JP2003092441A - Magnetoresistance effect magnetic sensor, magnetoresistance effect magnetic head and their manufacturing method - Google Patents

Magnetoresistance effect magnetic sensor, magnetoresistance effect magnetic head and their manufacturing method

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JP2003092441A
JP2003092441A JP2001284093A JP2001284093A JP2003092441A JP 2003092441 A JP2003092441 A JP 2003092441A JP 2001284093 A JP2001284093 A JP 2001284093A JP 2001284093 A JP2001284093 A JP 2001284093A JP 2003092441 A JP2003092441 A JP 2003092441A
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JP
Japan
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electrode
layer
element film
magnetoresistive effect
magnetic
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Japanese (ja)
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Takeshi Sone
威之 曽根
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reliability with a high magnetoresistance change and deteriorated average characteristics in a magnetoresistance effect magnetic sensor by a spin valve magnetoresistance effect element structure by a face perpendicular current structure. SOLUTION: The magnetoresistance effect magnetic sensor comprises on a first electrode 11 a spin valve giant magnetoresistance effect (SV type GMR) element film 5 having at least a free layer 1 having a soft magnetic layer, a nonmagnetic layer 2, a fixed magnetic layer 3, and an antiferromagnetic layer 4. A second electrode 12 is formed oppositely to the electrode 11 on the film 5, and the face perpendicular current structure is provided in which a sense current flows between the first electrode and the second electrodes, in such a manner that the surface formed with the SV type GMR element film of the first electrode is set to a surface in which the maximum protrusion height Rpp, that is, a difference between maximum ruggedness of the surface is 10 nm or less. Thus, the reliability can be improved with the high magnetoresistance change and the deteriorated average characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
すなわち磁気抵抗効果型磁気センサ、磁気抵抗効果型磁
気ヘッドおよびこれらの製造方法、特に面垂直電流型の
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子による磁気抵抗効
果型磁気センサ、感磁部がこの磁気抵抗効果素子より成
る磁気抵抗効果型磁気ヘッドとこれらの製造方法に係わ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive effect element, that is, a magnetoresistive effect type magnetic sensor, a magnetoresistive effect type magnetic head and a manufacturing method thereof, and more particularly to a plane perpendicular current type spin valve type giant magnetoresistive effect element. The present invention relates to a magnetoresistive effect type magnetic sensor, a magnetoresistive effect type magnetic head in which a magnetically sensitive portion is composed of this magnetoresistive effect element, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気抵抗効果型磁気センサあるいは磁気
抵抗効果型磁気ヘッドは、大きな線記録密度で例えば磁
気記録媒体表面から磁気記録による情報信号を読み取る
ことができる。したがって、ハードディスクドライブの
磁気読み取り変換器として広く用いられている。
2. Description of the Related Art A magnetoresistive effect type magnetic sensor or a magnetoresistive effect type magnetic head can read an information signal by magnetic recording from the surface of a magnetic recording medium at a large linear recording density. Therefore, it is widely used as a magnetic reading converter for hard disk drives.

【0003】従来一般に普及されている磁気抵抗効果型
の磁気センサあるいは磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおけ
る磁気抵抗効果素子は、その磁化方向とこの素子中を流
れるセンス電流方向とのなす角度の余弦の2乗に比例し
て変化する異方性磁気抵抗効果による抵抗変化によるも
のである。
A magnetoresistive effect element in a magnetoresistive effect type magnetic sensor or a magnetoresistive effect type magnetic head which has been widely used in the past has a cosine of an angle between a magnetization direction of the magnetoresistive effect element and a sense current direction flowing through the element. This is due to the resistance change due to the anisotropic magnetoresistive effect which changes in proportion to the square.

【0004】これに対し、非磁性層を介して積層された
対の磁性層間での電子のスピン依存性と異層界面でのス
ピン依存性散乱により発生する巨大磁気抵抗効果、なか
でもスピンバルブ効果が用いられている。このスピンバ
ルブ型巨大磁気抵抗効果素子(以下SV型GMR素子と
いう)は、上述の異方性磁気抵抗効果素子より大きな抵
抗変化を得ることができることから、感度の高い磁気抵
抗効果型磁気センサや磁気抵抗効果型磁気ヘッドを構成
することができる。
On the other hand, the giant magnetoresistive effect generated by the spin dependence of electrons between a pair of magnetic layers laminated via a non-magnetic layer and the spin dependence scattering at the interface between different layers, especially the spin valve effect. Is used. Since this spin-valve giant magnetoresistive effect element (hereinafter referred to as SV type GMR element) can obtain a larger resistance change than the anisotropic magnetoresistive effect element described above, it has a high sensitivity in the magnetoresistive effect magnetic sensor or the magnetic sensor. A resistance effect type magnetic head can be constructed.

【0005】SV型GMR素子にあっては、その膜面方
向にセンス電流を通電するいわゆるCIP(Current in
Plane)型の素子と、膜面と垂直方向にセンス電流を通電
するいわゆるCPP(Current Perpedicular to Plane)
型の素子がある。しかしながら、昨今益々高記録密度化
の要求が高まり、その記録密度が、50Gbpsi 以上とす
る場合、例えば磁気ヘッドにおけるトラック幅は0.1
μm以下にする必要が生じてくる。このような、トラッ
ク幅の狭小化に対して、上述したCIP型構造をとるこ
とは素子の製造上の問題から極めて困難となる。そこ
で、この種の磁気ヘッドにおいては、CPP型構造とす
ることが有望視されている。
In the SV type GMR element, a so-called CIP (Current in
Plane) type element, and so-called CPP (Current Perpedicular to Plane) for passing a sense current in a direction perpendicular to the film surface.
There is a type element. However, in recent years, the demand for higher recording density has increased, and when the recording density is set to 50 Gbpsi or more, for example, the track width in the magnetic head is 0.1.
It becomes necessary to reduce the thickness to less than μm. It is extremely difficult to take the above-mentioned CIP type structure against such a narrow track width due to problems in manufacturing the device. Therefore, it is hoped that this type of magnetic head will have a CPP type structure.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな狭小なトラック幅を有する磁気センサや磁気ヘッド
において、上述した従来知られているCPP型構造によ
るSV型GMR素子の適用では、十分な磁気抵抗変化が
得られず出力低下を来すとか、特性の均一化に劣り、信
頼性が低く、製造の歩留りが低いなどの問題が生じてい
る。
However, in the magnetic sensor or magnetic head having such a narrow track width, the application of the SV type GMR element having the above-described conventionally known CPP type structure has a sufficient magnetic resistance. There are problems such as a change not being obtained and a decrease in output, poor uniformity of characteristics, low reliability, and low manufacturing yield.

【0007】本発明者は、その原因を究明するに至り、
高い抵抗変化率を得ることができ、特性の均一化、信頼
性および歩留りの向上を図ることができる磁気抵抗効果
型磁気センサ、磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびこれら
の製造方法を提供するものである。
The present inventor came to investigate the cause,
The present invention provides a magnetoresistive effect magnetic sensor, a magnetoresistive effect magnetic head, and a manufacturing method thereof, which can obtain a high rate of resistance change and can improve the uniformity of characteristics, reliability and yield. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による外部磁界を
検出する磁気抵抗効果型磁気センサにおいては、第1の
電極上に少なくとも軟磁性層から成る自由層と非磁性層
と固定磁性層と反強磁性層とを有して成るスピンバルブ
型巨大磁気抵抗効果素子膜(SV型GMR素子膜)が形
成され、このSV型GMR素子膜上に第1の電極と対向
して第2の電極が形成され、これら第1および第2の電
極間にセンス電流の通電がなされる面垂直電流型構成を
有し、その第1の電極のSV型GMR素子膜が形成され
る面が、最大突起高さRpp、すなわち表面の最大凹凸の
高低差が10nm以下とされた面とする。
In a magnetoresistive effect type magnetic sensor for detecting an external magnetic field according to the present invention, at least a free layer consisting of a soft magnetic layer, a non-magnetic layer and a fixed magnetic layer are provided on the first electrode. A spin valve type giant magnetoresistive element film (SV type GMR element film) having a ferromagnetic layer is formed, and a second electrode is formed on the SV type GMR element film so as to face the first electrode. It has a surface vertical current type structure in which a sense current is applied between the first and second electrodes, and the surface of the first electrode on which the SV type GMR element film is formed has a maximum protrusion height. Rpp, that is, the height difference of the maximum unevenness on the surface is 10 nm or less.

