JP2003067904A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 再生トラックの狭小化が進んでも、高感度、
低ノイズを実現する磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供す
る。 【解決手段】 外部磁界に応じて磁化が回転する強磁性
自由層に、反強磁性層との交換結合による一方向磁気異
方性を付与して磁区制御を行い、かつ、磁気抵抗効果膜
の端部に硬磁性膜を配置させ、実効再生トラック幅を狭
くする。
低ノイズを実現する磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供す
る。 【解決手段】 外部磁界に応じて磁化が回転する強磁性
自由層に、反強磁性層との交換結合による一方向磁気異
方性を付与して磁区制御を行い、かつ、磁気抵抗効果膜
の端部に硬磁性膜を配置させ、実効再生トラック幅を狭
くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体に記
録された情報を再生する磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関
し、特に信号磁界を検出する強磁性層の新規な磁区制御
法を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドとその製造方法に
関する。
録された情報を再生する磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関
し、特に信号磁界を検出する強磁性層の新規な磁区制御
法を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドとその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、磁気記録再生装置に再生素子とし
て搭載する磁気抵抗効果型磁気ヘッドには、特開平４−
３５８３１０号公報に記載されている強磁性自由層/非
磁性導電層/強磁性膜固定層/反強磁性層なる基本構成を
有するスピンバルブ膜を用いたＧＭＲ(Giant Magnetore
sistive)ヘッドが広く採用されている。磁気抵抗効果型
磁気ヘッドにおいては、バルクハウゼンノイズを抑止す
る為に、信号磁界によって磁化方向が変化する強磁性自
由層に磁区制御を施す必要がある。この磁区制御法とし
ては、磁気抵抗効果膜の両端部に硬磁性膜あるいは強磁
性膜と反強磁性膜との積層膜を配置し、強磁性自由層を
単磁区化する方法が特開平７-５７２２３号公報に記載
されている。特に前者はハードバイアス構造と呼ばれ、
現在のヘッド構造の主流となっている。
て搭載する磁気抵抗効果型磁気ヘッドには、特開平４−
３５８３１０号公報に記載されている強磁性自由層/非
磁性導電層/強磁性膜固定層/反強磁性層なる基本構成を
有するスピンバルブ膜を用いたＧＭＲ(Giant Magnetore
sistive)ヘッドが広く採用されている。磁気抵抗効果型
磁気ヘッドにおいては、バルクハウゼンノイズを抑止す
る為に、信号磁界によって磁化方向が変化する強磁性自
由層に磁区制御を施す必要がある。この磁区制御法とし
ては、磁気抵抗効果膜の両端部に硬磁性膜あるいは強磁
性膜と反強磁性膜との積層膜を配置し、強磁性自由層を
単磁区化する方法が特開平７-５７２２３号公報に記載
されている。特に前者はハードバイアス構造と呼ばれ、
現在のヘッド構造の主流となっている。
【０００３】ハードバイアス構造は、強磁性自由層に縦
バイアス磁界を印加し、バルクハウゼンノイズの抑止に
対して効果的である。しかし、一方で、素子端部の磁化
を固着し、いわゆる不感帯を形成することが広く知られ
ている。不感帯では、信号磁界によって磁化方向が変化
しない為、不感帯の形成は実質的に再生感度の低下を引
き起こす。特に、今後の磁気記録再生装置の面記録密度
の上昇に伴ってトラック幅の狭小化が進むにつれ、不感
帯の占有割合が増加し、この問題がより顕著になること
が予想される。
バイアス磁界を印加し、バルクハウゼンノイズの抑止に
対して効果的である。しかし、一方で、素子端部の磁化
を固着し、いわゆる不感帯を形成することが広く知られ
ている。不感帯では、信号磁界によって磁化方向が変化
しない為、不感帯の形成は実質的に再生感度の低下を引
き起こす。特に、今後の磁気記録再生装置の面記録密度
の上昇に伴ってトラック幅の狭小化が進むにつれ、不感
帯の占有割合が増加し、この問題がより顕著になること
が予想される。
【０００４】再生感度の確保を目的として不感帯の形成
を低減する為に、例えば硬磁性膜の膜厚を薄くするなど
して強磁性自由層に印加される縦バイアス磁界を小さく
すると、バルクハウゼンノイズの抑止の効果が不充分に
なる。これは、バルクハウゼンノイズの抑止と不感帯形
成の低減は、トレードオフの関係にあり、両者を同時に
満足させるのは困難であることを意味している。
を低減する為に、例えば硬磁性膜の膜厚を薄くするなど
して強磁性自由層に印加される縦バイアス磁界を小さく
すると、バルクハウゼンノイズの抑止の効果が不充分に
なる。これは、バルクハウゼンノイズの抑止と不感帯形
成の低減は、トレードオフの関係にあり、両者を同時に
満足させるのは困難であることを意味している。
【０００５】強磁性自由層に磁区制御を施す他の手段と
して、特開２０００−１７３０２０号公報には全面磁区
制御構造が記載されている。この構造は、強磁性自由層
全面を反強磁性層と交換結合させている為、確実かつ均
一な磁区制御効果を有する。先に述べたハードバイアス
構造では、硬磁性膜と強磁性自由層の幾何的配置関係や
パターニングによる素子形状等も縦バイアス磁界の大き
さに影響を与える。それに対して、全面磁区制御構造で
は、反強磁性層材料及びその膜厚の選定や、強磁性自由
層と反強磁性層の間に適切な交換結合磁界制御層を挿入
することで、容易に縦バイアス磁界を調整できる利点が
期待される。しかし、強磁性自由層端部に不感帯が形成
されていないが故に、実効再生トラック幅が増大してし
まい、今後の狭トラック化に対しての適応性が懸念され
る。また、強磁性自由層端部に磁極が発生するため、端
部の磁化が不安定になることが予想され、十分な磁区制
御効果が得られない恐れがある。これもまた、幾何学的
トラック幅の狭小化が進むにつれてその影響が顕在化し
てくると予想される。
して、特開２０００−１７３０２０号公報には全面磁区
制御構造が記載されている。この構造は、強磁性自由層
全面を反強磁性層と交換結合させている為、確実かつ均
一な磁区制御効果を有する。先に述べたハードバイアス
構造では、硬磁性膜と強磁性自由層の幾何的配置関係や
パターニングによる素子形状等も縦バイアス磁界の大き
さに影響を与える。それに対して、全面磁区制御構造で
は、反強磁性層材料及びその膜厚の選定や、強磁性自由
層と反強磁性層の間に適切な交換結合磁界制御層を挿入
することで、容易に縦バイアス磁界を調整できる利点が
期待される。しかし、強磁性自由層端部に不感帯が形成
されていないが故に、実効再生トラック幅が増大してし
まい、今後の狭トラック化に対しての適応性が懸念され
る。また、強磁性自由層端部に磁極が発生するため、端
部の磁化が不安定になることが予想され、十分な磁区制
御効果が得られない恐れがある。これもまた、幾何学的
トラック幅の狭小化が進むにつれてその影響が顕在化し
てくると予想される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】磁気記録再生装置の今
後の面記録密度上昇を考えた場合、上述したように、ハ
ードバイアス構造ではバルクハウゼンノイズの抑止と再
生感度の確保の両立が、全面磁区制御構造では再生トラ
ック幅の狭小化が実現困難となることが予想される。即
ち、従来の磁区制御手段では、今後の高記録密度の磁気
記録再生装置に対応可能な再生特性が得られず、新規な
磁区制御手段の確立が重要な課題である。これは、現在
のＣＩＰ(Current in the plane)-ＧＭＲヘッドに限ら
ず、次世代ヘッドとして実用化が期待されているＣＰＰ
(Current perpendicular to the plane)-ＧＭＲヘッ
ド、ＴＭＲ(Tunneling Magnetoresistive)ヘッド等にも
共通の課題である。
後の面記録密度上昇を考えた場合、上述したように、ハ
ードバイアス構造ではバルクハウゼンノイズの抑止と再
生感度の確保の両立が、全面磁区制御構造では再生トラ
ック幅の狭小化が実現困難となることが予想される。即
ち、従来の磁区制御手段では、今後の高記録密度の磁気
記録再生装置に対応可能な再生特性が得られず、新規な
磁区制御手段の確立が重要な課題である。これは、現在
のＣＩＰ(Current in the plane)-ＧＭＲヘッドに限ら
ず、次世代ヘッドとして実用化が期待されているＣＰＰ
(Current perpendicular to the plane)-ＧＭＲヘッ
ド、ＴＭＲ(Tunneling Magnetoresistive)ヘッド等にも
共通の課題である。
【０００７】従って、本発明の目的は、バルクハウゼン
ノイズの抑止と、高い再生感度と、実効再生トラック幅
の狭小化の全てを満足する磁区制御手段を適用した磁気
抵抗効果型磁気ヘッドとその製造方法を提供することに
ある。
ノイズの抑止と、高い再生感度と、実効再生トラック幅
の狭小化の全てを満足する磁区制御手段を適用した磁気
抵抗効果型磁気ヘッドとその製造方法を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では非磁性導電層あるいは非磁性トンネルバ
リア層によって隔てられた第一および第二の強磁性層を
有し、該第一の強磁性層の磁化方向が、該第一の強磁性
層に接して上記非磁性導電層あるいは上記非磁性トンネ
ルバリア層と反対側に設けられた第一の反強磁性層によ
って固定されている磁気抵抗効果膜と、該磁気抵抗効果
膜に信号検出電流を流すための一対の電極を設けた磁気
抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、上記第二の強磁性層に
一方向磁気異方性を付与するよう配置された第二の反強
磁性層と、上記第二の強磁性層へ磁界を印加するよう配
