JP2002359416A - Magnetic detection element and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、CPP(current
perpendicular to the plane)型の磁気検出素子に
係り、特に素子サイズの狭小化においても、抵抗変化率
の向上を図ることができ、また再生感度に優れた磁気検
出素子及びその製造方法に関する。[0001] The present invention relates to a CPP (current
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a perpendicular to the plane type magnetic sensing element, and more particularly to a magnetic sensing element capable of improving the rate of change of resistance and having excellent reproduction sensitivity even in a case where the element size is reduced, and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】図26は従来における磁気検出素子の構
造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。2. Description of the Related Art FIG. 26 is a partial sectional view of the structure of a conventional magnetic sensing element viewed from a surface facing a recording medium.
【0003】図26に示す符号1はTaなどの下地層で
あり、その上にPtMnなどの反強磁性層2が形成され
ている。さらに前記反強磁性層2の上にはNiFeなど
で形成された固定磁性層3が形成され、前記固定磁性層
3の上にはCuなどで形成された非磁性材料層4が形成
され、さらに前記非磁性材料層4の上にはNiFeなど
で形成されたフリー磁性層5が形成されている。また前
記フリー磁性層5の上にはTaなどの保護層6が形成さ
れている。前記下地層1から保護層6までで多層膜9が
構成される。[0005] Reference numeral 1 shown in FIG. 26 is a base layer such as Ta, on which an antiferromagnetic layer 2 such as PtMn is formed. Further, a fixed magnetic layer 3 made of NiFe or the like is formed on the antiferromagnetic layer 2, and a nonmagnetic material layer 4 made of Cu or the like is formed on the fixed magnetic layer 3. On the nonmagnetic material layer 4, a free magnetic layer 5 made of NiFe or the like is formed. On the free magnetic layer 5, a protective layer 6 of Ta or the like is formed. A multilayer film 9 is composed of the underlayer 1 to the protective layer 6.
【0004】前記固定磁性層3の磁化は、前記反強磁性
層2との間で発生する交換結合磁界によって図示Y方向
に固定される。The magnetization of the fixed magnetic layer 3 is fixed in the Y direction in the figure by an exchange coupling magnetic field generated between the fixed magnetic layer 3 and the antiferromagnetic layer 2.
【0005】また前記フリー磁性層5の磁化は、前記フ
リー磁性層5のトラック幅方向(図示X方向)の両側に
形成されたハードバイアス層7、7からの縦バイアス磁
界によって図示X方向に揃えられる。The magnetization of the free magnetic layer 5 is aligned in the X direction in the drawing by the vertical bias magnetic fields from the hard bias layers 7 formed on both sides of the free magnetic layer 5 in the track width direction (X direction in the drawing). Can be
【0006】図26に示すように、前記ハードバイアス
層7、7の上には電極層8、8が形成されている。As shown in FIG. 26, electrode layers 8 are formed on the hard bias layers 7.
【0007】図26に示す磁気検出素子のセンス電流の
流れの向きは、多層膜9の各膜面に対しほぼ平行な方向
に流れるCIP(current in the plane)型と呼ば
れるものであり、その模式図は図27に示されている。The direction of the flow of the sense current of the magnetic sensing element shown in FIG. 26 is a so-called CIP (current in the plane) type, which flows in a direction substantially parallel to each film surface of the multilayer film 9. The figure is shown in FIG.
【0008】図27に示すように、前記磁気検出素子の
多層膜のフリー磁性層の上面の幅で決められるトラック
幅はTwで示され、また前記多層膜の膜厚はT、前記多
層膜のハイト方向への長さはMRhである。As shown in FIG. 27, the track width determined by the width of the upper surface of the free magnetic layer of the multilayer film of the magnetic sensing element is denoted by Tw, the film thickness of the multilayer film is T, and the track width of the multilayer film is T. The length in the height direction is MRh.
【0009】ここで例えば電流密度(J=I/(MRh
×T))と膜厚Tを一定とし、前記トラック幅Twとハ
イト長さMRhを1/Sに縮小したとすると、前記多層
膜の抵抗値Rは一定であり、よって抵抗変化量ΔRも一
定である。またセンス電流Iは1/S倍となる。したが
って出力ΔV(=ΔR×I)は1/S倍に小さくなって
しまう。Here, for example, the current density (J = I / (MRh)
× T)), the film thickness T is constant, and the track width Tw and the height length MRh are reduced to 1 / S, the resistance value R of the multilayer film is constant, and the resistance change ΔR is also constant. It is. The sense current I is 1 / S times. Therefore, the output ΔV (= ΔR × I) is reduced by a factor of 1 / S.
【0010】一方、発熱量(P)を一定として、前記ト
ラック幅Twとハイト長さMRhを1/Sに縮小したと
すると、多層膜9の抵抗値Rは一定であり、よって抵抗
変化量ΔRも一定であり、またセンス電流Iも一定であ
るから、出力ΔVは一定値となる。On the other hand, assuming that the track width Tw and the height length MRh are reduced to 1 / S while the heat generation amount (P) is constant, the resistance value R of the multilayer film 9 is constant, and the resistance change amount ΔR Is constant, and the sense current I is also constant, so that the output ΔV has a constant value.
【0011】一方、多層膜9の各膜面に対し垂直方向か
らセンス電流を流すCPP(current perpendicular
to the plane)型の磁気検出素子の場合は、以下のよ
うに出力(ΔV)が変化する。On the other hand, a CPP (current perpendicular) in which a sense current flows in a direction perpendicular to each film surface of the multilayer film 9.
In the case of a (to the plane) type magnetic sensing element, the output (ΔV) changes as follows.
【0012】図28はCPP型の磁気検出素子の模式図
である。図27と同様に、前記磁気検出素子の多層膜の
フリー磁性層の上面の幅で決められるトラック幅はTw
で示され、また前記多層膜の膜厚はT、前記多層膜のハ
イト方向への長さはMRhである。FIG. 28 is a schematic view of a CPP type magnetic sensing element. Similarly to FIG. 27, the track width determined by the width of the upper surface of the free magnetic layer of the multilayer film of the magnetic sensing element is Tw.
The thickness of the multilayer film is T, and the length of the multilayer film in the height direction is MRh.
【0013】ここで上記したCIP型の場合と同様に、
電流密度(J=I/(Tw×MRh))と膜厚Tを一定
とし、前記トラック幅Twとハイト長さMRhを1/S
倍に縮小したとすると、前記多層膜の抵抗値RはS2倍
となり、よって抵抗変化量ΔRもS2倍となる。またセ
ンス電流Iは1/S2倍となる。したがって出力ΔV
(=ΔR×I)は一定である。Here, as in the case of the CIP type described above,
The current density (J = I / (Tw × MRh)) and the film thickness T are fixed, and the track width Tw and the height length MRh are set to 1 / S
If the size is reduced by a factor of two , the resistance value R of the multilayer film becomes S 2 times, and therefore the resistance change ΔR also becomes S 2 times. The sense current I is 1 / S 2 times. Therefore, the output ΔV
(= ΔR × I) is constant.
【0014】一方、発熱量(P)を一定として、前記ト
ラック幅Twとハイト長さMRhを1/S倍に縮小した
とすると、多層膜の抵抗値RはS2倍となり、よって抵
抗変化量ΔRもS2倍となる。またセンス電流Iは1/
S倍となるから、出力ΔVはS倍に大きくなる。On the other hand, assuming that the track width Tw and the height length MRh are reduced to 1 / S times while the heat generation amount (P) is constant, the resistance value R of the multilayer film becomes S 2 times, and thus the resistance change amount. ΔR is also doubled S. The sense current I is 1 /
Since it becomes S times, the output ΔV becomes S times larger.
【0015】このように素子サイズを小さくしていく
と、CIP型よりもCPP型にする方が出力を大きくで
き、CPP型は、今後の高記録密度化に伴う素子サイズ
の狭小化に適切に対応できる構造であると期待された。As the element size is reduced in this manner, the output can be increased by using the CPP type rather than the CIP type, and the CPP type can be appropriately used to reduce the element size due to the future increase in recording density. The structure was expected to be compatible.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気検
出素子のトラック幅Tw及びハイト方向への長さMRh
が小さくなり、素子サイズの狭小化が進むと以下のよう
な問題点が発生した。However, the track width Tw and the length MRh of the magnetic sensing element in the height direction are not limited.
As the device size becomes smaller and the element size becomes narrower, the following problems occur.
【0017】図29は、CPP型の磁気検出素子の多層
膜部分における膜構造を示す模式図である。FIG. 29 is a schematic view showing a film structure in a multilayer film portion of a CPP type magnetic sensing element.
【0018】磁気検出素子における巨大磁気抵抗GMR
効果は、主として電子の「スピンに依存した散乱」によ
るものである。つまり磁性材料、ここではフリー磁性層
の磁化方向に平行なスピン電子(例えばアップスピン電
子)を持つ伝導電子の平均自由行程λ+と、磁化方向に
逆方向なスピン(例えばダウンスピン電子)を持つ伝導
電子の平均自由行程λ−の差を利用したものである。図
29では、アップスピン電子を持つ伝導電子を上向き矢
印で示し、ダウンスピン電子を持つ伝導電子を下向き矢
印で示す。Giant magnetoresistance GMR in magnetic sensing element
The effect is mainly due to "spin-dependent scattering" of electrons. That is, the mean free path λ + of conduction electrons having spin electrons (for example, up-spin electrons) parallel to the magnetization direction of the magnetic material, here, the free magnetic layer, and conduction having spins (for example, down-spin electrons) opposite to the magnetization direction. It utilizes the difference in the mean free path λ- of electrons. In FIG. 29, conduction electrons having up spin electrons are indicated by upward arrows, and conduction electrons having down spin electrons are indicated by downward arrows.
【0019】電子がフリー磁性層を通り抜けようとする
ときに、この電子がフリー磁性層の磁化方向に平行なア
ップスピン電子を持てば自由に移動できるが、反対にダ
ウンスピン電子を持ったときには直ちに散乱されてしま
う。When an electron tries to pass through the free magnetic layer, the electron can move freely if it has an up-spin electron parallel to the magnetization direction of the free magnetic layer. It will be scattered.
【0020】これは、アップスピン電子電子を持つ伝導
電子の平均自由行程λ+が、ダウンスピン電子を持つ伝
導電子の平均自由行程λ−よりも十分に大きいためであ
る。フリー磁性層の膜厚は、ダウンスピン電子を持つ伝
導電子の平均自由行程λ−よりも大きく、アップスピン
電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ+よりも小さく設
定されている。This is because the mean free path λ + of conduction electrons having up-spin electrons is sufficiently larger than the mean free path λ− of conduction electrons having down-spin electrons. The thickness of the free magnetic layer is set to be larger than the mean free path λ− of conduction electrons having down spin electrons and smaller than the mean free path λ + of conduction electrons having up spin electrons.
【0021】従って、電子がフリー磁性層を通り抜けよ
うとするときに、この電子がフリー磁性層の磁化方向に
平行なアップスピン電子を持てば自由に移動できるが、
反対にダウンスピン電子を持ったときには直ちに散乱さ
れてしまう(フィルタアウトされる)。Therefore, when electrons try to pass through the free magnetic layer, they can move freely if they have up-spin electrons parallel to the magnetization direction of the free magnetic layer.
Conversely, when it has a down spin electron, it is immediately scattered (filtered out).
【0022】ところが、トラック幅Tw及びハイト方向
への長さMRh(図28を参照)が小さくなり、特に素
子面積が60nm角以下に小さくなると、前記フリー磁
性層を自由に通り抜けられるはずのアップスピン電子
が、フリー磁性層を通り抜ける前に多層膜の両側端面に
衝突して散乱するといった問題が発生した。However, when the track width Tw and the length MRh in the height direction (see FIG. 28) are reduced, and particularly when the element area is reduced to 60 nm square or less, the upspin which can freely pass through the free magnetic layer is used. Before the electron passes through the free magnetic layer, the electrons collide with the both end surfaces of the multilayer film and are scattered.
【0023】このため前記アップスピン電子の平均自由
行程λ+は短くなり、アップスピン電子を持つ伝導電子
の平均自由行程λ+と、ダウンスピン電子を持つ伝導電
子の平均自由行程λ−との差は小さくなってしまう。こ
れにより抵抗変化率(ΔR/R)の低下を招く結果とな
った。Therefore, the mean free path λ + of the up-spin electrons is shortened, and the difference between the mean free path λ + of the conduction electrons having the up-spin electrons and the mean free path λ− of the conduction electrons having the down-spin electrons is small. turn into. This resulted in a decrease in the rate of resistance change (ΔR / R).
【0024】そこで上記した問題を解決するためには、
例えば図30(CPP型磁気検出素子の一部を記録媒体
との対向面側から見た部分断面図)に示すような構造も
考えられた。In order to solve the above problem,
For example, a structure as shown in FIG. 30 (a partial cross-sectional view of a part of the CPP type magnetic sensing element as viewed from the side facing the recording medium) was considered.
【0025】図30では、フリー磁性層15のトラック
幅方向への幅寸法T1を長く延ばし、また同様にハイト
方向への長さMRhを長く延ばして光学的な素子面積を
大きくし、また前記フリー磁性層15上に所定間隔を開
けた絶縁層16を形成する。またCPP型にするため絶
縁層16から前記フリー磁性層15上にかけて電極層1
7を形成する。In FIG. 30, the width T1 of the free magnetic layer 15 in the track width direction is elongated, and similarly, the length MRh in the height direction is elongated to increase the optical element area. The insulating layers 16 are formed on the magnetic layer 15 at predetermined intervals. The electrode layer 1 extends from the insulating layer 16 to the free magnetic layer 15 to form a CPP type.
7 is formed.
【0026】図30では、フリー磁性層15内には、前
記絶縁層16に開けられた所定間隔と対向する部分のみ
にセンス電流が流れる(矢印で示す)ため、前記所定間
隔の幅寸法がトラック幅Twとなり、光学的な素子面積
は大きくても、磁気抵抗効果に関与する実効的な素子面
積を小さくできるから、再生出力の向上を図ることがで
きるとともに、光学的な素子面積の広がりによって、ア
ップスピン電子は、多層膜の両側端面に衝突しにくくな
り拡散は適切に防止されるため、前記アップスピン電子
を持つ伝導電子の平均自由行程λ+を大きくすることが
でき、抵抗変化率(ΔR/R)の向上を図ることができ
ると考えられた。In FIG. 30, in the free magnetic layer 15, a sense current flows only in a portion opposed to a predetermined space formed in the insulating layer 16 (indicated by an arrow). Even if the width Tw becomes large and the optical element area is large, the effective element area involved in the magnetoresistance effect can be reduced, so that the reproduction output can be improved and the optical element area can be expanded. The up-spin electrons are less likely to collide with both end surfaces of the multilayer film and are appropriately prevented from being diffused. Therefore, the mean free path λ + of the conduction electrons having the up-spin electrons can be increased, and the resistance change rate (ΔR / It was thought that R) could be improved.
【0027】しかし図30に示す構造であると、確かに
センス電流は、前記絶縁層16の下側に位置するフリー
磁性層15の端部15aに流れ難くなるが、前記端部1
5aの磁化は外部磁界の影響を受けると変動してしまう
ために、前記磁化変動が、磁気抵抗効果に関与するフリ
ー磁性層15の中央部分15bの磁化にも伝播して、前
記中央部分15bの磁化が変動するため、実効的なトラ
ック幅(磁気的なトラック幅Mag−Twともいう)は
広がり、再生波形の安定性が低下するといった問題が発
生する。In the structure shown in FIG. 30, however, it is difficult for the sense current to flow to the end 15a of the free magnetic layer 15 located below the insulating layer 16, but the sense current does not easily flow.
Since the magnetization of 5a fluctuates under the influence of an external magnetic field, the fluctuation of the magnetization also propagates to the magnetization of the central portion 15b of the free magnetic layer 15 involved in the magnetoresistance effect, and Since the magnetization fluctuates, an effective track width (also referred to as a magnetic track width Mag-Tw) is widened, which causes a problem that stability of a reproduced waveform is reduced.
【0028】また図31は、従来におけるCPP型の磁
気検出素子の構造(記録媒体との対向面側から見た部分
断面図)であり、図31では、第1の電極層10の中央
上面に反強磁性層2、固定磁性層3、非磁性材料層4及
びフリー磁性層5からなる多層膜11が形成され、その
トラック幅方向(図示X方向)の両側には、絶縁層1
6、ハードバイアス層7、絶縁層12が順次積層形成さ
れており、前記絶縁層12上から前記フリー磁性層5上
にかけて第2の電極層13が形成されている。FIG. 31 shows the structure of a conventional CPP type magnetic sensing element (partial sectional view as seen from the side facing the recording medium). A multilayer film 11 composed of an antiferromagnetic layer 2, a pinned magnetic layer 3, a nonmagnetic material layer 4, and a free magnetic layer 5 is formed, and an insulating layer 1 is provided on both sides in the track width direction (X direction in the drawing).
6, a hard bias layer 7, and an insulating layer 12 are sequentially laminated, and a second electrode layer 13 is formed from the insulating layer 12 to the free magnetic layer 5.
【0029】図31に示すCPP型の磁気検出素子は、
図26に示すCIP型の磁気検出素子と同じように、前
記フリー磁性層5のトラック幅方向の両側にハードバイ
アス層7が配置され、前記ハードバイアス層7からの縦
バイアス磁界が前記フリー磁性層5に供給されて、前記
フリー磁性層5の磁化が図示X方向に向けられるように
なっている。The CPP type magnetic sensing element shown in FIG.
As in the case of the CIP type magnetic sensing element shown in FIG. 26, hard bias layers 7 are arranged on both sides of the free magnetic layer 5 in the track width direction, and a vertical bias magnetic field from the hard bias layer 7 is applied to the free magnetic layer. 5, the magnetization of the free magnetic layer 5 is directed in the X direction in the figure.
【0030】しかしながらトラック幅Twが非常に小さ
くなると、前記フリー磁性層5への前記ハードバイアス
層7から受ける縦バイアス磁界が非常に強くなってしま
うために、前記フリー磁性層5全体の磁化が外部磁界に
対し感度良く変動しづらくなり、再生感度の低下、再生
出力の低下が問題となった。However, when the track width Tw becomes very small, the longitudinal bias magnetic field applied to the free magnetic layer 5 from the hard bias layer 7 becomes very strong, so that the magnetization of the entire free magnetic layer 5 becomes external. It becomes difficult to change with good sensitivity to a magnetic field, and there has been a problem of a decrease in reproduction sensitivity and a decrease in reproduction output.
【0031】さらに図31に示す従来例では、前記絶縁
層16上から多層膜11の両側端面にかけてCrなどの
バイアス下地層18が形成されており、これによって前
記ハードバイアス層7の特性(保磁力Hcや角形比S)
を向上させることが可能になるが、前記ハードバイアス
層7とフリー磁性層5間にバイアス下地層18が介在す
ることによって前記フリー磁性層5とハードバイアス層
7とが磁気的な連続体とならないために、前記フリー磁
性層5のトラック幅方向(図示X方向)における両側端
部5aの磁化は、反磁界の影響で乱れて磁壁が生じると
いう磁化不連続現象、いわゆるバックリング現象が起こ
ることがわかった。Further, in the conventional example shown in FIG. 31, a bias underlayer 18 made of Cr or the like is formed from the insulating layer 16 to both end surfaces of the multilayer film 11, thereby forming the characteristics (coercive force) of the hard bias layer 7. Hc and squareness ratio S)
However, since the bias underlayer 18 intervenes between the hard bias layer 7 and the free magnetic layer 5, the free magnetic layer 5 and the hard bias layer 7 do not form a magnetic continuum. For this reason, the magnetization of the both end portions 5a in the track width direction (X direction in the drawing) of the free magnetic layer 5 is disturbed by the influence of the demagnetizing field, and a magnetization discontinuity phenomenon, that is, a so-called buckling phenomenon occurs. all right.
【0032】上記のバックリング現象により前記フリー
磁性層5の単磁区化を図ることができず、再生波形の安
定性の低下や再生出力の低下が問題となった。Due to the buckling phenomenon described above, the free magnetic layer 5 could not be made into a single magnetic domain, and there was a problem in that the stability of the reproduced waveform and the reproduced output were lowered.
【0033】そこで本発明は上記従来の課題を解決する
ためのものであり、特に素子サイズの狭小化において
も、再生波形の安定性の向上、及び抵抗変化率の向上を
図ることが可能な磁気検出素子を提供することを目的と
している。Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and in particular, it is possible to improve the stability of the reproduction waveform and the resistance change rate even when the element size is reduced. It is intended to provide a detection element.
【0034】加えて本発明は、素子サイズの狭小化にお
いても多層膜の両側に鏡面反射効果を有するスペキュラ
ー膜を容易に形成することが可能な磁気検出素子の製造
方法を提供することを目的としている。Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a magnetic sensing element which can easily form specular films having a specular reflection effect on both sides of a multilayer film even when the element size is reduced. I have.
【0035】[0035]
【課題を解決するための手段】本発明は、反強磁性層、
固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する多
層膜が設けられ、前記多層膜の各層の膜面と垂直方向に
電流が流れる磁気検出素子において、前記フリー磁性層
の前記非磁性材料層が形成された面と反対側の面には、
非磁性中間層を介してバイアス層が設けられ、少なくと
も前記固定磁性層から前記フリー磁性層までの各層のト
ラック幅方向における両側端面には、スペキュラー膜が
設けられていることを特徴とするものである。The present invention provides an antiferromagnetic layer,
In a magnetic sensing element provided with a multilayer film having a fixed magnetic layer, a nonmagnetic material layer, and a free magnetic layer, and a current flows in a direction perpendicular to a film surface of each layer of the multilayer film, the nonmagnetic material layer of the free magnetic layer On the side opposite to the side where
A bias layer is provided via a non-magnetic intermediate layer, and a specular film is provided at least on both end surfaces in the track width direction of each layer from the fixed magnetic layer to the free magnetic layer. is there.
【0036】本発明では、上記のように前記固定磁性層
から前記フリー磁性層までの各層のトラック幅方向にお
ける両側端面には、スペキュラー膜、すなわち鏡面反射
膜が設けれている。In the present invention, a specular film, that is, a specular reflection film is provided on both end surfaces in the track width direction of each layer from the pinned magnetic layer to the free magnetic layer as described above.
【0037】なお、固定磁性層からフリー磁性層にかけ
てだけでなく前記反強磁性層から前記バイアス層までの
各層のトラック幅方向における両側端面に、前記スペキ
ュラー膜が設けられていてもよい。The specular film may be provided not only from the pinned magnetic layer to the free magnetic layer but also on both side end faces in the track width direction of each layer from the antiferromagnetic layer to the bias layer.
【0038】ここで前記スペキュラー膜(鏡面反射膜)
を用いることによる鏡面反射効果について図7を参照し
ながら説明する。図7は本発明における磁気検出素子の
構造の一部を模式図的に示したものである。Here, the specular film (specular reflection film)
Will be described with reference to FIG. FIG. 7 schematically shows a part of the structure of the magnetic sensing element according to the present invention.
【0039】アップスピン電子(図7では上向き矢印で
示している)は、固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁
化が平行となる状態では、固定磁性層、非磁性材料層を
通りぬけて、前記フリー磁性層の内部を移動できる。When the magnetization of the fixed magnetic layer and the magnetization of the free magnetic layer are parallel to each other, the up-spin electrons (indicated by upward arrows in FIG. 7) pass through the fixed magnetic layer and the nonmagnetic material layer, and It can move inside the free magnetic layer.
【0040】ここでトラック幅Twの狭小化が進み特に
素子面積が60nm角以下になると、前記アップスピン
電子の一部は、前記フリー磁性層の内部を通過する前
に、前記多層膜の両側端面に衝突しやすくなるが、本発
明では前記多層膜の両側端面にスペキュラー膜を設けた
ことで、前記多層膜の両側端面に到達した前記アップス
ピン電子は、そこでスピン状態(エネルギー、量子状態
など)を保持したまま鏡面反射する。そして鏡面反射し
たアップスピン電子の伝導電子は、移動向きを変えてフ
リー磁性層内を通り抜けることが可能になる。Here, as the track width Tw becomes narrower, especially when the element area becomes 60 nm square or less, a part of the up-spin electrons is transferred to both end faces of the multilayer film before passing through the inside of the free magnetic layer. In the present invention, since the specular films are provided on both end surfaces of the multilayer film, the up-spin electrons reaching both end surfaces of the multilayer film have spin states (energy, quantum state, etc.) there. Specularly reflected while maintaining Then, the conduction electrons of the specularly reflected up-spin electrons can pass through the free magnetic layer by changing the moving direction.
【0041】このため本発明では、素子面積の狭小化に
おいても前記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自
由行程λ+を従来に比べて伸ばすことが可能になり、よ
って前記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行
程λ+と、ダウンスピン電子を持つ伝導電子の平均自由
行程λ−との差を大きくすることができ、従って再生出
力の向上とともに、抵抗変化率(ΔR/R)の向上を図
ることが可能になる。Therefore, in the present invention, even when the device area is reduced, the mean free path λ + of the conduction electrons having the up-spin electrons can be extended as compared with the conventional case, and therefore, the conduction electrons having the up-spin electrons can be extended. And the mean free path λ− of conduction electrons having down-spin electrons can be increased, so that the read output can be improved and the resistance change rate (ΔR / R) can be improved. Becomes possible.
【0042】なお、スペキュラー膜の形成により伝導電
子が鏡面反射する理由は、フリー磁性層、非磁性材料層
/固定磁性層の側壁とスペキュラー膜との界面付近にポ
テンシャル障壁が形成されるためであると考えられる。The reason why the conduction electrons are specularly reflected by the formation of the specular film is that a potential barrier is formed near the interface between the specular film and the side wall of the free magnetic layer, the nonmagnetic material layer / the fixed magnetic layer. it is conceivable that.
