が０．１μｍ以下とされ、他方の積層部の
奥行長が０．１μｍより大とされたことを特徴とする請
求項３に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項５】少なくとも第１の反強磁性層、第１の固
定層、第１のスペーサ層を有する第１の積層成膜を形成
する第１の成膜工程と、上記第１の積層成膜をストライプ状にパターニングして
第１のストライプ部を形成する第１のパターニング工程
と、該第１のストライプ部の周囲を少なくとも絶縁層によっ
て埋め込む平坦化工程と、該平坦化面に、自由層の一部もしくは全部を兼ねる磁束
ガイド層と、少なくとも第２のスペーサ層、第２の固定
層、第２の反強磁性層を有する第２の積層成膜を成膜す
る第２の成膜工程と、上記第２の積層成膜と上記磁束ガイド層とに渡って、上
記第１のストライプ部と交叉する第２のストライプ部を
形成して少なくともストライプ状の磁束ガイド層とスト
ライプ状の上記第２の積層成膜による第２の積層部とを
形成する第２のパターニング工程と、該第２のストライプ部を挟んで上記自由層の磁気的安定
性を確保するための硬磁性層を少なくとも形成する工程
とを有し、外部磁界の導入端に上記ストライプ状磁束ガイド層の一
端が臨み、上記外部磁界の導入端から奥行き方向に後退した位置
に、上記第１および第２のストライプ部の交叉部に残さ
れた上記第１の積層成膜による第１の積層部が形成さ
れ、上記第１の積層部の奥行長が、上記磁束ガイド層および
上記第２の積層部の奥行長より小に選定され、上記第１および第２の積層部の重ね合わせ部を磁気抵抗
効果の実働部とし、上記各層の積層方向にセンス電流の
通電がなされる方向とした垂直通電型構成の磁気抵抗効
果素子を得ることを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造
方法。
【請求項６】少なくとも第１の反強磁性層、第１の固
定層、第１のスペーサ層による第１の積層成膜と、自由
層の一部もしくは全部を兼ねる磁束ガイド層と、第２の
スペーサ層、第２の固定層、第２の反強磁性層による第
２の積層成膜を形成する成膜工程と、上記第２の積層成膜の全厚さに渡る深さを有し上記磁束
ガイド層を露呈する深さの第１のストライプ部を形成す
る第１のパターニング工程と、該第１のストライプ部の周囲を少なくとも絶縁層によっ
て埋め込む平坦化工程と、上記第２の積層成膜と、上記磁束ガイド層と、上記第１
の積層成膜とに渡る深さをもって上記第１のストライプ
部と交叉する第２のストライプ部を形成して、少なくと
もそれぞれストライプ状の上記磁束ガイド層と上記第１
の積層成膜による第１の積層部とを形成する第２のパタ
ーニングする工程と、該第２のストライプ部を挟んで上記第１および第２の自
由層の磁気的安定性を確保するための硬磁性層を少なく
とも形成する工程とを有し、外部磁界の導入端に上記ストライプ状の磁束ガイド層の
一端が臨み、上記外部磁界の導入端から奥行き方向に後退した位置
に、上記第１および第２のストライプ部の交叉部に残さ
れた上記第２の積層成膜による第２の積層部が形成さ
れ、該第２の積層部の奥行長が、上記磁束ガイド層および上
記第１の積層部の奥行長より小に選定され、上記第１および第２の積層部の重ね合わせ部を磁気抵抗
効果の実働部とし、上記各層の積層方向にセンス電流の
通電がなされる方向とした垂直通電型構成の磁気抵抗効
果素子を得ることを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造
方法。
【請求項７】上記実働部の奥行長が０．１μｍ以下と
され、磁束ガイドの奥行長が０．１μｍより大とされた
ことを特徴とする請求項５または６に記載の磁気抵抗効
果素子の製造方法。
【請求項８】磁気抵抗効果素子による感磁部を有する
磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法であって、少なくとも第１の反強磁性層、第１の固定層、第１のス
ペーサ層を有する第１の積層成膜を形成する第１の成膜
工程と、上記第１の積層成膜をストライプ状にパターニングして
第１のストライプ部を形成する第１のパターニング工程
と、該第１のストライプ部の周囲を少なくとも絶縁層によっ
て埋め込む平坦化工程と、該平坦化面に、自由層の一部もしくは全部を兼ねる磁束
ガイド層と、少なくとも第２のスペーサ層、第２の固定
層、第２の反強磁性層を有する第２の積層成膜を成膜す
る第２の成膜工程と、上記第２の積層成膜と上記磁束ガイド層とに渡って、上
記第１のストライプ部と交叉する第２のストライプ部を
形成して少なくともストライプ状の磁束ガイド層とスト
ライプ状の上記第２の積層成膜による第２の積層部とを
形成する第２のパターニング工程と、該第２のストライプ部を挟んで上記自由層の磁気的安定
性を確保するための硬磁性層を少なくとも形成する工程
とを有し、外部磁界の導入端に上記ストライプ状磁束ガイド層の一
端が臨み、上記外部磁界の導入端から奥行き方向に後退した位置
に、上記第１および第２のストライプ部の交叉部に残さ
れた上記第１の積層成膜による第１の積層部が形成さ
れ、上記第１の積層部の奥行長が、上記磁束ガイド層および
上記第２の積層部の奥行長より小に選定され、上記第１および第２の積層部の重ね合わせ部を磁気抵抗
効果の実働部とし、上記各層の積層方向にセンス電流の
通電がなされる方向とした垂直通電型構成の磁気抵抗効
果素子を形成することを特徴とする磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの製造方法。
【請求項９】磁気抵抗効果素子による感磁部を有する
磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法であって、少なくとも第１の反強磁性層、第１の固定層、第１のス
ペーサ層による第１の積層成膜と、自由層の一部もしく
は全部を兼ねる磁束ガイド層と、第２のスペーサ層、第
２の固定層、第２の反強磁性層による第２の積層成膜を
形成する成膜工程と、上記第２の積層成膜の全厚さに渡る深さを有し上記磁束
ガイド層を露呈する深さの第１のストライプ部を形成す
る第１のパターニング工程と、該第１のストライプ部の周囲を少なくとも絶縁層によっ
て埋め込む平坦化工程と、上記第２の積層成膜と、上記磁束ガイド層と、上記第１
の積層成膜とに渡る深さをもって上記第１のストライプ
部と交叉する第２のストライプ部を形成して、少なくと
もそれぞれストライプ状の上記磁束ガイド層と上記第１
の積層成膜による第１の積層部とを形成する第２のパタ
ーニングする工程と、該第２のストライプ部を挟んで上記第１および第２の自
由層の磁気的安定性を確保するための硬磁性層を少なく
とも形成する工程とを有し、外部磁界の導入端に上記ストライプ状の磁束ガイド層の
一端が臨み、上記外部磁界の導入端から奥行き方向に後退した位置
に、上記第１および第２のストライプ部の交叉部に残さ
れた上記第２の積層成膜による第２の積層部が形成さ
れ、該第２の積層部の奥行長が、上記磁束ガイド層および上
記第１の積層部の奥行長より小に選定され、上記第１および第２の積層部の重ね合わせ部を磁気抵抗
効果の実働部とし、上記各層の積層方向にセンス電流の
通電がなされる方向とした垂直通電型構成の磁気抵抗効
果素子を形成することを特徴とする磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの製造方法。
【請求項１０】上記実働部の奥行長が０．１μｍ以下
とされ、上記磁束ガイド層の奥行長が０．１μｍより大
とされたことを特徴とする請求項８または９に記載の磁
気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法。