置された硬磁性膜とを有するようにした。
に、本発明では非磁性導電層あるいは非磁性トンネルバ
リア層によって隔てられた第一および第二の強磁性層を
有し、該第一の強磁性層の磁化方向が、該第一の強磁性
層に接して上記非磁性導電層あるいは上記非磁性トンネ
ルバリア層と反対側に設けられた第一の反強磁性層によ
って固定されている磁気抵抗効果膜と、該磁気抵抗効果
膜に信号検出電流を流すための一対の電極を設けた磁気
抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、上記第二の強磁性層に
一方向磁気異方性を付与するよう配置された第二の反強
磁性層と、上記第二の強磁性層へ磁界を印加するよう配
置された硬磁性膜とを有するようにした。
【０００９】また、本発明では、上記第二の強磁性層に
接して、上記非磁性導電層あるいは上記非磁性トンネル
バリア層とは反対側に、第二の反強磁性層が形成され、
かつ、上記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向両端部に硬
磁性膜が形成されるようにした。
接して、上記非磁性導電層あるいは上記非磁性トンネル
バリア層とは反対側に、第二の反強磁性層が形成され、
かつ、上記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向両端部に硬
磁性膜が形成されるようにした。
【００１０】さらにまた、本発明では非磁性導電層ある
いは非磁性トンネルバリア層によって隔てられた第一お
よび第二の強磁性層を有し、該第一の強磁性層の磁化方
向が、該第一の強磁性層に接して上記非磁性導電層ある
いは上記非磁性トンネルバリア層と反対側に設けられた
第一の反強磁性層によって固定されている磁気抵抗効果
膜と、上記第二の強磁性層へ外部磁界を導くフラックス
ガイドと、上記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すた
めの一対の電極を設けた磁気抵抗効果型磁気ヘッドにお
いて、上記第二の強磁性層に一方向磁気異方性を付与す
るよう配置された第二の反強磁性層と、上記フラックス
ガイドに一方向磁気異方性を付与するよう配置された第
三の反強磁性層と、上記第二の強磁性層および上記フラ
ックスガイドへ磁界を印加するよう配置された硬磁性膜
とを有するようにした。
いは非磁性トンネルバリア層によって隔てられた第一お
よび第二の強磁性層を有し、該第一の強磁性層の磁化方
向が、該第一の強磁性層に接して上記非磁性導電層ある
いは上記非磁性トンネルバリア層と反対側に設けられた
第一の反強磁性層によって固定されている磁気抵抗効果
膜と、上記第二の強磁性層へ外部磁界を導くフラックス
ガイドと、上記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すた
めの一対の電極を設けた磁気抵抗効果型磁気ヘッドにお
いて、上記第二の強磁性層に一方向磁気異方性を付与す
るよう配置された第二の反強磁性層と、上記フラックス
ガイドに一方向磁気異方性を付与するよう配置された第
三の反強磁性層と、上記第二の強磁性層および上記フラ
ックスガイドへ磁界を印加するよう配置された硬磁性膜
とを有するようにした。
【００１１】さらに、上記第二の強磁性層に接して、上
記非磁性導電層あるいは上記非磁性トンネルバリア層と
は反対側に、第二の反強磁性層が形成され、上記フラッ
クスガイドに接して、第三の反強磁性層が形成され，か
つ、上記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向両端部および
上記フラックスガイドのトラック幅方向両端部に硬磁性
膜が形成されるようにした。
記非磁性導電層あるいは上記非磁性トンネルバリア層と
は反対側に、第二の反強磁性層が形成され、上記フラッ
クスガイドに接して、第三の反強磁性層が形成され，か
つ、上記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向両端部および
上記フラックスガイドのトラック幅方向両端部に硬磁性
膜が形成されるようにした。
【００１２】さらにまた、上記第二の反強磁性層により
上記第二の強磁性層に付与される一方向磁気異方性の向
きあるいは上記第三の反強磁性層により上記フラックス
ガイドに付与される一方向磁気異方性の向きと、上記硬
磁性膜から上記第二の強磁性層あるいは上記フラックス
ガイドに印加される磁界の向きが、大略一致しているよ
うにした。
上記第二の強磁性層に付与される一方向磁気異方性の向
きあるいは上記第三の反強磁性層により上記フラックス
ガイドに付与される一方向磁気異方性の向きと、上記硬
磁性膜から上記第二の強磁性層あるいは上記フラックス
ガイドに印加される磁界の向きが、大略一致しているよ
うにした。
【００１３】さらに、上記第一の反強磁性層により上記
第一の強磁性層に付与される一方向磁気異方性の向き
と、上記第二の反強磁性層により上記第二の強磁性層に
付与される一方向磁気異方性の向きあるいは上記第三の
反強磁性層により上記フラックスガイドに付与される一
方向磁気異方性の向きが、大略直交しており、かつ、上
記第一の反強磁性層と上記第二の反強磁性層と上記第三
の反強磁性層において一方向磁気異方性が消失する温度
（ブロッキング温度）をそれぞれＴＢ１、ＴＢ２ 、Ｔ
Ｂ３とした場合、ＴＢ１＞ＴＢ２＝ＴＢ３であるように
した。
第一の強磁性層に付与される一方向磁気異方性の向き
と、上記第二の反強磁性層により上記第二の強磁性層に
付与される一方向磁気異方性の向きあるいは上記第三の
反強磁性層により上記フラックスガイドに付与される一
方向磁気異方性の向きが、大略直交しており、かつ、上
記第一の反強磁性層と上記第二の反強磁性層と上記第三
の反強磁性層において一方向磁気異方性が消失する温度
（ブロッキング温度）をそれぞれＴＢ１、ＴＢ２ 、Ｔ
Ｂ３とした場合、ＴＢ１＞ＴＢ２＝ＴＢ３であるように
した。
【００１４】さらにまた、上記第二の強磁性層の飽和磁
束密度をBs2、膜厚をt2、上記硬磁性膜の残留磁束密度
をBrh、膜厚をthとした時、Brh・th/Bs2・t2で定義される
縦バイアス比が４以下であるようにした。
束密度をBs2、膜厚をt2、上記硬磁性膜の残留磁束密度
をBrh、膜厚をthとした時、Brh・th/Bs2・t2で定義される
縦バイアス比が４以下であるようにした。
【００１５】さらに、上記第二の強磁性層と上記第二の
反強磁性層との間に、非磁性層を挿入するようにした。
反強磁性層との間に、非磁性層を挿入するようにした。
【００１６】さらにまた、上記第一の反強磁性層が、Ｍ
ｎ-Ｍ1で表される規則系合金反強磁性膜からなり、Ｍ1
はＮｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔの少なくとも１
種類以上の元素により構成され、上記第二の反強磁性層
が、Ｍｎ-Ｍ2で表される不規則系合金反強磁性膜からな
り、Ｍ2はＣｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ
の少なくとも１種類以上の元素により構成されるように
した。
ｎ-Ｍ1で表される規則系合金反強磁性膜からなり、Ｍ1
はＮｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔの少なくとも１
種類以上の元素により構成され、上記第二の反強磁性層
が、Ｍｎ-Ｍ2で表される不規則系合金反強磁性膜からな
り、Ｍ2はＣｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ
の少なくとも１種類以上の元素により構成されるように
した。
【００１７】さらに、本発明では、非磁性導電層あるい
は非磁性トンネルバリア層を介して第一および第二の強
磁性層を積層し、上記非磁性導電層あるいは上記非磁性
トンネルバリア層と反対側に第一の反強磁性層を設けて
磁気抵抗効果膜を形成し、該磁気抵抗効果膜に信号検出
電流を流すための一対の電極を形成し、上記第二の強磁
性層に一方向磁気異方性を付与するよう第二の反強磁性
層を配置し、上記第二の強磁性層へ磁界を印加するよう
硬磁性膜を配置し、上記第二の反強磁性層に外部磁界を
導くフラックスガイドを配置し、上記フラックスガイド
に一方向磁気異方性を付与するよう第三の反強磁性層を
配置する磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法におい
て、上記第一の反強磁性層により上記第一の強磁性層に
付与される一方向磁気異方性の向きと、上記第二の反強
磁性層により上記第二の強磁性層あるいは上記フラック
スガイドに付与される一方向磁気異方性の向きを、最終
的に、熱処理時に印加する磁界の向きによって決定する
工程を有し、該工程は、上記第一の反強磁性層と上記第
二の反強磁性層あるいは第三の反強磁性層に対し、ブロ
ッキング温度の高い順に、順次高温から低温に設定した
温度条件で磁界中熱処理を行い、前記一方向磁気異方性
を付与するようにした。
は非磁性トンネルバリア層を介して第一および第二の強
磁性層を積層し、上記非磁性導電層あるいは上記非磁性
トンネルバリア層と反対側に第一の反強磁性層を設けて
磁気抵抗効果膜を形成し、該磁気抵抗効果膜に信号検出
電流を流すための一対の電極を形成し、上記第二の強磁
性層に一方向磁気異方性を付与するよう第二の反強磁性
層を配置し、上記第二の強磁性層へ磁界を印加するよう
硬磁性膜を配置し、上記第二の反強磁性層に外部磁界を
導くフラックスガイドを配置し、上記フラックスガイド
に一方向磁気異方性を付与するよう第三の反強磁性層を
配置する磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法におい
て、上記第一の反強磁性層により上記第一の強磁性層に
付与される一方向磁気異方性の向きと、上記第二の反強
磁性層により上記第二の強磁性層あるいは上記フラック
スガイドに付与される一方向磁気異方性の向きを、最終
的に、熱処理時に印加する磁界の向きによって決定する
工程を有し、該工程は、上記第一の反強磁性層と上記第
二の反強磁性層あるいは第三の反強磁性層に対し、ブロ
ッキング温度の高い順に、順次高温から低温に設定した
温度条件で磁界中熱処理を行い、前記一方向磁気異方性