【0009】また、本発明による磁気抵抗効果型磁気セ
ンサは、第1の電極上に少なくとも軟磁性層から成る自
由層と非磁性層と固定磁性層と反強磁性層とを有して成
るSV型GMR素子膜が形成され、このSV型GMR素
子膜上に第1の電極と対向して第2の電極が形成され、
これら第1および第2の電極間にセンス電流の通電がな
される面垂直電流型構成を有し、第1の電極のSV型G
MR素子膜の形成面が、平均粗さRa 1.0nm以下と
した構成とする。
Further, the magnetoresistive effect type magnetic sensor according to the present invention has an SV having at least a free layer made of a soft magnetic layer, a nonmagnetic layer, a pinned magnetic layer and an antiferromagnetic layer on the first electrode. Type GMR element film is formed, and a second electrode is formed on the SV type GMR element film so as to face the first electrode,
It has a surface vertical current type configuration in which a sense current is conducted between the first and second electrodes, and the SV type G of the first electrode
The surface on which the MR element film is formed has an average roughness Ra of 1.0 nm or less.

【0010】そして、本発明による磁気抵抗効果型磁気
ヘッドは、上述した各本発明による磁気抵抗効果型磁気
センサを、感磁部とする構成とするものである。
In the magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention, each of the magnetoresistive effect type magnetic sensors according to the present invention is used as a magnetic sensing section.

【0011】また、本発明による磁気抵抗効果型磁気セ
ンサの製造方法においては、第1の電極の表面を研磨す
る工程と、その後に、第1の電極の表面上に、少なくと
も軟磁性層から成る自由層と非磁性層と固定磁性層と反
強磁性層とを有して成るSV型GMR素子膜を成膜する
工程と、このSV型GMR素子膜上に、第1の電極に対
向して第2の電極を被着形成する工程とを経て目的とす
る磁気抵抗効果型磁気センサを製造するものである。
Further, in the method of manufacturing a magnetoresistive effect type magnetic sensor according to the present invention, a step of polishing the surface of the first electrode and, thereafter, at least a soft magnetic layer on the surface of the first electrode. A step of forming an SV type GMR element film having a free layer, a non-magnetic layer, a pinned magnetic layer and an antiferromagnetic layer, and a step of forming an SV type GMR element film on the SV type GMR element film so as to face the first electrode. The target magnetoresistive effect magnetic sensor is manufactured through the step of depositing and forming the second electrode.

【0012】また、本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの製造方法においては、その感磁部において、上述
した本発明による磁気抵抗効果型磁気センサ構成とし、
上述した磁気抵抗効果型磁気センサの製造方法によって
目的とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドを製造するもので
ある。
Further, in the method for manufacturing a magnetoresistive effect type magnetic head according to the present invention, the magnetosensitive effect type magnetic sensor structure according to the present invention described above is used in the magnetic sensing section.
A desired magnetoresistive effect magnetic head is manufactured by the above-described method for manufacturing a magnetoresistive effect magnetic sensor.

【0013】上述した本発明による磁気抵抗効果型磁気
センサは、高い抵抗変化と安定した特性を得ることがで
きた。また、本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッド
は、高い再生出力と、安定した再生特性を得ることがで
きた。
The above-mentioned magnetoresistive effect type magnetic sensor according to the present invention can obtain a high resistance change and stable characteristics. Further, the magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention was able to obtain a high reproduction output and stable reproduction characteristics.

【0014】また、本発明製造方法は、優れた特性を有
する磁気抵抗効果型磁気センサおよび磁気抵抗効果型磁
気ヘッドを確実に製造することができた。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, the magnetoresistive effect type magnetic sensor and the magnetoresistive effect type magnetic head having excellent characteristics could be reliably manufactured.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1に、本発明による磁気抵抗効
果型磁気センサの一実施形態の一例の概略断面図を示
す。この実施形態においては、第1の電極11上に、S
V型GMR素子膜5が形成され、この上に第2の電極1
2が形成された構成を有する。そして、その第1の電極
11の、SV型GMR素子膜5が形成される表面は、最
大突起高さRppが10nm以下あるいは/および平均粗
さRa を1.0nm以下の研磨面によって構成される。
1 is a schematic sectional view showing an example of an embodiment of a magnetoresistive effect type magnetic sensor according to the present invention. In this embodiment, on the first electrode 11, S
The V-type GMR element film 5 is formed, and the second electrode 1 is formed thereon.
2 has a formed structure. The surface of the first electrode 11 on which the SV type GMR element film 5 is formed is composed of a polished surface having a maximum protrusion height Rpp of 10 nm or less and / or an average roughness Ra of 1.0 nm or less. .

【0016】この第1の電極11上に形成されるSV型
GMR5は、少なくとも軟磁性材料から成る自由層1と
非磁性層2と固定磁性層3と反強磁性層4とを有して成
る。図1に示す構成では、いわゆるボトム型のシングル
型SV型GMR素子膜5とした場合で、第1の電極11
上に、順次反強磁性層4、固定磁性層3、非磁性層2、
自由層1が積層成膜された構成とした場合である。しか
しながら、図1の配置とは逆に、自由層1を下層に、こ
の上に順次、非磁性層2、固定層3、反強磁性層4を積
層したいわゆるトップ型構成とすることもできる。
The SV type GMR 5 formed on the first electrode 11 has at least a free layer 1 made of a soft magnetic material, a nonmagnetic layer 2, a pinned magnetic layer 3 and an antiferromagnetic layer 4. . In the configuration shown in FIG. 1, when the so-called bottom type single type SV type GMR element film 5 is used, the first electrode 11
An antiferromagnetic layer 4, a pinned magnetic layer 3, a nonmagnetic layer 2,
This is the case where the free layer 1 is formed by stacking. However, contrary to the arrangement of FIG. 1, a so-called top-type structure in which the free layer 1 is a lower layer, and the nonmagnetic layer 2, the fixed layer 3, and the antiferromagnetic layer 4 are sequentially laminated thereon may be used.

【0017】自由層1の相対向する両側端面に対向ない
しは対接して、自由層1と磁気的に結合して自由層に対
し、安定化バイアス磁界を印加する安定化バイアス用硬
磁性層13を配置する。この安定化バイアス用硬磁性層
13は、例えば電気的抵抗率の高い硬磁性層より成り、
検出磁界が印加されない状態(以下無磁界状態という)
において、自由層1の磁化の向きを、検出磁界の向きと
直交する方向に設定し、検出磁界の印加によって磁化の
回転を生じ得る程度のバイアス磁界を印加する着磁がな
された構成を有する。
A stabilizing bias hard magnetic layer 13 for facing or contacting opposite end faces of the free layer 1 and magnetically coupled to the free layer 1 to apply a stabilizing bias magnetic field to the free layer 1. Deploy. The stabilizing bias hard magnetic layer 13 is formed of, for example, a hard magnetic layer having a high electrical resistivity,
No detection magnetic field applied (hereinafter referred to as no-magnetic field state)
In the above, the magnetization direction of the free layer 1 is set to the direction orthogonal to the direction of the detection magnetic field, and the bias magnetic field is applied so that the rotation of the magnetization can be generated by the application of the detection magnetic field.