【0043】また本発明では、フリー磁性層の非磁性材
料層が形成された面と反対側の面に非磁性中間層を介し
てバイアス層が設けられている。よって本発明では、図
31に示す従来例のようにフリー磁性層5のトラック幅
方向の両側にハードバイアス層7が対向するものではな
いので、従来のように前記フリー磁性層が強固に磁化さ
れて磁化変動が悪化したり、あるいはバックリング現象
による単磁区化の阻害の問題は生じない。In the present invention, the bias layer is provided on the surface of the free magnetic layer opposite to the surface on which the nonmagnetic material layer is formed via a nonmagnetic intermediate layer. Therefore, in the present invention, unlike the conventional example shown in FIG. 31, the hard bias layer 7 is not opposed to both sides of the free magnetic layer 5 in the track width direction, so that the free magnetic layer is strongly magnetized as in the conventional example. Therefore, there is no problem that the fluctuation of magnetization is deteriorated or that the buckling phenomenon prevents the single magnetic domain from being formed.
【0044】本発明では、上記のようにフリー磁性層の
非磁性材料層が形成された面と反対側の面に非磁性中間
層を介してバイアス層が設けられたことで、前記バイア
ス層の端部とフリー磁性層の端部とが静磁的な接合によ
り、前記バイアス層からの縦バイアス磁界が前記フリー
磁性層に供給され、前記フリー磁性層の磁化はトラック
幅方向に揃えられる。In the present invention, as described above, the bias layer is provided on the surface of the free magnetic layer opposite to the surface on which the nonmagnetic material layer is formed via the nonmagnetic intermediate layer. By the magnetostatic junction between the end and the end of the free magnetic layer, a longitudinal bias magnetic field from the bias layer is supplied to the free magnetic layer, and the magnetization of the free magnetic layer is aligned in the track width direction.
【0045】本発明による縦バイアス供給手段では、前
記フリー磁性層の磁化を適切に単磁区化でき、前記フリ
ー磁性層の磁化変動を良好にでき、再生感度に優れた磁
気検出素子を製造することが可能である。In the longitudinal bias supply means according to the present invention, it is possible to manufacture a magnetic sensing element which can appropriately make the magnetization of the free magnetic layer a single magnetic domain, make the fluctuation of the magnetization of the free magnetic layer good, and have excellent read sensitivity. Is possible.
【0046】また本発明では、前記反強磁性層から前記
バイアス層までの各層の両側端面は連続面であることが
好ましい。これにより前記バイアス層とフリー磁性層間
の静磁結合が適切な強さになり、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。In the present invention, it is preferable that both end faces of each layer from the antiferromagnetic layer to the bias layer are continuous faces. Thereby, the magnetostatic coupling between the bias layer and the free magnetic layer has an appropriate strength, and the magnetization of the free magnetic layer can be appropriately made into a single magnetic domain.
【0047】また本発明では、前記スペキュラー膜は、
Fe−O、Ni−O、Co−O、Co−Fe−O、Co
−Fe−Ni−O、Al−O、Al−Q−O(ここでQ
はB、Si、N、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Niから選択される1種以上)、R−O(ここでRはC
u、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、
Wから選択される1種以上)の酸化物で形成されること
が好ましい。In the present invention, the specular film is
Fe-O, Ni-O, Co-O, Co-Fe-O, Co
-Fe-Ni-O, Al-O, Al-Q-O (where Q
Are B, Si, N, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co,
Ni or more), RO (where R is C
u, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta,
It is preferably formed of one or more oxides selected from W).
【0048】なお例えばFe−Oの中でもα−Fe
2O3、Ni−Oの中でもNiO、Al−Q−Oの中でも
AlQO、R−Oの中でもROとなる組成式を満たすこ
とが好ましい。For example, among the Fe-O, α-Fe
2 O 3, NiO among NiO, ALQO among Al-Q-O, it is preferable to satisfy the composition formula also becomes RO in RO.
【0049】または本発明では、前記スペキュラー膜
は、Al−N、Al−Q−N(ここでQはB、Si、
O、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Niから選択
される1種以上)、R−N(ここでRはTi、V、C
r、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される
1種以上)の窒化物で形成されることが好ましい。Alternatively, in the present invention, the specular film is formed of Al—N, Al—QN (where Q is B, Si,
O, Ti, V, Cr, Mn, at least one selected from Fe, Co, Ni), RN (where R is Ti, V, C
It is preferably formed of a nitride of at least one selected from r, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W).
【0050】なおAl−Nの中でもAlN、Al−Q−
Nの中でもAlQN、R−Nの中でもRNとなる組成式
を満たすことが好ましい。Among Al-N, AlN, Al-Q-
It is preferable to satisfy the composition formula of AlQN among N and RN among RN.
【0051】本発明では、前記スペキュラー膜は、前記
多層膜のトラック幅方向の両側端面に成膜された金属元
素や非金属元素を酸化あるいは窒化して形成されたもの
であることが好ましい。前記酸化には、ラジカル酸化、
イオン酸化、プラズマ酸化、自然酸化やCVD法などを
選択することができる。In the present invention, it is preferable that the specular film is formed by oxidizing or nitriding a metal element or a nonmetal element formed on both end surfaces in the track width direction of the multilayer film. The oxidation includes radical oxidation,
Ion oxidation, plasma oxidation, natural oxidation, CVD, or the like can be selected.
【0052】また本発明では、前記スペキュラー膜は、
前記多層膜のトラック幅方向の両側端面に直接、前記の
酸化物あるいは窒化物を成膜して形成されたものであっ
てもよい。Further, according to the present invention, the specular film comprises:
The multilayer film may be formed by depositing the oxide or nitride directly on both end surfaces in the track width direction.
【0053】あるいは本発明では、前記スペキュラー膜
は、前記多層膜のトラック幅方向の両側に設けられた絶
縁層をミリングしたときに、前記多層膜の両側端面に付
着した絶縁物で形成され、あるいはこの絶縁物を酸化あ
るいは窒化して形成されたものでもよい。Alternatively, in the present invention, the specular film is formed of an insulator attached to both end surfaces of the multilayer film when the insulating layers provided on both sides of the multilayer film in the track width direction are milled. The insulator may be formed by oxidation or nitridation.
【0054】あるいは本発明では、前記多層膜のトラッ
ク幅方向の両側には絶縁層が設けられ、この絶縁層上か
ら前記多層膜のトラック幅方向の両側端面上にかけて前
記スペキュラー膜が形成されることが好ましい。Alternatively, in the present invention, an insulating layer is provided on both sides of the multilayer film in the track width direction, and the specular film is formed from the insulating layer to both end surfaces in the track width direction of the multilayer film. Is preferred.
【0055】さらには本発明では、前記スペキュラー膜
は、前記磁気検出素子のトラック幅方向の両側端面を酸
化あるいは窒化して形成されたものであってもよい。Further, in the present invention, the specular film may be formed by oxidizing or nitriding both end faces in the track width direction of the magnetic sensing element.
【0056】あるいは前記スペキュラー膜は半金属ホイ
ッスラー合金で形成されることが好ましい。Alternatively, it is preferable that the specular film is formed of a semi-metallic Whistler alloy.
【0057】また本発明では前記非磁性中間層は、非磁
性導電材料で形成されることが好ましい。具体的には前
記非磁性中間層は、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、C
uのうち1種あるいは2種以上の合金で形成されている
ことが好ましい。In the present invention, the non-magnetic intermediate layer is preferably formed of a non-magnetic conductive material. Specifically, the nonmagnetic intermediate layer is made of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, C
Preferably, u is formed of one or more alloys.
【0058】また本発明では、前記スペキュラー層のト
ラック幅方向における両側には絶縁層が形成されている
ことが好ましい。In the present invention, it is preferable that an insulating layer is formed on both sides of the specular layer in the track width direction.
【0059】また本発明における磁気検出素子の製造方
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)基板上に第1の電極層を形成し、さらに前記第1
の電極層上に下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性材
料層、フリー磁性層、非磁性中間層、およびバイアス層
の順で多層膜を形成する工程と、(b)前記バイアス層
上にレジスト層を形成し、前記レジスト層に覆われてい
ない前記多層膜を除去する工程と、(c)前記第1の電
極層上から前記多層膜のトラック幅方向における両側端
面上にかけてスペキュラー膜を形成する工程と、(d)
前記スペキュラー膜上に絶縁層を形成し、前記レジスト
層を除去する工程と、(e)前記絶縁層上から前記バイ
アス層上にかけて第2の電極層を形成する工程。The method for manufacturing a magnetic sensing element according to the present invention is characterized by including the following steps. (A) forming a first electrode layer on a substrate;
Forming a multi-layered film from the bottom in the order of an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a non-magnetic material layer, a free magnetic layer, a non-magnetic intermediate layer, and a bias layer on the electrode layer; Forming a resist layer thereon and removing the multilayer film not covered by the resist layer; and (c) a specular film extending from the first electrode layer to both end surfaces in the track width direction of the multilayer film. Forming (d)
Forming an insulating layer on the specular film and removing the resist layer; and (e) forming a second electrode layer from the insulating layer to the bias layer.
【0060】上記の製造方法によれば前記フリー磁性層
上に非磁性中間層を介してバイアス層を形成でき、しか
も前記フリー磁性層のトラック幅方向における両側端面
と連続した面として前記非磁性中間層及びバイアス層の
両側端面を形成できる。According to the above-described manufacturing method, a bias layer can be formed on the free magnetic layer via the non-magnetic intermediate layer, and the non-magnetic intermediate layer is formed as a surface continuous with both end surfaces in the track width direction of the free magnetic layer. Both end faces of the layer and the bias layer can be formed.
【0061】また上記の製造方法によれば、前記第1の
電極層上から前記多層膜のトラック幅方向における両側
端面上にかけて適切にしかも容易にスペキュラー膜を形
成することが可能である。According to the above-described manufacturing method, a specular film can be formed appropriately and easily from the first electrode layer to both end surfaces in the track width direction of the multilayer film.
【0062】また本発明では、前記(b)工程と(c)
工程との間に以下の工程を有することが好ましい。 (f)前記多層膜のトラック幅方向における両側をイオ
ンミリングで削る工程。In the present invention, the steps (b) and (c)
It is preferable to have the following steps between the steps. (F) a step of cutting both sides of the multilayer film in the track width direction by ion milling.
【0063】上記(f)工程により、前記(b)工程で
の除去作業の際に前記多層膜の両側端面に付着した付着
物を適切に取り除くことができ、きれいに加工された前
記多層膜の両側端面にスペキュラー膜を付けることがで
きるので、適切に前記スペキュラー膜における鏡面反射
効果を導き出すことが可能となる。By the above-mentioned step (f), it is possible to appropriately remove the deposits adhering to both side end faces of the multilayer film at the time of the removing operation in the step (b). Since the specular film can be provided on the end face, it is possible to appropriately bring out the specular reflection effect in the specular film.
【0064】なお本発明では、前記イオンミリング角度
を基板上面の垂直方向に対して20°〜70°傾けるこ
とが好ましい。In the present invention, it is preferable that the ion milling angle is inclined by 20 ° to 70 ° with respect to the vertical direction of the upper surface of the substrate.
【0065】また本発明では、前記(d)工程と前記
(e)工程の間に以下の工程を有することが好ましい。 (g)前記絶縁層上から前記バイアス層上をスクラブ洗
浄する工程。In the present invention, it is preferable to include the following steps between the steps (d) and (e). (G) a step of scrub cleaning the insulating layer from above the bias layer;
【0066】これにより前記(g)工程によって、前記
絶縁層上から前記バイアス層上をきれに加工することが
できる。特に本発明での製法では、(d)工程の後、前
記バイアス層上面よりも前記スペキュラー膜の先端が飛
出しバリが発生している可能性があり、前記バリを適切
に除去する必要性がある。本発明では上記の(g)工程
におけるスクラブ洗浄によって適切に前記バリを除去で
きる。Thus, in the step (g), it is possible to cleanly process the insulating layer from the insulating layer to the bias layer. In particular, in the manufacturing method according to the present invention, after the step (d), the tip of the specular film may protrude from the upper surface of the bias layer and burrs may be generated, and it is necessary to appropriately remove the burrs. is there. In the present invention, the burr can be appropriately removed by the scrub cleaning in the step (g).
【0067】また本発明では、前記スペキュラー膜を、
Fe−O、Ni−O、Co−O、Co−Fe−O、Co
−Fe−Ni−O、Al−O、Al−Q−O(ここでQ
はB、Si、N、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Niから選択される1種以上)、R−O(ここでRはC
u、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、
Wから選択される1種以上)の酸化物で形成することが
好ましい。In the present invention, the specular film is
Fe-O, Ni-O, Co-O, Co-Fe-O, Co
-Fe-Ni-O, Al-O, Al-Q-O (where Q
Are B, Si, N, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co,
Ni or more), RO (where R is C
u, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta,
It is preferable to use an oxide of at least one selected from W).
【0068】なお例えばFe−Oの中でもα−Fe
2O3、Ni−Oの中でもNiO、Al−Q−Oの中でも
AlQO、R−Oの中でもROとなる組成式を満たすこ
とが好ましい。It is to be noted that, for example, α-Fe
2 O 3, NiO among NiO, ALQO among Al-Q-O, it is preferable to satisfy the composition formula also becomes RO in RO.
【0069】また本発明では、金属元素や非金属元素を
前記多層膜のトラック幅方向の両側に成膜した後、この
金属元素や非金属元素を酸化して前記スペキュラー膜を
形成することが好ましい。本発明では、前記スペキュラ
ー膜をラジカル酸化、イオン酸化、プラズマ酸化あるい
は自然酸化のうち1種以上の酸化方法で酸化させること
が好ましい。In the present invention, it is preferable that after forming a metal element or a non-metal element on both sides of the multilayer film in the track width direction, the metal element or the non-metal element is oxidized to form the specular film. . In the present invention, it is preferable that the specular film is oxidized by one or more oxidation methods of radical oxidation, ion oxidation, plasma oxidation and natural oxidation.
【0070】または本発明では、前記スペキュラー膜
を、Al−N、Al−Q−N(ここでQはB、Si、
O、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Niから選択
される1種以上)、R−N(ここでRはTi、V、C
r、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される
1種以上)の窒化物で形成することが好ましい。Alternatively, in the present invention, the specular film is formed of Al—N, Al—QN (where Q is B, Si,
O, Ti, V, Cr, Mn, at least one selected from Fe, Co, Ni), RN (where R is Ti, V, C
It is preferable to use a nitride of at least one selected from r, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W).
【0071】なおAl−Nの中でもAlN、Al−Q−
Nの中でもAlQN、R−Nの中でもRNとなる組成式
を満たすことが好ましい。Among Al-N, AlN, Al-Q-
It is preferable to satisfy the composition formula of AlQN among N and RN among RN.
【0072】また本発明では、金属元素や非金属元素を
前記多層膜のトラック幅方向の両側に成膜した後、この
金属元素や非金属元素を窒化して前記スペキュラー膜を
形成することが好ましい。In the present invention, it is preferable that after forming a metal element or a non-metal element on both sides of the multilayer film in the track width direction, the metal element or the non-metal element is nitrided to form the specular film. .
【0073】あるいは本発明では、前記多層膜のトラッ
ク幅方向の両側に直接、前記の酸化物あるいは窒化物を
成膜して前記スペキュラー膜を形成してもよい。Alternatively, in the present invention, the specular film may be formed by depositing the oxide or nitride directly on both sides of the multilayer film in the track width direction.
【0074】なお本発明では、前記(c)工程におい
て、前記スペキュラー膜あるいは金属元素や非金属元素
を、基板上面の垂直方向に対し、20°〜70°のスパ
ッタ粒子照射角度でスパッタ成膜することが好ましい。In the present invention, in the step (c), the specular film or the metal element or the nonmetal element is formed by sputtering at an irradiation angle of 20 ° to 70 ° with respect to the vertical direction of the upper surface of the substrate. Is preferred.
【0075】または本発明では、前記(c)工程よりも
前に、前記多層膜のトラック幅方向の両側に絶縁層を設
ける工程が存在し、前記(c)工程で、前記絶縁層をミ
リングすることで、前記多層膜の両側端面に前記絶縁層
を付着させて、あるいは付着した前記絶縁層を酸化ある
いは窒化してスペキュラー膜を形成してもよい。Alternatively, in the present invention, before the step (c), there is a step of providing an insulating layer on both sides of the multilayer film in the track width direction. In the step (c), the insulating layer is milled. Thus, the specular film may be formed by attaching the insulating layer to both end surfaces of the multilayer film, or oxidizing or nitriding the attached insulating layer.
【0076】あるいは本発明では、前記(c)工程より
も前に、前記多層膜のトラック幅方向の両側に絶縁層を
設ける工程が存在し、前記(c)工程で、前記絶縁層上
から前記多層膜のトラック幅方向の両側端面上にかけて
スペキュラー膜を形成してもよい。Alternatively, in the present invention, prior to the step (c), there is a step of providing an insulating layer on both sides of the multilayer film in the track width direction. In the step (c), the insulating layer is formed from above the insulating layer. The specular film may be formed on both end surfaces in the track width direction of the multilayer film.
【0077】さらには本発明では、前記(c)工程で、
前記多層膜のトラック幅方向の両側端面を酸化あるいは
窒化させてスペキュラー膜を形成してもよい。Further, in the present invention, in the step (c),
A specular film may be formed by oxidizing or nitriding both end surfaces in the track width direction of the multilayer film.
【0078】あるいは本発明では、前記スペキュラー膜
を半金属ホイッスラー合金で形成することが好ましい。Alternatively, in the present invention, it is preferable that the specular film is formed of a semi-metallic Whistler alloy.
【0079】また本発明では、前記非磁性中間層を、非
磁導電性材料ですることが好ましい。具体的には、前記
非磁性中間層を、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cu
のうち1種あるいは2種以上の合金で形成することが好
ましい。In the present invention, it is preferable that the non-magnetic intermediate layer is made of a non-magnetic conductive material. Specifically, the non-magnetic intermediate layer is formed of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, Cu
Of these, it is preferable to form one or two or more alloys.
【0080】また本発明では、前記(a)工程で、基板
上に第1の電極層を形成した後、前記第1の電極層上に
下からバイアス層、非磁性中間層、フリー磁性層、非磁
性材料層、固定磁性層、および反強磁性層の順で多層膜
を形成してもよい。In the present invention, in the step (a), after forming a first electrode layer on the substrate, a bias layer, a non-magnetic intermediate layer, a free magnetic layer, A multilayer film may be formed in the order of the nonmagnetic material layer, the pinned magnetic layer, and the antiferromagnetic layer.
【0081】[0081]
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1実施形態の磁
気検出素子(シングルスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子)の全体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。なお、図1ではX方向に延びる素子の中央
部分のみを破断して示している。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the entire structure of a magnetic sensing element (single spin valve type magnetoresistive element) according to a first embodiment of the present invention, as viewed from a surface facing a recording medium. . In FIG. 1, only the central portion of the element extending in the X direction is shown broken.
【0082】図1に示す磁気検出素子の上下には、ギャ
ップ層(図示しない、なお電極層がギャップ層を兼ねる
こともできる)を介してシールド層(図示しない、なお
電極がシールド層を兼ねることもできる)が設けられて
おり、前記磁気検出素子、ギャップ層及びシールド層を
合わせてMRヘッドと呼ばれる。MR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ものである。
また本発明では、前記MR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。前記磁気検出
素子の上側に形成されたシールド層(上部シールド層)
は、前記インダクティブヘッドの下部コア層として兼用
されてもよい。A shield layer (not shown, the electrode also serves as a shield layer) is provided above and below the magnetic sensing element shown in FIG. 1 via a gap layer (not shown, the electrode layer may also serve as the gap layer). The magnetic sensing element, the gap layer and the shield layer are collectively called an MR head. The MR head is for reproducing an external signal recorded on a recording medium.
In the present invention, a recording inductive head may be stacked on the MR head. A shield layer (upper shield layer) formed above the magnetic sensing element
May also be used as a lower core layer of the inductive head.
【0083】また前記MR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。The MR head is made of, for example, alumina
Is formed on the trailing end surface of a slider is formed of titanium carbide (Al 2 O 3 -TiC). The slider is joined to an elastically deformable support member made of stainless steel or the like on the surface opposite to the surface facing the recording medium to constitute a magnetic head device.
【0084】図1に示す符号20は、第1の電極層であ
る。前記第1の電極層20は、例えばα−Ta、Au、
Cr、Cu(銅)やW(タングステン)などで形成され
ている。Reference numeral 20 shown in FIG. 1 is a first electrode layer. The first electrode layer 20 includes, for example, α-Ta, Au,
It is formed of Cr, Cu (copper), W (tungsten), or the like.
【0085】前記第1の電極層20の中央上面には、下
地層21が形成される。前記下地層21は、Ta,H
f,Nb,Zr,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。前記下地層21は5
0Å以下程度の膜厚で形成される。なおこの下地層21
は形成されていなくても良い。An underlayer 21 is formed on the central upper surface of the first electrode layer 20. The underlayer 21 is made of Ta, H
Preferably, it is formed of at least one of f, Nb, Zr, Ti, Mo, and W. The underlayer 21 is 5
It is formed with a thickness of about 0 ° or less. The underlayer 21
May not be formed.
【0086】次に前記下地層21の上にはシードレイヤ
22が形成される。前記シードレイヤ22は、例えば面
心立方晶から成り、次に説明する反強磁性層23との界
面と平行な方向に(111)面が優先配向されている。
前記シードレイヤ層22は、NiFe合金、あるいはN
i−Fe−Y合金(ただしYは、Cr,Rh,Ta,H
f,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。これらの材質で形成
されたシードレイヤ層22はTa等で形成された下地層
21上に形成されることにより反強磁性層23との界面
と平行な方向に(111)面が優先配向しやすくなる。
あるいは前記シードレイヤ22はCrで形成される。か
かる場合、前記シードレイヤ22はアモルファスあるい
は体心立方晶またはこれらの混相で形成される。前記シ
ードレイヤ22は、例えば30Å程度で形成される。Next, a seed layer 22 is formed on the underlayer 21. The seed layer 22 is made of, for example, a face-centered cubic crystal, and a (111) plane is preferentially oriented in a direction parallel to an interface with the antiferromagnetic layer 23 described below.
The seed layer 22 is made of NiFe alloy or N
i-Fe-Y alloy (where Y is Cr, Rh, Ta, H
f, Nb, Zr, and Ti). Since the seed layer layer 22 formed of these materials is formed on the underlayer 21 formed of Ta or the like, the (111) plane is easily oriented preferentially in a direction parallel to the interface with the antiferromagnetic layer 23. Become.
Alternatively, the seed layer 22 is formed of Cr. In such a case, the seed layer 22 is formed of amorphous, body-centered cubic, or a mixed phase thereof. The seed layer 22 is formed, for example, at about 30 °.
【0087】なお本発明における磁気検出素子は各層の
膜面と垂直方向にセンス電流が流れるCPP型であるた
め、前記シードレイヤ22にも適切にセンス電流が流れ
る必要性がある。よって前記シードレイヤ22は比抵抗
の高い材質でないことが好ましい。すなわちCPP型で
は前記シードレイヤ22はNiFe合金などの比抵抗の
低い材質で形成されることが好ましい。なお前記シード
レイヤ22は形成されなくても良い。Since the magnetic sensing element of the present invention is of the CPP type in which a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface of each layer, it is necessary that a sense current appropriately flows through the seed layer 22. Therefore, it is preferable that the seed layer 22 is not made of a material having a high specific resistance. That is, in the case of the CPP type, the seed layer 22 is preferably formed of a material having a low specific resistance such as a NiFe alloy. Note that the seed layer 22 may not be formed.
【0088】次に前記シードレイヤ22上には反強磁性
層23が形成される。前記反強磁性層23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23は、元素Xと元素X′(ただし元
素X′は、Ne,Ar,Kr,Xe,Be,B,C,
N,Mg,Al,Si,P,Ti,V,Cr,Fe,C
o,Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,Zr,Nb,M
o,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。Next, an antiferromagnetic layer 23 is formed on the seed layer 22. The antiferromagnetic layer 23 is made of an element X
(However, X is one or more elements of Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, and Os) and is preferably formed of an antiferromagnetic material containing Mn. Alternatively, the antiferromagnetic layer 23 is composed of an element X and an element X ′ (provided that the element X ′ is Ne, Ar, Kr, Xe, Be, B, C,
N, Mg, Al, Si, P, Ti, V, Cr, Fe, C
o, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, M
o, Ag, Cd, Sn, Hf, Ta, W, Re, Au,
Pb and one or more of the rare earth elements) and Mn-containing antiferromagnetic material.
【0089】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
4との界面で大きな交換異方性磁界を発生し得る。また
前記反強磁性層23は80Å以上で250Å以下の膜厚
で形成されることが好ましい。These antiferromagnetic materials are excellent in corrosion resistance and high in the blocking temperature.
4 can generate a large exchange anisotropic magnetic field at the interface. Further, it is preferable that the antiferromagnetic layer 23 is formed to have a thickness of 80 ° or more and 250 ° or less.
【0090】次に前記反強磁性層23の上には固定磁性
層24が形成されている。この実施形態では前記固定磁
性層24は3層構造で形成されている。Next, a fixed magnetic layer 24 is formed on the antiferromagnetic layer 23. In this embodiment, the fixed magnetic layer 24 has a three-layer structure.
【0091】前記固定磁性層24を構成する符号51及
び53の層は磁性層であり、例えばCo、CoFe、N
iFe、CoFeNiなどで形成される。前記磁性層5
1,53間にはRuなどで形成された非磁性中間層52
が介在し、この構成により、前記磁性層51と前記磁性
層53の磁化方向は互いに反平行状態にされる。これは
いわゆる人工フェリ状態と呼ばれる。The layers denoted by reference numerals 51 and 53 constituting the fixed magnetic layer 24 are magnetic layers, for example, Co, CoFe, N
It is formed of iFe, CoFeNi, or the like. The magnetic layer 5
A non-magnetic intermediate layer 52 made of Ru or the like is provided between
With this configuration, the magnetization directions of the magnetic layer 51 and the magnetic layer 53 are antiparallel to each other. This is called an artificial ferri-state.