を付与するようにした。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1に、本発明の実
施の形態の第一例である、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
断面図を示す。ヘッド作製手順の概略を以下に説明す
る。基板100に、下部シールド110と下部ギャップ120を
形成した後、磁気抵抗効果膜130を成膜し、フォトリソ
グラフィとイオンミリングを用いて所望の形状にパター
ニングする。次に、磁気抵抗効果膜130の両端部にリフ
トオフ法を用いて硬磁性膜140と電極150を形成する。更
に、上部ギャップ160と上部シールド170を形成する。磁
気抵抗効果膜130の詳細な膜構成は、下地層131/第一の
反強磁性層132/第一の強磁性層133/非磁性導電層134/第
二の強磁性層135/第二の反強磁性層136/保護層137であ
る。第一の強磁性層133はいわゆる固定層に、第二の強
磁性層135は自由層に相当する。また、第一の反強磁性
層132は、第一の強磁性層133（固定層）の磁化方向を一
方向に固着させるのに用いている。一方、第二の反強磁
性層136は、第二の強磁性層135（自由層）に比較的小さ
な縦バイアス磁界を印加しているに過ぎず、第二の強磁
性層135の磁化方向は、外部磁界によって容易に回転す
る。従って、磁気記録媒体からの信号磁界によって、第
一の強磁性層133と第二の強磁性層135の相対角度が異な
り、これに対応して磁気抵抗効果膜130の電気抵抗が変
化し、電磁変換した再生出力が得られる。この時、第二
の反強磁性層136により第二の強磁性層135（自由層）に
印加される縦バイアス磁界を適切な値にすることで、十
分なバルクハウゼンノイズの抑止と高い再生感度を両立
することができる。また、硬磁性膜140の配置によっ
て、強磁性自由層端部での磁極の発生を防止し、バルク
ハウゼンノイズの抑制効果を補強することができる。更
に、硬磁性膜１４０から与えられる静磁界の大きさを、
第二の強磁性層135（自由層）の中心領域まで作用せ
ず、第二の強磁性層135（自由層）端部に適切な不感帯
を形成させる程度に留めておけば、再生感度を劣化させ
ずに再生実効トラック幅を狭小化することができる。
て図面を参照して詳細に説明する。図1に、本発明の実
施の形態の第一例である、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
断面図を示す。ヘッド作製手順の概略を以下に説明す
る。基板100に、下部シールド110と下部ギャップ120を
形成した後、磁気抵抗効果膜130を成膜し、フォトリソ
グラフィとイオンミリングを用いて所望の形状にパター
ニングする。次に、磁気抵抗効果膜130の両端部にリフ
トオフ法を用いて硬磁性膜140と電極150を形成する。更
に、上部ギャップ160と上部シールド170を形成する。磁
気抵抗効果膜130の詳細な膜構成は、下地層131/第一の
反強磁性層132/第一の強磁性層133/非磁性導電層134/第
二の強磁性層135/第二の反強磁性層136/保護層137であ
る。第一の強磁性層133はいわゆる固定層に、第二の強
磁性層135は自由層に相当する。また、第一の反強磁性
層132は、第一の強磁性層133（固定層）の磁化方向を一
方向に固着させるのに用いている。一方、第二の反強磁
性層136は、第二の強磁性層135（自由層）に比較的小さ
な縦バイアス磁界を印加しているに過ぎず、第二の強磁
性層135の磁化方向は、外部磁界によって容易に回転す
る。従って、磁気記録媒体からの信号磁界によって、第
一の強磁性層133と第二の強磁性層135の相対角度が異な
り、これに対応して磁気抵抗効果膜130の電気抵抗が変
化し、電磁変換した再生出力が得られる。この時、第二
の反強磁性層136により第二の強磁性層135（自由層）に
印加される縦バイアス磁界を適切な値にすることで、十
分なバルクハウゼンノイズの抑止と高い再生感度を両立
することができる。また、硬磁性膜140の配置によっ
て、強磁性自由層端部での磁極の発生を防止し、バルク
ハウゼンノイズの抑制効果を補強することができる。更
に、硬磁性膜１４０から与えられる静磁界の大きさを、
第二の強磁性層135（自由層）の中心領域まで作用せ
ず、第二の強磁性層135（自由層）端部に適切な不感帯
を形成させる程度に留めておけば、再生感度を劣化させ
ずに再生実効トラック幅を狭小化することができる。
【００１９】ここでは、磁気抵抗効果膜130が、基板100
に近い側に第一の強磁性層133を積層する構成を例に挙
げたが、積層順を逆にして、下地層131/第二の反強磁性
層136/第二の強磁性層135/非磁性導電層134/第一の強磁
性層133/第一の反強磁性層132/保護層137としても差し
支えない。また、磁気抵抗効果膜130の構成要素である
第一の強磁性層133及び第二の強磁性層135は、例えばＮ
ｉＦｅやＣｏＦｅ等の単層膜以外に、ＣｏＦｅ/ＮｉＦ
ｅ等の強磁性多層膜としても差し支えないし、あるいは
ＣｏＦｅ/Ｒｕ/ＣｏＦｅのような、いわゆる積層フェリ
構成としても構わない。ここでは、ＣＩＰ-ＧＭＲヘッ
ドについて説明したが、以下にＣＰＰ-ＧＭＲ、ＴＭＲ
ヘッドの構成について説明する。
に近い側に第一の強磁性層133を積層する構成を例に挙
げたが、積層順を逆にして、下地層131/第二の反強磁性
層136/第二の強磁性層135/非磁性導電層134/第一の強磁
性層133/第一の反強磁性層132/保護層137としても差し
支えない。また、磁気抵抗効果膜130の構成要素である
第一の強磁性層133及び第二の強磁性層135は、例えばＮ
ｉＦｅやＣｏＦｅ等の単層膜以外に、ＣｏＦｅ/ＮｉＦ
ｅ等の強磁性多層膜としても差し支えないし、あるいは
ＣｏＦｅ/Ｒｕ/ＣｏＦｅのような、いわゆる積層フェリ
構成としても構わない。ここでは、ＣＩＰ-ＧＭＲヘッ
ドについて説明したが、以下にＣＰＰ-ＧＭＲ、ＴＭＲ
ヘッドの構成について説明する。
【００２０】図２に、本発明の実施の形態の第二例であ
る、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの断面図を示す。ヘッド
作製手順の概略を以下に説明する。基板200に、下部シ
ールドを兼ねる下部電極210を形成した後、磁気抵抗効
果膜220を成膜し、フォトリソグラフィとイオンミリン
グを用いて所望の形状にパターニングする。次に、磁気
抵抗効果膜220の両端部にリフトオフ法を用いて第一の
保護絶縁膜230/硬磁性膜240/第二の保護絶縁膜250を形
成する。更に、上部シールドを兼ねる上部電極260を形
成する。磁気抵抗効果膜220の詳細な膜構成は、（１）
ＧＭＲヘッドの場合、下地層221/第一の反強磁性層222/
第一の強磁性層223/非磁性導電層224/第二の強磁性層22
6/第二の反強磁性層227/保護層228であり、（２）ＴＭ
Ｒヘッドの場合、下地層221/第一の反強磁性層222/第一
の強磁性層223/トンネルバリア層225/第二の強磁性層22
6/第二の反強磁性層227/保護層228である。第一の強磁
性層223はいわゆる固定層に、第二の強磁性層226は自由
層に相当する。また、第一の反強磁性層222は、第一の
強磁性層223（固定層）の磁化方向を一方向に固着させ
るのに用いている。一方、第二の反強磁性層227は、第
二の強磁性層226（自由層）に比較的小さな縦バイアス
磁界を印加しているに過ぎず、第二の強磁性層226の磁
化方向は、外部磁界によって容易に回転する。従って、
磁気記録媒体からの信号磁界によって、第一の強磁性層
223と第二の強磁性層226の相対角度が異なり、これに対
応して磁気抵抗効果膜220の電気抵抗が変化し、電磁変
換した再生出力が得られる。この時、第二の反強磁性層
227により第二の強磁性層226（自由層）に印加される縦
バイアス磁界を適切な値にすることで、十分なバルクハ
ウゼンノイズの抑止と高い再生感度を両立することがで
きる。また、硬磁性膜240の配置によって、強磁性自由
層端部での磁極の発生を防止し、バルクハウゼンノイズ
の抑止効果を補強することができる。更に、硬磁性膜24
0から与えられる静磁界の大きさを、第二の強磁性層226
（自由層）の中心領域まで作用せず、第二の強磁性層22
6（自由層）端部に適切な不感帯を形成させる程度に留
めておけば、再生感度を劣化させずに再生実効トラック
幅を狭小化することができる。
る、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの断面図を示す。ヘッド
作製手順の概略を以下に説明する。基板200に、下部シ
ールドを兼ねる下部電極210を形成した後、磁気抵抗効
果膜220を成膜し、フォトリソグラフィとイオンミリン
グを用いて所望の形状にパターニングする。次に、磁気
抵抗効果膜220の両端部にリフトオフ法を用いて第一の
保護絶縁膜230/硬磁性膜240/第二の保護絶縁膜250を形
成する。更に、上部シールドを兼ねる上部電極260を形
成する。磁気抵抗効果膜220の詳細な膜構成は、（１）
ＧＭＲヘッドの場合、下地層221/第一の反強磁性層222/
第一の強磁性層223/非磁性導電層224/第二の強磁性層22
6/第二の反強磁性層227/保護層228であり、（２）ＴＭ
Ｒヘッドの場合、下地層221/第一の反強磁性層222/第一
の強磁性層223/トンネルバリア層225/第二の強磁性層22
6/第二の反強磁性層227/保護層228である。第一の強磁
性層223はいわゆる固定層に、第二の強磁性層226は自由
層に相当する。また、第一の反強磁性層222は、第一の
強磁性層223（固定層）の磁化方向を一方向に固着させ
るのに用いている。一方、第二の反強磁性層227は、第
二の強磁性層226（自由層）に比較的小さな縦バイアス
磁界を印加しているに過ぎず、第二の強磁性層226の磁
化方向は、外部磁界によって容易に回転する。従って、
磁気記録媒体からの信号磁界によって、第一の強磁性層
223と第二の強磁性層226の相対角度が異なり、これに対
応して磁気抵抗効果膜220の電気抵抗が変化し、電磁変
換した再生出力が得られる。この時、第二の反強磁性層
227により第二の強磁性層226（自由層）に印加される縦
バイアス磁界を適切な値にすることで、十分なバルクハ
ウゼンノイズの抑止と高い再生感度を両立することがで
きる。また、硬磁性膜240の配置によって、強磁性自由