【0018】あるいは、良導電性を有する同様の安定化
バイアス用硬磁性層13が、絶縁膜(図示せず)を介し
てSV型GMR素子膜と電気的に絶縁されて自由層1と
磁気的に結合されてその両側端面に対向して配置され
る。このように良導電性を有する安定化バイアス用硬磁
性層13が用いられる場合は、図示しないが、この安定
化バイアス用硬磁性層13上に絶縁層が形成されてSV
型GMR素子膜5に対する第2の電極12のコンタクト
がなされる。
Alternatively, a similar stabilizing bias hard magnetic layer 13 having good conductivity is electrically insulated from the SV type GMR element film via an insulating film (not shown), and is magnetically coupled to the free layer 1. And are arranged so as to face both end faces thereof. When the stabilizing bias hard magnetic layer 13 having good conductivity is used, although not shown, an insulating layer is formed on the stabilizing bias hard magnetic layer 13 to form an SV.
The second electrode 12 is brought into contact with the type GMR element film 5.

【0019】尚、安定化バイアス用硬磁性層13は、例
えばその膜厚のほぼ中央において、自由層1の端面と対
向して配置することができるように絶縁層14上に配置
することができる。
The stabilizing bias hard magnetic layer 13 can be arranged on the insulating layer 14 so as to be arranged so as to face the end surface of the free layer 1 at, for example, approximately the center of its thickness. .

【0020】この構成において、第1および第2の電極
11および12間にセンス電流を通電して、このセンス
電流が、SV型GMR素子膜5の膜面と交差する方向に
通電するいわゆる面垂直電流型構成による磁気抵抗効果
型磁気センサを構成する。
In this structure, a sense current is passed between the first and second electrodes 11 and 12, and the sense current is passed in a direction intersecting the film surface of the SV type GMR element film 5, so-called plane vertical. A magnetoresistive effect type magnetic sensor having a current type configuration is configured.

【0021】図1の構成においては、SV型GMR素子
膜5が、シングルSV構成とした場合であるが、対のS
Vが積層されたいわゆるデュアル型のSV型GMR素子
膜によって構成することができる。この実施形態の概略
断面図を図2に示す。この場合においても、第1の電極
11の最大突起高さRppが10nm以下とされたあるい
は/およびRa が1.0nm以下とされた研磨面上に、
SV型GMR素子膜5が形成されるが、この場合のSV
型GMR素子膜5は、例えば第1の電極11上に、第1
反強磁性層4a、第1の固定磁性層3a、第1の非磁性
層2a、軟磁性材料より成る共通の自由層1、第2の非
磁性層2b、第2の固定磁性層3b、第2の反強磁性層
4bが積層形成されたデュアル構成とされる。
In the structure of FIG. 1, the SV type GMR element film 5 has a single SV structure.
It can be constituted by a so-called dual type SV type GMR element film in which V is laminated. A schematic cross-sectional view of this embodiment is shown in FIG. Also in this case, the maximum protrusion height Rpp of the first electrode 11 is 10 nm or less and / or Ra is 1.0 nm or less on the polished surface,
The SV type GMR element film 5 is formed.
The type GMR element film 5 is formed, for example, on the first electrode 11 with the first
Antiferromagnetic layer 4a, first pinned magnetic layer 3a, first nonmagnetic layer 2a, common free layer 1 made of a soft magnetic material, second nonmagnetic layer 2b, second pinned magnetic layer 3b, Two antiferromagnetic layers 4b are stacked to form a dual structure.

【0022】この場合においても、前述した安定化バイ
アス用硬磁性層13が、自由層1の両側端面に対接ない
しは対向して配置される。図2において、図1と対応す
る部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
In this case as well, the above-described hard magnetic layer 13 for stabilizing bias is arranged so as to be in contact with or opposite to both end faces of the free layer 1. In FIG. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and redundant description will be omitted.

【0023】また、本発明による磁気ヘッドは、上述し
た本発明による磁気抵抗効果型磁気センサを感磁部とす
る再生磁気ヘッドであって、その一実施形態の一例の概
略断面図を図3に示す。この例においては、第1の電極
11が例えば磁気シールド兼電極によって構成される。
そして、この上に、SV型GMR素子膜5が形成され
る。この場合においても、第1の磁気シールド兼電極1
1の、SV型GMR素子膜5が形成される表面は、最大
突起高さRppが10nm以下あるいは/および平均粗さ
Ra を1.0nm以下の研磨面によって構成される。
A magnetic head according to the present invention is a reproducing magnetic head using the above-described magnetoresistive magnetic sensor according to the present invention as a magnetic sensing section, and a schematic sectional view of an example of one embodiment thereof is shown in FIG. Show. In this example, the first electrode 11 is composed of, for example, a magnetic shield / electrode.
Then, the SV type GMR element film 5 is formed thereon. Even in this case, the first magnetic shield / electrode 1
The surface of No. 1 on which the SV type GMR element film 5 is formed is composed of a polished surface having a maximum protrusion height Rpp of 10 nm or less and / or an average roughness Ra of 1.0 nm or less.

【0024】そして、この第1の磁気シールド兼電極1
1上に、この磁気ヘッドのトラック幅に対応する幅Wを
有するSV型GMR素子膜5を形成する。このSV型G
MR素子膜5は、図1で説明した例えばボトム型あるい
はトップ型(図3においてはボトム型構成を示す)によ
るシングル型SV型GMR素子膜によって構成する。そ
して、この場合においても安定化バイアス用硬磁性層1
3を、自由層1の両側端面に対接ないしは対向して配置
する。SV型GMR素子膜5上に、第2の電極12例え
ば磁気シールド兼電極を形成する。
The first magnetic shield / electrode 1
An SV type GMR element film 5 having a width W corresponding to the track width of the magnetic head is formed on the surface 1. This SV type G
The MR element film 5 is formed of, for example, the single type SV type GMR element film of the bottom type or the top type (showing the bottom type configuration in FIG. 3) described in FIG. In this case, the hard magnetic layer 1 for stabilizing bias is also used.
3 are arranged on both end faces of the free layer 1 so as to face each other or face each other. A second electrode 12, for example, a magnetic shield / electrode is formed on the SV type GMR element film 5.

【0025】第1および第2の磁気シールド兼電極11
および12間にSV型GMR素子膜5と安定化バイアス
用硬磁性層13を埋込んで絶縁層14を配置する。そし
て、磁気シールド兼電極12は、安定化バイアス用硬磁
性層13が、高抵抗材料によって構成される場合には、
図3で示すように、安定化バイアス用硬磁性層13上に
跨がって形成することができるが、安定化バイアス用硬
磁性層13が良導電性を有する場合は、安定化バイアス
用硬磁性層13上に絶縁層14を被覆し、またこの安定
化バイアス用硬磁性層13とSV型GMR素子膜5との
間に、両者を電気的に絶縁し、磁気的に結合する厚さの
絶縁層を介在させる。
First and second magnetic shield / electrode 11
The SV type GMR element film 5 and the stabilizing bias hard magnetic layer 13 are buried between the insulating layers 14 and 12. When the stabilizing bias hard magnetic layer 13 is made of a high resistance material,
As shown in FIG. 3, it can be formed over the stabilizing bias hard magnetic layer 13. However, when the stabilizing bias hard magnetic layer 13 has good conductivity, the stabilizing bias hard magnetic layer 13 can be formed. An insulating layer 14 is coated on the magnetic layer 13, and between the stabilizing bias hard magnetic layer 13 and the SV type GMR element film 5, both are electrically insulated and magnetically coupled. An insulating layer is interposed.