【0092】前記反強磁性層23と前記固定磁性層24
の前記反強磁性層23と接する磁性層51間には磁場中
熱処理によって交換異方性磁界が発生し、例えば前記磁
性層51の磁化がハイト方向(図示Y方向)に固定され
た場合、もう一方の磁性層53はRKKY相互作用によ
りハイト方向とは逆方向(図示Y方向と逆方向)に磁化
され固定される。この構成により前記固定磁性層24の
磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層24と
前記反強磁性層23との界面で発生する交換異方性磁界
を見かけ上大きくすることができる。The antiferromagnetic layer 23 and the fixed magnetic layer 24
An exchange anisotropic magnetic field is generated between the magnetic layers 51 in contact with the antiferromagnetic layer 23 by heat treatment in a magnetic field. For example, when the magnetization of the magnetic layer 51 is fixed in the height direction (Y direction in the drawing), One magnetic layer 53 is magnetized and fixed in a direction opposite to the height direction (opposite to the Y direction in the drawing) by the RKKY interaction. With this configuration, the magnetization of the fixed magnetic layer 24 can be stabilized, and the exchange anisotropic magnetic field generated at the interface between the fixed magnetic layer 24 and the antiferromagnetic layer 23 can be apparently increased.
【0093】なお例えば、前記磁性層51,53の膜厚
はそれぞれ10〜70Å程度で形成される。また非磁性
中間層52の膜厚は3Å〜10Å程度で形成で形成され
る。For example, each of the magnetic layers 51 and 53 is formed to have a thickness of about 10 to 70 °. The non-magnetic intermediate layer 52 is formed with a thickness of about 3 ° to 10 °.
【0094】また前記磁性層51、53はそれぞれ単位
面積当たりの磁気モーメントが異なるように、前記磁性
層51、53の材質や膜厚がそれぞれ異なっている。前
記単位面積当たりの磁気モーメントは飽和磁化Ms×膜
厚tで設定され、例えば前記磁性層51、53を共に同
じ材質で同じ組成の材料で形成するとき、前記磁性層5
1、53の膜厚を異ならせることで、前記磁性層51、
53の磁気モーメントを異ならせることができる。これ
によって適切に前記磁性層51、53を人工フェリ構造
にすることが可能である。The magnetic layers 51 and 53 have different materials and thicknesses so that the magnetic moments per unit area are different. The magnetic moment per unit area is set by saturation magnetization Ms × film thickness t. For example, when the magnetic layers 51 and 53 are formed of the same material and the same composition,
By making the film thicknesses of the magnetic layers 51 and 53 different,
53 can have different magnetic moments. This makes it possible to appropriately form the magnetic layers 51 and 53 into an artificial ferrimagnetic structure.
【0095】なお本発明では前記固定磁性層24はフェ
リ構造ではなくNiFe合金、NiFeCo合金、ある
いはCoFe合金などの単層膜あるいは積層膜で形成さ
れていても良い。In the present invention, the fixed magnetic layer 24 may be formed of a single-layer film or a laminated film of a NiFe alloy, a NiFeCo alloy, or a CoFe alloy instead of the ferrimagnetic structure.
【0096】前記固定磁性層24の上には非磁性材料層
25が形成されている。前記非磁性材料層25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。前記非磁性材料層25は例えば25Å程度の膜厚で
形成される。On the fixed magnetic layer 24, a non-magnetic material layer 25 is formed. The non-magnetic material layer 25 is formed of a conductive material having a low electric resistance, such as Cu. The nonmagnetic material layer 25 is formed, for example, with a thickness of about 25 °.
【0097】次に前記非磁性材料層25の上にはフリー
磁性層26が形成される。前記フリー磁性層26は2層
構造で形成され、前記非磁性材料層25と対向する側に
Co膜54が形成されていることが好ましい。これによ
り前記非磁性材料層25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。また前記Co膜54上には、NiFe合金、
CoFe合金、Co、CoNiFe合金などにより形成
された磁性材料層55が形成されることが好ましい。ま
た前記フリー磁性層26の全体の膜厚は、20Å以上で
100Å以下程度の膜厚で形成されることが好ましい。Next, a free magnetic layer 26 is formed on the non-magnetic material layer 25. Preferably, the free magnetic layer 26 has a two-layer structure, and a Co film 54 is formed on the side facing the nonmagnetic material layer 25. Thereby, diffusion of a metal element or the like at the interface with the nonmagnetic material layer 25 can be prevented, and the resistance change rate (ΔGMR) can be increased. A NiFe alloy,
It is preferable to form the magnetic material layer 55 made of a CoFe alloy, Co, CoNiFe alloy, or the like. It is preferable that the entire thickness of the free magnetic layer 26 is not less than 20 ° and not more than 100 °.
【0098】なお前記フリー磁性層26は上記したいず
れかの磁性材料を使用した1層構造で形成されていても
良い。The free magnetic layer 26 may be formed in a one-layer structure using any of the above magnetic materials.
【0099】前記フリー磁性層26の上には非磁性中間
層27が形成されている。前記非磁性中間層27は、非
磁性導電材料で形成されることが好ましい。前記非磁性
の導電性材料には、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、C
uのうち1種あるいは2種以上の合金を選択することが
できる。また前記非磁性中間層27の膜厚は20〜20
0Åであることが好ましい。On the free magnetic layer 26, a non-magnetic intermediate layer 27 is formed. The non-magnetic intermediate layer 27 is preferably formed of a non-magnetic conductive material. The non-magnetic conductive material includes Ru, Rh, Ir, Cr, Re, C
One or more alloys can be selected from u. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer 27 is 20 to 20.
It is preferably 0 °.
【0100】また前記非磁性中間層27は、Al2O3や
SiO2などの絶縁材料で形成されていてもよいが、本
発明のようにCPP型の磁気検出素子の場合には、前記
非磁性中間層27内部にも、膜面と垂直方向にセンス電
流が流れるようにしなければならないので、前記非磁性
中間層27が絶縁物であるときは、前記非磁性中間層2
7の膜厚を50Åに薄くして形成して絶縁耐圧を低下さ
せる必要がある。また前記非磁性中間層27をAl2O3
やTaO2などの鏡面反射効果を有する材質で形成した
ときは、前記非磁性中間層27をスペキュラー膜や実効
的な素子面積を低減させる電流制限層として機能させる
こともできる。The non-magnetic intermediate layer 27 may be formed of an insulating material such as Al 2 O 3 or SiO 2, but in the case of a CPP type magnetic sensing element as in the present invention, Since the sense current must also flow inside the magnetic intermediate layer 27 in the direction perpendicular to the film surface, when the nonmagnetic intermediate layer 27 is an insulator, the nonmagnetic intermediate layer 2
It is necessary to reduce the withstand voltage by forming the thin film 7 to a thickness of 50 °. The non-magnetic intermediate layer 27 is made of Al 2 O 3
When forming a material having a specular reflection effects such or TaO 2 may also function the non-magnetic intermediate layer 27 as a current blocking layer to reduce the specular layer and the effective element area.
【0101】次に前記非磁性中間層27の上にはバイア
ス下地層28を介してハードバイアス層29が形成され
ている。Next, a hard bias layer 29 is formed on the nonmagnetic intermediate layer 27 with a bias underlayer 28 interposed therebetween.
【0102】前記バイアス下地層28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。なおこのとき前記バイアス下地層28の結晶
配向は(100)面が優先配向することが好ましい。The bias underlayer 28 is preferably formed of a metal film having a body-centered cubic structure (bcc structure). At this time, it is preferable that the crystal orientation of the bias underlayer 28 is preferentially oriented in the (100) plane.
【0103】また前記ハードバイアス層29は、CoP
t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、バルクでは面心立方構造(fcc)と
稠密六方構造(hcp)の混相となる組成付近で設定さ
れるのが一般的である。The hard bias layer 29 is made of CoP
It is formed of a t alloy, a CoPtCr alloy, or the like. The crystal structure of these alloys is generally set in the bulk near a composition that is a mixed phase of a face-centered cubic structure (fcc) and a dense hexagonal structure (hcp).
【0104】ここで上記の金属膜で形成されたバイアス
下地層28とハードバイアス層29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系合金とバイアス下地層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Hcは大きくなるのである。さ
らにhcpのc軸はCoPt系合金とバイアス下地層と
の境界面内で優先配向となっているため、残留磁化が増
大し、残留磁化/飽和磁化で求められる角形比Sは大き
くなる。その結果、前記ハードバイアス層29の特性を
向上させることができ、前記ハードバイアス層29から
発生するバイアス磁界を増大させることができる。Here, CoPt forming the bias underlayer 28 and the hard bias layer 29 formed of the above-described metal film is used.
Since the lattice constant of the hcp structure of the base alloy is close,
The CoPt-based alloy is difficult to form the fcc structure, and is easily formed with the hcp structure. At this time, the c-axis of the hcp structure is C
It is preferentially oriented in the interface between the oPt-based alloy and the bias underlayer. Since the hcp structure generates a larger magnetic anisotropy in the c-axis direction than the fcc structure, the coercive force Hc when a magnetic field is applied to the hard bias layer increases. Furthermore, since the c-axis of hcp is preferentially oriented within the boundary between the CoPt-based alloy and the bias underlayer, the residual magnetization increases, and the squareness ratio S obtained by residual magnetization / saturation magnetization increases. As a result, the characteristics of the hard bias layer 29 can be improved, and the bias magnetic field generated from the hard bias layer 29 can be increased.
【0105】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。なお本発明では前記バイアス下地
層28が形成されていなくてもよい。またバイアス下地
層28が前記非磁性中間層27を兼ねることもできる。In the present invention, the crystal structure is a body-centered cubic structure (b
(cc structure) metal film is composed of Cr, W, Mo, V, Mn, N
It is preferable to be formed of one or more of b and Ta. In the present invention, the bias underlayer 28 may not be formed. Further, the bias underlayer 28 can also serve as the nonmagnetic intermediate layer 27.
【0106】本発明では図1に示すように、前記第1の
電極層20上に形成された下地層21から前記ハードバ
イアス層29までの各層で多層膜30が構成され、前記
多層膜30の両側端面30aは連続した傾斜面となって
おり、前記多層膜30は例えば略台形状で形成される。In the present invention, as shown in FIG. 1, a multilayer film 30 is composed of each layer from the base layer 21 formed on the first electrode layer 20 to the hard bias layer 29. Both end surfaces 30a are continuous inclined surfaces, and the multilayer film 30 is formed, for example, in a substantially trapezoidal shape.
【0107】次に本発明では図1に示すように、前記第
1の電極層20上から前記多層膜30の両側端面30a
上にかけてスペキュラー膜31、31が形成されてい
る。Next, in the present invention, as shown in FIG. 1, both end surfaces 30a of the multilayer film 30 are formed on the first electrode layer 20 from above.
Specular films 31, 31 are formed on the upper side.
【0108】そして前記スペキュラー膜31の上には絶
縁層32、32が形成されている。前記絶縁層32は一
般的な絶縁材料で形成され、例えばAl2O3やSiO2
などで形成される。On the specular film 31, insulating layers 32, 32 are formed. The insulating layer 32 is formed of a general insulating material, for example, Al 2 O 3 or SiO 2
And so on.
【0109】次に図1に示すように、前記絶縁層32上
から前記ハードバイアス層29上にかけて第2の電極層
33が形成される。前記第2の電極層33は前記第1の
電極層20と同様に、例えばα−Ta、Au、Cr、C
u(銅)やW(タングステン)などで形成されている。
前記第2の電極層33は上部シールド層あるいは上部ギ
ャップ層を兼ねていてもよい。Next, as shown in FIG. 1, a second electrode layer 33 is formed from above the insulating layer 32 to above the hard bias layer 29. The second electrode layer 33 is formed of, for example, α-Ta, Au, Cr, C, like the first electrode layer 20.
It is formed of u (copper) or W (tungsten).
The second electrode layer 33 may also serve as an upper shield layer or an upper gap layer.
【0110】この実施形態では、例えば前記第2の電極
層33から第1の電極層20に向けて(あるいは逆に向
けて)センス電流が流れるため、前記センス電流は、多
層膜30内の各層を膜面と垂直方向に流れ、このような
センス電流の流れ方向はCPP型と呼ばれる。In this embodiment, for example, a sense current flows from the second electrode layer 33 to the first electrode layer 20 (or vice versa). Flows in a direction perpendicular to the film surface, and such a sense current flow direction is called a CPP type.
【0111】この磁気検出素子では、固定磁性層24、
非磁性材料層25及びフリー磁性層26に検出電流(セ
ンス電流)が与えられ、ハードディスクなどの記録媒体
の走行方向はZ方向であり、記録媒体からの洩れ磁界が
Y方向に与えられると、フリー磁性層26の磁化が図示
X方向の一方向からY方向へ向けて変化する。このフリ
ー磁性層26内での磁化の方向の変動と、固定磁性層2
4の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し(これを
磁気抵抗効果という)、この電気抵抗値の変化に基づく
電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出され
る。In this magnetic sensing element, the fixed magnetic layer 24,
When a detection current (sense current) is applied to the non-magnetic material layer 25 and the free magnetic layer 26, the traveling direction of a recording medium such as a hard disk is in the Z direction, and when a leakage magnetic field from the recording medium is applied in the Y direction, The magnetization of the magnetic layer 26 changes from one direction in the illustrated X direction to the Y direction. The fluctuation of the magnetization direction in the free magnetic layer 26 and the
The electric resistance changes in relation to the fixed magnetization direction of No. 4 (this is called a magnetoresistance effect), and a leakage magnetic field from the recording medium is detected by a voltage change based on the change in the electric resistance value.
【0112】ところでこの実施形態では、前記多層膜3
0のトラック幅方向(図示X方向)における両側端面3
0a、30aにスペキュラー膜31が形成されている。In this embodiment, the multilayer film 3
0 end surfaces 3 in the track width direction (X direction in the figure)
A specular film 31 is formed on 0a and 30a.
【0113】前記スペキュラー膜31は鏡面反射層とも
呼ばれ、既に図7で説明したように、フリー磁性層26
の磁化と固定磁性層24の磁化とが平行関係になると
き、例えばアップスピン電子を持つ伝導電子は前記フリ
ー磁性層26内を通り抜けることができるが、前記フリ
ー磁性層26の上面の幅寸法で決定されるトラック幅T
wが狭くなることで、前記伝導電子は前記多層膜30の
両側端面30aに衝突しやすくなる。The specular film 31 is also called a specular reflection layer, and as described with reference to FIG.
When the magnetization of the pinned magnetic layer 24 and the magnetization of the pinned magnetic layer 24 have a parallel relationship, for example, conduction electrons having up-spin electrons can pass through the free magnetic layer 26, but the width of the upper surface of the free magnetic layer 26 is Track width T to be determined
As w becomes smaller, the conduction electrons are more likely to collide with both end surfaces 30a of the multilayer film 30.
【0114】本発明では、前記伝導電子が前記多層膜3
0の両側端面30aにまで到達しても、そこで前記伝導
電子を鏡面反射させるべく、前記多層膜30の両側端面
30aにスペキュラー膜31を設け、これによって前記
伝導電子は前記多層膜30の両側端面30aに到達した
後、鏡面反射して、前記フリー磁性層26の内部を通り
抜けることが可能になっている。In the present invention, the conduction electrons are transferred to the multilayer film 3.
0, the specular films 31 are provided on both side surfaces 30a of the multilayer film 30 so as to specularly reflect the conduction electrons thereat, so that the conduction electrons are reflected on both side surfaces of the multilayer film 30. After arriving at 30a, the light is specularly reflected and can pass through the free magnetic layer 26.
【0115】従って本発明では、素子面積の狭小化にお
いても前記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由
行程λ+を伸ばすことができ、再生出力の向上とともに
抵抗変化率(ΔR/R)の向上を図ることが可能になる
のである。Therefore, according to the present invention, the mean free path λ + of the conduction electrons having the up-spin electrons can be extended even when the element area is reduced, so that the reproduction output is improved and the resistance change rate (ΔR / R) is improved. It becomes possible to plan.
【0116】なお本発明では、前記トラック幅Twは約
10nm以上で100nm以下であることが好ましい。
より好ましくは60nm以下であることが好ましい。前
記トラック幅Twが、上記数値範囲程度に狭小化される
と、さらなる再生出力の向上を図ることができるととも
に、前記アップスピン電子を持つ伝導電子が前記多層膜
30の両側端面30aに到達する回数が増え、前記スペ
キュラー膜31の持つ鏡面反射効果を有効に機能させる
ことができ、抵抗変化率の向上を図ることができる。In the present invention, the track width Tw is preferably about 10 nm or more and 100 nm or less.
More preferably, it is preferably 60 nm or less. When the track width Tw is reduced to about the above numerical range, the reproduction output can be further improved, and the number of times that the conduction electrons having the up-spin electrons reach the both end surfaces 30a of the multilayer film 30 is improved. And the specular reflection effect of the specular film 31 can be made to function effectively, and the rate of change in resistance can be improved.
【0117】なお前記スペキュラー膜31は、図1に示
すように多層膜30の両側端面全体に形成されていなく
ても良く、少なくとも固定磁性層24からフリー磁性層
26までの各層のトラック幅方向における両側端面に形
成されていれば上記の効果を得ることが可能である。The specular film 31 does not need to be formed on the entire both side end surfaces of the multilayer film 30 as shown in FIG. 1, and at least in the track width direction of each layer from the fixed magnetic layer 24 to the free magnetic layer 26. The effects described above can be obtained if they are formed on both end surfaces.
【0118】次に前記スペキュラー膜31の材質につい
て以下に説明する。前記スペキュラー膜31は、Fe−
O、Ni−O、Co−O、Co−Fe−O、Co−Fe
−Ni−O、Al−O、Al−Q−O(ここでQはB、
Si、N、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Niか
ら選択される1種以上)、R−O(ここでRはCu、T
i、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから
選択される1種以上)の酸化物で形成されることが好ま
しい。Next, the material of the specular film 31 will be described below. The specular film 31 is made of Fe-
O, Ni-O, Co-O, Co-Fe-O, Co-Fe
-Ni-O, Al-O, Al-Q-O (where Q is B,
Si, N, Ti, V, Cr, Mn, one or more selected from Fe, Co, Ni), RO (where R is Cu, T
i, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W).
【0119】なお例えばFe−Oの中でもα−Fe
2O3、Ni−Oの中でもNiO、Al−Q−Oの中でも
AlQO、R−Oの中でもROとなる組成式を満たすこ
とが好ましい。For example, among Fe-O, α-Fe
2 O 3, NiO among NiO, ALQO among Al-Q-O, it is preferable to satisfy the composition formula also becomes RO in RO.
【0120】これら酸化物の形成は、例えば金属元素や
非金属元素のターゲットを用意し、前記多層膜30の両
側端面30aに金属元素や非金属元素の膜をスパッタ成
膜した後、ラジカル酸化、プラズマ酸化、イオン酸化、
自然酸化などによって、前記金属元素や非金属元素から
なる膜を酸化させる。なお前記金属元素や非金属元素の
膜すべてを酸化させないと適切に鏡面反射効果を有する
スペキュラー膜31を形成することはできない。For the formation of these oxides, for example, a target of a metal element or a non-metal element is prepared, and a film of a metal element or a non-metal element is formed on both side surfaces 30a of the multilayer film 30 by sputtering. Plasma oxidation, ion oxidation,
The film made of the metal element or the nonmetal element is oxidized by natural oxidation or the like. Unless all the films of the metal element and the non-metal element are oxidized, the specular film 31 having the specular reflection effect cannot be formed properly.
【0121】また上記の酸化方法によって形成されたス
ペキュラー膜31は、化学量論的な組成を有していた方
が良いが有していなくても鏡面反射効果を発揮させるこ
とができる。The specular film 31 formed by the above-described oxidation method preferably has a stoichiometric composition, but can exhibit a specular reflection effect even without the stoichiometric composition.
【0122】上記のように化学量論的な組成を有さなく
ても十分な絶縁性を有するスペキュラー膜31では、フ
リー磁性層26との界面付近に適切にポテンシャル障壁
が形成され、鏡面反射効果を発揮することが可能にな
る。As described above, in the specular film 31 having a sufficient insulating property without having a stoichiometric composition, a potential barrier is appropriately formed near the interface with the free magnetic layer 26, and the specular reflection effect is obtained. Can be demonstrated.
【0123】例えばスペキュラー膜31をAl−Oで形
成するとき、Al2O3で形成されたターゲットで前記ス
ペキュラー膜31をスパッタ成膜すると、化学量論的な
組成を有するスペキュラー膜31を形成することができ
ないが、極端に酸素が少なくなければ前記スペキュラー
膜31とフリー磁性層26との界面付近に適切なポテン
シャル障壁を形成でき、鏡面反射効果を有効に発揮させ
ることができるのである。For example, when the specular film 31 is formed of Al—O, if the specular film 31 is formed by sputtering with a target formed of Al 2 O 3 , the specular film 31 having a stoichiometric composition is formed. However, if the amount of oxygen is not extremely low, an appropriate potential barrier can be formed near the interface between the specular film 31 and the free magnetic layer 26, and the specular reflection effect can be effectively exhibited.
【0124】あるいは本発明では、前記スペキュラー膜
31は、Al−N、Al−Q−N(ここでQはB、S
i、O、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Niから
選択される1種以上)、R−N(ここでRはTi、V、
Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択され
る1種以上)の窒化物で形成されてもよい。Alternatively, in the present invention, the specular film 31 is made of Al-N, Al-QN (where Q is B, S
i, O, Ti, V, Cr, Mn, at least one selected from Fe, Co, Ni), RN (where R is Ti, V,
(At least one selected from Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W).
【0125】なおAl−Nの中でもAlN、Al−Q−
Nの中でもAlQN、R−Nの中でもRNとなる組成式
を満たすことが好ましい。Among Al-N, AlN, Al-Q-
It is preferable to satisfy the composition formula of AlQN among N and RN among RN.
【0126】これら窒化物の形成は、例えば金属元素や
非金属元素のターゲットを用意し、前記多層膜30の両
側端面30aに前記金属元素や非金属元素の膜をスパッ
タ成膜した後、前記金属元素や非金属元素からなる膜を
窒化させる。For forming these nitrides, for example, a target of a metal element or a non-metal element is prepared, and a film of the metal element or the non-metal element is formed by sputtering on both side surfaces 30 a of the multilayer film 30. A film made of an element or a nonmetallic element is nitrided.
【0127】あるいは本発明では以下の方法によって前
記酸化物あるいは窒化物からなるスペキュラー膜31を
成膜する。Alternatively, in the present invention, the specular film 31 made of the oxide or nitride is formed by the following method.
【0128】すなわち上記した酸化物や窒化物で形成さ
れたターゲットを用意し、このターゲットから、直接、
酸化物あるいは窒化物からなるスペキュラー膜31を前
記多層膜30の両側端面30aに付着させて形成しても
よい。かかる場合、上記した酸化工程あるいは窒化工程
が必要なく製造工程の簡略化を図ることができるが、前
記酸化物あるいは窒化物からなるスペキュラー膜31を
直接成膜した後、さらに前記スペキュラー膜31を酸
化、窒化してもよい。これによってスペキュラー効果を
高めることができる。That is, a target formed of the above-described oxide or nitride is prepared, and directly from this target,
The specular film 31 made of an oxide or a nitride may be formed by adhering to both side surfaces 30 a of the multilayer film 30. In such a case, the above-described oxidation step or nitridation step is not required, and the manufacturing process can be simplified. However, after directly forming the specular film 31 made of the oxide or the nitride, the specular film 31 is further oxidized. , May be nitrided. This can enhance the specular effect.
【0129】あるいは前記スペキュラー膜31は、前記
多層膜30のトラック幅方向(図示X方向)の両側に設
けられた絶縁層をミリングしたときに、前記多層膜30
の両側端面30aに付着した絶縁物で形成され、あるい
はこの絶縁物を酸化あるいは窒化して形成されるもので
あってもよい。具体的には図2のような構造を例示する
ことができる(本発明の第2実施形態)。Alternatively, when the insulating layers provided on both sides of the multilayer film 30 in the track width direction (X direction in the drawing) are milled, the specular film 31
May be formed of an insulator adhered to both side end surfaces 30a, or may be formed by oxidizing or nitriding the insulator. Specifically, a structure as shown in FIG. 2 can be exemplified (second embodiment of the present invention).
【0130】図2では前記多層膜30のトラック幅方向
(図示X方向)の両側であって第1の電極層20の上に
絶縁層39が形成されている。この絶縁層39は上記し
た酸化物あるいは窒化物で形成されていることが好まし
い。かかる場合、この絶縁層39をミリングして飛来す
る絶縁材料元素を直接、前記多層膜30の両側端面30
aに付着させてこの付着物をスペキュラー膜31として
機能させることができる。あるいはこの絶縁材料元素を
多層膜30の両側に付着させた後、酸化あるいは窒化さ
せてもよい。In FIG. 2, an insulating layer 39 is formed on the first electrode layer 20 on both sides of the multilayer film 30 in the track width direction (X direction in the drawing). This insulating layer 39 is preferably formed of the above-described oxide or nitride. In such a case, the insulating material elements that fly by milling the insulating layer 39 are directly applied to both side surfaces 30 of the multilayer film 30.
a to make the adhered substance function as the specular film 31. Alternatively, the insulating material element may be attached to both sides of the multilayer film 30 and then oxidized or nitrided.
【0131】なお前記絶縁層39が酸化物あるいは窒化
物で形成されていない場合には、前記絶縁層39をミリ
ングして絶縁材料元素を前記多層膜30の両側に付着さ
せた後、その付着物を酸化あるいは窒化して、スペキュ
ラー膜31を形成することになる。If the insulating layer 39 is not formed of an oxide or a nitride, the insulating layer 39 is milled to deposit an insulating material element on both sides of the multilayer film 30, and then the deposited material is removed. Is oxidized or nitrided to form the specular film 31.