層端部での磁極の発生を防止し、バルクハウゼンノイズ
の抑止効果を補強することができる。更に、硬磁性膜24
0から与えられる静磁界の大きさを、第二の強磁性層226
（自由層）の中心領域まで作用せず、第二の強磁性層22
6（自由層）端部に適切な不感帯を形成させる程度に留
めておけば、再生感度を劣化させずに再生実効トラック
幅を狭小化することができる。
【００２１】ここで、硬磁性膜240の上下を第一の保護
絶縁膜230及び第二の保護絶縁膜250で被覆したのは、下
部シールドを兼ねる下部電極210と上部シールドを兼ね
る上部電極260が短絡するのを防止する為である。従っ
て、第二の保護絶縁膜250は形成しなくても良い。ま
た、基板/下部シールド/下部ギャップ/下部電極/磁気抵
抗効果膜のように、下部シールドと下部電極を別々に形
成しても何ら差し支えは無く、上部シールド、上部電極
についても同様である。また、磁気抵抗効果膜220につ
いては、基板200に近い側に第一の強磁性層223を積層す
る構成を例に挙げたが、積層順を逆にして、下地層221/
第二の反強磁性層227/第二の強磁性層226/非磁性導電層
224/第一の強磁性層223/第一の反強磁性層222/保護層22
8、または、下地層221/第二の反強磁性層227/第二の強
磁性層226/トンネルバリア層225/第一の強磁性層223/第
一の反強磁性層222/保護層228としても差し支えない。
また、ここでも磁気抵抗効果膜220の構成要素である第
一の強磁性層223及び第二の強磁性層225は、例えばＮｉ
ＦｅやＣｏＦｅ等の単層膜以外に、ＣｏＦｅ/ＮｉＦｅ
等の強磁性多層膜としても差し支えないし、あるいはＣ
ｏＦｅ/Ｒｕ/ＣｏＦｅのような、いわゆる積層フェリ構
成としても構わない。
絶縁膜230及び第二の保護絶縁膜250で被覆したのは、下
部シールドを兼ねる下部電極210と上部シールドを兼ね
る上部電極260が短絡するのを防止する為である。従っ
て、第二の保護絶縁膜250は形成しなくても良い。ま
た、基板/下部シールド/下部ギャップ/下部電極/磁気抵
抗効果膜のように、下部シールドと下部電極を別々に形
成しても何ら差し支えは無く、上部シールド、上部電極
についても同様である。また、磁気抵抗効果膜220につ
いては、基板200に近い側に第一の強磁性層223を積層す
る構成を例に挙げたが、積層順を逆にして、下地層221/
第二の反強磁性層227/第二の強磁性層226/非磁性導電層
224/第一の強磁性層223/第一の反強磁性層222/保護層22
8、または、下地層221/第二の反強磁性層227/第二の強
磁性層226/トンネルバリア層225/第一の強磁性層223/第
一の反強磁性層222/保護層228としても差し支えない。
また、ここでも磁気抵抗効果膜220の構成要素である第
一の強磁性層223及び第二の強磁性層225は、例えばＮｉ
ＦｅやＣｏＦｅ等の単層膜以外に、ＣｏＦｅ/ＮｉＦｅ
等の強磁性多層膜としても差し支えないし、あるいはＣ
ｏＦｅ/Ｒｕ/ＣｏＦｅのような、いわゆる積層フェリ構
成としても構わない。
【００２２】磁気抵抗効果膜をＡＢＳ（air bearing su
rface）面に露出させないフラックスガイドを用いた磁
気抵抗効果型磁気ヘッドにおいては、フラックスガイド
の磁区制御が別途必要である。図３に、本発明の実施形
態の第三例である、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの基板面
上方から見た平面図及び断面図を示す。ここでは、磁気
抵抗効果膜としてＴＭＲ膜を採用した場合について示し
ている。ヘッド作製手順の概略を以下に説明する。基板
300に、下部シールドを兼ねる下部電極310を形成した
後、磁気抵抗効果膜320を成膜し、フォトリソグラフィ
とイオンミリングを用いて所望の形状にパターニングす
る。次に、第三の保護絶縁膜330/フラックスガイド340/
第三の反強磁性層350を形成し、同様にパターニングす
る。
rface）面に露出させないフラックスガイドを用いた磁
気抵抗効果型磁気ヘッドにおいては、フラックスガイド
の磁区制御が別途必要である。図３に、本発明の実施形
態の第三例である、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの基板面
上方から見た平面図及び断面図を示す。ここでは、磁気
抵抗効果膜としてＴＭＲ膜を採用した場合について示し
ている。ヘッド作製手順の概略を以下に説明する。基板
300に、下部シールドを兼ねる下部電極310を形成した
後、磁気抵抗効果膜320を成膜し、フォトリソグラフィ
とイオンミリングを用いて所望の形状にパターニングす
る。次に、第三の保護絶縁膜330/フラックスガイド340/
第三の反強磁性層350を形成し、同様にパターニングす
る。
【００２３】次に、磁気抵抗効果膜320及び第三の保護
絶縁膜330/フラックスガイド340/第三の反強磁性層350
の両端部にリフトオフ法を用いて第一の保護絶縁膜360/
硬磁性膜370/第二の保護絶縁膜380を形成する。更に、
上部シールドを兼ねる上部電極390を形成する。磁気抵
抗効果膜320の詳細な膜構成は、図２で示した構成と同
様であり、下地層321/第一の反強磁性層322/第一の強磁
性層323/トンネルバリア層325/第二の強磁性層326/第二
の反強磁性層327/保護層328である。第三の反強磁性層3
50は、フラックスガイド340に比較的小さな縦バイアス
磁界を印加しているに過ぎず、フラックスガイド340の
磁化方向は、外部磁界によって容易に回転する。このヘ
ッド構造においては、ＡＢＳ面にフラックスガイド340
が露出しており、磁気記録媒体からの信号磁界によって
フラックスガイド340の磁化が回転し、それに同調して
第一の強磁性層323と第二の強磁性層326の相対角度が異
なり、これに対応して磁気抵抗効果膜320の電気抵抗が
変化し、電磁変換した再生出力が得られる。第三の保護
絶縁膜330を形成した理由は、フラックスガイド340と第
二の強磁性層326（自由層）の高さを合わせる為であ
る。
絶縁膜330/フラックスガイド340/第三の反強磁性層350
の両端部にリフトオフ法を用いて第一の保護絶縁膜360/
硬磁性膜370/第二の保護絶縁膜380を形成する。更に、
上部シールドを兼ねる上部電極390を形成する。磁気抵
抗効果膜320の詳細な膜構成は、図２で示した構成と同
様であり、下地層321/第一の反強磁性層322/第一の強磁
性層323/トンネルバリア層325/第二の強磁性層326/第二
の反強磁性層327/保護層328である。第三の反強磁性層3
50は、フラックスガイド340に比較的小さな縦バイアス
磁界を印加しているに過ぎず、フラックスガイド340の
磁化方向は、外部磁界によって容易に回転する。このヘ
ッド構造においては、ＡＢＳ面にフラックスガイド340
が露出しており、磁気記録媒体からの信号磁界によって
フラックスガイド340の磁化が回転し、それに同調して
第一の強磁性層323と第二の強磁性層326の相対角度が異
なり、これに対応して磁気抵抗効果膜320の電気抵抗が
変化し、電磁変換した再生出力が得られる。第三の保護
絶縁膜330を形成した理由は、フラックスガイド340と第
二の強磁性層326（自由層）の高さを合わせる為であ
る。
【００２４】ここでは示さなかったが、第三の反強磁性
層350の上に適宜保護層を形成しても問題無い。ここで
重要なことは、フラックスガイド340あるいは第三の反
強磁性層350によって、第一の強磁性層323（固定層）と
第二の強磁性層326（自由層）が短絡しないよう注意を
要することである。図２の構成でも述べたように、第二
の保護絶縁膜380は形成しなくても良く、また、基板/下
部シールド/下部ギャップ/下部電極/磁気抵抗効果膜の
ように、下部シールドと下部電極を別々に形成しても何
ら差し支えは無く、上部シールド、上部電極についても
同様である。また、磁気抵抗効果膜320については、基
板300に近い側に第一の強磁性層323を積層する構成を例
に挙げたが、積層順を逆にして、下地層321/第二の反強
磁性層327/第二の強磁性層326/トンネルバリア層325/第
一の強磁性層323/第一の反強磁性層322/保護層328とし
ても差し支えない。
層350の上に適宜保護層を形成しても問題無い。ここで
重要なことは、フラックスガイド340あるいは第三の反
強磁性層350によって、第一の強磁性層323（固定層）と
第二の強磁性層326（自由層）が短絡しないよう注意を
要することである。図２の構成でも述べたように、第二
の保護絶縁膜380は形成しなくても良く、また、基板/下
部シールド/下部ギャップ/下部電極/磁気抵抗効果膜の
ように、下部シールドと下部電極を別々に形成しても何
ら差し支えは無く、上部シールド、上部電極についても
同様である。また、磁気抵抗効果膜320については、基
板300に近い側に第一の強磁性層323を積層する構成を例
に挙げたが、積層順を逆にして、下地層321/第二の反強
磁性層327/第二の強磁性層326/トンネルバリア層325/第
一の強磁性層323/第一の反強磁性層322/保護層328とし
ても差し支えない。
【００２５】この場合は、第三の保護絶縁膜330/フラッ
クスガイド340/第三の反強磁性層350を磁気抵抗効果膜3
20と別工程で形成する必要は無く、第二の反強磁性層32
7が第三の反強磁性層350を、第二の強磁性層326がフラ
ックスガイド340を兼用しても良い。これは、磁気抵抗
効果膜320のパターニング工程を、最下面の下地層321ま
で加工する工程と、トンネルバリア層325まで加工する
２つの工程に分けることで実現される。また、ここでも
磁気抵抗効果膜320の構成要素である第一の強磁性層323
及び第二の強磁性層325は、例えばＮｉＦｅやＣｏＦｅ
等の単層膜以外に、ＣｏＦｅ/ＮｉＦｅ等の強磁性多層
膜としても差し支えないし、あるいはＣｏＦｅ/Ｒｕ/Ｃ
ｏＦｅのような、いわゆる積層フェリ構成としても構わ
ない。以上、磁気抵抗効果膜としてＴＭＲ膜を採用した
フラックスガイドを用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドに
ついて説明したが、ＣＩＰ−ＧＭＲ、ＣＰＰ−ＧＭＲの
場合も同様である為、詳細は省略する。
クスガイド340/第三の反強磁性層350を磁気抵抗効果膜3