【0026】この場合においても、前述した安定化バイ
アス用硬磁性層13が、自由層1の両側端面に対接ない
しは対向して配置される。図3において、図1と対応す
る部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
In this case as well, the above-mentioned hard magnetic layer 13 for stabilizing bias is arranged in contact with or opposite to both end faces of the free layer 1. In FIG. 3, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0027】また、図3の構成においては、SV型GM
R素子膜5が、シングルSV構成とした場合であるが、
対のSVが積層されたいわゆるデュアル型のSV型GM
R素子膜によって構成することができる。この実施形態
の概略断面図を図4に示す。この場合においても、第1
の電極11例えば磁気シールド兼電極の最大突起高さR
ppが10nm以下とされたあるいは/およびRa が1.
0nm以下とされた研磨面上に、SV型GMR素子膜5
が形成されるが、この場合のSV型GMR素子膜5は、
第1の電極11上に、第1反強磁性層4a、第1の固定
磁性層3a、第1の非磁性層2a、軟磁性材料より成る
共通の自由層1、第2の非磁性層2b、第2の固定磁性
層3b、第2の反強磁性層4bが積層形成されたデュア
ル構成とされる。
In the configuration of FIG. 3, the SV type GM is used.
In the case where the R element film 5 has a single SV configuration,
So-called dual SV type GM in which a pair of SVs are stacked
It can be composed of an R element film. A schematic cross-sectional view of this embodiment is shown in FIG. Even in this case, the first
Electrode 11 such as the maximum protrusion height R of the magnetic shield and electrode
pp was set to 10 nm or less and / or Ra was 1.
The SV type GMR element film 5 is formed on the polished surface of 0 nm or less.
However, the SV type GMR element film 5 in this case is
On the first electrode 11, the first antiferromagnetic layer 4a, the first pinned magnetic layer 3a, the first nonmagnetic layer 2a, the common free layer 1 made of a soft magnetic material, and the second nonmagnetic layer 2b. , The second pinned magnetic layer 3b and the second antiferromagnetic layer 4b are stacked to form a dual structure.

【0028】この場合においても、前述した安定化バイ
アス用硬磁性層13が、自由層1の両側端面に対接ない
しは対向して配置される。図4において、図3と対応す
る部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図3
および図4においては、第1および第2の電極11およ
び12が磁気シールド兼電極構成とした場合であるが、
これらをそれぞれ独立に形成し、第1および第2の電極
11および12の外側に磁気シールド基板もしくは磁気
シールド層を配置する構成とすることもできる。
Also in this case, the above-mentioned hard magnetic layer 13 for stabilizing bias is arranged so as to be in contact with or opposite to both end faces of the free layer 1. 4, parts corresponding to those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Figure 3
In FIG. 4 and FIG. 4, the first and second electrodes 11 and 12 have a magnetic shield and electrode configuration.
These may be formed independently of each other, and the magnetic shield substrate or the magnetic shield layer may be arranged outside the first and second electrodes 11 and 12.

【0029】図1〜図4において、図示しないが、各S
V型GMR素子膜5下および上には、それぞれ導電性を
有する下地層、表面層の形成を行うことができる。
1 to 4, although not shown, each S
A conductive underlayer and a surface layer can be formed under and above the V-type GMR element film 5, respectively.

【0030】次に、本発明による磁気抵抗効果型磁気セ
ンサあるいは磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法の基
本的手順、特にそのSV型GMR素子膜5の形成を、図
5AおよびBのフロー図を参照して説明する。先ず図5
Aで示すように、例えば基板上に、第1の電極11をス
パッタ、蒸着等によって形成する。あるいは第1の電極
11を、導電性基板によって構成する。
Next, the basic procedure of the method of manufacturing the magnetoresistive effect type magnetic sensor or the magnetoresistive effect type magnetic head according to the present invention, particularly the formation of the SV type GMR element film 5, will be described with reference to the flow charts of FIGS. 5A and 5B. It will be described with reference. First of all,
As indicated by A, for example, the first electrode 11 is formed on the substrate by sputtering, vapor deposition, or the like. Alternatively, the first electrode 11 is composed of a conductive substrate.

【0031】この第1の電極11に対し、例えばAFM
(原子間力顕微鏡)によって表面粗さ測定を行う。この
測定によって第1の電極11の表面が上述した最大突起
高さRpp10nm以下あるいは/およびRa 1.0nm
以下を有する場合、この第1の電極11上に、前述した
ボトム型あるいはトップ型、またデュアル型等のSV型
GMR素子膜5の各積層構成膜の成膜をスパッタリング
等によって行う。次に、このSV型GMR素子膜5の表
面性を同様に例えばAFMによって測定し、これが所要
の表面性を有するか否かの測定を行う。
For the first electrode 11, for example, AFM
Surface roughness is measured by (atomic force microscope). According to this measurement, the surface of the first electrode 11 has the above-described maximum protrusion height Rpp of 10 nm or less and / or Ra of 1.0 nm.
In the case of having the following, each laminated constituent film of the SV type GMR element film 5 of the above-mentioned bottom type, top type or dual type is formed on the first electrode 11 by sputtering or the like. Next, the surface property of the SV type GMR element film 5 is similarly measured by, for example, AFM, and it is measured whether or not it has the required surface property.

【0032】あるいは図5Bに示すように、前述したと
同様に、第1の電極11の形成を行い、その後例えばA
FMによってその表面性の測定を行い、所定の表面性、
すなわち最大突起高さRpp10nm以下あるいは/およ
びRa 1.0nm以下を示さない場合、第1の電極表面
の研磨作業を行う。その後、第2回目の表面粗さ測定
を、例えば同様にAFM測定によって行う。このように
第1の電極表面が所定の表面性に測定されるまで、表面
研磨とAFM測定との作業を繰り返し行う。このように
して、第1の電極11の表面が上述した所定の表面性、
すなわち最大突起高さRpp10nm以下あるいは/およ
びRa1.0nm以下とし、この表面に、前述したボト
ム型あるいはトップ型、またデュアル型等のSV型GM
R素子膜5の成膜を行う。次に、このSV型GMR素子
膜5の表面性を同様に例えばAFMによって測定し、こ
れが所要の表面性を有するか否かの測定を行う。
Alternatively, as shown in FIG. 5B, the first electrode 11 is formed in the same manner as described above, and then, for example, A
The surface property is measured by FM, and the predetermined surface property,
That is, when the maximum protrusion height Rpp is not more than 10 nm and / or Ra is not more than 1.0 nm, the first electrode surface is polished. After that, the second surface roughness measurement is performed by, for example, the AFM measurement similarly. Thus, the operations of surface polishing and AFM measurement are repeated until the surface of the first electrode is measured to have a predetermined surface property. In this way, the surface of the first electrode 11 has the above-mentioned predetermined surface property,
That is, the maximum protrusion height Rpp is 10 nm or less and / or Ra is 1.0 nm or less, and the SV type GM such as the bottom type, the top type or the dual type described above is formed on this surface.
The R element film 5 is formed. Next, the surface property of the SV type GMR element film 5 is similarly measured by, for example, AFM, and it is measured whether or not it has the required surface property.

【0033】第1の電極11は、例えばCu,Au等の
非磁性導電材料によって構成することができるが、この
ように、硬度に劣り軟弱性を有する金属材料である場
合、これに対する研磨加工は困難であることから、前述
した図5Aの方法を採って、所定の表面性が得られた電
極11に関してのみ次工程移行を続行する。この場合、
歩留りが低くなる恐れがあることから、電極11として
は、一般に研磨加工を良好に行うことができる軟磁性導
電材料のNiFe、FeAlSi、CoPtPd等によ
って構成することが望ましい。この場合は、前述した図
5Bの方法を採ることができることになる。
The first electrode 11 can be made of, for example, a non-magnetic conductive material such as Cu or Au. However, when the first electrode 11 is a metal material having poor hardness and softness, it is not polished. Since it is difficult, the method of FIG. 5A described above is adopted, and the transition to the next step is continued only for the electrode 11 having the predetermined surface property. in this case,
Since the yield may be low, it is desirable that the electrode 11 is generally made of a soft magnetic conductive material such as NiFe, FeAlSi, CoPtPd or the like that can perform good polishing. In this case, the method of FIG. 5B described above can be adopted.

【0034】このようにして、SV型GMR素子膜5に
おける表面性が所要の表面性を有することの確認がなさ
れて後、例えばこのSV型GMR素子膜5を所定のパタ
ーンにパターンエッチングする。あるいは、SV型GM
R素子膜5は、その成膜時に所定のパターンに形成して
おく。
In this way, after it is confirmed that the surface property of the SV type GMR device film 5 has the required surface property, the SV type GMR device film 5 is pattern-etched into a predetermined pattern, for example. Or SV type GM
The R element film 5 is formed in a predetermined pattern when the film is formed.