【0132】また図2に示す構造では、スペキュラー膜
31は前記絶縁層39からの付着物のみで構成されてい
るが、さらに図2に示すスペキュラー膜31上に、ある
いは前記付着物が形成されていないときは多層膜30の
両側端面30a上に、酸化物あるいは窒化物からなるス
ペキュラー膜を成膜してもよい。その一例が図3に示さ
れている(本発明の第3実施形態)。Further, in the structure shown in FIG. 2, the specular film 31 is constituted only by the deposit from the insulating layer 39. However, the specular film 31 is further formed on the specular film 31 shown in FIG. If not, a specular film made of an oxide or a nitride may be formed on both end surfaces 30a of the multilayer film 30. One example is shown in FIG. 3 (third embodiment of the present invention).
【0133】図3に示す実施形態では、多層膜30の両
側端面30a上のみならず前記絶縁層39上にも前記ス
ペキュラー膜31が形成されている。さらにこのスペキ
ュラー膜31は、前記絶縁層39と多層膜30間に露出
する第1の電極層20の上面20aにも形成され、前記
絶縁層39と多層膜30間が前記スペキュラー膜31に
よって埋められた状態になっている。In the embodiment shown in FIG. 3, the specular film 31 is formed not only on both end faces 30 a of the multilayer film 30 but also on the insulating layer 39. Further, the specular film 31 is also formed on the upper surface 20a of the first electrode layer 20 exposed between the insulating layer 39 and the multilayer film 30, and the space between the insulating layer 39 and the multilayer film 30 is filled with the specular film 31. It is in a state of being left.
【0134】図3に示す実施形態では、図1で説明した
のと同様に、前記多層膜30の両側端面30a上から絶
縁層39上にかけて金属元素や非金属元素で形成された
膜を成膜した後、この膜を酸化あるいは窒化するか、あ
るいは酸化物あるいは窒化物で形成されたターゲットを
用意し、直接、前記酸化物あるいは窒化物を前記多層膜
30の両側端面30a上から絶縁層39上にかけて成膜
してスペキュラー膜31を形成する。In the embodiment shown in FIG. 3, a film made of a metallic element or a non-metallic element is formed on both sides 30a of the multilayer film 30 and on the insulating layer 39 in the same manner as described with reference to FIG. After that, the film is oxidized or nitrided, or a target formed of an oxide or a nitride is prepared, and the oxide or the nitride is directly deposited on both sides 30 a of the multilayer film 30 on the insulating layer 39. To form a specular film 31.
【0135】または前記スペキュラー膜31は以下のよ
うに形成されてもよい。本発明では、前記スペキュラー
膜31は、前記多層膜30のトラック幅方向(図示X方
向)の両側端面30aを直接、酸化あるいは窒化して形
成されたものであってもよい。Alternatively, the specular film 31 may be formed as follows. In the present invention, the specular film 31 may be formed by directly oxidizing or nitriding both end surfaces 30a of the multilayer film 30 in the track width direction (X direction in the drawing).
【0136】このスペキュラー膜31には、前記多層膜
30の両側端面30a自体を酸化あるいは窒化して形成
されるスペキュラー膜31のほか、後で製造方法で説明
するように、前記多層膜30を図1に示すような略台形
状に形成したときに、前記多層膜30を構成する金属元
素が前記多層膜30の両側端面30aに再付着すること
があり、この付着物を酸化あるいは窒化してなるスペキ
ュラー膜31も含まれる。The specular film 31 includes, in addition to the specular film 31 formed by oxidizing or nitriding both side surfaces 30a of the multilayer film 30, the multilayer film 30 as described later in the manufacturing method. When formed in a substantially trapezoidal shape as shown in FIG. 1, the metal elements constituting the multilayer film 30 may re-attach to both end surfaces 30a of the multilayer film 30, and the attached matter is oxidized or nitrided. The specular film 31 is also included.
【0137】または本発明では、前記スペキュラー膜は
半金属ホイッスラー合金で形成されてもよい。前記半金
属ホイッスラー金属には、NiMnSb、PtMnSb
などを選択できる。Alternatively, in the present invention, the specular film may be formed of a semi-metallic Whistler alloy. NiMnSb, PtMnSb,
Etc. can be selected.
【0138】次に、図1ないし図3に示すフリー磁性層
26の上に非磁性中間層27を介して形成されたハード
バイアス層29について以下に説明する。Next, the hard bias layer 29 formed on the free magnetic layer 26 shown in FIGS. 1 to 3 via the nonmagnetic intermediate layer 27 will be described below.
【0139】図1ないし図3に示すように本発明では、
前記ハードバイアス層29の端部とフリー磁性層26の
端部間に静磁的な結合が発生し、前記ハードバイアス層
29からの縦バイアス磁界が前記フリー磁性層26に供
給される(矢印方向)。According to the present invention, as shown in FIGS.
Magnetostatic coupling occurs between the end of the hard bias layer 29 and the end of the free magnetic layer 26, and the longitudinal bias magnetic field from the hard bias layer 29 is supplied to the free magnetic layer 26 (in the direction of the arrow). ).
【0140】これにより前記フリー磁性層26の磁化は
トラック幅方向(図示X方向)に揃えられる。Thus, the magnetization of the free magnetic layer 26 is aligned in the track width direction (X direction in the figure).
【0141】本発明では、このように前記フリー磁性層
26の非磁性材料層25が形成された面と反対側の面に
非磁性中間層27を介してハードバイアス層29を設け
ることで、従来のようにハードバイアス層29のトラッ
ク幅方向の両側にハードバイアス層を対向させたときバ
イアス下地層が介在することで生じたバックリング現象
や前記フリー磁性層26の磁化が強固に固定され磁化反
転が悪化する問題を解消でき、従って本発明によれば、
前記フリー磁性層26の単磁区化を適切に促進でき、ま
た前記フリー磁性層26の外部磁界に対する磁化反転を
良好にでき、再生感度が良く再生波形の安定性に優れた
磁気検出素子を製造することが可能である。In the present invention, by providing the hard bias layer 29 via the nonmagnetic intermediate layer 27 on the surface of the free magnetic layer 26 opposite to the surface on which the nonmagnetic material layer 25 is formed, When the hard bias layer is opposed to both sides in the track width direction of the hard bias layer 29 as described above, the buckling phenomenon caused by the interposition of the bias underlayer and the magnetization of the free magnetic layer 26 are firmly fixed and the magnetization reversal occurs. Can be eliminated, and according to the present invention,
It is possible to appropriately produce a single magnetic domain in the free magnetic layer 26, improve the magnetization reversal of the free magnetic layer 26 with respect to an external magnetic field, and manufacture a magnetic sensing element having good read sensitivity and excellent read waveform stability. It is possible.
【0142】また図1ないし図3に示す磁気検出素子で
は、前記フリー磁性層26のトラック幅方向における両
側端面と連続面として前記非磁性中間層27及びハード
バイアス層29の両側端面が形成される。これによって
前記ハードバイアス層29とフリー磁性層26間の静磁
的な結合を良好にでき、前記フリー磁性層26の単磁区
化を促進させることが可能である。In the magnetic sensing element shown in FIGS. 1 to 3, both end surfaces of the nonmagnetic intermediate layer 27 and the hard bias layer 29 are formed as continuous surfaces with both end surfaces in the track width direction of the free magnetic layer 26. . Thereby, the magnetostatic coupling between the hard bias layer 29 and the free magnetic layer 26 can be improved, and the single magnetic domain of the free magnetic layer 26 can be promoted.
【0143】なお前記ハードバイアス層29の膜厚は5
0〜300Åであることが好ましい。The thickness of the hard bias layer 29 is 5
Preferably it is 0-300 °.
【0144】次に絶縁層32について説明する。本発明
ではスペキュラー膜31の両側に絶縁層32が設けられ
ている。これにより第1の電極層20と第2の電極層3
3間を流れるセンス電流を効果的に多層膜30のみに流
すことができる。Next, the insulating layer 32 will be described. In the present invention, the insulating layers 32 are provided on both sides of the specular film 31. Thereby, the first electrode layer 20 and the second electrode layer 3
The sense current flowing between the three layers can be effectively passed only to the multilayer film 30.
【0145】次に本発明における別の実施形態の磁気検
出素子の構造について説明する。図4は本発明における
第4実施形態の磁気検出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。なお図1と同じ符号が
付けられている層は図1と同じ層を示している。Next, the structure of a magnetic sensing element according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the structure of a magnetic sensing element according to a fourth embodiment of the present invention, as viewed from a surface facing a recording medium. The layers denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same layers as those in FIG.
【0146】この実施形態では、図4に示すように第1
の電極層20の上面中央に下からハードバイアス層2
9、非磁性中間層27、フリー磁性層26、非磁性材料
層25、3層フェリ構造の固定磁性層24、及び反強磁
性層23の順で積層形成されている。In this embodiment, as shown in FIG.
Hard bias layer 2 from below at the center of the upper surface of electrode layer 20 of FIG.
9, a nonmagnetic intermediate layer 27, a free magnetic layer 26, a nonmagnetic material layer 25, a pinned magnetic layer 24 having a three-layer ferrimagnetic structure, and an antiferromagnetic layer 23.
【0147】前記ハードバイアス層29から前記反強磁
性層23までの各層で多層膜34が構成され、前記多層
膜34の両側端面34aは連続面となっており、例えば
前記多層膜34は略台形状で形成される。Each layer from the hard bias layer 29 to the antiferromagnetic layer 23 forms a multilayer film 34, and both end surfaces 34a of the multilayer film 34 are continuous surfaces. It is formed in a shape.
【0148】図4に示すように、前記第1の電極層20
の上から前記多層膜34のトラック幅方向(図示X方
向)における両側端面34aにかけてスペキュラー膜3
1が形成されている。前記スペキュラー膜31の材質や
形成方法などについては、図1ないし図3で説明した通
りである。As shown in FIG. 4, the first electrode layer 20
From above to the both end surfaces 34a in the track width direction (X direction in the drawing) of the multilayer film 34.
1 is formed. The material and forming method of the specular film 31 are as described with reference to FIGS.
【0149】また前記スペキュラー膜31の上には絶縁
層32が形成され、前記絶縁層32上から前記反強磁性
層23上にかけて第2の電極層33が形成されている。An insulating layer 32 is formed on the specular film 31, and a second electrode layer 33 is formed on the insulating layer 32 and on the antiferromagnetic layer 23.
【0150】図5は本発明における第5実施形態の磁気
検出素子の構造を記録媒体との対向面から見た部分断面
図である。なお図1と同じ符号が付けられている層は図
1と同じ層を示している。FIG. 5 is a partial sectional view of the structure of a magnetic sensing element according to a fifth embodiment of the present invention, as viewed from a surface facing a recording medium. The layers denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same layers as those in FIG.
【0151】図5の磁気検出素子の構造は図1の磁気検
出素子の構造と似ているが図5では、前記フリー磁性層
26が3層フェリ構造となっている。The structure of the magnetic sensor of FIG. 5 is similar to the structure of the magnetic sensor of FIG. 1, but in FIG. 5, the free magnetic layer 26 has a three-layer ferrimagnetic structure.
【0152】前記フリー磁性層26を構成する符号60
及び62の層は磁性層であり、例えばCo、CoFe、
NiFe、CoFeNiなどで形成される。前記磁性層
60,62間にはRuなどで形成された非磁性中間層6
1が介在し、この構成により、前記磁性層60と前記磁
性層62の磁化方向はRKKY相互作用により互いに反
平行状態にされる。これはいわゆる人工フェリ状態と呼
ばれる。Reference numeral 60 constituting the free magnetic layer 26
And 62 are magnetic layers, such as Co, CoFe,
It is formed of NiFe, CoFeNi, or the like. A nonmagnetic intermediate layer 6 made of Ru or the like is provided between the magnetic layers 60 and 62.
With this configuration, the magnetization directions of the magnetic layer 60 and the magnetic layer 62 are made antiparallel to each other by RKKY interaction. This is called an artificial ferri-state.
【0153】前記磁性層60、62の膜厚はそれぞれ1
0〜100Å程度で形成される。また非磁性中間層61
の膜厚は3Å〜10Å程度で形成で形成される。The thickness of each of the magnetic layers 60 and 62 is 1
It is formed at about 0-100 °. The non-magnetic intermediate layer 61
Is formed at a thickness of about 3 ° to 10 °.
【0154】なお前記磁性層60、62はそれぞれ単位
面積当たりの磁気モーメントが異なるように、前記磁性
層60、62の材質や膜厚はそれぞれ異なっている。前
記単位面積当たりの磁気モーメントは飽和磁化Ms×膜
厚tで設定され、例えば前記磁性層60、62を共に同
じ材質で同じ組成の材料で形成するとき、前記磁性層6
0、62の膜厚を異ならせることで、前記磁性層60、
62の磁気モーメントを異ならせることができる。これ
によって適切に前記磁性層60、62を人工フェリ構造
にすることが可能である。The materials and thicknesses of the magnetic layers 60 and 62 are different so that the magnetic layers 60 and 62 have different magnetic moments per unit area. The magnetic moment per unit area is set by saturation magnetization Ms × film thickness t. For example, when the magnetic layers 60 and 62 are formed of the same material and the same composition,
By making the film thicknesses of the magnetic layers 60 and 62 different,
62 can have different magnetic moments. This makes it possible to appropriately form the magnetic layers 60 and 62 into an artificial ferrimagnetic structure.
【0155】図5のように前記フリー磁性層26を人工
フェリ構造とすることで、抵抗変化率を低減させること
なしに、フリー磁性層26の実効的な膜厚を薄くするこ
とができ、媒体磁界に対してフリー磁性層26の磁化が
高感度で回転するようにすることができる。また前記フ
リー磁性層26を適切に単磁区化でき、バルクハウゼン
ノイズが少なく、再生出力の高い磁気検出素子を製造す
ることが可能である。なお前記フリー磁性層26の磁性
層60、62のうち、磁気抵抗効果に関与するのは、非
磁性材料層25に接する磁性層60である。As shown in FIG. 5, by forming the free magnetic layer 26 into an artificial ferrimagnetic structure, the effective thickness of the free magnetic layer 26 can be reduced without reducing the rate of change in resistance. The magnetization of the free magnetic layer 26 can be rotated with high sensitivity to a magnetic field. In addition, the free magnetic layer 26 can be appropriately made into a single magnetic domain, and a magnetic detection element with low Barkhausen noise and high reproduction output can be manufactured. Among the magnetic layers 60 and 62 of the free magnetic layer 26, the magnetic layer 60 in contact with the nonmagnetic material layer 25 is involved in the magnetoresistance effect.
【0156】図5における実施形態では、前記フリー磁
性層26のうち前記ハードバイアス層29に近い側の磁
性層62とハードバイアス層29間で静磁的な結合が発
生し、前記磁性層62の磁化が図示X方向に単磁区化さ
れる。前記フリー磁性層26のもう一方の磁性層60の
磁化は、前記磁性層62とのRKKY相互作用によっ
て、前記磁性層62の磁化方向と反平行に磁化される。In the embodiment shown in FIG. 5, magnetostatic coupling occurs between the hard bias layer 29 and the magnetic layer 62 of the free magnetic layer 26 that is closer to the hard bias layer 29, and The magnetization is converted into a single magnetic domain in the X direction shown. The magnetization of the other magnetic layer 60 of the free magnetic layer 26 is magnetized in an anti-parallel to the magnetization direction of the magnetic layer 62 by RKKY interaction with the magnetic layer 62.
【0157】なお図5に示す3層フェリ構造のフリー磁
性層26は、図2ないし図4や次に説明する図6の実施
形態にも適用可能なものである。The free magnetic layer 26 having the three-layer ferrimagnetic structure shown in FIG. 5 is applicable to the embodiments shown in FIGS. 2 to 4 and FIG. 6 described next.
【0158】またこの実施形態では、非磁性中間層27
とハードバイアス層29間に図1に示すバイアス下地層
28が設けられていないが、設けられていてもよい。In this embodiment, the non-magnetic intermediate layer 27
Although the bias underlayer 28 shown in FIG. 1 is not provided between the hard bias layer 29 and the hard bias layer 29, it may be provided.
【0159】なお前記スペキュラー膜31の材質や形成
方法などについては、図1ないし図3で説明した通りで
ある。The material and forming method of the specular film 31 are as described with reference to FIGS.
【0160】図6は本発明における第6実施形態の磁気
検出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。なお図1と同じ符号が付けられた層は図1
と同じ層を示している。FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the structure of a magnetic sensing element according to a sixth embodiment of the present invention as viewed from the side facing a recording medium. The layers denoted by the same reference numerals as those in FIG.
The same layer is shown.
【0161】図6に示す実施形態では、第1の電極層2
0の上面中央から下地層21、シードレイヤ22、反強
磁性層23、3層フェリ構造の固定磁性層24、非磁性
材料層25、フリー磁性層26、非磁性中間層27、お
よびハードバイアス層29が形成されている。In the embodiment shown in FIG. 6, the first electrode layer 2
0, a base layer 21, a seed layer 22, an antiferromagnetic layer 23, a fixed magnetic layer 24 having a three-layer ferrimagnetic structure, a non-magnetic material layer 25, a free magnetic layer 26, a non-magnetic intermediate layer 27, and a hard bias layer. 29 are formed.
【0162】さらにこの実施形態では前記ハードバイア
ス層29の上に第2の電極層35が形成されて、前記下
地層21から前記第2の電極層35までの各層で多層膜
36が構成される。前記多層膜36の両側端面36a、
36aは連続面となっており、前記多層膜36は例えば
略台形状で形成される。Further, in this embodiment, a second electrode layer 35 is formed on the hard bias layer 29, and a multilayer film 36 is constituted by each layer from the underlayer 21 to the second electrode layer 35. . Both end surfaces 36a of the multilayer film 36,
36a is a continuous surface, and the multilayer film 36 is formed, for example, in a substantially trapezoidal shape.
【0163】図6では、前記ハードバイアス層29の上
には、前記ハードバイアス層29のトラック幅方向(図
示X方向)における両側端面と連続面とされた第2の電
極層35が形成されているが、かかる場合、前記第2の
電極層35のハイト方向(図示Y方向)後方では、前記
第2の電極層35と電気的に接続された電極層(図示し
ない)が設けられ、前記電極層はハイト方向後方に延び
て形成されている。In FIG. 6, a second electrode layer 35 is formed on the hard bias layer 29 so as to be continuous with both end surfaces in the track width direction (X direction in the drawing) of the hard bias layer 29. However, in such a case, an electrode layer (not shown) that is electrically connected to the second electrode layer 35 is provided behind the second electrode layer 35 in the height direction (Y direction in the figure). The layer extends rearward in the height direction.
【0164】図6に示す実施形態では、前記第1の電極
層20上から前記多層膜36の両側端面36aにかけて
スペキュラー膜31が形成され、前記スペキュラー膜3
1の上に絶縁層32が設けられている。In the embodiment shown in FIG. 6, a specular film 31 is formed from above the first electrode layer 20 to both end surfaces 36a of the multilayer film 36, and the specular film 3 is formed.
The insulating layer 32 is provided on the substrate 1.
【0165】なお前記スペキュラー膜31の材質や形成
方法などについては、図1ないし図3で説明した通りで
ある。The material and method for forming the specular film 31 are the same as those described with reference to FIGS.
【0166】図4ないし図6に示す実施形態では、いず
れも図1ないし図3と同様に、多層膜の両側端面にスペ
キュラー膜31が設けられており、これによりフリー磁
性層26の磁化と固定磁性層24の磁化とが平行関係に
なるとき、例えばアップスピン電子を持つ伝導電子は、
前記多層膜の両側端面に到達しても、そこで適切に鏡面
反射し、フリー磁性層26内を通り抜けるようになって
いる。In the embodiments shown in FIGS. 4 to 6, as in FIGS. 1 to 3, the specular films 31 are provided on both side end surfaces of the multilayer film, whereby the magnetization of the free magnetic layer 26 is fixed. When the magnetization of the magnetic layer 24 has a parallel relationship, for example, conduction electrons having up-spin electrons are:
Even when the light reaches the both end surfaces of the multilayer film, the light is appropriately mirror-reflected there and passes through the free magnetic layer 26.
【0167】従って本発明では、前記アップスピン電子
を持つ伝導電子の平均自由行程λ+を伸ばすことがで
き、抵抗変化率(ΔR/R)の向上を図ることが可能に
なるのである。Therefore, in the present invention, the mean free path λ + of the conduction electrons having the up-spin electrons can be extended, and the rate of change in resistance (ΔR / R) can be improved.
【0168】なお前記スペキュラー膜31は、少なくと
も固定磁性層24からフリー磁性層26までの各層のト
ラック幅方向における両側端面に形成されていれば上記
効果を得ることが可能である。The above effect can be obtained if the specular film 31 is formed at least on both end surfaces in the track width direction of each layer from the fixed magnetic layer 24 to the free magnetic layer 26.
【0169】また図4ないし図6に示す実施形態では図
1ないし図3と同様に、フリー磁性層26の非磁性材料
層25が形成された面と反対側の面に非磁性中間層27
を介してハードバイアス層29が設けられている。In the embodiment shown in FIGS. 4 to 6, similarly to FIGS. 1 to 3, the nonmagnetic intermediate layer 27 is provided on the surface of the free magnetic layer 26 opposite to the surface on which the nonmagnetic material layer 25 is formed.
, A hard bias layer 29 is provided.
【0170】従って前記ハードバイアス層29の端部と
フリー磁性層26の端部間では、静磁的な結合が発生
し、これにより前記フリー磁性層26の磁化はトラック
幅方向(図示X方向)に揃えられる。Therefore, a magnetostatic coupling occurs between the end of the hard bias layer 29 and the end of the free magnetic layer 26, whereby the magnetization of the free magnetic layer 26 is changed in the track width direction (X direction in the drawing). Aligned to.
【0171】本発明では、このように前記フリー磁性層
26の非磁性材料層25が形成された面と反対側の面に
非磁性中間層27を介してハードバイアス層29を設け
ることで、従来のようにハードバイアス層29のトラッ
ク幅方向の両側にハードバイアス層を対向させた場合に
生じたバックリング現象や前記フリー磁性層26の磁化
が強固に固定され磁化反転が悪化する問題を解消でき、
従って本発明によれば、前記フリー磁性層26の単磁区
化を適切に促進でき、また前記フリー磁性層26の外部
磁界に対する磁化反転を良好にでき、再生感度の良く再
生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが
可能である。According to the present invention, the hard bias layer 29 is provided on the surface of the free magnetic layer 26 opposite to the surface on which the nonmagnetic material layer 25 is formed with the nonmagnetic intermediate layer 27 interposed therebetween. As described above, the buckling phenomenon that occurs when the hard bias layer is opposed to both sides in the track width direction of the hard bias layer 29 and the problem that the magnetization of the free magnetic layer 26 is firmly fixed and the magnetization reversal deteriorates can be solved. ,
Therefore, according to the present invention, it is possible to appropriately promote the formation of the single magnetic domain of the free magnetic layer 26, to improve the magnetization reversal of the free magnetic layer 26 with respect to an external magnetic field, to obtain a good read sensitivity, and to have excellent read waveform stability. It is possible to manufacture a magnetic sensing element.
【0172】次に図1に示す磁気検出素子の製造方法に
ついて、図8ないし図11に示す製造工程を参照しなが
ら以下に説明する。なお本発明における製造工程図は、
製造中の磁気検出素子を記録媒体との対向面から見た部
分断面図である。Next, a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. 1 will be described below with reference to manufacturing steps shown in FIGS. The manufacturing process diagram in the present invention,
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the magnetic sensing element during manufacture as viewed from a surface facing a recording medium.
【0173】図8に示す工程では、基板37上に第1の
電極層20を形成し、さらに前記第1の電極層20上
に、Taなどで形成された下地層21、NiFeCrな
どで形成されたシードレイヤ22、PtMnなどで形成
された反強磁性層23、Coなどで形成された磁性層5
1と53と、前記磁性層51、53間にRuなどの非磁
性中間層52が形成された3層フェリ構造の固定磁性層
24、Cuなどで形成された非磁性材料層25、Co膜
54とNiFeなどの磁性材料層55で形成されたフリ
ー磁性層26、Ruなどで形成された非磁性中間層2
7、Crなどで形成されたバイアス下地層28、CoC
rPtなどで形成されたハードバイアス層29を順次ス
パッタ成膜する。In the step shown in FIG. 8, the first electrode layer 20 is formed on the substrate 37, and the underlayer 21 made of Ta or the like, and the first electrode layer 20 made of NiFeCr or the like are formed on the first electrode layer 20. Seed layer 22, antiferromagnetic layer 23 formed of PtMn or the like, magnetic layer 5 formed of Co or the like
1 and 53; a fixed magnetic layer 24 having a three-layer ferri structure in which a nonmagnetic intermediate layer 52 of Ru or the like is formed between the magnetic layers 51 and 53; a nonmagnetic material layer 25 formed of Cu or the like; Free magnetic layer 26 formed of a magnetic material layer 55 of NiFe or the like, non-magnetic intermediate layer 2 formed of Ru or the like.
7, bias underlayer 28 made of Cr or the like, CoC
The hard bias layer 29 formed of rPt or the like is sequentially formed by sputtering.
【0174】そして前記ハードバイアス層29の上にレ
ジスト層38を形成する。なお前記レジスト層38はリ
フトオフ用のレジスト層であってもよい。このとき前記
レジスト層38の下面のトラック幅方向(図示X方向)
における幅寸法をT1とする。前記幅寸法T1は、約1
0nm以上で100nm以下であることが好ましい。よ
り好ましくは60nm以下であることが好ましい。Then, a resist layer 38 is formed on the hard bias layer 29. The resist layer 38 may be a lift-off resist layer. At this time, the track width direction (X direction in the drawing) on the lower surface of the resist layer 38
Is T1. The width dimension T1 is about 1
It is preferably from 0 nm to 100 nm. More preferably, it is preferably 60 nm or less.