20と別工程で形成する必要は無く、第二の反強磁性層32
7が第三の反強磁性層350を、第二の強磁性層326がフラ
ックスガイド340を兼用しても良い。これは、磁気抵抗
効果膜320のパターニング工程を、最下面の下地層321ま
で加工する工程と、トンネルバリア層325まで加工する
２つの工程に分けることで実現される。また、ここでも
磁気抵抗効果膜320の構成要素である第一の強磁性層323
及び第二の強磁性層325は、例えばＮｉＦｅやＣｏＦｅ
等の単層膜以外に、ＣｏＦｅ/ＮｉＦｅ等の強磁性多層
膜としても差し支えないし、あるいはＣｏＦｅ/Ｒｕ/Ｃ
ｏＦｅのような、いわゆる積層フェリ構成としても構わ
ない。以上、磁気抵抗効果膜としてＴＭＲ膜を採用した
フラックスガイドを用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドに
ついて説明したが、ＣＩＰ−ＧＭＲ、ＣＰＰ−ＧＭＲの
場合も同様である為、詳細は省略する。
【００２６】次に、図１から図３に示した磁気抵抗効果
型磁気ヘッドの各構成要素について詳述する。基板、シ
ールド、ギャップ、硬磁性膜、電極については、本発明
において特別な限定を要するものではない為、一般的に
用いられている材料を一例として挙げておく。基板とし
ては、ＡｌＴｉＣ、ＳｉＣまたはそれらにＡｌ２Ｏ３を
被覆したもの、シールドとしては、ＮｉＦｅ合金及びそ
の窒化物、ＣｏＺｒまたはＣｏＨｆまたはＣｏＴａ系非
晶質合金等の，単層または多層膜、ギャップとしては，
Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＳｉＯ２及びこれらの混合物，硬
磁性膜としては、ＣｏＰｔ合金またはこれにＰｔ、Ｚｒ
Ｏ２等を添加したもの、電極としては、Ｃｒ、α-Ｔ
ａ、Ａｕ等を用いることが望ましい。
型磁気ヘッドの各構成要素について詳述する。基板、シ
ールド、ギャップ、硬磁性膜、電極については、本発明
において特別な限定を要するものではない為、一般的に
用いられている材料を一例として挙げておく。基板とし
ては、ＡｌＴｉＣ、ＳｉＣまたはそれらにＡｌ２Ｏ３を
被覆したもの、シールドとしては、ＮｉＦｅ合金及びそ
の窒化物、ＣｏＺｒまたはＣｏＨｆまたはＣｏＴａ系非
晶質合金等の，単層または多層膜、ギャップとしては，
Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＳｉＯ２及びこれらの混合物，硬
磁性膜としては、ＣｏＰｔ合金またはこれにＰｔ、Ｚｒ
Ｏ２等を添加したもの、電極としては、Ｃｒ、α-Ｔ
ａ、Ａｕ等を用いることが望ましい。
【００２７】フラックスガイドは、ＮｉＦｅ合金及びそ
の窒化物、ＣｏＺｒまたはＣｏＨｆまたはＣｏＴａ系非
晶質合金等の、単層または多層膜からなる透磁率の高い
材料を用いることが望ましい。
の窒化物、ＣｏＺｒまたはＣｏＨｆまたはＣｏＴａ系非
晶質合金等の、単層または多層膜からなる透磁率の高い
材料を用いることが望ましい。
【００２８】磁気抵抗効果膜の膜構成の一例を以下に示
す。（）内数値は膜厚を示し、単位はnmである。ＧＭＲ
膜としては、Ta(1)/NiFe(2)/MnPt(12)/CoFe(1.5)/Ru(0.
8)/CoFe(2)/Cu(2.1)/CoFe(1)/NiFe(2)/MnIr(8)/Ta(1)、
ＴＭＲ膜としては、Ta(1)/NiFe(2)/MnPt(12)/CoFe(1.5)
/Ru(0.8)/CoFe(2)/Al(0.5)酸化/CoFe(1)/NiFe(2)/MnIr
(8)/Ta(1)等が好ましい。これらは、制御性、量産効率
の観点から、スパッタ法により作製するのが好ましい。
強磁性層には、再生出力に大きく作用する磁気抵抗効果
膜の抵抗変化率が大きくなるよう、フェルミエネルギー
におけるスピン分極率が高いＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉを主成分
とする材料を用いる。この組成や膜厚については、抵抗
変化率の他に、低磁歪、低保磁力、反強磁性層から付与
される大きな結合磁界、再生波形の対称性を確保する為
に適宜調整することが望ましい。ＧＭＲ膜における非磁
性導電層には、Ｃｕ以外にＡｇやＡｕを用いても良い。
ＴＭＲ膜におけるトンネルバリア層は。ここではＡｌ膜
を成膜した後チャンバ内に酸素導入する、いわゆる自然
酸化法を用いて形成した。他にも、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、
Ｍｇ等を成膜して、酸化物や窒化物を形成しても、ある
いは直接Ａｌ２Ｏ３やＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｔａ
２Ｏ５、ＭｇＯ等を成膜しても差し支えない。
す。（）内数値は膜厚を示し、単位はnmである。ＧＭＲ
膜としては、Ta(1)/NiFe(2)/MnPt(12)/CoFe(1.5)/Ru(0.
8)/CoFe(2)/Cu(2.1)/CoFe(1)/NiFe(2)/MnIr(8)/Ta(1)、
ＴＭＲ膜としては、Ta(1)/NiFe(2)/MnPt(12)/CoFe(1.5)
/Ru(0.8)/CoFe(2)/Al(0.5)酸化/CoFe(1)/NiFe(2)/MnIr
(8)/Ta(1)等が好ましい。これらは、制御性、量産効率
の観点から、スパッタ法により作製するのが好ましい。
強磁性層には、再生出力に大きく作用する磁気抵抗効果
膜の抵抗変化率が大きくなるよう、フェルミエネルギー
におけるスピン分極率が高いＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉを主成分
とする材料を用いる。この組成や膜厚については、抵抗
変化率の他に、低磁歪、低保磁力、反強磁性層から付与
される大きな結合磁界、再生波形の対称性を確保する為
に適宜調整することが望ましい。ＧＭＲ膜における非磁
性導電層には、Ｃｕ以外にＡｇやＡｕを用いても良い。
ＴＭＲ膜におけるトンネルバリア層は。ここではＡｌ膜
を成膜した後チャンバ内に酸素導入する、いわゆる自然
酸化法を用いて形成した。他にも、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、
Ｍｇ等を成膜して、酸化物や窒化物を形成しても、ある
いは直接Ａｌ２Ｏ３やＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｔａ
２Ｏ５、ＭｇＯ等を成膜しても差し支えない。
【００２９】ここでは，第一の強磁性層（固定層）の磁
化方向を一方向に固着させる第一の反強磁性層として、
規則系合金ＭｎＰｔ膜を用いた。他にも、Ｍｎ-Ｍ1で表
せる規則系反強磁性膜を用いても良い。ここで、Ｍ1は
Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔのうち少なくとも
１つ以上を含む元素から構成される。一方、第二の強磁
性層（自由層）に比較的小さな縦バイアス磁界を印加す
る第二の反強磁性層として、ここでは不規則系ＭｎＩｒ
膜を用いた。他の候補としては、Ｍｎ-Ｍ2で表される不
規則系合金反強磁性膜からなり、Ｍ2はＣｒ、Ｆｅ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔの少なくとも１種類以上の
元素により構成される材料を用いても良い。
化方向を一方向に固着させる第一の反強磁性層として、
規則系合金ＭｎＰｔ膜を用いた。他にも、Ｍｎ-Ｍ1で表
せる規則系反強磁性膜を用いても良い。ここで、Ｍ1は
Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔのうち少なくとも
１つ以上を含む元素から構成される。一方、第二の強磁
性層（自由層）に比較的小さな縦バイアス磁界を印加す
る第二の反強磁性層として、ここでは不規則系ＭｎＩｒ
膜を用いた。他の候補としては、Ｍｎ-Ｍ2で表される不
規則系合金反強磁性膜からなり、Ｍ2はＣｒ、Ｆｅ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔの少なくとも１種類以上の
元素により構成される材料を用いても良い。
【００３０】良好な再生特性を得る為には、外部磁界が
印加されていない状態で、第一の強磁性層（固定層）の
磁化方向をＡＢＳ面に対して垂直方向（以下、素子高さ
方向と記す）に、第二の強磁性層（自由層）の磁化方向
を磁気記録媒体のトラック方向に向けておく必要があ
る。これらは、それぞれ第一及び第二の反強磁性層との
交換結合による一方向磁気異方性を付与されることによ
って実現される。これを実現する詳細な説明を、以下実
験結果に基づいて行う。
印加されていない状態で、第一の強磁性層（固定層）の
磁化方向をＡＢＳ面に対して垂直方向（以下、素子高さ
方向と記す）に、第二の強磁性層（自由層）の磁化方向
を磁気記録媒体のトラック方向に向けておく必要があ
る。これらは、それぞれ第一及び第二の反強磁性層との
交換結合による一方向磁気異方性を付与されることによ
って実現される。これを実現する詳細な説明を、以下実
験結果に基づいて行う。
【００３１】図４に、構成glass基板/Ta(5)/Mn48Pt52(1
5，20，30)/Co90Fe10(2)/Cu(2.1)/Co90Fe10(1)/Ni85Fe
15(3)/Ta(3) （膜厚単位：nm）における交換結合磁界Ｈ
ｕａの熱処理温度依存性を示す。熱処理は１×10-3 Ｐ
ａ以下の真空中で、一方向に240 kA/mの磁界を印加しな
がら行い、保持時間は３時間とした。図中には示してい
ないが、成膜直後においては、Ｈｕａが発現していなか
った。これは成膜直後においては、ＭｎＰｔ膜が反強磁
性を示す規則ＣｕＡｕＩ型構造ではなく、不規則ｆｃｃ
構造になっており、常磁性を示す為と理解される。従っ
て，磁気ヘッドに適用するにあたって、十分大きなＨ
ｕａを得る為には、230から270℃の熱処理が必要であ
る。熱処理温度を高くする程、Ｈｕａは増大している
が、300℃以上に熱処理温度を上げると、抵抗変化率の
減少や自由層と固定層間に作用する層間結合磁界の増大
を招き、好ましくない。
5，20，30)/Co90Fe10(2)/Cu(2.1)/Co90Fe10(1)/Ni85Fe
15(3)/Ta(3) （膜厚単位：nm）における交換結合磁界Ｈ