【0035】本発明においては、上述したように、SV
型GMR素子膜が形成される第1の電極の表面を、最大
突起高さRpp10nm以下あるいは/および平均粗さR
a 1.0nm以下とするものであるが、このようにする
ことによって、SV型GMR素子膜の表面性が向上す
る。これについて実施例を挙げて説明する。
In the present invention, as described above, the SV
The surface of the first electrode on which the film type GMR element film is formed has a maximum protrusion height Rpp of 10 nm or less and / or an average roughness R.
Although it is 1.0 nm or less, the surface property of the SV type GMR element film is improved by doing so. This will be described with reference to examples.

【0036】〔実施例1〕この場合、アルチック(Al
TiC)基板上に、厚さ2μmに、第1の電極をスパッ
タリングによって形成したウエハーを作製した。この第
1の電極の表面を研磨した。この第1の電極上に、SV
型GMR素子膜を成膜した。この成膜はスパッタリング
によって形成した。この例においては、先ず下地膜とし
て厚さ3nmのTa膜と厚さ3nmのNiFeCr膜と
を成膜し、この上に順次厚さ15nmのPtMnによる
反強磁性層と、それぞれ厚さ1.9nmのCoFeによ
る2層の磁性層間に厚さ0.9nmの非磁性層を介在さ
せたいわゆる積層フェリ構造による固定層と、厚さ2.
4nmのCuによる非磁性層と、厚さ1nmのCoFe
層および厚さ4nmのNiFe層による自由層と、更に
この上に厚さ5nmのTaによる保護層が形成されたS
V型GMR素子膜を形成した。
Example 1 In this case, AlTiC (Al
On a (TiC) substrate, a wafer having a thickness of 2 μm and having a first electrode formed by sputtering was produced. The surface of this first electrode was polished. On this first electrode, SV
Type GMR element film was formed. This film was formed by sputtering. In this example, first, a Ta film having a thickness of 3 nm and a NiFeCr film having a thickness of 3 nm are formed as a base film, an antiferromagnetic layer of PtMn having a thickness of 15 nm and a thickness of 1.9 nm are sequentially formed on the Ta film. 1. A fixed layer having a so-called laminated ferri structure in which a nonmagnetic layer having a thickness of 0.9 nm is interposed between two magnetic layers made of CoFe;
4 nm Cu non-magnetic layer and 1 nm thick CoFe
Layer and a free layer made of a NiFe layer having a thickness of 4 nm, and a protective layer made of Ta having a thickness of 5 nm formed on the free layer.
A V-type GMR element film was formed.

【0037】この構成において、第1の電極材料を、そ
れぞれ変更して、表1に列記する試料1〜5を作製し
た。すなわち、試料1は、第1の電極を、Cuによって
構成し、試料2はAuによって構成し、試料3はNiF
eによって構成し、試料4はFeAlSiによって構成
し、試料5は、CoPtPdによって構成した。
In this structure, the first electrode material was changed, and Samples 1 to 5 listed in Table 1 were prepared. That is, in the sample 1, the first electrode is made of Cu, the sample 2 is made of Au, and the sample 3 is made of NiF.
e, Sample 4 was made of FeAlSi, and Sample 5 was made of CoPtPd.

【0038】「[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】この表1に各試料1〜5の第1の電極の成
膜後および研磨後の表面性(RppおよびRa ) の測定結
果、この上に形成したSV型GMR素子膜の表面性(R
ppおよびRa ) の測定結果を示す。
In Table 1, the measurement results of the surface properties (Rpp and Ra) of the first electrodes of Samples 1 to 5 after the film formation and the polishing are shown, and the surface properties of the SV type GMR element film formed thereon ( R
The measurement results of pp and Ra) are shown.

【0040】上述した試料1〜5の各第1の電極表面の
研磨は、図6に概略構成を示す研磨装置(ポリッシュ装
置、(株)不二越製、POS38S−1S−ACW)を
用いた。この研磨装置は、研磨用のいわゆるバフクロス
を有するバフクロステーブル31が、その中心軸の回り
に矢印aに示すように、回転するようになされる。一
方、バフクロステーブル31上に、このバフクロステー
ブル31の回転軸と平行する回転軸32によって、矢印
aと同方向の矢印b方向に回転する真空吸着チャック3
3が設けられ、この真空吸着チャック33に、上述した
ウエーハが吸着保持され、その第1の電極が、バフクロ
ス上に摺接回転するようになされる。回転軸32は、図
示しないが、ワークアームによって、バフクロステーブ
ル31の例えば矢印cに示すように半径方向に往復揺動
するようになされ、かつ上述したウエハーをバフクロス
に所要の接触圧をもって摺接するようになされる。
For polishing the first electrode surface of each of the above-mentioned samples 1 to 5, a polishing apparatus (polishing apparatus, manufactured by Fujikoshi Co., Ltd., POS38S-1S-ACW) having a schematic structure shown in FIG. 6 was used. In this polishing apparatus, a buff cloth table 31 having a so-called buff cloth for polishing is rotated around its central axis as indicated by an arrow a. On the other hand, the vacuum suction chuck 3 is rotated on the buff cross table 31 in the direction of arrow b, which is the same direction as the arrow a, by the rotation shaft 32 parallel to the rotation axis of the buff cross table 31.
3 is provided, the above-mentioned wafer is adsorbed and held by the vacuum adsorption chuck 33, and the first electrode of the wafer is slidably rotated on the buff cross. Although not shown, the rotary shaft 32 is reciprocally oscillated by the work arm in the radial direction of the buff cross table 31, for example, as shown by an arrow c, and the above-mentioned wafer is brought into sliding contact with the buff cross with a required contact pressure. Is done like this.

【0041】また、バフクロステーブル31上に、矢印
dに示すように、バフクロステーブル31および回転軸
32と同方向に回転する修正リングブラシ34の先端が
摺接するようになされる。バフクロステーブル31上に
は、研磨液を滴下供給するノズル35が配置され、これ
によってバフクロステーブル31上に供給された研磨液
を修正リングによっ均一に過不足なく、バフクロステー
ブル31上に広げ、これによって矢印bのように回転し
同時に矢印cの向きの揺動によって、真空吸着チャック
に保持させたウエハーの第1の電極をバフクロスによっ
て研磨する。
Further, as shown by an arrow d, the tip of the correction ring brush 34 which rotates in the same direction as the buff cross table 31 and the rotary shaft 32 is brought into sliding contact with the buff cross table 31. A nozzle 35 for dripping and supplying the polishing liquid is arranged on the buff cross table 31. With this, the polishing liquid supplied onto the buff cross table 31 is evenly distributed to the buff cross table 31 by a correction ring. The first electrode of the wafer held by the vacuum suction chuck is polished by the buff cloth by unfolding and rotating by the arrow b, and simultaneously swinging in the direction of the arrow c.

【0042】この研磨装置によって、第1の電極を条件
Aをもって研磨し、続いて条件Bをもって研磨した。こ
の研磨条件AおよびBは、表2に列記する条件とした。
With this polishing apparatus, the first electrode was polished under the condition A and then under the condition B. The polishing conditions A and B are those listed in Table 2.

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

【0044】また、表1における研磨後の表面性は、表
2における条件AおよびBを行って後の測定結果を示し
たものである。
Further, the surface properties after polishing in Table 1 show the measurement results after performing the conditions A and B in Table 2.

【0045】この場合、試料1および2は、電極材料の
CuおよびAuが硬度に劣ることから上述した研磨作業
を行うことができず、その表面性は、成膜のままとし
た。表1から分かるように、SV型GMR素子膜の形成
面となる第1の電極が表面性にすぐれている場合、この
上に形成されたSV型GMR素子膜の表面性もこれに追
従してすぐれた表面性を示す。
In this case, Samples 1 and 2 could not be subjected to the above-described polishing work because the electrode materials Cu and Au were inferior in hardness, and their surface properties were left as they were. As can be seen from Table 1, when the first electrode, which is the surface on which the SV type GMR element film is formed, has excellent surface properties, the surface properties of the SV type GMR element film formed on the first electrode follow this. Shows excellent surface properties.