【0175】次に図8に示すように、前記レジスト層3
8に覆われていない、下地層21からハードバイアス層
29までの多層膜30の両側領域を、矢印F方向からの
イオンミリングや反応性イオンエッチング(RIE)な
どで除去する(図8に示す点線の両側を除去)。これに
より前記第1の電極層20の上面中央には、下地層21
からハードバイアス層29までで構成される多層膜30
の両側端面が連続した傾斜面となり、前記多層膜30は
略台形状となって残される。Next, as shown in FIG.
8 are removed by ion milling or reactive ion etching (RIE) in the direction of arrow F from the underlying layer 21 to the hard bias layer 29 on both sides of the multilayer film 30 (dotted line shown in FIG. 8). Removed on both sides). As a result, the underlayer 21 is formed at the center of the upper surface of the first electrode layer 20.
Multi-layered film 30 composed of layers from
Are formed as continuous inclined surfaces, and the multilayer film 30 remains in a substantially trapezoidal shape.
【0176】またこの製造工程で残されたフリー磁性層
26の上面のトラック幅方向の幅寸法で決定されるトラ
ック幅Twは約10nm以上で100nm以下となり、
あるいはより好ましくは60nm以下となる。したがっ
て本発明では素子サイズを非常に小さくでき、本発明の
ようにCPP型の磁気検出素子では、効果的に再生出力
を高くすることが可能である。The track width Tw determined by the width in the track width direction of the upper surface of the free magnetic layer 26 left in this manufacturing process is about 10 nm or more and 100 nm or less.
Alternatively, it is more preferably 60 nm or less. Therefore, in the present invention, the element size can be made very small, and in the case of the CPP type magnetic detecting element as in the present invention, the reproduction output can be effectively increased.
【0177】次に図9に示す工程では、前記第1の電極
層20の上面中央に設けられた下地層21上からハード
バイアス層29までの各層で構成される多層膜30のト
ラック幅方向(図示X方向)における両側端面30a、
30aを矢印方向からイオンミリングする。前記ミリン
グ角度θ2は、基板37の表面垂直方向(図示Z方向)
に対して20°〜70°であることが好ましい。Next, in the step shown in FIG. 9, in the track width direction of the multilayer film 30 composed of each layer from the base layer 21 provided at the center of the upper surface of the first electrode layer 20 to the hard bias layer 29 (FIG. Both end surfaces 30a in the illustrated X direction)
30a is ion-milled from the direction of the arrow. The milling angle θ2 is perpendicular to the surface of the substrate 37 (Z direction in the drawing).
Is preferably 20 ° to 70 °.
【0178】このイオンミリングによって図8工程時、
多層膜30の両側領域を削ったときに、前記多層膜30
の両側端面30aに付着した付着物を除去することがで
きる。By this ion milling, at the time of FIG.
When both sides of the multilayer film 30 are shaved, the multilayer film 30 is removed.
It is possible to remove the deposits attached to both side end surfaces 30a.
【0179】このように前記多層膜30の両側端面30
aに付着した付着物を除去し、前記両側端面30aをき
れいに加工することで、次工程で形成されるスペキュラ
ー膜31の鏡面反射効果を有効に発揮させることが可能
となる。As described above, both end surfaces 30 of the multilayer film 30 are formed.
By removing the deposits attached to a and cleanly processing the both end surfaces 30a, it is possible to effectively exert the specular reflection effect of the specular film 31 formed in the next step.
【0180】ただし前記付着物を除去せずにスペキュラ
ー膜31を形成することも可能である。その方法は、前
記付着物を酸化あるいは窒化する。これによって前記付
着物を酸化物あるいは窒化物にすることができ、前記酸
化物あるいは窒化物をスペキュラー膜31として機能さ
せることができる。However, it is also possible to form the specular film 31 without removing the deposits. The method oxidizes or nitrides the deposit. As a result, the deposit can be turned into an oxide or a nitride, and the oxide or the nitride can function as the specular film 31.
【0181】次に図10に示す工程では、前記第1の電
極層20上から前記多層膜30の両側端面30a上にか
けてスペキュラー膜31をスパッタ成膜する。ただし本
発明では少なくとも前記スペキュラー膜31を固定磁性
層24からフリー磁性層26までの各層のトラック幅の
両側端面に形成できれば良い。スパッタ法は、RFマグ
ネトロンスパッタ法、DCマグネトロンスパッタ法、イ
オンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、ある
いはコリメーションスパッタ法のいずれか1種以上であ
ることが好ましい。Next, in the step shown in FIG. 10, a specular film 31 is formed by sputtering from the first electrode layer 20 to the both end surfaces 30a of the multilayer film 30. However, in the present invention, at least the specular film 31 may be formed on both end surfaces of the track width of each layer from the fixed magnetic layer 24 to the free magnetic layer 26. The sputtering method is preferably any one or more of an RF magnetron sputtering method, a DC magnetron sputtering method, an ion beam sputtering method, a long throw sputtering method, and a collimation sputtering method.
【0182】ところで本発明では、前記スペキュラー膜
31を以下に示す酸化膜で形成することが好ましい。In the present invention, it is preferable that the specular film 31 is formed of the following oxide film.
【0183】すなわち本発明では、前記スペキュラー膜
31を、Fe−O、Ni−O、Co−O、Co−Fe−
O、Co−Fe−Ni−O、Al−O、Al−Q−O
(ここでQはB、Si、N、Ti、V、Cr、Mn、F
e、Co、Niから選択される1種以上)、R−O(こ
こでRはCu、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、H
f、Ta、Wから選択される1種以上)の酸化物で形成
することが好ましい。That is, in the present invention, the specular film 31 is made of Fe—O, Ni—O, Co—O, Co—Fe—
O, Co-Fe-Ni-O, Al-O, Al-Q-O
(Where Q is B, Si, N, Ti, V, Cr, Mn, F
e, at least one selected from Co, Ni), RO (where R is Cu, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, H
It is preferable to use an oxide of at least one selected from f, Ta, and W).
【0184】なお例えばFe−Oの中でもα−Fe
2O3、Ni−Oの中でもNiO、Al−Q−Oの中でも
AlQO、R−Oの中でもROとなる組成式を満たすこ
とが好ましい。For example, among Fe—O, α-Fe
2 O 3, NiO among NiO, ALQO among Al-Q-O, it is preferable to satisfy the composition formula also becomes RO in RO.
【0185】本発明では上記した酸化膜を形成する際、
酸化物ターゲットを用いて直接酸化膜を堆積させてもよ
い。これによって酸化物で形成されたスペキュラー膜3
1を形成することができる。In the present invention, when forming the above-described oxide film,
An oxide film may be directly deposited using an oxide target. Thereby, the specular film 3 formed of an oxide
1 can be formed.
【0186】なおかかかる場合は、後工程で酸化工程が
必要なくなり、製造工程の簡略化を図ることができる
が、前記酸化物からなるスペキュラー膜31を成膜した
後、前記スペキュラー膜31をあらためて酸化してもよ
い。In such a case, an oxidizing step is not required in a subsequent step, and the manufacturing process can be simplified. However, after forming the specular film 31 made of the oxide, the specular film 31 is renewed. It may be oxidized.
【0187】またターゲットとして酸化物を使用しない
場合は、まず金属元素や非金属元素からなるターゲット
を用意し、このターゲットを用いて前記第1の電極層2
0上から多層膜30の両側端面30aにかけて、前記金
属元素や非金属元素からなる膜を成膜する。具体的に言
えば、例えば前記スペキュラー膜31をTaOで形成す
る場合、まずTa膜を前記第1の電極層20上から前記
多層膜30の両側端面30aにかけて成膜するのであ
る。In the case where an oxide is not used as a target, first, a target made of a metal element or a non-metal element is prepared, and the first electrode layer 2 is formed using this target.
A film made of the metallic element or the non-metallic element is formed from above zero to both end surfaces 30a of the multilayer film 30. More specifically, when the specular film 31 is formed of TaO, for example, a Ta film is first formed on the first electrode layer 20 from both end surfaces 30a of the multilayer film 30.
【0188】次に本発明では、前記Ta膜を酸化する。
酸化にはラジカル酸化、イオン酸化、プラズマ酸化、自
然酸化のうちいずれか1種以上の酸化方法を用いること
が好ましい。またこれ以外の酸化方法であっても良い。
好ましい酸化方法は、ラジカル酸化やイオン酸化などの
反応性の酸化である。これによって前記スペキュラー膜
31のスペキュラー効果を適切に発揮させることが可能
になる。Next, in the present invention, the Ta film is oxidized.
For the oxidation, it is preferable to use at least one of radical oxidation, ion oxidation, plasma oxidation and natural oxidation. Further, other oxidation methods may be used.
Preferred oxidation methods are reactive oxidations such as radical oxidation and ionic oxidation. Thereby, the specular effect of the specular film 31 can be appropriately exhibited.
【0189】上記のようにして前記Ta膜を酸化するこ
とでTaOからなるスペキュラー膜31を形成すること
が可能である。The specular film 31 made of TaO can be formed by oxidizing the Ta film as described above.
【0190】なお上記した酸化工程で金属元素や非金属
元素から成る膜をすべて酸化し、これによって形成され
た前記スペキュラー膜31は化学量論的な組成に近く、
隣接する多層膜との間に、十分なポテンシャル障壁を形
成することが可能となる。この結果、十分な鏡面反射効
果を得ることが可能になる。In the above-described oxidation step, all the films made of metal elements and non-metal elements are oxidized, and the specular film 31 formed by this oxidation is close to the stoichiometric composition.
It is possible to form a sufficient potential barrier between adjacent multilayer films. As a result, a sufficient specular reflection effect can be obtained.
【0191】また本発明では上記した酸化膜以外に前記
スペキュラー膜31を、Al−N、Al−Q−N(ここ
でQはB、Si、O、Ti、V、Cr、Mn、Fe、C
o、Niから選択される1種以上)、R−N(ここでR
はTi、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W
から選択される1種以上)の窒化物で形成してもよい。In the present invention, in addition to the above-mentioned oxide film, the above-mentioned specular film 31 is made of Al-N, Al-QN (where Q is B, Si, O, Ti, V, Cr, Mn, Fe, C
o, Ni or more), RN (where R
Are Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W
Or at least one nitride selected from the group consisting of:
【0192】なおAl−Nの中でもAlN、Al−Q−
Nの中でもAlQN、R−Nの中でもRNとなる組成式
を満たすことが好ましい。Among Al-N, AlN, Al-Q-
It is preferable to satisfy the composition formula of AlQN among N and RN among RN.
【0193】かかる場合、金属元素や非金属元素から成
る膜を、スパッタ成膜した後、前記膜を窒化させること
で窒化物から成るスペキュラー膜31を形成することが
できる。In such a case, a specular film 31 made of a nitride can be formed by forming a film made of a metal element or a nonmetal element by sputtering and then nitriding the film.
【0194】あるいは窒化物からなるターゲットを用意
し、前記窒化物を前記多層膜30の両側にスパッタ成膜
してスペキュラー膜31を成膜してもよい。これによっ
て前記スペキュラー膜31の形成時に窒化工程が必要な
く製造工程を簡略化することができるが、前記窒化物か
らなるスペキュラー膜31を成膜した後、さらに前記ス
ペキュラー膜31を窒化してもよい。Alternatively, a specular film 31 may be formed by preparing a target made of a nitride and sputtering the nitride on both sides of the multilayer film 30. Thus, the manufacturing process can be simplified without the need for a nitridation step when forming the specular film 31, but after the specular film 31 made of the nitride is formed, the specular film 31 may be further nitrided. .
【0195】なお上記した酸化物あるいは窒化物からな
るスペキュラー膜31、あるいは酸化または窒化する前
の金属元素膜や非金属元素膜をスパッタ成膜する際に
は、基板37の表面垂直方向(図示Z方向)に対し、2
0°〜70°のスパッタ粒子照射角度θ1とすることが
好ましい。When the above-described specular film 31 made of an oxide or a nitride, or a metal element film or a non-metal element film before being oxidized or nitrided, is formed by sputtering, the surface 37 Direction), 2
Preferably, the sputtered particle irradiation angle θ1 is 0 ° to 70 °.
【0196】これにより適切に前記スペキュラー膜31
を前記多層膜30の両側端面30aに容易にしかも適切
に形成することが可能である。In this manner, the specular film 31 can be appropriately formed.
Can be easily and appropriately formed on both end surfaces 30a of the multilayer film 30.
【0197】あるいは本発明では、前記スペキュラー膜
31を半金属ホイッスラー合金で形成してもよい。前記
は金属ホイッスラー合金には、NiMnSb、PtMn
Sbなどを選択できる。これら半金属ホイッスラー合金
を、スパッタ成膜することが好ましい。Alternatively, in the present invention, the specular film 31 may be formed of a semi-metallic Heusler alloy. The above-described metal whistler alloys include NiMnSb, PtMn.
Sb or the like can be selected. It is preferable to form these semi-metallic Whistler alloys by sputtering.
【0198】なお上記したスペキュラー膜31の成膜の
際におけるスパッタ条件は、例えば基板37の温度を2
0℃〜100℃とし、基板37とターゲット間の距離を
100〜300mmとし、Arガス圧を10-5〜10-3
Torr(1.3×10-3〜0.13Pa)とする。The sputtering conditions for forming the above-mentioned specular film 31 are, for example, that the temperature of the substrate 37 is 2
0 ° C. to 100 ° C., the distance between the substrate 37 and the target is 100 to 300 mm, and the Ar gas pressure is 10 −5 to 10 −3.
Torr (1.3 × 10 −3 to 0.13 Pa).
【0199】なお、上記のようにして形成されたスペキ
ュラー膜31は、レジスト層38の上面や両側端面38
bにも付着する。The specular film 31 formed as described above is formed on the upper surface of the resist layer 38 or on both side end surfaces 38.
Also adheres to b.
【0200】次に図10に示す工程では、前記スペキュ
ラー膜31上に絶縁層32をスパッタ成膜する。前記絶
縁層32の形成の際のスパッタ粒子照射角度は、前記ス
ペキュラー膜31の形成の際のスパッタ粒子照射角度よ
りも、基板37の表面垂直方向に近い角度とする。前記
絶縁層32の形成の際のスパッタ粒子照射角度θ3は、
前記基板37の表面垂直方向に対し0°以上で40°以
下であることが好ましい。Next, in a step shown in FIG. 10, an insulating layer 32 is formed on the specular film 31 by sputtering. The irradiation angle of the sputtered particles when forming the insulating layer 32 is closer to the direction perpendicular to the surface of the substrate 37 than the irradiation angle of the sputtered particles when forming the specular film 31. The sputtering particle irradiation angle θ3 at the time of forming the insulating layer 32 is
It is preferable that the angle is not less than 0 ° and not more than 40 ° with respect to the surface vertical direction of the substrate 37.
【0201】本発明では前記絶縁層32を、多層膜30
の最上層にあたるハードバイアス層29の上面と同程度
の位置まで成膜する。In the present invention, the insulating layer 32 is
Of the hard bias layer 29 corresponding to the uppermost layer.
【0202】また本発明では前記絶縁層32をAl2O3
やSiO2などの絶縁材料で形成することが好ましい。In the present invention, the insulating layer 32 is made of Al 2 O 3
It is preferably formed of an insulating material such as or SiO 2.
【0203】前記絶縁層32のスパッタ成膜では、例え
ばAl2O3から成るターゲットを用意し、このターゲッ
トをスパッタしてAl2O3から成る絶縁層32を形成す
る。In the sputtering film formation of the insulating layer 32, for example, a target made of Al 2 O 3 is prepared, and this target is sputtered to form the insulating layer 32 made of Al 2 O 3 .
【0204】なお上記した絶縁層32の成膜の際におけ
るスパッタ条件は、例えば基板37の温度を0〜100
℃とし、基板37とターゲット間の距離を100〜30
0mmとし、Arガス圧を10-5〜10-3Torr
(1.3×10-3〜0.13Pa)とする。The sputtering conditions for forming the insulating layer 32 include, for example, setting the temperature of the substrate 37 to 0 to 100.
° C and the distance between the substrate 37 and the target is 100 to 30
0 mm, and Ar gas pressure of 10 -5 to 10 -3 Torr
(1.3 × 10 −3 to 0.13 Pa).
【0205】なお前記絶縁層32を構成する絶縁材料の
層32aは、前記レジスト層38の上面38aや両側端
面38bにも付着する。The insulating material layer 32a constituting the insulating layer 32 also adheres to the upper surface 38a and both side end surfaces 38b of the resist layer 38.
【0206】そして前記レジスト層38を除去する。図
10に示すように、前記レジスト層38の上面38aや
端面38bには、スペキュラー膜31や絶縁材料の層3
2aが付着しているから前記レジスト層38を溶剤に浸
して除去することは難しい。Then, the resist layer 38 is removed. As shown in FIG. 10, a specular film 31 and a layer 3 of an insulating material are formed on the upper surface 38a and the end surface 38b of the resist layer 38.
Since 2a is attached, it is difficult to remove the resist layer 38 by immersing it in a solvent.
【0207】このため本発明では、例えば側面からのイ
オンミリングによって、前記レジスト層38の側面38
bに付着したスペキュラー膜31や絶縁材料の層32a
を除去し、前記レジスト層38の側面38bを露出させ
た後、前記レジスト層38を溶剤に浸し前記レジスト層
38を溶かして除去する。Therefore, in the present invention, the side surface 38 of the resist layer 38 is formed by, for example, ion milling from the side.
b, the specular film 31 and the insulating material layer 32a
After exposing the side surface 38b of the resist layer 38, the resist layer 38 is immersed in a solvent to dissolve and remove the resist layer 38.
【0208】あるいはスクラブ洗浄によって、前記レジ
スト層38の上面38aなどに付着したスペキュラー膜
31や絶縁材料の層32aを一部除去して前記レジスト
層38の一部の表面を露出させた後、前記レジスト層3
8を溶剤に浸し前記レジスト層38を溶かして除去す
る。Alternatively, the specular film 31 and the insulating material layer 32a attached to the upper surface 38a of the resist layer 38 are partially removed by scrub cleaning to expose a part of the surface of the resist layer 38. Resist layer 3
8 is immersed in a solvent to dissolve and remove the resist layer 38.
【0209】なお前記スクラブ洗浄には、例えばドライ
アイスの粒子を、前記レジスト層38の表面に付着した
スペキュラー膜31及び絶縁材料の層32aに衝突させ
て、前記スペキュラー膜31及び前記絶縁材料の層32
の一部を除去する方法などがある。In the scrub cleaning, for example, particles of dry ice are made to collide with the specular film 31 and the insulating material layer 32a attached to the surface of the resist layer 38, thereby forming the specular film 31 and the insulating material layer. 32
There is a method of removing a part of.
【0210】前記レジスト層38を除去した状態が図1
1である。図11に示すように、前記スペキュラー膜3
1の先端は、ハードバイアス層29や絶縁層32の上面
よりも図示Z方向に飛出しており、この飛び出した部分
はバリ31aとなる。従ってこの図11に示す工程では
前記バリ31aを除去する。前記バリ31aの除去に
は、スクラブ洗浄を用いることが好ましい。FIG. 1 shows a state in which the resist layer 38 has been removed.
It is one. As shown in FIG.
The tip of 1 protrudes from the upper surface of the hard bias layer 29 or the insulating layer 32 in the Z direction in the figure, and the protruding portion becomes a burr 31a. Therefore, in the step shown in FIG. 11, the burr 31a is removed. It is preferable to use scrub cleaning for removing the burrs 31a.
【0211】前記スクラブ洗浄には、上記したドライア
イスの粒子を、前記バリ31aに衝突させて、前記バリ
を除去する方法などがある。The scrub cleaning includes a method of removing the burrs by causing the dry ice particles to collide with the burrs 31a.
【0212】なおこのスクラブ洗浄工程では、前記絶縁
層32上面からハードバイアス層29上面にかけてスク
ラブ洗浄して、前記バリ31aの除去と共に、前記絶縁
層32上面やハードバイアス層29上面もきれいに洗浄
する。In this scrub cleaning step, scrub cleaning is performed from the upper surface of the insulating layer 32 to the upper surface of the hard bias layer 29 to remove the burrs 31a and clean the upper surface of the insulating layer 32 and the upper surface of the hard bias layer 29 cleanly.
【0213】その後、前記絶縁層32上から前記ハード
バイアス層29上に第2の電極層33を形成すると、図
1に示す磁気検出素子が完成する。Thereafter, when a second electrode layer 33 is formed on the insulating layer 32 and on the hard bias layer 29, the magnetic sensing element shown in FIG. 1 is completed.
【0214】図12ないし図16は、図2あるいは図3
に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。
各図は、前記磁気検出素子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12ないし図16におい
て、図8ないし図11と同じ符号が付けられている層は
同じ層を示している。FIG. 12 to FIG. 16 correspond to FIG. 2 or FIG.
FIG. 7 is a process chart showing a method for manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG.
Each of the drawings is a partial cross-sectional view of the magnetic sensing element as viewed from a surface facing a recording medium. In FIGS. 12 to 16, the layers denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 8 to 11 indicate the same layers.
【0215】図12に示す工程では、基板37上に第1
の電極層20を形成し、さらに前記第1の電極層20上
に絶縁層39を形成する。In the step shown in FIG.
Is formed, and an insulating layer 39 is formed on the first electrode layer 20.
【0216】ここで前記絶縁層39の材質については、
上記した酸化物あるいは窒化物からなる絶縁材料層で形
成されることが好ましい。ただし前記絶縁層39は酸化
物あるいは窒化物以外の材質で形成されてもかまわな
い。Here, regarding the material of the insulating layer 39,
It is preferable that the insulating layer be formed of an insulating material layer made of the above oxide or nitride. However, the insulating layer 39 may be formed of a material other than oxide or nitride.
【0217】図13に示す工程では、前記絶縁層39の
図面中央に溝部39aをパターニングによって形成す
る。前記溝部39aのトラック幅方向(図示X方向)に
おける幅寸法はT3で形成され、この幅寸法T3は、少
なくともトラック幅Twよりも大きく形成されることが
好ましい。このように前記幅寸法T3をトラック幅Tw
よりも大きく形成することで、前記トラック幅Twを後
の工程において適切に画定することが可能になる。In the step shown in FIG. 13, a groove 39a is formed in the center of the insulating layer 39 in the drawing by patterning. The width of the groove 39a in the track width direction (X direction in the drawing) is formed as T3, and the width T3 is preferably formed at least larger than the track width Tw. As described above, the width T3 is set to the track width Tw.
By forming the track width Tw larger, it becomes possible to appropriately define the track width Tw in a later step.
【0218】次に図14に示す工程では、前記絶縁層3
9上から前記溝部39a下に露出した第1の電極層37
上にかけて、下地層21、シードレイヤ22、反強磁性
層23、固定磁性層24、非磁性材料層25、フリー磁
性層26、非磁性中間層27及びハードバイアス層29
などからなる多層膜30を連続して積層する。Next, in the step shown in FIG.
9, the first electrode layer 37 exposed below the groove 39a.
On top, the underlayer 21, seed layer 22, antiferromagnetic layer 23, fixed magnetic layer 24, nonmagnetic material layer 25, free magnetic layer 26, nonmagnetic intermediate layer 27, and hard bias layer 29
Are continuously laminated.
【0219】さらに前記多層膜30の上面にレジスト層
38を形成する。次に前記レジスト層38に覆われてい
ない、多層膜30の両側端部を図示F方向からのイオン
ミリングなどによって除去する(図中の点線の両側が除
去される)。その状態が図15である。Further, a resist layer 38 is formed on the upper surface of the multilayer film 30. Next, both end portions of the multilayer film 30 which are not covered with the resist layer 38 are removed by ion milling or the like from the direction F in the drawing (both sides of the dotted line in the drawing are removed). FIG. 15 shows this state.
【0220】図15に示すように、多層膜30は、第1
の電極層20のトラック幅方向(図示X方向)の両側に
設けられた絶縁層39間に残される。As shown in FIG. 15, the multilayer film 30 has a first
Is left between the insulating layers 39 provided on both sides of the electrode layer 20 in the track width direction (X direction in the drawing).
【0221】図15に示す多層膜30のトラック幅方向
における両側端面30aには、図14工程の際にイオン
ミリングで除去された多層膜30の構成元素が付着して
いる。この付着物を除去するため、図15に示す工程で
は、前記多層膜30の両側端面30aをさらにA方向か
らイオンミリングし、前記付着物を除去する。The constituent elements of the multilayer film 30 removed by the ion milling in the step of FIG. 14 are attached to both end surfaces 30a in the track width direction of the multilayer film 30 shown in FIG. In order to remove the deposits, in the step shown in FIG. 15, both end surfaces 30a of the multilayer film 30 are further ion-milled from the direction A to remove the deposits.
【0222】ところが、この図15工程では、前記付着
物を除去している最中、前記多層膜30の両側に設けら
れた絶縁層39が前記イオンミリングによって削られ、
その絶縁材料元素が前記多層膜30の両側端面30aに
付着することがある(図中のB方向を参照のこと)。In the step of FIG. 15, however, the insulating layers 39 provided on both sides of the multilayer film 30 are removed by the ion milling while removing the deposits.
The insulating material element may adhere to both end surfaces 30a of the multilayer film 30 (see the direction B in the drawing).
【0223】前記絶縁材料元素の付着物は、これが酸化
物あるいは窒化物であれば、前記付着物をスペキュラー
膜31としてそのまま残してもよい。あるいは、この絶
縁材料の付着物をさらに酸化あるいは窒化して、前記絶
縁材料の付着物をスペキュラー効果に優れたスペキュラ
ー膜31として形成することができる。これによって図
2に示す磁気検出素子のスペキュラー膜31が完成す
る。If the deposit of the insulating material element is an oxide or a nitride, the deposit may be left as a specular film 31 as it is. Alternatively, the attached matter of the insulating material can be further oxidized or nitrided to form the attached matter of the insulating material as the specular film 31 having an excellent specular effect. Thus, the specular film 31 of the magnetic sensing element shown in FIG. 2 is completed.