ｕａの熱処理温度依存性を示す。熱処理は１×10-3 Ｐ
ａ以下の真空中で、一方向に240 kA/mの磁界を印加しな
がら行い、保持時間は３時間とした。図中には示してい
ないが、成膜直後においては、Ｈｕａが発現していなか
った。これは成膜直後においては、ＭｎＰｔ膜が反強磁
性を示す規則ＣｕＡｕＩ型構造ではなく、不規則ｆｃｃ
構造になっており、常磁性を示す為と理解される。従っ
て，磁気ヘッドに適用するにあたって、十分大きなＨ
ｕａを得る為には、230から270℃の熱処理が必要であ
る。熱処理温度を高くする程、Ｈｕａは増大している
が、300℃以上に熱処理温度を上げると、抵抗変化率の
減少や自由層と固定層間に作用する層間結合磁界の増大
を招き、好ましくない。
【００３２】図５に、膜構成glass基板/Ta(5)/Ni81Fe19
(5)/Co90Fe10(1)/Cu(2.5)/ Co90Fe1 0(3)/Mn78Ir22(8)/T
a(3) （膜厚単位：nm）における交換結合磁界Ｈｕａの
熱処理温度依存性を示す。熱処理は１×10-3 Ｐａ以下
の真空中で、一方向に240 kA/mの磁界を印加しながら行
い、保持時間は３時間とした。反強磁性層に不規則系Ｍ
ｎＩｒ膜を用いた場合は、成膜直後から大きなＨｕａが
得られている。また、熱処理後のＨｕａは、成膜後に比
較して、大きな低下は認められない。
(5)/Co90Fe10(1)/Cu(2.5)/ Co90Fe1 0(3)/Mn78Ir22(8)/T
a(3) （膜厚単位：nm）における交換結合磁界Ｈｕａの
熱処理温度依存性を示す。熱処理は１×10-3 Ｐａ以下
の真空中で、一方向に240 kA/mの磁界を印加しながら行
い、保持時間は３時間とした。反強磁性層に不規則系Ｍ
ｎＩｒ膜を用いた場合は、成膜直後から大きなＨｕａが
得られている。また、熱処理後のＨｕａは、成膜後に比
較して、大きな低下は認められない。
【００３３】図６にＭｎＰｔ膜及びＭｎＩｒ膜によって
付与される一方向磁気異方性の温度依存性を示す。Ｍｎ
Ｐｔ膜の場合は、350℃、ＭｎＩｒ膜の場合は、250℃で
一方向磁気異方性が消失している。即ち、250℃以上350
℃以下の温度範囲においては、ＭｎＰｔ膜と交換結合し
ている第一の強磁性層（固定層）のみ一方向磁気異方性
が保持されていることになる。
付与される一方向磁気異方性の温度依存性を示す。Ｍｎ
Ｐｔ膜の場合は、350℃、ＭｎＩｒ膜の場合は、250℃で
一方向磁気異方性が消失している。即ち、250℃以上350
℃以下の温度範囲においては、ＭｎＰｔ膜と交換結合し
ている第一の強磁性層（固定層）のみ一方向磁気異方性
が保持されていることになる。
【００３４】従って、以下の方法を用いれば、第一の強
磁性層（固定層）の磁化方向を素子高さ方向に、第二の
強磁性層（自由層）の磁化方向を磁気記録媒体のトラッ
ク方向に向けることができる。ここでは、第一の反強磁
性層として規則系ＭｎＰｔ膜を、第二の反強磁性層とし
て不規則系ＭｎＩｒ膜を用いた場合を例として説明す
る。まず、素子高さ方向に、第一の強磁性層（固定層）
の磁化方向が飽和するに十分な大きさの磁界を印加しな
がら、230から270℃程度の温度で熱処理を数時間施す。
これによって、成膜直後では不規則相であったＭｎＰｔ
膜がＣｕＡｕＩ構造に規則化し、第一の強磁性層（固定
層）に対して、素子高さ方向に一方向磁気異方性を付与
する。この際、不規則系ＭｎＩｒ膜によって、第二の強
磁性層（自由層）に付与される一方向磁気異方性の向き
も、大略素子高さ方向に向けられる。
磁性層（固定層）の磁化方向を素子高さ方向に、第二の
強磁性層（自由層）の磁化方向を磁気記録媒体のトラッ
ク方向に向けることができる。ここでは、第一の反強磁
性層として規則系ＭｎＰｔ膜を、第二の反強磁性層とし
て不規則系ＭｎＩｒ膜を用いた場合を例として説明す
る。まず、素子高さ方向に、第一の強磁性層（固定層）
の磁化方向が飽和するに十分な大きさの磁界を印加しな
がら、230から270℃程度の温度で熱処理を数時間施す。
これによって、成膜直後では不規則相であったＭｎＰｔ
膜がＣｕＡｕＩ構造に規則化し、第一の強磁性層（固定
層）に対して、素子高さ方向に一方向磁気異方性を付与
する。この際、不規則系ＭｎＩｒ膜によって、第二の強
磁性層（自由層）に付与される一方向磁気異方性の向き
も、大略素子高さ方向に向けられる。
【００３５】従って、第二の熱処理工程によって、第一
の強磁性層（固定層）に付与された一方向磁気異方性の
向きを変えずに、第二の強磁性層（自由層）に付与され
る一方向磁気異方性の向きを磁気記録媒体のトラック方
向に向ける必要がある。具体的には、第二の強磁性層
（自由層）の磁化方向が飽和するに十分な大きさの磁界
を印加しながら、250℃程度の温度で熱処理を施す。こ
の場合、熱処理時間は1時間以下の短時間で十分であ
る。ブロッキング温度の差を利用し、熱処理温度と熱処
理時間を調整することで、第一の強磁性層（固定層）に
付与された一方向磁気異方性の向きを変えずに、第二の
強磁性層（自由層）に付与される一方向磁気異方性の向
きを磁気記録媒体のトラック方向に向けることが可能と
なる。尚、ここでは、第二の強磁性層（自由層）の磁気
異方性制御について説明をしたが、ＮｉＦｅ等の軟磁性
膜から構成されるフラックスガイドについても同様な手
法を用いれば、磁気異方性を制御することができる。
の強磁性層（固定層）に付与された一方向磁気異方性の
向きを変えずに、第二の強磁性層（自由層）に付与され
る一方向磁気異方性の向きを磁気記録媒体のトラック方
向に向ける必要がある。具体的には、第二の強磁性層
（自由層）の磁化方向が飽和するに十分な大きさの磁界
を印加しながら、250℃程度の温度で熱処理を施す。こ
の場合、熱処理時間は1時間以下の短時間で十分であ
る。ブロッキング温度の差を利用し、熱処理温度と熱処
理時間を調整することで、第一の強磁性層（固定層）に
付与された一方向磁気異方性の向きを変えずに、第二の
強磁性層（自由層）に付与される一方向磁気異方性の向
きを磁気記録媒体のトラック方向に向けることが可能と
なる。尚、ここでは、第二の強磁性層（自由層）の磁気
異方性制御について説明をしたが、ＮｉＦｅ等の軟磁性
膜から構成されるフラックスガイドについても同様な手
法を用いれば、磁気異方性を制御することができる。
【００３６】第二の反強磁性層との交換結合により第二
の強磁性層あるいはフラックスガイドに付与される一方
向磁気異方性の向きと、硬磁性膜から第二の強磁性層あ
るいはフラックスガイドに印加される静磁界の向きは、
大略一致させる必要がある。なぜなら、これらの向きを
一致させた場合が、最も磁気エネルギーが低く、安定な
状態であり、信頼性の高い再生特性が得られるからであ
る。
の強磁性層あるいはフラックスガイドに付与される一方
向磁気異方性の向きと、硬磁性膜から第二の強磁性層あ
るいはフラックスガイドに印加される静磁界の向きは、
大略一致させる必要がある。なぜなら、これらの向きを
一致させた場合が、最も磁気エネルギーが低く、安定な
状態であり、信頼性の高い再生特性が得られるからであ
る。
【００３７】図７に、従来技術を用いた場合と本発明を
適用した場合の、ヘッド出力のマイクロトラック特性の
シミュレーション結果を示す。幾何学的トラック幅は、
0.10μｍである。（１）従来ハードバイアス構造：縦バ
イアス比5、（２）従来全面磁区制御構造：交換結合磁
界24 kA/m、（３）本発明構造：縦バイアス比2＋交換結
合磁界8 kA/mとして比較した。（１）の従来ハードバイ
アス構造では、再生出力が非常に小さい。即ち、素子端
部に配置された硬磁性膜により形成される不感帯の影響
が大きく、トラック幅全域に渡って再生感度が低下して
いる。（２）の従来全面磁区制御構造では、最も大きな
再生出力が得られている。しかし、図示したマイクロト
ラックプロファイルの半値幅で定義した実効再生トラッ
ク幅が広くなっており、トラック幅狭小化には不向きで
ある。また、ヘッド位置：0 μｍ付近で出力が極小とな
っているのが分かる。これは、第二の強磁性層（自由
層）の端部の磁化が不安定であることを示唆しており、
十分な磁区制御効果が期待できない。一方で、（３）の
本発明構造では、（２）の従来全面磁区制御構造と同等
の再生出力が得られており、実効再生トラック幅の増大
も認められないし、更に、（２）の従来全面磁区制御構
造で見られたような素子端部の磁化の不安定な挙動も認
められない。従って、本発明構造においては、高い再生
感度と、再生トラック幅の狭小化と、十分なバルクハウ
ゼンノイズの抑止の全てを満足することができる。
適用した場合の、ヘッド出力のマイクロトラック特性の
シミュレーション結果を示す。幾何学的トラック幅は、
0.10μｍである。（１）従来ハードバイアス構造：縦バ
イアス比5、（２）従来全面磁区制御構造：交換結合磁
界24 kA/m、（３）本発明構造：縦バイアス比2＋交換結
合磁界8 kA/mとして比較した。（１）の従来ハードバイ
アス構造では、再生出力が非常に小さい。即ち、素子端
部に配置された硬磁性膜により形成される不感帯の影響
が大きく、トラック幅全域に渡って再生感度が低下して
いる。（２）の従来全面磁区制御構造では、最も大きな
再生出力が得られている。しかし、図示したマイクロト
ラックプロファイルの半値幅で定義した実効再生トラッ
ク幅が広くなっており、トラック幅狭小化には不向きで
ある。また、ヘッド位置：0 μｍ付近で出力が極小とな
っているのが分かる。これは、第二の強磁性層（自由
層）の端部の磁化が不安定であることを示唆しており、
十分な磁区制御効果が期待できない。一方で、（３）の
本発明構造では、（２）の従来全面磁区制御構造と同等
の再生出力が得られており、実効再生トラック幅の増大
も認められないし、更に、（２）の従来全面磁区制御構
造で見られたような素子端部の磁化の不安定な挙動も認
められない。従って、本発明構造においては、高い再生
感度と、再生トラック幅の狭小化と、十分なバルクハウ
ゼンノイズの抑止の全てを満足することができる。
【００３８】図８に、本発明構造において、反強磁性層
によって与えられる交換結合磁界を4 kA/mとし、硬磁性
膜から付与される静磁界（パラメータは、縦バイアス
比）を変えた場合の、ヘッド出力のマイクロトラック特
性のシミュレーション結果を示す。比較の為、縦バイア
ス比5とした従来ハードバイアス構造の結果も併せて示
している。これらについても幾何学的トラック幅は、0.