【0046】次に、第1の電極11の表面性、すなわち
最大突起高さRppと平均粗さRa の抵抗変化率との関係
を実施例2によって考察した。
Next, the relationship between the surface property of the first electrode 11, that is, the maximum protrusion height Rpp and the rate of change in resistance of the average roughness Ra was examined by using Example 2.

【0047】〔実施例2〕この場合、図7にその概略断
面図を示すように、アルチック基板41上に、導電性膜
を2μmの厚さにスパッタして第1の電極11を作製し
た。この第1の電極11上に、実施例1と同様の構成に
よるSV型GMR膜を成膜し、これを幅0.1μm、奥
行き0.1μmのサイズにパターニングした。このパタ
ーニングされたSV型GMR素子膜5の周囲に絶縁層1
4を配置し、これらSV型GMR素子膜5上に第2の電
極12を形成した。この構成において、第1の電極11
は、表3に示すその表面性が相違するCuより成る試料
6〜8と、NiFeよりなり、実施例1におけると同様
の、その表面を、図6で説明した研磨装置を用いて研磨
して、RppおよびRa を選定した試料9〜11を作製し
た。
Example 2 In this case, as shown in the schematic sectional view of FIG. 7, a conductive film having a thickness of 2 μm was sputtered on the AlTiC substrate 41 to form the first electrode 11. On this first electrode 11, an SV type GMR film having the same structure as in Example 1 was formed and patterned to a size of 0.1 μm in width and 0.1 μm in depth. The insulating layer 1 is formed around the patterned SV type GMR element film 5.
4 was arranged, and the second electrode 12 was formed on these SV type GMR element films 5. In this configuration, the first electrode 11
Are samples 6 to 8 made of Cu having different surface properties shown in Table 3 and NiFe, and the same surface as in Example 1 was polished by using the polishing apparatus described in FIG. , Rpp and Ra were selected to prepare samples 9 to 11.

【0048】これら試料6〜11について、第1および
第2の電極11および12間に、すなわち膜面と垂直方
向にセンス電流を通電して、抵抗変化率の測定を行っ
た。その測定結果を表3に示す。
For these samples 6 to 11, a sense current was passed between the first and second electrodes 11 and 12, that is, in the direction perpendicular to the film surface, and the resistance change rate was measured. The measurement results are shown in Table 3.

【0049】[0049]

【表3】 [Table 3]

【0050】図8および図9に、それぞれこの抵抗変化
率と、第1の電極11の表面の最大突起高さRppおよび
平均粗さRa との関係をプロットした。図8によれば、
Rppが10nm以下で急激に抵抗変化率が高くなること
が分かる。また、図9によれば、Ra が1.0nm以下
で急激に抵抗変化率が高くなることが分かる。
FIG. 8 and FIG. 9 plot the relationship between this resistance change rate and the maximum protrusion height Rpp and average roughness Ra of the surface of the first electrode 11. According to FIG.
It can be seen that the resistance change rate rapidly increases when Rpp is 10 nm or less. Further, according to FIG. 9, it can be seen that the resistance change rate rapidly increases when Ra is 1.0 nm or less.

【0051】次に、本発明による磁気抵抗効果型磁気セ
ンサを感磁部とする本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの製造方法の一例を図10〜図12の工程図を参照
して説明する。図10Aに示すように、例えばアルチッ
クより成る基板1によるウエハーを用意し、この上に、
例えば上述した軟磁性導電材を厚さ2μmに成膜して第
1の電極11を形成する磁気シールド兼電極を形成す
る。この電極11の表面を、図6で説明した研磨装置に
よって研磨し、Rppが10nm以下あるいは/およびR
a が1.0nm以下とする。
Next, an example of a method of manufacturing the magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention, which uses the magnetoresistive effect type magnetic sensor according to the present invention as a magnetic sensing portion, will be described with reference to the process diagrams of FIGS. . As shown in FIG. 10A, a wafer with a substrate 1 made of, for example, AlTiC is prepared, and on this,
For example, the soft magnetic conductive material described above is formed into a film having a thickness of 2 μm to form a magnetic shield / electrode for forming the first electrode 11. The surface of the electrode 11 is polished by the polishing apparatus described with reference to FIG. 6, and Rpp is 10 nm or less and / or R
a is 1.0 nm or less.

【0052】この第1の電極11上に、図10Bに示す
ように、SV型GMR素子膜を成膜する。実施例1で説
明したような下地膜(図示せず)を必要に応じて形成
し、この上に、例えばボトム型構成においては、反強磁
性層4、固定磁性層3、非磁性層2、自由層1を順次成
膜し、この上に必要に応じて保護膜(図示せず)を例え
ば全面的に形成する。
An SV type GMR element film is formed on the first electrode 11 as shown in FIG. 10B. An underlying film (not shown) as described in Example 1 is formed as necessary, and on top of this, for example, in the bottom type structure, the antiferromagnetic layer 4, the pinned magnetic layer 3, the nonmagnetic layer 2, The free layer 1 is sequentially formed, and a protective film (not shown) is formed on the entire surface of the free layer 1, if necessary.

【0053】このSV型GMR素子膜上に、図10Bに
示すように、例えば紙面と直交する方向に延び、例えば
トラック幅に対応する幅を有するストライプ状のマスク
42を形成する。このマスク42は、例えばフォトレジ
スト層によって形成し、パターン露光および現像によっ
てストライプ状に形成する。
On this SV type GMR element film, as shown in FIG. 10B, for example, a stripe-shaped mask 42 extending in the direction orthogonal to the paper surface and having a width corresponding to the track width is formed. The mask 42 is formed of, for example, a photoresist layer, and is formed into stripes by pattern exposure and development.

【0054】図10Cに示すように、このマスク42を
マスクとしてSV型GMR素子膜をエッチングして、最
終的に得るトラック幅に対応する幅Wのストライプを形
成する。更に、全面的に、Al2 3 、SiO2 等によ
る絶縁層14をスパッタ等によって形成し、この上に全
面的に、例えばCoγ−Fe2 3 による高抵抗の硬磁
性層13をスパッタする。
As shown in FIG. 10C, the SV type GMR element film is etched using the mask 42 as a mask to form a stripe having a width W corresponding to the finally obtained track width. Further, an insulating layer 14 made of Al 2 O 3 , SiO 2 or the like is formed over the entire surface by sputtering or the like, and a high-resistance hard magnetic layer 13 made of, for example, Coγ-Fe 2 O 3 is sputtered over the insulating layer 14. .

【0055】その後、図11Aに示すように、マスク4
2を除去して、このマスク42上の絶縁層14および硬
磁性層13を選択的に除去(リフトオフ)する。
Thereafter, as shown in FIG. 11A, the mask 4
2 is removed, and the insulating layer 14 and the hard magnetic layer 13 on the mask 42 are selectively removed (lifted off).

【0056】図11Bに示すように、ストライプ状のS
V型GMR素子膜5および硬磁性層13の不要部分を外
部に露呈して、SV型GMR素子膜5および硬磁性層1
3上にマスク43を、フォトレジストの塗布、パターン
露光、現像によって形成する。
As shown in FIG. 11B, stripe-shaped S
Exposing unnecessary portions of the V-type GMR element film 5 and the hard magnetic layer 13 to the outside, the SV-type GMR element film 5 and the hard magnetic layer 1 are exposed.
A mask 43 is formed on the substrate 3 by applying photoresist, pattern exposure and development.

【0057】図11Cに示すように、マスク43をエッ
チングマスクとして、外部に露呈する硬磁性層13をエ
ッチング除去し、全面的にAl2 3 、SiO2 等の絶
縁層14をスパッタ等によって形成する。
As shown in FIG. 11C, using the mask 43 as an etching mask, the hard magnetic layer 13 exposed to the outside is removed by etching, and an insulating layer 14 of Al 2 O 3 , SiO 2 or the like is entirely formed by sputtering or the like. To do.