【0224】さらには図15に示す工程後に、図16に
示す工程を施す。図16に示す工程では、さらに、前記
絶縁層39上から多層膜30の両側端面30a上にかけ
て金属元素や非金属元素をスパッタなどで成膜し、これ
を酸化あるいは窒化してスペキュラー膜31を形成して
いる。あるいは酸化物あるいは窒化物で形成されたター
ゲットを用いてスペキュラー膜31を、前記絶縁層39
上から多層膜30の両側端面上にかけて成膜している。
これによって図3に示す磁気検出素子のスペキュラー膜
31を形成することができる。図16に示す工程のよう
に、前記絶縁層39上から多層膜30の両側端面上にか
けてあらためてスペキュラー膜31を成膜すると、前記
絶縁層39と多層膜30間から露出する第1の電極層2
0上面20aが適切に前記スペキュラー膜31によって
埋められるから好ましい。Further, after the step shown in FIG. 15, the step shown in FIG. 16 is performed. In the step shown in FIG. 16, a metal element or a nonmetal element is further formed by sputtering or the like from the insulating layer 39 to both end surfaces 30 a of the multilayer film 30, and the film is oxidized or nitrided to form a specular film 31 are doing. Alternatively, the specular film 31 is formed on the insulating layer 39 using a target formed of oxide or nitride.
The film is formed from above on both side end surfaces of the multilayer film 30.
Thereby, the specular film 31 of the magnetic sensing element shown in FIG. 3 can be formed. As shown in FIG. 16, when the specular film 31 is formed again from above the insulating layer 39 to both end surfaces of the multilayer film 30, the first electrode layer 2 exposed from between the insulating layer 39 and the multilayer film 30 is formed.
This is preferable because the upper surface 20a is appropriately filled with the specular film 31.
【0225】あるいは本発明では以下の方法によってス
ペキュラー膜31を形成してもよい。すなわち図8に示
す工程後に図9工程を施さず、図17に示すように、前
記多層膜30の両側端面30aに付着した付着物をその
まま残して、前記多層膜30の両側端面30aを酸化あ
るいは窒化するのである。Alternatively, in the present invention, the specular film 31 may be formed by the following method. That is, the step shown in FIG. 9 is not performed after the step shown in FIG. 8, and as shown in FIG. 17, both sides 30a of the multilayer film 30 are oxidized or removed while leaving the attached matter on both sides 30a of the multilayer film 30 as it is. It is nitrided.
【0226】この酸化あるいは窒化工程の際、前記付着
物のみならず、多層膜30自体も一部酸化あるいは窒化
されることがあるが、かかる場合、酸化あるいは窒化さ
れた付着物及び多層膜30の両側端面30aの一部をス
ペキュラー膜31として機能させることが可能である。In this oxidation or nitridation step, not only the deposits but also the multilayer film 30 itself may be partially oxidized or nitrided. In such a case, the oxidized or nitrided deposits and the multilayer film 30 may be removed. It is possible to make a part of both side end surfaces 30 a function as the specular film 31.
【0227】なお図4や図5に示す磁気検出素子は、例
えば上記した図8から図11に示す製造工程を用いて製
造される。図1の磁気検出素子の製造と異なる点は、図
8に示す工程で、図4の磁気検出素子の製造では、第1
の電極層20上に、ハードバイアス層29、非磁性中間
層27、フリー磁性層26、非磁性材料層25、固定磁
性層24及び反強磁性層23の順に積層する点である。The magnetic sensing element shown in FIGS. 4 and 5 is manufactured by using, for example, the manufacturing steps shown in FIGS. The difference from the manufacture of the magnetic sensing element of FIG. 1 is that the process shown in FIG.
On the electrode layer 20, a hard bias layer 29, a nonmagnetic intermediate layer 27, a free magnetic layer 26, a nonmagnetic material layer 25, a fixed magnetic layer 24, and an antiferromagnetic layer 23 are laminated in this order.
【0228】また図5の磁気検出素子の製造では、図8
に示す工程で、フリー磁性層26を3層のフェリ構造に
する点である。In the manufacture of the magnetic sensing element shown in FIG.
Is that the free magnetic layer 26 is made into a three-layer ferri structure in the step shown in FIG.
【0229】図18は図6に示す磁気検出素子の製造方
法を示す一工程図である。図18では、第1の電極層2
0上に下地層21、シードレイヤ22、反強磁性層2
3、3層フェリ構造の固定磁性層24、非磁性材料層2
5、フリー磁性層26、非磁性中間層27及びハードバ
イアス層29を連続成膜した後、前記ハードバイアス層
29上にさらに第2の電極層35をスパッタ成膜する。FIG. 18 is a process chart showing a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. In FIG. 18, the first electrode layer 2
0, an underlayer 21, a seed layer 22, an antiferromagnetic layer 2
Fixed magnetic layer 24 having a three-layer ferrimagnetic structure, nonmagnetic material layer 2
5. After the free magnetic layer 26, the non-magnetic intermediate layer 27, and the hard bias layer 29 are successively formed, a second electrode layer 35 is further formed on the hard bias layer 29 by sputtering.
【0230】その後、前記第2の電極層35上にレジス
ト層40を形成し、前記レジスト層40に覆われていな
い、下地層21から前記第2の電極層35までの多層膜
36を矢印F方向からのイオンミリングや反応性イオン
エッチング(RIE)などで除去し、その後の製造工程
は図9ないし図11と全く同じである。Then, a resist layer 40 is formed on the second electrode layer 35, and the multilayer film 36 from the base layer 21 to the second electrode layer 35, which is not covered with the resist layer 40, is formed by an arrow F. It is removed by ion milling or reactive ion etching (RIE) from the direction, and the subsequent manufacturing process is exactly the same as in FIGS.
【0231】この図18に示す製造工程では、最初の多
層膜30の成膜段階で、第2の電極層35まで成膜して
いるから、前記ハードバイアス層29上に後で前記第2
の電極層35を形成する必要性がなく、製造工程の簡略
化を図ることが可能である。In the manufacturing process shown in FIG. 18, since the film is formed up to the second electrode layer 35 in the first stage of forming the multilayer film 30, the second electrode layer 35 is formed on the hard bias layer 29 later.
There is no need to form the electrode layer 35, and the manufacturing process can be simplified.
【0232】図19ないし図21は、別の磁気検出素子
の製造方法を示す一工程図である。図19ないし図21
は製造中の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見
た部分断面図である。FIGS. 19 to 21 are process diagrams showing a method for manufacturing another magnetic sensing element. 19 to 21
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the magnetic sensing element being manufactured as viewed from the side facing the recording medium.
【0233】図19に示す工程では、基板37上に、第
1の電極層20、下地層21、シードレイヤ22、反強
磁性層23、3層フェリ構造の固定磁性層24、非磁性
材料層25、およびフリー磁性層26を連続してスパッ
タ成膜する。In the step shown in FIG. 19, a first electrode layer 20, a base layer 21, a seed layer 22, an antiferromagnetic layer 23, a pinned magnetic layer 24 having a three-layer ferri structure, and a nonmagnetic material layer are formed on a substrate 37. 25 and the free magnetic layer 26 are continuously formed by sputtering.
【0234】以下に各層の材質や膜厚などについて説明
する。前記第1の電極層20を、例えばα−Ta、A
u、Cr、Cu(銅)やW(タングステン)などで形成
する。Hereinafter, the material and the thickness of each layer will be described. The first electrode layer 20 is formed of, for example, α-Ta, A
It is formed of u, Cr, Cu (copper), W (tungsten) or the like.
【0235】また前記下地層21を、Ta,Hf,N
b,Zr,Ti,Mo,Wのうち少なくとも1種以上で
形成する。また前記下地層21を50Å以下程度の膜厚
で形する。なおこの下地層21は形成されていなくても
良い。The underlayer 21 is made of Ta, Hf, N
It is formed of at least one of b, Zr, Ti, Mo, and W. The underlayer 21 is formed with a thickness of about 50 ° or less. The underlayer 21 may not be formed.
【0236】次に前記シードレイヤ22を、主として面
心立方晶から成り反強磁性層23との界面と平行な方向
に(111)面が優先配向する、例えばNiFe合金、
あるいはNi−Fe−Y合金(ただしYは、Cr,R
h,Ta,Hf,Nb,Zr,Tiから選ばれる少なく
とも1種以上)で形成する。Next, the seed layer 22 is mainly made of a face-centered cubic crystal and the (111) plane is preferentially oriented in a direction parallel to the interface with the antiferromagnetic layer 23, for example, a NiFe alloy.
Alternatively, a Ni—Fe—Y alloy (where Y is Cr, R
h, Ta, Hf, Nb, Zr, and Ti).
【0237】なお前記シードレイヤ層22を、例えば3
0Å程度で形成する。また前記シードレイヤ22は形成
されていなくても良い。The seed layer 22 is made of, for example, 3
It is formed at about 0 °. Further, the seed layer 22 may not be formed.
【0238】次に前記反強磁性層23を、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
強磁性材料で形成する。あるいは前記反強磁性層23
を、元素Xと元素X′(ただし元素X′は、Ne,A
r,Kr,Xe,Be,B,C,N,Mg,Al,S
i,P,Ti,V,Cr,Fe,Co,Ni,Cu,Z
n,Ga,Ge,Zr,Nb,Mo,Ag,Cd,S
n,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してもよい。Next, the antiferromagnetic layer 23 is formed of an element X (where X is one of Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, and Os).
Or two or more elements) and Mn. Alternatively, the antiferromagnetic layer 23
With element X and element X '(element X' is Ne, A
r, Kr, Xe, Be, B, C, N, Mg, Al, S
i, P, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Z
n, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ag, Cd, S
n, Hf, Ta, W, Re, Au, Pb, and rare earth elements), and an antiferromagnetic material containing Mn.
【0239】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
4との界面で大きな交換異方性磁界を発生し得る。また
前記反強磁性層23は80Å以上で250Å以下の膜厚
で形成されることが好ましい。These antiferromagnetic materials have excellent corrosion resistance and a high blocking temperature, and will be described below.
4 can generate a large exchange anisotropic magnetic field at the interface. Further, it is preferable that the antiferromagnetic layer 23 is formed to have a thickness of 80 ° or more and 250 ° or less.
【0240】次に固定磁性層24を構成する符号51及
び53の層は磁性層であり、例えばCo、CoFe、N
iFe、CoFeNiなどで形成する。前記磁性層5
1,53間にはRuなどで形成された非磁性中間層52
が介在し、この構成により、前記磁性層51と前記磁性
層53の磁化方向は互いに反平行状態にされる。これは
いわゆる人工フェリ状態と呼ばれる。Next, layers 51 and 53 constituting the pinned magnetic layer 24 are magnetic layers, for example, Co, CoFe, N
It is formed of iFe, CoFeNi, or the like. The magnetic layer 5
A non-magnetic intermediate layer 52 made of Ru or the like is provided between
With this configuration, the magnetization directions of the magnetic layer 51 and the magnetic layer 53 are antiparallel to each other. This is called an artificial ferri-state.
【0241】前記反強磁性層23と前記固定磁性層24
の前記反強磁性層23と接する磁性層51間には磁場中
熱処理によって交換異方性磁界が発生し、例えば前記磁
性層51の磁化がハイト方向(図示Y方向)に固定され
た場合、もう一方の磁性層53はRKKY相互作用によ
りハイト方向とは逆方向(図示Y方向と逆方向)に磁化
され固定される。この構成により前記固定磁性層24の
磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層24と
前記反強磁性層23との界面で発生する交換異方性磁界
を見かけ上大きくすることができる。The antiferromagnetic layer 23 and the fixed magnetic layer 24
An exchange anisotropic magnetic field is generated between the magnetic layers 51 in contact with the antiferromagnetic layer 23 by heat treatment in a magnetic field. For example, when the magnetization of the magnetic layer 51 is fixed in the height direction (Y direction in the drawing), One magnetic layer 53 is magnetized and fixed in a direction opposite to the height direction (opposite to the Y direction in the drawing) by the RKKY interaction. With this configuration, the magnetization of the fixed magnetic layer 24 can be stabilized, and the exchange anisotropic magnetic field generated at the interface between the fixed magnetic layer 24 and the antiferromagnetic layer 23 can be apparently increased.
【0242】なお例えば、前記磁性層51,53の膜厚
はそれぞれ10〜70Å程度で形成される。また非磁性
中間層52の膜厚は3Å〜10Å程度で形成で形成され
る。For example, the thickness of the magnetic layers 51 and 53 is about 10 to 70 °. The non-magnetic intermediate layer 52 is formed with a thickness of about 3 ° to 10 °.
【0243】また前記磁性層51、53はそれぞれ単位
面積当たりの磁気モーメントが異なるように、前記磁性
層51、53の材質や膜厚がそれぞれ異なっている。前
記単位面積当たりの磁気モーメントは飽和磁化Ms×膜
厚tで設定され、例えば前記磁性層51、53を共に同
じ材質で同じ組成の材料で形成するとき、前記磁性層5
1、53の膜厚を異ならせることで、前記磁性層51、
53の磁気モーメントを異ならせることができる。これ
によって適切に前記磁性層51、53を人工フェリ構造
にすることが可能である。The materials and thicknesses of the magnetic layers 51 and 53 are different so that the magnetic layers 51 and 53 have different magnetic moments per unit area. The magnetic moment per unit area is set by saturation magnetization Ms × film thickness t. For example, when the magnetic layers 51 and 53 are formed of the same material and the same composition,
By making the film thicknesses of the magnetic layers 51 and 53 different,
53 can have different magnetic moments. This makes it possible to appropriately form the magnetic layers 51 and 53 into an artificial ferrimagnetic structure.
【0244】なお本発明では前記固定磁性層24は人工
フェリ構造ではなくNiFe合金、NiFeCo合金、
あるいはCoFe合金などの単層膜あるいは積層膜で形
成されていても良い。In the present invention, the pinned magnetic layer 24 is not an artificial ferrimagnetic structure but a NiFe alloy, a NiFeCo alloy,
Alternatively, it may be formed of a single layer film or a laminated film such as a CoFe alloy.
【0245】次に非磁性材料層25を例えばCuなどの
電気抵抗の低い導電性材料によって形成する。前記非磁
性材料層25を例えば25Å程度の膜厚で形成する。Next, the nonmagnetic material layer 25 is formed of a conductive material having a low electric resistance, such as Cu. The non-magnetic material layer 25 is formed to a thickness of, for example, about 25 °.
【0246】次にフリー磁性層26を2層構造で形成す
る。前記非磁性材料層25と対向する側にCo膜54を
形成することが好ましい。これにより前記非磁性材料層
25との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗変
化率(ΔR/R)を大きくすることができる。また前記
Co膜54上には、NiFe合金、CoFe合金、C
o、CoNiFe合金などにより形成された磁性材料層
55を形成することが好ましい。また前記フリー磁性層
26の全体の膜厚は、20Å以上で100Å以下程度の
膜厚で形成されることが好ましい。Next, the free magnetic layer 26 is formed in a two-layer structure. It is preferable to form a Co film 54 on the side facing the nonmagnetic material layer 25. Thereby, diffusion of a metal element or the like at the interface with the nonmagnetic material layer 25 can be prevented, and the resistance change rate (ΔR / R) can be increased. On the Co film 54, a NiFe alloy, a CoFe alloy, C
o, It is preferable to form the magnetic material layer 55 made of a CoNiFe alloy or the like. It is preferable that the entire thickness of the free magnetic layer 26 is not less than 20 ° and not more than 100 °.
【0247】なお前記フリー磁性層26は上記したいず
れかの磁性材料を使用した1層構造で形成されていても
良い。また前記フリー磁性層26を固定磁性層24と同
じ3層フェリ構造で形成してもよい。The free magnetic layer 26 may be formed in a one-layer structure using any of the magnetic materials described above. Further, the free magnetic layer 26 may be formed in the same three-layer ferrimagnetic structure as the pinned magnetic layer 24.
【0248】そして本発明では、図19に示すように前
記フリー磁性層26の上にレジスト層41を形成する。
前記レジスト層41のトラック幅方向(図示X方向)に
おける幅寸法T2を、前記フリー磁性層26の上面の幅
寸法で決定されるトラック幅Twと同程度で形成するこ
とが好ましい。In the present invention, a resist layer 41 is formed on the free magnetic layer 26 as shown in FIG.
It is preferable that the width dimension T2 of the resist layer 41 in the track width direction (X direction in the drawing) is formed to be substantially the same as the track width Tw determined by the width dimension of the upper surface of the free magnetic layer 26.
【0249】そして図19に示す工程では、前記レジス
ト層41に覆われていない、下地層21から前記フリー
磁性層26までの各層で構成される多層膜42の両側領
域を矢印F方向のイオンミリングなどで除去する(図中
の点線の両側部分が除去される)。In the step shown in FIG. 19, both sides of the multilayer film 42, which is not covered with the resist layer 41 and includes the layers from the underlayer 21 to the free magnetic layer 26, are ion-milled in the direction of arrow F. Etc. (both sides of the dotted line in the figure are removed).
【0250】次に前記多層膜42の両側端面をサイドミ
リングし、前記両側端面に付着した再付着物を除去す
る。前記サイドミリングのミリング角度は基板37上面
の垂直方向に対し20°〜70°であることが好まし
い。Next, both end surfaces of the multilayer film 42 are side-milled to remove re-adhered matter adhering to the both end surfaces. The milling angle of the side milling is preferably 20 ° to 70 ° with respect to the vertical direction of the upper surface of the substrate 37.
【0251】次に図20に示す工程では、前記第1の電
極層20の中央上面に残された多層膜42のトラック幅
方向(図示X方向)における両側端面42a上から前記
第1の電極層20上にかけてスペキュラー膜31をスパ
ッタ成膜する。Next, in the step shown in FIG. 20, the first electrode layer 20 is formed on both end surfaces 42a in the track width direction (X direction in the drawing) of the multilayer film 42 left on the central upper surface of the first electrode layer 20. A specular film 31 is formed by sputtering over the surface 20.
【0252】ただし本発明では前記スペキュラー膜31
を少なくとも固定磁性層24からフリー磁性層26まで
の各層のトラック幅方向における両側端面に形成すれば
良い。However, in the present invention, the specular film 31 is used.
May be formed at least on both end surfaces in the track width direction of each layer from the fixed magnetic layer 24 to the free magnetic layer 26.
【0253】ところで本発明では、前記スペキュラー膜
31を以下に示す酸化膜で形成することが好ましい。In the present invention, it is preferable that the specular film 31 is formed of an oxide film described below.
【0254】すなわち本発明では、前記スペキュラー膜
31を、Fe−O、Ni−O、Co−O、Co−Fe−
O、Co−Fe−Ni−O、Al−O、Al−Q−O
(ここでQはB、Si、N、Ti、V、Cr、Mn、F
e、Co、Niから選択される1種以上)、R−O(こ
こでRはCu、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、H
f、Ta、Wから選択される1種以上)の酸化物で形成
することが好ましい。That is, in the present invention, the specular film 31 is made of Fe—O, Ni—O, Co—O, Co—Fe—
O, Co-Fe-Ni-O, Al-O, Al-Q-O
(Where Q is B, Si, N, Ti, V, Cr, Mn, F
e, at least one selected from Co, Ni), RO (where R is Cu, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, H
It is preferable to use an oxide of at least one selected from f, Ta, and W).
【0255】なお例えばFe−Oの中でもα−Fe
2O3、Ni−Oの中でもNiO、Al−Q−Oの中でも
AlQO、R−Oの中でもROとなる組成式を満たすこ
とが好ましい。In addition, for example, among Fe—O, α-Fe
2 O 3, NiO among NiO, ALQO among Al-Q-O, it is preferable to satisfy the composition formula also becomes RO in RO.
【0256】本発明では、金属元素や非金属元素からな
るターゲットを用意し、このターゲットを用いて前記第
1の電極層20上から多層膜42の両側端面42aにか
けて、金属元素や非金属元素の膜を成膜する。具体的に
言えば、例えば前記スペキュラー膜31をTaOで形成
する場合、まずTa膜を前記第1の電極層20上から前
記多層膜42の両側端面42aにかけて成膜するのであ
る。In the present invention, a target made of a metal element or a non-metal element is prepared, and the target is used to extend the metal element or the non-metal element from the first electrode layer 20 to both end faces 42 a of the multilayer film 42. A film is formed. More specifically, for example, when the specular film 31 is formed of TaO, a Ta film is first formed from the first electrode layer 20 to both end surfaces 42a of the multilayer film 42.
【0257】次に本発明では、前記Ta膜を酸化する。
酸化にはラジカル酸化、イオン酸化、プラズマ酸化ある
いは自然酸化のうちいずれか1種以上の酸化方法を用い
ることが好ましい。またこれ以外の酸化方法であっても
良い。また酸化方法としては、ラジカル酸化やイオン酸
化など、反応性を利用した酸化が好ましく、これによっ
て適切にスペキュラー効果を有するスペキュラー膜31
を形成することができる。Next, in the present invention, the Ta film is oxidized.
For the oxidation, it is preferable to use one or more oxidation methods of radical oxidation, ion oxidation, plasma oxidation, and natural oxidation. Further, other oxidation methods may be used. Further, as the oxidation method, oxidation utilizing reactivity such as radical oxidation or ion oxidation is preferable, whereby the specular film 31 having an appropriate specular effect is obtained.
Can be formed.
【0258】以上の工程によって前記Ta膜を酸化する
ことでTaOからなるスペキュラー膜31を形成するこ
とが可能である。The specular film 31 made of TaO can be formed by oxidizing the Ta film through the above steps.
【0259】なお上記した金属元素や非金属元素から成
る膜をすべて酸化し、これによって形成された前記スペ
キュラー膜31は化学量論的な組成に近く、隣接する多
層膜との間に、十分なポテンシャル障壁を形成すること
が可能となる。この結果、十分な鏡面反射効果を得るこ
とが可能になる。The above-mentioned film made of a metal element or a non-metal element is oxidized, and the specular film 31 formed by this is close to the stoichiometric composition, and has a sufficient space between adjacent films. It becomes possible to form a potential barrier. As a result, a sufficient specular reflection effect can be obtained.
【0260】また本発明では上記した酸化膜以外に前記
スペキュラー膜31を、Al−N、Al−Q−N(ここ
でQはB、Si、O、Ti、V、Cr、Mn、Fe、C
o、Niから選択される1種以上)、R−N(ここでR
はTi、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W
から選択される1種以上)の窒化物で形成してもよい。In the present invention, in addition to the above-mentioned oxide film, the above-mentioned specular film 31 is made of Al-N, Al-QN (where Q is B, Si, O, Ti, V, Cr, Mn, Fe, C
o, Ni or more), RN (where R
Are Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W
Or at least one nitride selected from the group consisting of:
【0261】なおAl−Nの中でもAlN、Al−Q−
Nの中でもAlQN、R−Nの中でもRNとなる組成式
を満たすことが好ましい。In addition, among Al-N, AlN, Al-Q-
It is preferable to satisfy the composition formula of AlQN among N and RN among RN.
【0262】かかる場合、金属元素や非金属元素から成
る膜を、スパッタ成膜した後、前記金属元素膜や非金属
元素膜を窒化させることで窒化物から成るスペキュラー
膜31を形成することができる。In such a case, a specular film 31 made of a nitride can be formed by forming a film made of a metal element or a non-metal element by sputtering and then nitriding the metal element film or the non-metal element film. .
【0263】あるいは本発明では、上記した酸化膜ある
いは窒化膜からなるターゲットを予め用意し、このター
ゲットから前記多層膜30の両側端面30aに酸化物あ
るいは窒化物からなるスペキュラー膜31を直接、成膜
してもよい。かかる場合、酸化あるいは窒化工程が必要
なく製造工程の簡略化を図ることができる。なお本発明
では、前記酸化物あるいは窒化物からなるスペキュラー
膜31を直接成膜した後、さらに前記スペキュラー膜3
1に対し酸化あるいは窒化工程を施してもよい。Alternatively, in the present invention, a target made of the above-described oxide film or nitride film is prepared in advance, and a specular film 31 made of an oxide or nitride is formed directly on both end surfaces 30a of the multilayer film 30 from the target. May be. In this case, the manufacturing process can be simplified without the need for the oxidation or nitridation process. In the present invention, after the specular film 31 made of the oxide or nitride is directly formed, the specular film 3 is further formed.
One may be subjected to an oxidation or nitriding step.
【0264】あるいは本発明では、前記スペキュラー膜
31を半金属ホイッスラー合金で形成してもよい。前記
は金属ホイッスラー合金には、NiMnSb、PtMn
Sbなどを選択できる。これら半金属ホイッスラー合金
を、スパッタ成膜することが好ましい。Alternatively, in the present invention, the specular film 31 may be formed of a semi-metallic Whistler alloy. The above-described metal whistler alloys include NiMnSb, PtMn.
Sb or the like can be selected. It is preferable to form these semi-metallic Whistler alloys by sputtering.
【0265】なお本発明では、前記スペキュラー膜31
を成膜する際のスパッタ粒子照射角度θ4を、20°〜
70°とすることが好ましい。これにより多層膜42の
両側端面42aに前記スペキュラー膜31を容易にしか
も適切に形成することができる。In the present invention, the specular film 31
Angle of deposition of the sputtered particles when depositing
Preferably, it is 70 °. Thus, the specular film 31 can be easily and appropriately formed on both side end surfaces 42a of the multilayer film 42.
【0266】なお上記したスペキュラー膜31の成膜の
際におけるスパッタ条件は、例えば基板37の温度を2
0〜100℃とし、基板37とターゲット間の距離を1
00〜300mmとし、Arガス圧を10-5〜10-3T
orr(1.3×10-3〜0.13Pa)とする。The sputtering conditions for forming the above-mentioned specular film 31 are, for example, the following.
0 to 100 ° C., and the distance between the substrate 37 and the target is 1
And an Ar gas pressure of 10 −5 to 10 −3 T
orr (1.3 × 10 −3 to 0.13 Pa).