10 μｍである。本発明構造において、縦バイアス比を
増加するほど、再生出力が低下しているのが分かる。即
ち、これは縦バイアス比を増加させるに伴い、不感帯の
影響が大きくなり、再生感度が低下していくことを示し
ている。本発明構造において、縦バイアス比を４よりも
大きくすると、従来のハードバイアス構造と比較して、
大幅な出力の増加が見込めないことから、縦バイアス比
は４以下とすることが望ましい。
によって与えられる交換結合磁界を4 kA/mとし、硬磁性
膜から付与される静磁界（パラメータは、縦バイアス
比）を変えた場合の、ヘッド出力のマイクロトラック特
性のシミュレーション結果を示す。比較の為、縦バイア
ス比5とした従来ハードバイアス構造の結果も併せて示
している。これらについても幾何学的トラック幅は、0.
10 μｍである。本発明構造において、縦バイアス比を
増加するほど、再生出力が低下しているのが分かる。即
ち、これは縦バイアス比を増加させるに伴い、不感帯の
影響が大きくなり、再生感度が低下していくことを示し
ている。本発明構造において、縦バイアス比を４よりも
大きくすると、従来のハードバイアス構造と比較して、
大幅な出力の増加が見込めないことから、縦バイアス比
は４以下とすることが望ましい。
【００３９】また、第二の強磁性層（自由層）に反強磁
性層によって付与される交換結合磁界によっても、再生
出力と磁区制御効果は大きく変化する。図９に、本発明
構造において、硬磁性膜から付与される静磁界の大きさ
を固定（縦バイアス比：２）し、反強磁性層によって付
与される交換結合磁界を変えた場合の、ヘッド出力のマ
イクロトラック特性のシミュレーション結果を示す。こ
れらについても幾何学的トラック幅は、0.10 μｍであ
る。本発明構造において、交換結合磁界を大きくするほ
ど、再生出力が低下しているのが分かる。一方で、交換
結合磁界の大きさを4 kA/mまで小さくしても、図７の全
面磁区制御構造で見られたような第二の強磁性層（自由
層）の磁化の不安定な挙動は認められない。従って、高
い再生感度を実現する為には、この交換結合磁界を大き
くなり過ぎないよう調整する必要がある。この磁界は、
第二の強磁性層（自由層）の膜厚に概ね反比例すること
から、第二の強磁性層（自由層）の膜厚によってその大
きさを変えることも可能である。但し、その膜厚を著し
く厚く、もしくは薄くし過ぎると、例えば抵抗変化率の
低下や、軟磁気特性の劣化を生じ，好ましくない。
性層によって付与される交換結合磁界によっても、再生
出力と磁区制御効果は大きく変化する。図９に、本発明
構造において、硬磁性膜から付与される静磁界の大きさ
を固定（縦バイアス比：２）し、反強磁性層によって付
与される交換結合磁界を変えた場合の、ヘッド出力のマ
イクロトラック特性のシミュレーション結果を示す。こ
れらについても幾何学的トラック幅は、0.10 μｍであ
る。本発明構造において、交換結合磁界を大きくするほ
ど、再生出力が低下しているのが分かる。一方で、交換
結合磁界の大きさを4 kA/mまで小さくしても、図７の全
面磁区制御構造で見られたような第二の強磁性層（自由
層）の磁化の不安定な挙動は認められない。従って、高
い再生感度を実現する為には、この交換結合磁界を大き
くなり過ぎないよう調整する必要がある。この磁界は、
第二の強磁性層（自由層）の膜厚に概ね反比例すること
から、第二の強磁性層（自由層）の膜厚によってその大
きさを変えることも可能である。但し、その膜厚を著し
く厚く、もしくは薄くし過ぎると、例えば抵抗変化率の
低下や、軟磁気特性の劣化を生じ，好ましくない。
【００４０】図５に示したように、Co90Fe10(3 nm)にMn
78Ir22(8 nm)から与えられる交換結合磁界は、約30 kA/
mであり、このままでは高い再生感度が得られない。第
二の強磁性層（自由層）に付与する交換結合磁界を調整
する為には、以下の手段を用いると効果的である。第二
の強磁性層（自由層）と第二の反強磁性層の間に、交換
結合磁界制御を目的とした非磁性層を導入する。この非
磁性層としては、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｐ
ｄ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕなどが効果的な材料の候補
である。非磁性層の代わりに、例えばＮｉＦｅにＮｂ等
の材料を添加した強磁性層を用いても同様な効果が得ら
れる。但し、このような強磁性層を用いる場合は、第二
の強磁性層（自由層）と交換結合磁界制御を目的として
導入した強磁性層を合わせた磁化量が大きくなり過ぎな
いよう注意を要する。
78Ir22(8 nm)から与えられる交換結合磁界は、約30 kA/
mであり、このままでは高い再生感度が得られない。第
二の強磁性層（自由層）に付与する交換結合磁界を調整
する為には、以下の手段を用いると効果的である。第二
の強磁性層（自由層）と第二の反強磁性層の間に、交換
結合磁界制御を目的とした非磁性層を導入する。この非
磁性層としては、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｐ
ｄ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕなどが効果的な材料の候補
である。非磁性層の代わりに、例えばＮｉＦｅにＮｂ等
の材料を添加した強磁性層を用いても同様な効果が得ら
れる。但し、このような強磁性層を用いる場合は、第二
の強磁性層（自由層）と交換結合磁界制御を目的として
導入した強磁性層を合わせた磁化量が大きくなり過ぎな
いよう注意を要する。
【００４１】上述したような構成、製造方法で作製した
磁気抵抗効果型磁気ヘッドは良好な再生特性を示し、高
い面記録密度の磁気ディスク装置や磁気テープ装置のよ
うな磁気記録再生装置に搭載することができる。
磁気抵抗効果型磁気ヘッドは良好な再生特性を示し、高
い面記録密度の磁気ディスク装置や磁気テープ装置のよ
うな磁気記録再生装置に搭載することができる。
【００４２】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、トラ
ック幅の狭小化が進んでも、高い再生感度と低ノイズを
両立する磁気抵抗効果型磁気ヘッドが得られる。即ち、
高い面記録密度を達成し、バルクハウゼンノイズがな
く、信頼性の高い磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供する
ことができる。
ック幅の狭小化が進んでも、高い再生感度と低ノイズを
両立する磁気抵抗効果型磁気ヘッドが得られる。即ち、
高い面記録密度を達成し、バルクハウゼンノイズがな
く、信頼性の高い磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供する
ことができる。
【図１】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの第一実施
例の概略断面図である。
例の概略断面図である。
【図２】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの第二実施
例の概略断面図である。
例の概略断面図である。
【図３】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの第三実施
例の概略平面図及び断面図である。
例の概略平面図及び断面図である。
【図４】MnPt膜によって付与される交換結合磁界の熱処
理温度依存性を示す図である。
理温度依存性を示す図である。
【図５】MnIr膜によって付与される交換結合磁界の熱処
理温度依存性を示す図である。
理温度依存性を示す図である。
【図６】MnPt膜及びMnIr膜によって付与される交換結合
磁界の温度依存性を示す図である。
磁界の温度依存性を示す図である。
【図７】従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッド構造のマイク
ロトラック特性を示す図である。
ロトラック特性を示す図である。
【図８】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドのマイクロ
トラック特性を示す図である。
トラック特性を示す図である。
【図９】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドのマイクロ
トラック特性を示す図である。
トラック特性を示す図である。
100：基板、110：下部シールド、120：下部ギャップ、1
30：磁気抵抗効果膜、140：硬磁性膜、150：電極、16
0：上部ギャップ、170：上部シールド、131：下地層、1
32：第一の反強磁性層、133：第一の強磁性層、134：非
磁性導電層、135：第二の強磁性層、136：第二の反強磁
性層、137：保護層、200：基板、210：下部シールドを
兼ねる下部電極、220：磁気抵抗効果膜、230：第一の保
護絶縁膜、240：硬磁性膜、250：第二の保護絶縁膜、26
0：上部シールドを兼ねる上部電極、221：下地層、22
2：第一の反強磁性層、223：第一の強磁性層、224：非
磁性導電層、225：トンネルバリア層、226：第二の強磁
性層、227：第二の反強磁性層、228：保護層、300：基
板、310：下部シールドを兼ねる下部電極、320：磁気抵
抗効果膜、330：第三の保護絶縁膜、340：フラックスガ
イド、350：第三の反強磁性層、360：第一の保護絶縁
膜、370：硬磁性膜、380：第二の保護絶縁膜、390：上
部シールドを兼ねる上部電極。
30：磁気抵抗効果膜、140：硬磁性膜、150：電極、16
0：上部ギャップ、170：上部シールド、131：下地層、1
32：第一の反強磁性層、133：第一の強磁性層、134：非
磁性導電層、135：第二の強磁性層、136：第二の反強磁
性層、137：保護層、200：基板、210：下部シールドを
兼ねる下部電極、220：磁気抵抗効果膜、230：第一の保
護絶縁膜、240：硬磁性膜、250：第二の保護絶縁膜、26
0：上部シールドを兼ねる上部電極、221：下地層、22
2：第一の反強磁性層、223：第一の強磁性層、224：非
磁性導電層、225：トンネルバリア層、226：第二の強磁
性層、227：第二の反強磁性層、228：保護層、300：基
板、310：下部シールドを兼ねる下部電極、320：磁気抵
抗効果膜、330：第三の保護絶縁膜、340：フラックスガ
イド、350：第三の反強磁性層、360：第一の保護絶縁
膜、370：硬磁性膜、380：第二の保護絶縁膜、390：上