【0058】図12Aに示すように、マスク43を除去
し、この上の絶縁層14を除去し、SV型GMR素子膜
5の表面を外部に露呈する。
As shown in FIG. 12A, the mask 43 is removed, the insulating layer 14 thereon is removed, and the surface of the SV type GMR element film 5 is exposed to the outside.

【0059】図12Bに示すように、軟磁性導電材によ
る第2の電極を構成する磁気シールド兼電極12をスパ
ッタ等によって形成して、それぞれ所要のトラック幅を
有し所要の奥行き長を有するSV型GMR素子膜が形成
された複数の磁気ヘッド素子を共通のウエハー上に形成
し、図12Cに正面図を示すように、各磁気ヘッド素子
に関して分断する。そして、磁界中加熱処理によって、
反強磁性層4および固定磁性層3に所要の向きの磁化処
理と、硬磁性層に対する所要の向きの着磁を行う。
As shown in FIG. 12B, an SV having a required track width and a required depth length is formed by forming a magnetic shield / electrode 12 constituting a second electrode of a soft magnetic conductive material by sputtering or the like. A plurality of magnetic head elements having the GMR element film formed thereon are formed on a common wafer, and each magnetic head element is divided as shown in the front view of FIG. 12C. And by heat treatment in a magnetic field,
The antiferromagnetic layer 4 and the pinned magnetic layer 3 are magnetized in a desired direction and the hard magnetic layer is magnetized in a desired direction.

【0060】このようにして目的とする磁気抵抗効果型
磁気ヘッド44すなわち再生磁気ヘッドを構成する。こ
の再生磁気ヘッド44の前方面45は研磨され、磁気記
録媒体との対接ないしは対向面とされ、この面45に、
SV型GMR素子膜5の前方端を臨ましめる。
In this way, the desired magnetoresistive effect magnetic head 44, that is, the reproducing magnetic head is constructed. The front surface 45 of the reproducing magnetic head 44 is polished so as to be in contact with or opposite to the magnetic recording medium.
The front end of the SV type GMR element film 5 is exposed.

【0061】そして、例えば浮上型磁気ヘッドを構成す
る場合においては、基板41を浮上スライダーとして構
成することもできる。
In the case of constructing a floating magnetic head, for example, the substrate 41 can be constructed as a flying slider.

【0062】また、例えば複数のヘッド素子が共通の基
板41に配列されたマルチヘッド構成とすることもでき
るなど、本発明構成において、上述した例に限定される
ものではなく、種々の変形変更を行うことができる。
In addition, the present invention is not limited to the above-described example, such as a multi-head structure in which a plurality of head elements are arranged on a common substrate 41, and various modifications and changes can be made. It can be carried out.

【0063】また、図12で示した例では、その前方面
45すなわち磁気記録媒体との対接ないしは対向面に臨
んでSV型GMR素子膜5すなわち感磁部が形成された
場合であるが、このSV型GMR素子膜5を、前方面4
5より後退した位置に配置し、このSV型GMR素子膜
5の少なくとも自由層1と磁気的に結合させた磁束ガイ
ド層を設け、この磁束ガイド層の前方端を前方面45に
臨ましめて、磁気記録媒体上に記録された記録部による
信号磁界を、磁束ガイド層を通じてSV型GMR素子膜
5に導入する構成とすることもできる。
In the example shown in FIG. 12, the SV type GMR element film 5, that is, the magnetic sensitive portion is formed facing the front surface 45, that is, the surface facing or facing the magnetic recording medium. This SV type GMR element film 5 is formed on the front surface 4
5, a magnetic flux guide layer magnetically coupled to at least the free layer 1 of the SV type GMR element film 5 is provided, and the front end of the magnetic flux guide layer is made to face the front surface 45, and It is also possible to adopt a configuration in which the signal magnetic field recorded on the recording medium by the recording portion is introduced into the SV type GMR element film 5 through the magnetic flux guide layer.

【0064】また、本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドによる再生ヘッドと一体に電磁誘導型の薄膜記録ヘ
ッドを構成して記録再生磁気ヘッドを構成することもで
きる。図13は、この記録再生磁気ヘッドの一例の概略
縦断面を示す。この例においては、例えば図12で説明
した磁気抵抗効果型磁気再生ヘッド44上に、電磁誘導
型の薄膜型の記録磁気ヘッド46を一体に形成したた構
成の第2の磁気シールド兼電極12上に、前方面に臨ん
で記録ヘッドの磁気ギャップgを形成す非磁性層(絶縁
層)47が形成され、この上に導電層よりなる薄膜コイ
ル48が形成され、この薄膜コイル48は、絶縁層49
によって被覆される。
Further, the recording / reproducing magnetic head can be constructed by forming an electromagnetic induction type thin film recording head integrally with the reproducing head using the magnetoresistive magnetic head according to the present invention. FIG. 13 shows a schematic vertical cross section of an example of the recording / reproducing magnetic head. In this example, for example, on the second magnetic shield / electrode 12 having a structure in which an electromagnetic induction type thin film type recording magnetic head 46 is integrally formed on the magnetoresistive effect type magnetic reproducing head 44 described in FIG. Is formed with a non-magnetic layer (insulating layer) 47 that faces the front surface and forms the magnetic gap g of the recording head, and a thin film coil 48 made of a conductive layer is formed on the non-magnetic layer 47. 49
Is covered by.

【0065】そして、薄膜コイル48の中心部におい
て、非磁性層47および絶縁層49を貫通して、軟磁性
材による第2のシールド兼電極12に通ずる透孔が形成
され、この透孔を通じて第2の磁気シールド兼電極12
に磁気的に結合する軟磁性層より成る磁気コア層50
を、前方面に前方端を臨ませて形成し、この磁気コア層
50と第2の磁気シールド兼電極12とによって、磁気
ギャップgを有する閉磁路が形成された記録磁気ヘッド
46を形成する。この記録磁気ヘッド46上には、保護
層51が被覆形成される。このようにして、記録再生磁
気ヘッドを構成することができる。
At the center of the thin-film coil 48, a through hole is formed through the non-magnetic layer 47 and the insulating layer 49 to the second shield / electrode 12 made of a soft magnetic material. 2 magnetic shield and electrode 12
Magnetic core layer 50 comprising a soft magnetic layer magnetically coupled to
Is formed with its front end facing the front surface, and the magnetic core layer 50 and the second magnetic shield / electrode 12 form the recording magnetic head 46 in which a closed magnetic path having a magnetic gap g is formed. A protective layer 51 is formed on the recording magnetic head 46 by coating. In this way, the recording / reproducing magnetic head can be constructed.

【0066】上述したように、本発明によれば、第1の
電極のSV型GMR素子膜を構成する表面の表面性を規
定することによって高い抵抗変化率を有する磁気抵抗効
果型磁気センサ、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを構成する
ことができる。
As described above, according to the present invention, the magnetoresistance effect type magnetic sensor having a high resistance change rate by controlling the surface property of the surface forming the SV type GMR element film of the first electrode, the magnetic sensor A resistance effect type magnetic head can be constructed.

【0067】[0067]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、優れ
た抵抗変化率を有する磁気抵抗効果型磁気センサ、ある
いはこれを感磁部とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドを確
実に得ることができる。したがって、本発明によれば、
特性の均一化、信頼性および歩留りの高い磁気抵抗効果
型磁気センサおよび磁気抵抗効果型磁気ヘッドを得るこ
とができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reliably obtain the magnetoresistive effect type magnetic sensor having an excellent rate of change in resistance, or the magnetoresistive effect type magnetic head using the magnetoresistive effect type magnetic sensor. it can. Therefore, according to the present invention,
It is possible to obtain a magnetoresistive effect type magnetic sensor and a magnetoresistive effect type magnetic head with uniform characteristics, high reliability and high yield.

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

【図1】本発明による磁気抵抗効果型磁気センサの一例
の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an example of a magnetoresistive effect type magnetic sensor according to the present invention.

【図2】本発明による磁気抵抗効果型磁気センサの他の
一例の概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of another example of the magnetoresistive effect magnetic sensor according to the present invention.