【0267】なお、上記のようにして形成されたスペキ
ュラー膜31は、レジスト層41の上面41aや両側端
面41bにも付着する。The specular film 31 formed as described above also adheres to the upper surface 41a of the resist layer 41 and both end surfaces 41b.
【0268】次に図20に示す工程では、前記スペキュ
ラー膜31上に絶縁層32をスパッタ成膜する。前記絶
縁層32の形成の際のスパッタ粒子照射角度は、前記ス
ペキュラー膜31の形成の際のスパッタ粒子照射角度よ
りも、基板37の表面垂直方向に近い角度とする。前記
絶縁層32の形成の際のスパッタ粒子照射角度θ5は、
前記基板37の表面垂直方向に対し0°以上で40°以
下であることが好ましい。Next, in a step shown in FIG. 20, an insulating layer 32 is formed on the specular film 31 by sputtering. The irradiation angle of the sputtered particles when forming the insulating layer 32 is closer to the direction perpendicular to the surface of the substrate 37 than the irradiation angle of the sputtered particles when forming the specular film 31. The sputtering particle irradiation angle θ5 at the time of forming the insulating layer 32 is:
It is preferable that the angle is not less than 0 ° and not more than 40 ° with respect to the surface vertical direction of the substrate 37.
【0269】本発明では前記絶縁層32を、フリー磁性
層26の下面以下まで形成する。また本発明では前記絶
縁層32をAl2O3やSiO2などの絶縁材料で形成す
ることが好ましい。In the present invention, the insulating layer 32 is formed up to the lower surface of the free magnetic layer 26 or lower. In the present invention, it is preferable that the insulating layer 32 is formed of an insulating material such as Al 2 O 3 or SiO 2 .
【0270】前記絶縁層32のスパッタ成膜では、例え
ばAl2O3から成るターゲットを用意し、このターゲッ
トからAl2O3から成る絶縁層32を形成する。In the sputtering film formation of the insulating layer 32, for example, a target made of Al 2 O 3 is prepared, and the insulating layer 32 made of Al 2 O 3 is formed from this target.
【0271】なお上記した絶縁層32の成膜の際におけ
るスパッタ条件は、基板37の温度を20〜100℃と
し、基板37とターゲット間の距離を100〜300m
mとし、Arガス圧をを10-5〜10-3Torr(1.
3×10-3〜0.13Pa)とする。The sputtering conditions for forming the insulating layer 32 are as follows: the temperature of the substrate 37 is 20 to 100 ° C., and the distance between the substrate 37 and the target is 100 to 300 m.
m and an Ar gas pressure of 10 −5 to 10 −3 Torr (1.
3 × 10 −3 to 0.13 Pa).
【0272】なお前記絶縁層32を構成する絶縁材料の
層32aは、前記レジスト層41の上面41aや両側端
面41bにも付着する。The layer 32a of the insulating material constituting the insulating layer 32 also adheres to the upper surface 41a of the resist layer 41 and the both end surfaces 41b.
【0273】次に前記絶縁層32上にハードバイアス層
43をスパッタ成膜する。前記ハードバイアス層43の
スパッタ時におけるスパッタ粒子照射角度は、絶縁層3
2のスパッタ時におけるイオン照射角度θ5と同じであ
る。Next, a hard bias layer 43 is formed on the insulating layer 32 by sputtering. The irradiation angle of the sputtered particles during the sputtering of the hard bias layer 43 depends on the thickness of the insulating layer 3.
2 is the same as the ion irradiation angle θ5 at the time of sputtering.
【0274】なお前記ハードバイアス層43を、CoP
t合金やCoPtCr合金などで形成することが好まし
い。The hard bias layer 43 is made of CoP
It is preferable to use a t alloy or a CoPtCr alloy.
【0275】また本発明では、前記ハードバイアス層4
3と絶縁層32間にバイアス下地層が設けられていても
よい。前記バイアス下地層は、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。
なおこのとき前記バイアス下地層の結晶配向は(10
0)面が優先配向するのが好ましい。In the present invention, the hard bias layer 4
A bias underlayer may be provided between the insulating layer 3 and the insulating layer 32. Preferably, the bias underlayer is formed of a metal film having a body-centered cubic structure (bcc structure).
At this time, the crystal orientation of the bias underlayer is (10
It is preferable that the 0) plane is preferentially oriented.
【0276】ここで上記の金属膜で形成されたバイアス
下地層とハードバイアス層43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、Co
Pt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CoP
t系合金とバイアス下地層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Hcは大きくなるのである。さら
にhcpのc軸はCoPt系合金とバイアス下地層との
境界面内で優先配向となっているため、残留磁化が増大
し、残留磁化/飽和磁化で求められる角形比Sは大きく
なる。その結果、前記ハードバイアス層43の特性を向
上させることができ、前記ハードバイアス層43から発
生するバイアス磁界を増大させることができる。Here, since the lattice constant of the hcp structure of the CoPt-based alloy constituting the hard bias layer 43 and the bias underlayer formed of the above-described metal film becomes close to each other,
Pt-based alloys are less likely to form the fcc structure and are more likely to be formed with the hcp structure. At this time, the c-axis of the hcp structure is CoP
It is preferentially oriented in the interface between the t-based alloy and the bias underlayer. Since the hcp structure generates a larger magnetic anisotropy in the c-axis direction than the fcc structure, the coercive force Hc when a magnetic field is applied to the hard bias layer increases. Furthermore, since the c-axis of hcp is preferentially oriented within the boundary between the CoPt-based alloy and the bias underlayer, the residual magnetization increases, and the squareness ratio S obtained by residual magnetization / saturation magnetization increases. As a result, the characteristics of the hard bias layer 43 can be improved, and the bias magnetic field generated from the hard bias layer 43 can be increased.
【0277】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。In the present invention, the crystal structure is a body-centered cubic structure (b
(cc structure) metal film is composed of Cr, W, Mo, V, Mn, N
It is preferable to be formed of one or more of b and Ta.
【0278】また前記バイアス下地層は、前記多層膜4
2の両側端面42a上にまで延出形成されていない方が
好ましい。前記両側端面42aにまで前記バイアス下地
層が延出形成されていると、バックリング現象が顕著に
なるからである。ただし前記バイアス下地層が前記多層
膜42の両側端面42aに延出して形成されていても、
その延出された部分のバイアス下地層のトラック幅方向
(図示X方向)における膜厚が1nm以下であれば、前
記バックリング現象を低減できるので、かかる膜厚の場
合は、前記両側端面42aに前記バイアス下地層が延出
形成されていてもよい。The bias underlayer is formed of the multilayer film 4
It is preferable not to extend and form on both side end surfaces 42a of the second. This is because if the bias underlayer extends to both side end surfaces 42a, the buckling phenomenon becomes remarkable. However, even if the bias underlayer extends to both end surfaces 42a of the multilayer film 42,
If the thickness of the extended portion in the track width direction (X direction in the drawing) of the bias underlayer is 1 nm or less, the buckling phenomenon can be reduced. The bias underlayer may be extended.
【0279】なお前記ハードバイアス層43のバイアス
材料層43aは、前記レジスト層41の上面41aや両
側端面41bに付着した絶縁材料の層32a上に付着す
る。The bias material layer 43a of the hard bias layer 43 adheres to the upper surface 41a of the resist layer 41 and the insulating material layer 32a adhered to both side end surfaces 41b.
【0280】また前記ハードバイアス層43はフリー磁
性層26の両側端面に対向する位置に形成されるので、
前記ハードバイアス層43から前記フリー磁性層26に
縦バイアス磁界が供給されて、前記フリー磁性層26の
磁化は適切にトラック幅方向(図示X方向)に単磁区化
される。Since the hard bias layer 43 is formed at a position facing both end surfaces of the free magnetic layer 26,
When a longitudinal bias magnetic field is supplied from the hard bias layer 43 to the free magnetic layer 26, the magnetization of the free magnetic layer 26 is appropriately single-domain in the track width direction (X direction in the drawing).
【0281】次に前記ハードバイアス層43上に絶縁層
44をスパッタ成膜する。前記絶縁層44はAl2O3や
SiO2など一般的な絶縁材料で形成される。前記絶縁
層44の膜厚は50〜200Å程度であることが好まし
く、これにより後述する第2の電極層33から流れるセ
ンス電流が前記ハードバイアス層43に分流するのを抑
制することが可能である。また絶縁層32で十分絶縁層
がとれていれば、絶縁層44はなくとも良い。Next, an insulating layer 44 is formed on the hard bias layer 43 by sputtering. The insulating layer 44 is formed of a general insulating material such as Al 2 O 3 or SiO 2 . The thickness of the insulating layer 44 is preferably about 50 to 200 °, so that it is possible to prevent a sense current flowing from the second electrode layer 33 to be described later from flowing to the hard bias layer 43. . If the insulating layer 32 has a sufficient insulating layer, the insulating layer 44 need not be provided.
【0282】また前記絶縁層44のスパッタ時における
スパッタ粒子照射角度は、前記絶縁層32をスパッタす
る際のスパッタ粒子照射角度θ5と同程度である。The sputtered particle irradiation angle at the time of sputtering the insulating layer 44 is substantially the same as the sputtered particle irradiation angle θ5 at the time of sputtering the insulating layer 32.
【0283】なお前記絶縁層44の絶縁材料の層44a
も前記レジスト層41の上面や両側端面に付着したバイ
アス材料の層32aの上に付着する。The insulating layer 44a of the insulating layer 44
Also adheres to the upper surface of the resist layer 41 and the bias material layer 32a adhered to both end surfaces.
【0284】そして前記レジスト層41を除去する。図
20に示すように、前記レジスト層41の上面41aや
端面41bには、スペキュラー膜31や絶縁材料の層3
2aなどが付着しているから前記レジスト層41を溶剤
に浸して除去することは難しい。Then, the resist layer 41 is removed. As shown in FIG. 20, a specular film 31 and a layer 3 of an insulating material are formed on the upper surface 41a and the end surface 41b of the resist layer 41.
It is difficult to remove the resist layer 41 by immersing it in a solvent because 2a and the like are attached.
【0285】このため本発明では、例えば側面からのイ
オンミリングによって、前記レジスト層41の側面に付
着したスペキュラー膜31や絶縁材料の層32aなどを
除去し、前記レジスト層41の側面を露出させた後、前
記レジスト層41を溶剤に浸し前記レジスト層41を溶
かして除去する。For this reason, in the present invention, the specular film 31 and the insulating material layer 32a attached to the side surface of the resist layer 41 are removed by, for example, ion milling from the side surface, and the side surface of the resist layer 41 is exposed. Thereafter, the resist layer 41 is immersed in a solvent to dissolve and remove the resist layer 41.
【0286】あるいはスクラブ洗浄によって、前記レジ
スト層41の上面などに付着したスペキュラー膜31や
絶縁材料の層32aなどを一部除去して前記レジスト層
41の表面の一部を露出させた後、前記レジスト層41
を溶剤に浸し前記レジスト層41を溶かして除去する。Alternatively, the specular film 31 and the insulating material layer 32a attached to the upper surface of the resist layer 41 are partially removed by scrub cleaning to expose a part of the surface of the resist layer 41. Resist layer 41
Is immersed in a solvent to dissolve and remove the resist layer 41.
【0287】なお前記スクラブ洗浄には、例えばドライ
アイスの粒子を、前記レジスト層41の表面に付着した
スペキュラー膜31及び絶縁材料の層32aなどに衝突
させて、前記スペキュラー膜31及び前記絶縁材料の層
32aなどの一部を除去する方法などがある。In the scrub cleaning, particles of, for example, dry ice are made to collide with the specular film 31 and the insulating material layer 32a attached to the surface of the resist layer 41, thereby to remove the specular film 31 and the insulating material. There is a method of removing a part of the layer 32a and the like.
【0288】前記レジスト層41を除去した後、図11
に示すようなバリ31aが発生しているから、前記バリ
31aを除去する。前記バリ31aの除去には、スクラ
ブ洗浄を用いることが好ましい。After removing the resist layer 41, the structure shown in FIG.
Since the burrs 31a are generated as shown in (1), the burrs 31a are removed. It is preferable to use scrub cleaning for removing the burrs 31a.
【0289】前記スクラブ洗浄には、上記したドライア
イスの粒子を、前記バリ31aに衝突させて、前記バリ
を除去する方法などがある。In the scrub cleaning, there is a method of removing the burrs by causing the dry ice particles to collide with the burrs 31a.
【0290】なお前記スクラブ洗浄は、前記絶縁層44
の上面からフリー磁性層26上面にかけて行なわれ、前
記バリの除去とともに前記絶縁層44及びフリー磁性層
26の上面をきれいに加工する。Note that the scrub cleaning is performed by using the insulating layer 44.
From the upper surface of the free magnetic layer 26 to the upper surface of the free magnetic layer 26 to remove the burrs and cleanly process the upper surfaces of the insulating layer 44 and the free magnetic layer 26.
【0291】その後、前記絶縁層44上から前記フリー
磁性層26上に第2の電極層33を形成すると、図21
に示す磁気検出素子が完成する。After that, when the second electrode layer 33 is formed on the free magnetic layer 26 from the insulating layer 44, FIG.
Is completed.
【0292】図21に示す磁気検出素子では、前記多層
膜42のトラック幅方向における両側にスペキュラー膜
31が形成されているから、これによりフリー磁性層2
6の磁化と固定磁性層24の磁化とが平行関係になると
き、例えばアップスピン電子を持つ伝導電子は、前記多
層膜42の両側端面42aに到達しても、そこで適切に
鏡面反射し、フリー磁性層26内を通り抜けるようにな
っている。In the magnetic sensing element shown in FIG. 21, the specular films 31 are formed on both sides of the multilayer film 42 in the track width direction.
When the magnetization of layer 6 and the magnetization of pinned magnetic layer 24 are in a parallel relationship, for example, conduction electrons having up-spin electrons reach mirror edges 42a of both sides of multilayer film 42, and are appropriately mirror-reflected there. It passes through the inside of the magnetic layer 26.
【0293】従って本発明では、素子面積の狭小化にお
いても前記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由
行程λ+を伸ばすことができ、再生出力の向上とともに
抵抗変化率(ΔR/R)の向上を図ることが可能になる
のである。Therefore, according to the present invention, the mean free path λ + of the conduction electrons having the up-spin electrons can be extended even when the element area is reduced, so that the reproduction output is improved and the resistance change rate (ΔR / R) is improved. It becomes possible to plan.
【0294】図22ないし図25に示す磁気検出素子
は、図21に示す磁気検出素子と、若干構造が異なる。The structure of the magnetic sensing element shown in FIGS. 22 to 25 is slightly different from that of the magnetic sensing element shown in FIG.
【0295】図22に示す磁気検出素子では、前記多層
膜42のトラック幅方向(図示X方向)の両側には絶縁
層32が設けられておらず、ハードバイアス層43がス
ペキュラー膜31を介して形成されているのみである。In the magnetic sensing element shown in FIG. 22, the insulating layer 32 is not provided on both sides of the multilayer film 42 in the track width direction (X direction in the drawing), and the hard bias layer 43 is provided via the specular film 31. It is only formed.
【0296】図22に示すように、前記ハードバイアス
層43の下にはスペキュラー膜31が形成され、前記ハ
ードバイアス層43の上には絶縁層44が形成されてい
る。すなわち前記ハードバイアス層43と電極層20、
33間にはスペキュラー膜31あるいは絶縁層44が介
在しており、この絶縁物の介在によって前記電極層2
0、33からハードバイアス層43に分流する電流ロス
を低減させることができる。なお前記ハードバイアス層
43とスペキュラー膜31との間には、図21で説明し
たバイアス下地層が設けられていてもよい。As shown in FIG. 22, a specular film 31 is formed below the hard bias layer 43, and an insulating layer 44 is formed on the hard bias layer 43. That is, the hard bias layer 43 and the electrode layer 20,
33, the specular film 31 or the insulating layer 44 is interposed.
The current loss shunted from 0 and 33 to the hard bias layer 43 can be reduced. The bias underlayer described with reference to FIG. 21 may be provided between the hard bias layer 43 and the specular film 31.
【0297】図23に示す磁気検出素子では、第1の電
極層20上にトラック幅方向に所定の間隔を開けて絶縁
層39が形成されており、前記間隔内に露出した第1の
電極層20上に多層膜42が形成されている。すなわち
この実施形態では、前記多層膜42のトラック幅方向の
両側に絶縁層39が設けられた構成となっている。In the magnetic sensing element shown in FIG. 23, insulating layers 39 are formed on the first electrode layer 20 at predetermined intervals in the track width direction, and the first electrode layer exposed within the interval is formed. A multilayer film 42 is formed on 20. That is, this embodiment has a configuration in which the insulating layers 39 are provided on both sides of the multilayer film 42 in the track width direction.
【0298】そして図23に示すように、前記絶縁層3
9上から前記多層膜42の両側端面42a上にかけてス
ペキュラー膜31が形成されている。前記スペキュラー
膜31は、前記絶縁層39と多層膜42間に露出する第
1の電極層20の上面20aにも形成されている。Then, as shown in FIG.
9, a specular film 31 is formed on both side end surfaces 42a of the multilayer film 42. The specular film 31 is also formed on the upper surface 20a of the first electrode layer 20 exposed between the insulating layer 39 and the multilayer film 42.
【0299】前記多層膜42のトラック幅方向(図示X
方向)の両側にはスペキュラー膜31を介してハードバ
イアス層43が形成されている。前記ハードバイアス層
43の図示下側にはスペキュラー膜31が形成されてい
るので、前記ハードバイアス層43と第1の電極層20
間が前記スペキュラー膜31によって絶縁されている。In the track width direction of the multilayer film 42 (X in the drawing)
Hard bias layers 43 are formed on both sides in the direction (i.e., direction) via the specular film 31. Since the specular film 31 is formed below the hard bias layer 43 in the drawing, the hard bias layer 43 and the first electrode layer 20 are formed.
The space is insulated by the specular film 31.
【0300】前記ハードバイアス層43の上には、絶縁
層44が形成されており、前記ハードバイアス層43と
第2の電極層33間が絶縁されている。図23に示すよ
うに、前記多層膜42上から絶縁層44上にかけて第2
の電極層33が形成されている。On the hard bias layer 43, an insulating layer 44 is formed, and the hard bias layer 43 and the second electrode layer 33 are insulated. As shown in FIG. 23, the second layer extends from the multilayer film 42 to the insulating layer 44.
Electrode layer 33 is formed.
【0301】図23に示す磁気検出素子の製造方法は、
既に説明した図12ないし図16に示す製造工程を用い
ることで達成することができる。The method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG.
This can be achieved by using the manufacturing steps shown in FIGS.
【0302】すなわちまず図12に示す工程のように、
第1の電極層20上に絶縁層39を形成し図13に示す
工程で、前記絶縁層39のトラック幅方向(図示X方
向)に所定の幅寸法T3からなる溝部39aをパターニ
ングで形成する。That is, first, as in the process shown in FIG.
An insulating layer 39 is formed on the first electrode layer 20, and a groove 39a having a predetermined width dimension T3 is formed by patterning in the track width direction (X direction in the drawing) of the insulating layer 39 in the step shown in FIG.
【0303】さらに図14に示す工程を利用して、多層
膜42を絶縁層39上から第1の電極層20上にかけて
成膜する。そして前記多層膜42上にレジスト層38を
形成し、前記レジスト層38に覆われていない前記多層
膜42の両側をイオンミリングなどで除去する。Further, using the process shown in FIG. 14, a multilayer film 42 is formed on the insulating layer 39 and on the first electrode layer 20. Then, a resist layer 38 is formed on the multilayer film 42, and both sides of the multilayer film 42 not covered with the resist layer 38 are removed by ion milling or the like.
【0304】次に図15に示す工程を利用して、前記多
層膜42の両側端面に付着した付着物をイオンミリング
などで除去する。このとき絶縁層39もイオンミリング
の影響を受けて削れ、その削れた絶縁材料が前記多層膜
42の両側端面42aに付着することがあるが、この絶
縁材料を酸化あるいは窒化などすることでスペキュラー
膜31として機能させることができるので、付着した状
態のまま前記絶縁材料を残しておいてもよい。Next, using the process shown in FIG. 15, the deposits adhering to both end surfaces of the multilayer film 42 are removed by ion milling or the like. At this time, the insulating layer 39 is also shaved under the influence of the ion milling, and the shaved insulating material may adhere to both end surfaces 42a of the multilayer film 42. The specular film is formed by oxidizing or nitriding the insulating material. Since the insulating material can function as 31, the insulating material may be left as it is.
【0305】ここで上記した絶縁層39を設けておく理
由は、図15に示す付着物を除去するイオンミリング工
程のとき、前記絶縁層39が無いと第1の電極層20を
イオンミリングしてしまい、その金属元素が前記多層膜
42の両側端面42aに付着してしまうからである(逆
スパッタ現象)。金属元素は、多層膜42の各層間を短
絡させてしまうために、前記金属元素の付着物をまたイ
オンミリングで除去しなくてはならないが、上記した逆
スパッタ現象が起こるために適切に前記金属元素の付着
物を除去することはできず、したがって本発明では前記
多層膜42の両側に絶縁層39を設けたのである。Here, the reason why the insulating layer 39 is provided is that the first electrode layer 20 is ion-milled without the insulating layer 39 in the ion milling step shown in FIG. This is because the metal element adheres to both end surfaces 42a of the multilayer film 42 (reverse sputtering phenomenon). The metal element has to be removed again by ion milling in order to cause a short circuit between the layers of the multilayer film 42. However, since the above-mentioned reverse sputtering phenomenon occurs, the metal element must be appropriately removed. Elemental deposits cannot be removed. Therefore, in the present invention, the insulating layers 39 are provided on both sides of the multilayer film 42.
【0306】そして図16に示す工程を利用して、前記
絶縁層39上から多層膜42の両側端面42a上にかけ
てスペキュラー膜31を形成する。Then, using the process shown in FIG. 16, the specular film 31 is formed from above the insulating layer 39 to both end surfaces 42 a of the multilayer film 42.
【0307】このスペキュラー膜31の形成は、まず金
属元素や非金属元素を成膜した後、この金属元素や非金
属元素を酸化あるいは窒化してスペキュラー膜31とす
る方法、あるいは酸化物あるいは窒化物からなるターゲ
ットを用意し、このターゲットから直接、酸化物あるい
は窒化物からなるスペキュラー膜31を形成する方法を
用いる。The specular film 31 is formed by first forming a metal element or a non-metal element, and then oxidizing or nitriding the metal element or the non-metal element to form the specular film 31, or an oxide or nitride. A method is used in which a target is prepared, and a specular film 31 made of an oxide or a nitride is formed directly from the target.
【0308】図16に示す工程を利用することで、スペ
キュラー膜31は多層膜42と絶縁層39間に露出する
第1の電極層20上にも形成され、前記第1の電極層2
0の上面は完全に前記スペキュラー膜31によって塞が
れた状態になる。By utilizing the process shown in FIG. 16, the specular film 31 is also formed on the first electrode layer 20 exposed between the multilayer film 42 and the insulating layer 39, and the first electrode layer 2
0 is completely closed by the specular film 31.
【0309】そして図23に示すように、前記スペキュ
ラー膜31上にハードバイアス層43を形成し、さらに
このハードバイアス層43上に絶縁層44を形成し、最
後に前記絶縁層44上から多層膜42上にかけて第2の
電極層33を形成する。As shown in FIG. 23, a hard bias layer 43 is formed on the specular film 31, an insulating layer 44 is formed on the hard bias layer 43, and finally, a multilayer film is formed on the insulating layer 44. The second electrode layer 33 is formed on the top of the second electrode layer.
【0310】あるいは本発明では、スペキュラー膜31
の別の形成方法として次の方法を提示することができ
る。Alternatively, in the present invention, the specular film 31
The following method can be proposed as another method of forming
【0311】すなわち本発明では、前記多層膜42のト
ラック幅方向の両側端面自体を、酸化あるいは窒化し
て、前記多層膜42の両側端面の表面部をスペキュラー
膜31として機能させる方法である。That is, the present invention is a method of oxidizing or nitriding both end faces in the track width direction of the multilayer film 42 so that the surface portions of both end faces of the multilayer film 42 function as the specular film 31.
【0312】図24は、図22と異なって多層膜42が
下からフリー磁性層26、非磁性材料層25、固定磁性
層24、および反強磁性層23の順に積層されている。FIG. 24 is different from FIG. 22 in that a multilayer film 42 is laminated from the bottom in the order of the free magnetic layer 26, the nonmagnetic material layer 25, the fixed magnetic layer 24, and the antiferromagnetic layer 23.
【0313】そして前記多層膜42の両側端面42a上
から第1の電極層20上にかけてスペキュラー膜31が
形成されている。スペキュラー膜31は上記したいずれ
かの方法で形成される。Then, the specular film 31 is formed on both end surfaces 42 a of the multilayer film 42 and on the first electrode layer 20. The specular film 31 is formed by any of the methods described above.
【0314】図24に示すように前記スペキュラー膜3
1上にはハードバイアス層43が形成され、前記ハード
バイアス層43の上には絶縁層44が形成されている。
そして前記絶縁層44上から多層膜42上にかけて第2
の電極層33が形成されている。[0314] As shown in FIG.
1, a hard bias layer 43 is formed, and an insulating layer 44 is formed on the hard bias layer 43.
Then, from the insulating layer 44 to the multilayer film 42, the second
Electrode layer 33 is formed.
【0315】図25では、図22に示すフリー磁性層2
6と異なって、前記フリー磁性層26が積層フェリ構造
となっている。符号60と62は磁性層であり、非磁性
中間層61を介して対向している。前記磁性層60と磁
性層62間で発生するRKKY相互作用によって前記磁
性層60、62の磁化は反平行状態にされる。In FIG. 25, the free magnetic layer 2 shown in FIG.
6, the free magnetic layer 26 has a laminated ferrimagnetic structure. Reference numerals 60 and 62 denote magnetic layers, which face each other with a non-magnetic intermediate layer 61 interposed therebetween. The magnetization of the magnetic layers 60 and 62 is brought into an anti-parallel state by the RKKY interaction generated between the magnetic layers 60 and 62.