部シールドを兼ねる上部電極。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 渡辺 克朗
東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地
株式会社日立製作所中央研究所内
Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AB07 AC07 AD55 AD65
5D034 AA02 BA02 BA03 BA04 CA00
CA04
Claims (10)
- 【請求項１】非磁性導電層あるいは非磁性トンネルバリ
ア層によって隔てられた第一および第二の強磁性層を有
し、該第一の強磁性層の磁化方向が、該第一の強磁性層
に接して上記非磁性導電層あるいは上記非磁性トンネル
バリア層と反対側に設けられた第一の反強磁性層によっ
て固定されている磁気抵抗効果膜と、該磁気抵抗効果膜
に信号検出電流を流すための一対の電極を設けた磁気抵
抗効果型磁気ヘッドにおいて、上記第二の強磁性層に一
方向磁気異方性を付与するよう配置された第二の反強磁
性層と、上記第二の強磁性層へ磁界を印加するよう配置
された硬磁性膜とを有することを特徴とする磁気抵抗効
果型磁気ヘッド。 - 【請求項２】非磁性導電層あるいは非磁性トンネルバリ
ア層によって隔てられた第一および第二の強磁性層を有
し、該第一の強磁性層の磁化方向が、該第一の強磁性層
に接して上記非磁性導電層あるいは上記非磁性トンネル
バリア層と反対側に設けられた第一の反強磁性層によっ
て固定されている磁気抵抗効果膜と、該磁気抵抗効果膜
に信号検出電流を流すための一対の電極を設けた磁気抵
抗効果型磁気ヘッドにおいて、上記第二の強磁性層に接
して、上記非磁性導電層あるいは上記非磁性トンネルバ
リア層とは反対側に、第二の反強磁性層が形成され、か
つ、上記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向両端部に硬磁
性膜が形成されたことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気
ヘッド。 - 【請求項３】非磁性導電層あるいは非磁性トンネルバリ
ア層によって隔てられた第一および第二の強磁性層を有
し、該第一の強磁性層の磁化方向が、該第一の強磁性層
に接して上記非磁性導電層あるいは上記非磁性トンネル
バリア層と反対側に設けられた第一の反強磁性層によっ
て固定されている磁気抵抗効果膜と、上記第二の強磁性
層へ外部磁界を導くフラックスガイドと、上記磁気抵抗
効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極を設けた
磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、上記第二の強磁性
層に一方向磁気異方性を付与するよう配置された第二の
反強磁性層と、上記フラックスガイドに一方向磁気異方
性を付与するよう配置された第三の反強磁性層と、上記
第二の強磁性層および上記フラックスガイドへ磁界を印
加するよう配置された硬磁性膜とを有することを特徴と
する磁気抵抗効果型磁気ヘッド。 - 【請求項４】非磁性導電層あるいは非磁性トンネルバリ
ア層によって隔てられた第一および第二の強磁性層を有
し、該第一の強磁性層の磁化方向が、該第一の強磁性層
に接して上記非磁性導電層あるいは上記非磁性トンネル
バリア層と反対側に設けられた第一の反強磁性層によっ
て固定されている磁気抵抗効果膜と、上記第二の強磁性
層へ外部磁界を導くフラックスガイドと、上記磁気抵抗
効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極を設けた
磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、 上記第二の強磁性層に接して、上記非磁性導電層あるい
は上記非磁性トンネルバリア層とは反対側に、第二の反
強磁性層が形成され、上記フラックスガイドに接して、
第三の反強磁性層が形成され、かつ、上記磁気抵抗効果
膜のトラック幅方向両端部および上記フラックスガイド
のトラック幅方向両端部に硬磁性膜が形成されたことを
特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。 - 【請求項５】上記第二の反強磁性層により上記第二の強
磁性層に付与される一方向磁気異方性の向きあるいは上
記第三の反強磁性層により上記フラックスガイドに付与
される一方向磁気異方性の向きと、上記硬磁性膜から上
記第二の強磁性層あるいは上記フラックスガイドに印加
される磁界の向きが、大略一致していることを特徴とす
る請求項１〜請求項４のいずれかに記載の磁気抵抗効果
型磁気ヘッド。 - 【請求項６】上記第一の反強磁性層により上記第一の強
磁性層に付与される一方向磁気異方性の向きと、上記第
二の反強磁性層により上記第二の強磁性層に付与される
一方向磁気異方性の向きあるいは上記第三の反強磁性層
により上記フラックスガイドに付与される一方向磁気異
方性の向きが、大略直交しており、かつ、上記第一の反
強磁性層と上記第二の反強磁性層と上記第三の反強磁性
層において一方向磁気異方性が消失する温度（ブロッキ
ング温度）をそれぞれＴＢ１、ＴＢ２、ＴＢ３とした場
合、ＴＢ１＞ＴＢ２＝ＴＢ３であることを特徴とする請
求項１〜請求項４のいずれかに記載の磁気抵抗効果型磁
気ヘッド。 - 【請求項７】上記第二の強磁性層の飽和磁束密度をBs
2、膜厚をt2、上記硬磁性膜の残留磁束密度をBrh、膜厚
をthとした時、Brh・th/Bs2・t2で定義される縦バイアス
比が４以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４
のいずれかに記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。 - 【請求項８】上記第二の強磁性層と上記第二の反強磁性
層との間に、非磁性層を挿入したことを特徴とする請求
項１〜請求項４のいずれかに記載の磁気抵抗効果型磁気
ヘッド。 - 【請求項９】上記第一の反強磁性層が、Ｍｎ-Ｍ1で表さ
れる規則系合金反強磁性膜からなり、Ｍ1はＮｉ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔの少なくとも１種類以上の
元素により構成され、上記第二の反強磁性層が、Ｍｎ-
Ｍ2で表される不規則系合金反強磁性膜からなり、Ｍ2は
Ｃｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔの少なくと
も１種類以上の元素により構成されることを特徴とする
請求項６に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。 - 【請求項１０】非磁性導電層あるいは非磁性トンネルバ
リア層を介して第一および第二の強磁性層を積層し、上
記非磁性導電層あるいは上記非磁性トンネルバリア層と
反対側に第一の反強磁性層を設けて磁気抵抗効果膜を形
成し、該磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一
対の電極を形成し、上記第二の強磁性層に一方向磁気異
方性を付与するよう第二の反強磁性層を配置し、上記第
二の強磁性層へ磁界を印加するよう硬磁性膜を配置し、
上記第二の反強磁性層に外部磁界を導くフラックスガイ
ドを配置し、上記フラックスガイドに一方向磁気異方性
を付与するよう第三の反強磁性層を配置する磁気抵抗効
果型磁気ヘッドの製造方法において、 上記第一の反強磁性層により上記第一の強磁性層に付与
される一方向磁気異方性の向きと、上記第二の反強磁性
層により上記第二の強磁性層あるいは上記フラックスガ
イドに付与される一方向磁気異方性の向きを、最終的
に、熱処理時に印加する磁界の向きによって決定する工
程を有し、該工程は、上記第一の反強磁性層と上記第二
の反強磁性層あるいは第三の反強磁性層に対し、ブロッ
キング温度の高い順に、順次高温から低温に設定した温
度条件で磁界中熱処理を行い、前記一方向磁気異方性を
付与することを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001257265A JP2003067904A (ja) | 2001-08-28 | 2001-08-28 | 磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびその製造方法 |
| US10/075,286 US6778363B2 (en) | 2001-08-28 | 2002-02-15 | Magnetoresistive head having longitudinal biasing by providing undirectional magnetic anisotropy |
| US10/896,886 US7089648B2 (en) | 2001-08-28 | 2004-07-23 | Method for fabricating a magnetoresistive head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001257265A JP2003067904A (ja) | 2001-08-28 | 2001-08-28 | 磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003067904A true JP2003067904A (ja) | 2003-03-07 |
| JP2003067904A5 JP2003067904A5 (ja) | 2006-06-08 |
Family
ID=19084958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001257265A Pending JP2003067904A (ja) | 2001-08-28 | 2001-08-28 | 磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびその製造方法 |
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| US (2) | US6778363B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003067904A (ja) |
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