【0316】この実施形態でも多層膜42の両側端面4
2a上から第1の電極層20上にかけてスペキュラー膜
31が形成されている。前記スペキュラー膜31は上記
したいずれかの方法によって形成される。前記スペキュ
ラー膜31上にはハードバイアス層43が形成され、さ
らに前記ハードバイアス層43上には絶縁層44が形成
されている。そして前記絶縁層44上から多層膜42上
にかけて第2の電極層33が形成されている。Also in this embodiment, both end surfaces 4 of the multilayer film 42 are formed.
A specular film 31 is formed from above 2 a to above first electrode layer 20. The specular film 31 is formed by any of the methods described above. A hard bias layer 43 is formed on the specular film 31, and an insulating layer 44 is formed on the hard bias layer 43. Then, a second electrode layer 33 is formed from the insulating layer 44 to the multilayer film 42.
【0317】以上、詳述した本発明における製造方法に
よれば、多層膜の両側に適切にしかも容易にスペキュラ
ー膜31を形成することが可能である。また特に前記ス
ペキュラー膜31を成膜する前にサイドミリングを行っ
て、前記多層膜の両側端面に付着した付着物を取り除く
工程を入れることで、前記スペキュラー膜31の鏡面反
射効果をより適切に発揮させることができる。According to the manufacturing method of the present invention described in detail above, it is possible to appropriately and easily form the specular film 31 on both sides of the multilayer film. Further, in particular, by performing a side milling process before forming the specular film 31 to remove a deposit attached to both end surfaces of the multilayer film, the specular reflection effect of the specular film 31 is more appropriately exhibited. Can be done.
【0318】またレジスト層を除去した後、スペキュラ
ー膜31の先端がバリとして残るので、このバリを適切
にスクラブ洗浄で除去することで、その後工程での第2
の電極層33の成膜を容易にしかも適切に行うことが可
能になる。After the resist layer is removed, the tip of the specular film 31 remains as burrs, and the burrs are appropriately removed by scrub cleaning, so that the second burr in the subsequent process is removed.
The electrode layer 33 can be easily and appropriately formed.
【0319】なお本発明における磁気検出素子は、ハー
ドディスク装置に搭載される薄膜磁気ヘッドにのみ使用
可能なものではなく、テープ用磁気ヘッドや磁気センサ
などにも使用可能なものである。The magnetic detecting element according to the present invention can be used not only for a thin-film magnetic head mounted on a hard disk drive but also for a magnetic head for tape, a magnetic sensor, and the like.
【0320】[0320]
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、少なくと
も固定磁性層からフリー磁性層までの各層のトラック幅
方向における両側端面には、スペキュラー膜、すなわち
鏡面反射膜が設けれている。According to the present invention described in detail above, a specular film, that is, a specular reflection film is provided on at least both end surfaces in the track width direction of each layer from the pinned magnetic layer to the free magnetic layer.
【0321】このため本発明ではトラック幅Twの狭小
化が進んでも、前記多層膜の両側端面にスペキュラー膜
を設けたことで、前記多層膜の両側端面に到達したアッ
プスピン電子は、そこでスピン状態(エネルギー、量子
状態など)を保持したまま鏡面反射する。そして鏡面反
射したアップスピン電子の伝導電子は、移動向きを変え
てフリー磁性層内を通り抜けることが可能になる。For this reason, according to the present invention, even if the track width Tw is narrowed, the up-spin electrons reaching the both end surfaces of the multilayer film have the spin state by providing the specular films on both end surfaces of the multilayer film. Specularly reflect while maintaining (energy, quantum state, etc.). Then, the conduction electrons of the specularly reflected up-spin electrons can pass through the free magnetic layer by changing the moving direction.
【0322】このため本発明では、素子面積の狭小化に
おいても前記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自
由行程λ+を従来に比べて伸ばすことが可能になり、よ
って前記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行
程λ+と、ダウンスピン電子を持つ伝導電子の平均自由
行程λ−との差を大きくすることができ、再生出力の向
上とともに抵抗変化率(ΔR/R)の向上を図ることが
可能になる。Therefore, according to the present invention, even when the device area is reduced, the mean free path λ + of the conduction electrons having the up-spin electrons can be extended as compared with the conventional case, and thus the conduction electrons having the up-spin electrons can be extended. Between the mean free path λ + and the mean free path λ− of conduction electrons having down-spin electrons can be increased, thereby improving the reproduction output and the resistance change rate (ΔR / R). become.
【0323】また本発明では、フリー磁性層の非磁性材
料層が形成された面と反対側の面に非磁性中間層を介し
てバイアス層が設けられている。よって本発明では、従
来のように前記フリー磁性層が強固に磁化されて磁化変
動が悪化したり、あるいはバックリング現象による単磁
区化の阻害の問題は生じず、前記フリー磁性層の磁化を
適切に単磁区化でき、前記フリー磁性層の磁化変動を良
好にでき、再生感度に優れた磁気検出素子を製造するこ
とが可能である。In the present invention, the bias layer is provided on the surface of the free magnetic layer opposite to the surface on which the nonmagnetic material layer is formed via a nonmagnetic intermediate layer. Therefore, in the present invention, the free magnetic layer is strongly magnetized as in the prior art, and the fluctuation of magnetization is not deteriorated, or the problem of inhibition of single domain formation due to the buckling phenomenon does not occur, and the magnetization of the free magnetic layer is appropriately adjusted. Thus, it is possible to manufacture a magnetic sensing element having excellent read sensitivity by making the magnetic domain of the free magnetic layer excellent in fluctuation of magnetization.
【0324】また本発明における磁気検出素子の製造方
法によれば、多層膜の両側に容易にしかも適切にスペキ
ュラー膜を形成することができる。また多層膜を形成し
た後スペキュラー膜を形成する前に、前記他層膜の両側
端面に対しサイドミリングを施すことで、鏡面反射効果
を有効に発揮し得るスペキュラー膜を前記多層膜の両側
に形成することができる。Further, according to the method for manufacturing a magnetic sensing element of the present invention, a specular film can be easily and appropriately formed on both sides of a multilayer film. Also, after forming the multilayer film and before forming the specular film, by performing side milling on both end surfaces of the other layer film, a specular film capable of effectively exhibiting a mirror reflection effect is formed on both sides of the multilayer film. can do.
【図1】本発明における第1の実施形態の磁気検出素子
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a magnetic sensing element according to a first embodiment of the present invention, as viewed from a surface facing a recording medium;
【図2】本発明における第2の実施形態の磁気検出素子
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a magnetic sensing element according to a second embodiment of the present invention as viewed from a surface facing a recording medium;
【図3】本発明における第3の実施形態の磁気検出素子
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a magnetic sensing element according to a third embodiment of the present invention as viewed from a surface facing a recording medium;
【図4】本発明における第4の実施形態の磁気検出素子
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a magnetic sensing element according to a fourth embodiment of the present invention, viewed from a surface facing a recording medium;
【図5】本発明における第5の実施形態の磁気検出素子
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a magnetic sensing element according to a fifth embodiment of the present invention as viewed from a surface facing a recording medium;
【図6】本発明における第6の実施形態の磁気検出素子
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a magnetic sensing element according to a sixth embodiment of the present invention viewed from a surface facing a recording medium;
【図7】本発明における鏡面反射効果を説明するための
多層膜の部分模式図、FIG. 7 is a partial schematic view of a multilayer film for explaining a specular reflection effect in the present invention;
【図8】図1に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工
程図、FIG. 8 is a process chart showing a method for manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. 1;
【図9】図8に示す工程の次に行われる一工程図、9 is a view showing a step performed after the step shown in FIG. 8;
【図10】図9に示す工程の次に行われる一工程図、10 is a process chart performed after the step shown in FIG. 9,
【図11】図10に示す工程の次に行われる一工程図、11 is a process drawing performed after the step shown in FIG. 10,
【図12】図2あるいは図3に示す磁気検出素子の製造
方法を示す一工程図、FIG. 12 is a process chart showing a method for manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. 2 or FIG. 3;
【図13】図12に示す工程の次に行われる一工程図、13 is a process drawing performed after the step shown in FIG. 12,
【図14】図13に示す工程の次に行われる一工程図、14 is a process chart performed after the step shown in FIG. 13;
【図15】図14に示す工程の次に行われる一工程図、15 is a process drawing performed after the step shown in FIG. 14,
【図16】図15に示す工程の次に行われる一工程図、16 is a process drawing performed after the step shown in FIG. 15,
【図17】本発明における別のスペキュラー膜の形成方
法を示す一工程図、FIG. 17 is a process chart showing another method for forming a specular film in the present invention;
【図18】図6に示す磁気検出素子の製造方法を示す一
工程図、FIG. 18 is a process chart showing a method for manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. 6;
【図19】本発明における別の実施形態の磁気検出素子
の製造方法を示す一工程図、FIG. 19 is a process chart showing a method for manufacturing a magnetic sensing element according to another embodiment of the present invention;
【図20】図19に示す工程の次に行われる一工程図、FIG. 20 is a process drawing performed after the step shown in FIG. 19;
【図21】図20に示す工程の次に行われる一工程図、21 is a process drawing performed after the step shown in FIG. 20,
【図22】本発明における別の実施形態の磁気検出素子
の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、FIG. 22 is a partial cross-sectional view of the structure of a magnetic sensing element according to another embodiment of the present invention, as viewed from a surface facing a recording medium;
【図23】本発明における別の実施形態の磁気検出素子
の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、FIG. 23 is a partial cross-sectional view of the structure of a magnetic sensing element according to another embodiment of the present invention, as viewed from a surface facing a recording medium;
【図24】本発明における別の実施形態の磁気検出素子
の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、FIG. 24 is a partial cross-sectional view of the structure of a magnetic sensing element according to another embodiment of the present invention, as viewed from a surface facing a recording medium;
【図25】本発明における別の実施形態の磁気検出素子
の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、FIG. 25 is a partial cross-sectional view of the structure of a magnetic sensing element according to another embodiment of the present invention, as viewed from a surface facing a recording medium.
【図26】従来における磁気検出素子を記録媒体との対
向面側から見た部分断面図、FIG. 26 is a partial cross-sectional view of a conventional magnetic sensing element viewed from a side facing a recording medium.
【図27】CIP型磁気検出素子の部分模式図、FIG. 27 is a partial schematic view of a CIP type magnetic sensing element,
【図28】CPP型磁気検出素子の部分模式図、FIG. 28 is a partial schematic view of a CPP type magnetic sensing element;
【図29】従来における磁気検出素子の問題点を説明す
るための多層膜の部分模式図、FIG. 29 is a partial schematic view of a multilayer film for explaining a problem of a conventional magnetic sensing element;
【図30】別の従来の磁気検出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、FIG. 30 is a partial cross-sectional view of the structure of another conventional magnetic sensing element viewed from the side facing a recording medium.
【図31】別の従来の磁気検出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、FIG. 31 is a partial cross-sectional view of the structure of another conventional magnetic sensing element viewed from a surface facing a recording medium.
20 第1の電極層 21 下地層 22 シードレイヤ 23 反強磁性層 24 固定磁性層 25 非磁性材料層 26 フリー磁性層 27 非磁性中間層 28 バイアス下地層 29、43 ハードバイアス層 30、34、42 多層膜 31 スペキュラー膜 32、39、44 絶縁層 33、35 第2の電極層 37 基板 38、40、41 レジスト層 Reference Signs List 20 first electrode layer 21 underlayer 22 seed layer 23 antiferromagnetic layer 24 fixed magnetic layer 25 nonmagnetic material layer 26 free magnetic layer 27 nonmagnetic intermediate layer 28 bias underlayer 29, 43 hard bias layer 30, 34, 42 Multilayer film 31 Specular film 32, 39, 44 Insulating layer 33, 35 Second electrode layer 37 Substrate 38, 40, 41 Resist layer
───────────────────────────────────────────────────── 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) H01F 41/18 H01L 43/12 H01L 43/12 G01R 33/06 R Fターム(参考) 2G017 AA01 AB07 AD55 AD65 5D034 BA02 BA03 CA06 5E049 AA01 AA04 AA07 AA09 AC05 BA16 CB02 DB12 GC01 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01F 41/18 H01L 43/12 H01L 43/12 G01R 33/06 RF term (Reference) 2G017 AA01 AB07 AD55 AD65 5D034 BA02 BA03 CA06 5E049 AA01 AA04 AA07 AA09 AC05 BA16 CB02 DB12 GC01
Claims (31)
及びフリー磁性層を有する多層膜が設けられ、前記多層
膜の各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気検出素子
において、 前記フリー磁性層の前記非磁性材料層が形成された面と
反対側の面には、非磁性中間層を介してバイアス層が設
けられ、 少なくとも前記固定磁性層から前記フリー磁性層までの
各層のトラック幅方向における両側端面には、スペキュ
ラー膜が設けられていることを特徴とする磁気検出素
子。1. A magnetic sensing element provided with a multilayer film having an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic material layer, and a free magnetic layer, wherein a current flows in a direction perpendicular to a film surface of each layer of the multilayer film. On the surface of the free magnetic layer opposite to the surface on which the nonmagnetic material layer is formed, a bias layer is provided via a nonmagnetic intermediate layer, and at least each of the layers from the fixed magnetic layer to the free magnetic layer is provided. A magnetic detecting element, wherein specular films are provided on both end surfaces in the track width direction.
での各層の両側端面は連続面である請求項1記載の磁気
検出素子。2. The magnetic sensing element according to claim 1, wherein both end surfaces of each layer from the pinned magnetic layer to the free magnetic layer are continuous surfaces.
−O、Co−O、Co−Fe−O、Co−Fe−Ni−
O、Al−O、Al−Q−O(ここでQはB、Si、
N、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Niから選択
される1種以上)、R−O(ここでRはCu、Ti、
V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択
される1種以上)の酸化物で形成される請求項1または
2に記載の磁気検出素子。3. The specular film is made of Fe—O, Ni
-O, Co-O, Co-Fe-O, Co-Fe-Ni-
O, Al-O, Al-Q-O (where Q is B, Si,
One or more selected from N, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni), RO (where R is Cu, Ti,
The magnetic sensing element according to claim 1, wherein the magnetic sensing element is formed of an oxide of at least one selected from V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W).
−Q−N(ここでQはB、Si、O、Ti、V、Cr、
Mn、Fe、Co、Niから選択される1種以上)、R
−N(ここでRはTi、V、Cr、Zr、Nb、Mo、
Hf、Ta、Wから選択される1種以上)の窒化物で形
成される請求項1または2に記載の磁気検出素子。4. The specular film is made of Al—N, Al
-QN (where Q is B, Si, O, Ti, V, Cr,
One or more selected from Mn, Fe, Co, Ni), R
-N (where R is Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo,
The magnetic sensing element according to claim 1, wherein the magnetic sensing element is formed of a nitride of at least one selected from Hf, Ta, and W).
ラック幅方向の両側端面に成膜された金属元素や非金属
元素を酸化あるいは窒化して形成されたものである請求
項3または4に記載の磁気検出素子。5. The specular film according to claim 3, wherein a metal element or a non-metal element formed on both end surfaces in the track width direction of the multilayer film is oxidized or nitrided. Magnetic sensing element.
ラック幅方向の両側端面に直接、前記の酸化物あるいは
窒化物を成膜して形成されたものである請求項3または
4に記載の磁気検出素子。6. The magnetic device according to claim 3, wherein the specular film is formed by depositing the oxide or nitride directly on both end surfaces in the track width direction of the multilayer film. Detection element.
ラック幅方向の両側に設けられた絶縁層をミリングした
ときに、前記多層膜の両側端面に付着した絶縁物で形成
され、あるいはこの絶縁物を酸化あるいは窒化して形成
される請求項3または4に記載の磁気検出素子。7. The specular film is formed of an insulator attached to both end surfaces of the multilayer film when milling insulating layers provided on both sides of the multilayer film in the track width direction, or the insulator The magnetic sensing element according to claim 3, wherein the magnetic sensing element is formed by oxidizing or nitriding.
絶縁層が設けられ、この絶縁層上から前記多層膜のトラ
ック幅方向の両側端面上にかけて前記スペキュラー膜が
形成される請求項3ないし6のいずれかに記載の磁気検
出素子。8. An insulating layer is provided on both sides of the multilayer film in the track width direction, and the specular film is formed from above the insulating layer to both end surfaces in the track width direction of the multilayer film. 7. The magnetic sensing element according to any one of 6.
子のトラック幅方向の両側端面を酸化あるいは窒化して
形成されたものである請求項3または4に記載の磁気検
出素子。9. The magnetic sensing element according to claim 3, wherein the specular film is formed by oxidizing or nitriding both end faces in the track width direction of the magnetic sensing element.
ラー合金で形成される請求項1または2に記載の磁気検
出素子。10. The magnetic sensing element according to claim 1, wherein the specular film is formed of a semi-metallic Whistler alloy.
で形成される請求項1ないし10のいずれかに記載の磁
気検出素子。11. The magnetic sensing element according to claim 1, wherein the nonmagnetic intermediate layer is formed of a nonmagnetic conductive material.
r、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは2種以上の合
金で形成されている請求項11記載の磁気検出素子。12. The non-magnetic intermediate layer is made of Ru, Rh, I
The magnetic sensing element according to claim 11, wherein the magnetic sensing element is formed of one or more alloys of r, Cr, Re, and Cu.
における両側には絶縁層が形成されている請求項1ない
し12のいずれかに記載の磁気検出素子。13. The magnetic sensing element according to claim 1, wherein an insulating layer is formed on both sides of the specular film in a track width direction.
磁気検出素子の製造方法。 (a)基板上に第1の電極層を形成し、さらに前記第1
の電極層上に下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性材
料層、フリー磁性層、非磁性中間層、およびバイアス層
の順で多層膜を形成する工程と、(b)前記バイアス層
上にレジスト層を形成し、前記レジスト層に覆われてい
ない前記多層膜を除去する工程と、(c)前記第1の電
極層上から前記多層膜のトラック幅方向における両側端
面上にかけてスペキュラー膜を形成する工程と、(d)
前記スペキュラー膜上に絶縁層を形成し、前記レジスト
層を除去する工程と、(e)前記絶縁層上から前記バイ
アス層上にかけて第2の電極層を形成する工程。14. A method for manufacturing a magnetic sensing element, comprising the following steps. (A) forming a first electrode layer on a substrate;
Forming a multi-layered film from the bottom in the order of an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a non-magnetic material layer, a free magnetic layer, a non-magnetic intermediate layer, and a bias layer on the electrode layer; Forming a resist layer thereon and removing the multilayer film not covered by the resist layer; and (c) a specular film extending from the first electrode layer to both end surfaces in the track width direction of the multilayer film. Forming (d)
Forming an insulating layer on the specular film and removing the resist layer; and (e) forming a second electrode layer from the insulating layer to the bias layer.
以下の工程を有する請求項14記載の磁気検出素子の製
造方法。 (f)前記多層膜のトラック幅方向における両側をイオ
ンミリングで削る工程。15. The method according to claim 14, further comprising the following steps between the steps (b) and (c). (F) a step of cutting both sides of the multilayer film in the track width direction by ion milling.
垂直方向に対して20°〜70°傾ける請求項15記載
の磁気検出素子の製造方法。16. The method according to claim 15, wherein the ion milling angle is inclined by 20 ° to 70 ° with respect to a vertical direction of the upper surface of the substrate.
に以下の工程を有する請求項14ないし16のいずれか
に記載の磁気検出素子の製造方法。 (g)前記絶縁層上から前記バイアス層上をスクラブ洗
浄する工程。17. The method according to claim 14, further comprising the following steps between the step (d) and the step (e). (G) a step of scrub cleaning the insulating layer from above the bias layer;
i−O、Co−O、Co−Fe−O、Co−Fe−Ni
−O、Al−O、Al−Q−O(ここでQはB、Si、
N、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Niから選択
される1種以上)、R−O(ここでRはCu、Ti、
V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択
される1種以上)の酸化物で形成する請求項14ないし
17のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。18. The method according to claim 18, wherein the specular film is made of Fe—O, N
i-O, Co-O, Co-Fe-O, Co-Fe-Ni
-O, Al-O, Al-Q-O (where Q is B, Si,
One or more selected from N, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni), RO (where R is Cu, Ti,
18. The method for manufacturing a magnetic sensing element according to claim 14, wherein the magnetic sensing element is formed of an oxide of at least one selected from V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W).
トラック幅方向の両側に成膜した後、この金属元素や非
金属元素を酸化して前記スペキュラー膜を形成する請求
項18に記載の磁気検出素子の製造方法。19. The specular film according to claim 18, wherein a metal element or a nonmetal element is formed on both sides of the multilayer film in the track width direction, and then the metal element or the nonmetal element is oxidized to form the specular film. A method for manufacturing a magnetic sensing element.
化、イオン酸化、プラズマ酸化あるいは自然酸化のうち
1種以上の酸化方法で酸化させる請求項19記載の磁気
検出素子の製造方法。20. The method according to claim 19, wherein the specular film is oxidized by at least one of radical oxidation, ion oxidation, plasma oxidation and natural oxidation.
l−Q−N(ここでQはB、Si、O、Ti、V、C
r、Mn、Fe、Co、Niから選択される1種以
上)、R−N(ここでRはTi、V、Cr、Zr、N
b、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上)の
窒化物で形成する請求項14ないし17のいずれかに記
載の磁気検出素子の製造方法。21. The specular film is formed of Al—N, A
l-QN (where Q is B, Si, O, Ti, V, C
r, Mn, Fe, Co, Ni or more), RN (where R is Ti, V, Cr, Zr, N
18. The method for manufacturing a magnetic sensing element according to claim 14, wherein the magnetic sensing element is formed of a nitride of at least one selected from b, Mo, Hf, Ta, and W).
トラック幅方向の両側に成膜した後、この金属元素や非
金属元素を窒化して前記スペキュラー膜を形成する請求
項21に記載の磁気検出素子の製造方法。22. The specular film according to claim 21, wherein a metal element or a nonmetal element is formed on both sides of the multilayer film in the track width direction, and then the metal element or the nonmetal element is nitrided to form the specular film. A method for manufacturing a magnetic sensing element.
直接、前記の酸化物あるいは窒化物を成膜して前記スペ
キュラー膜を形成する請求項18または21に記載の磁
気検出素子の製造方法。23. The method of manufacturing a magnetic sensing element according to claim 18, wherein the oxide or nitride is formed directly on both sides of the multilayer film in the track width direction to form the specular film.
ュラー膜あるいは金属元素や非金属元素を、基板上面の
垂直方向に対し、20°〜70°のスパッタ粒子照射角
度でスパッタ成膜する請求項14ないし23のいずれか
に記載の磁気検出素子の製造方法。24. In the step (c), the specular film or a metal element or a nonmetal element is formed by sputtering at an irradiation angle of 20 ° to 70 ° with respect to a vertical direction of an upper surface of the substrate. 24. The method of manufacturing a magnetic sensing element according to any one of claims 23 to 23.
膜のトラック幅方向の両側に絶縁層を設ける工程が存在
し、前記(c)工程で、前記絶縁層をミリングすること
で、前記多層膜の両側端面に前記絶縁層を付着させて、
あるいは付着した前記絶縁層を酸化あるいは窒化してス
ペキュラー膜を形成する請求項14ないし18、21の
いずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。25. Before the step (c), there is a step of providing an insulating layer on both sides of the multilayer film in the track width direction. In the step (c), the insulating layer is milled. By attaching the insulating layer to both end surfaces of the multilayer film,
22. The method of manufacturing a magnetic sensing element according to claim 14, wherein a specular film is formed by oxidizing or nitriding the attached insulating layer.
膜のトラック幅方向の両側に絶縁層を設ける工程が存在
し、前記(c)工程で、前記絶縁層上から前記多層膜の
トラック幅方向の両側端面上にかけてスペキュラー膜を
形成する請求項14ないし24のいずれかに記載の磁気
検出素子の製造方法。26. A step of providing an insulating layer on both sides of the multilayer film in the track width direction before the step (c). In the step (c), the insulating film is formed from above the insulating layer. 25. The method of manufacturing a magnetic sensing element according to claim 14, wherein a specular film is formed on both end surfaces in the track width direction.
ック幅方向の両側端面を酸化あるいは窒化させてスペキ
ュラー膜を形成する請求項14ないし18、21のいず
れかに記載の磁気検出素子の製造方法。27. The magnetic sensing element according to claim 14, wherein, in the step (c), a specular film is formed by oxidizing or nitriding both end faces in the track width direction of the multilayer film. Production method.
ラー合金で形成する請求項14ないし17のいずれかに
記載の磁気検出素子の製造方法。28. The method for manufacturing a magnetic sensing element according to claim 14, wherein the specular film is formed of a semi-metallic Whistler alloy.
で形成する請求項14ないし28のいずれかに記載の磁
気検出素子の製造方法。29. The method according to claim 14, wherein the non-magnetic intermediate layer is formed of a non-magnetic conductive material.
r、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは2種以上の合
金で形成する請求項29記載の磁気検出素子の製造方
法。30. The non-magnetic intermediate layer is formed of Ru, Rh, I
30. The method of manufacturing a magnetic sensing element according to claim 29, wherein the magnetic sensing element is formed of one or more alloys of r, Cr, Re, and Cu.
極層を形成した後、前記第1の電極層上に下からバイア
ス層、非磁性中間層、フリー磁性層、非磁性材料層、固
定磁性層、および反強磁性層の順で多層膜を形成する請
求項14ないし30のいずれかに記載の磁気検出素子の
製造方法。31. After forming a first electrode layer on a substrate in the step (a), a bias layer, a non-magnetic intermediate layer, a free magnetic layer, a non-magnetic material are formed on the first electrode layer from below. 31. The method of manufacturing a magnetic sensing element according to claim 14, wherein a multilayer film is formed in the order of a layer, a pinned magnetic layer, and an antiferromagnetic layer.
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