【図3】本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッドの一例
の概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of an example of a magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention.

【図4】本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッドの他の
一例の概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of another example of the magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention.

【図5】本発明製造方法のSV型GMR素子膜形成の基
本的手順のフロー図である。
FIG. 5 is a flowchart showing a basic procedure of forming an SV type GMR element film according to the manufacturing method of the present invention.

【図6】本発明製造方法で用いる研磨装置の一例の概略
構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an example of a polishing apparatus used in the manufacturing method of the present invention.

【図7】本発明による磁気抵抗効果型磁気センサの説明
に供する試料の断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a sample used for explaining a magnetoresistive effect magnetic sensor according to the present invention.

【図8】本発明の説明に供するSV型GMR素子膜の抵
抗変化率と第1の電極の最大突起高さRppとの関係の測
定結果を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the measurement results of the relationship between the resistance change rate of the SV type GMR element film and the maximum protrusion height Rpp of the first electrode used for explaining the present invention.

【図9】本発明の説明に供するSV型GMR素子膜の抵
抗変化率と第1の電極の平均粗さRa との関係の測定結
果を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the measurement result of the relationship between the resistance change rate of the SV type GMR element film and the average roughness Ra of the first electrode used for explaining the present invention.

【図10】A〜Cは、本発明製造方法の一例の工程図
(その1)である。
10A to 10C are process diagrams (1) of an example of the production method of the present invention.

【図11】A〜Cは、本発明製造方法の一例の工程図
(その2)である。
11A to 11C are process diagrams (2) of an example of the production method of the present invention.

【図12】A〜Cは、本発明製造方法の一例の工程図
(その3)である。
12A to 12C are process diagrams (3) of an example of the manufacturing method of the present invention.

【図13】本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用
いた記録再生ヘッドの一例の概略縦断面図である。
FIG. 13 is a schematic vertical cross-sectional view of an example of a recording / reproducing head using a magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・自由層、2・・・非磁性層、2a,2b・・・
第1,第2の非磁性層、3・・・固定磁性層、3a,3
b・・・第1,第2の固定磁性層、4・・・反強磁性
層、4a,4b・・・第1,第2の固定磁性層、5・・
・SV型GMR素子膜、11・・・第1の電極、12・
・・第2の電極、13手安定化バイアス用硬磁性層、1
4・・・絶縁層、31・・・バフクロステーブル、32
・・・回転軸、33・・・真空吸着チャック、34・・
・修正リングブラシ、35・・・ノズル、41・・・基
板、42,43・・・マスク、44・・・再生磁気ヘッ
ド、45・・・前方面、46・・・記録ヘッド、47・
・・非磁性層、48・・・薄膜コイル、49・・・絶縁
層、50・・・磁気コア層、51・・・保護層
1 ... Free layer, 2 ... Non-magnetic layer, 2a, 2b ...
First and second non-magnetic layers, 3 ... Fixed magnetic layers, 3a, 3
b ... First and second pinned magnetic layers, 4 ... Antiferromagnetic layer, 4a, 4b ... First and second pinned magnetic layers, 5 ...
SV type GMR element film, 11 ... First electrode, 12 ...
..Second electrode, hard magnetic layer for 13-hand stabilizing bias, 1
4 ... Insulating layer, 31 ... Buff cross table, 32
... Rotary shaft, 33 ... Vacuum suction chuck, 34 ...
-Correcting ring brush, 35 ... Nozzle, 41 ... Substrate, 42, 43 ... Mask, 44 ... Reproducing magnetic head, 45 ... Front surface, 46 ... Recording head, 47 ...
..Non-magnetic layer, 48 ... Thin film coil, 49 ... Insulating layer, 50 ... Magnetic core layer, 51 ... Protective layer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の電極上に少なくとも軟磁性層から
成る自由層と非磁性層と固定磁性層と反強磁性層とを有
して成る巨大磁気抵抗効果素子膜が形成され、 該巨大磁気抵抗効果素子膜上に上記第1の電極と対向し
て第2の電極が形成され、これら第1および第2の電極
間にセンス電流の通電がなされる面垂直電流型構成を有
し、 上記第1の電極の上記巨大磁気抵抗効果素子膜の形成面
が、最大突起高さRpp10nm以下とされたことを特徴
とする磁気抵抗効果型磁気センサ。
1. A giant magnetoresistive element film having at least a free layer made of a soft magnetic layer, a nonmagnetic layer, a pinned magnetic layer and an antiferromagnetic layer is formed on the first electrode, and the giant magnetoresistive element film is formed. A second electrode is formed on the magnetoresistive effect element film so as to face the first electrode, and a sense current is applied between the first and second electrodes to form a vertical surface current type structure; A magnetoresistive effect type magnetic sensor, wherein a surface of the first electrode on which the giant magnetoresistive effect element film is formed has a maximum protrusion height Rpp of 10 nm or less.
【請求項2】 第1の電極上に少なくとも軟磁性層から
成る自由層と非磁性層と固定磁性層と反強磁性層とを有
して成る巨大磁気抵抗効果素子膜が形成され、 該巨大磁気抵抗効果素子膜上に上記第1の電極と対向し
て第2の電極が形成され、これら第1および第2の電極
間にセンス電流の通電がなされる面垂直電流型構成を有
し、 上記第1の電極の上記巨大磁気抵抗効果素子膜の形成面
が、平均粗さRa 1.0nm以下とされたことを特徴と
する磁気抵抗効果型磁気センサ。
2. A giant magnetoresistive effect element film comprising at least a free layer composed of a soft magnetic layer, a nonmagnetic layer, a pinned magnetic layer and an antiferromagnetic layer is formed on the first electrode, and the giant magnetoresistive element film is formed. A second electrode is formed on the magnetoresistive effect element film so as to face the first electrode, and a sense current is applied between the first and second electrodes to form a vertical surface current type structure; A magnetoresistive effect type magnetic sensor, wherein the surface of the first electrode on which the giant magnetoresistive effect element film is formed has an average roughness Ra of 1.0 nm or less.
【請求項3】 上記第1の電極が軟磁性導電材料より成
ることを特徴とする請求項1または2に記載の磁気抵抗
効果型磁気センサ。
3. The magnetoresistive effect type magnetic sensor according to claim 1, wherein the first electrode is made of a soft magnetic conductive material.
【請求項4】 感磁部が、 第1の電極上に少なくとも軟磁性層から成る自由層と非
磁性層と固定磁性層と反強磁性層とを有して成る巨大磁
気抵抗効果素子膜が形成され、 該巨大磁気抵抗効果素子膜上に上記第1の電極と対向し
て第2の電極が形成され、これら第1および第2の電極
間にセンス電流の通電がなされる面垂直電流型構成を有
し、 上記第1の電極の上記巨大磁気抵抗効果素子膜の形成面
が、最大突起高さRpp10nm以下とされたことを特徴
とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
4. A giant magnetoresistive element film in which a magnetically sensitive portion has at least a free layer composed of a soft magnetic layer, a nonmagnetic layer, a fixed magnetic layer and an antiferromagnetic layer on a first electrode. A surface vertical current type in which a second electrode is formed on the giant magnetoresistive element film so as to face the first electrode, and a sense current is applied between the first and second electrodes. A magnetoresistive effect magnetic head having a structure, wherein the surface of the first electrode on which the giant magnetoresistive effect element film is formed has a maximum protrusion height Rpp of 10 nm or less.
【請求項5】 感磁部が、 第1の電極上に少なくとも軟磁性層から成る自由層と非
磁性層と固定磁性層と反強磁性層とを有して成る巨大磁
気抵抗効果素子膜が形成され、 該巨大磁気抵抗効果素子膜上に上記第1の電極と対向し
て第2の電極が形成され、これら第1および第2の電極
間にセンス電流の通電がなされる面垂直電流型構成を有
し、 上記第1の電極の上記巨大磁気抵抗効果素子膜の形成面
が、平均粗さRa 1.0nm以下とされたことを特徴と
する磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
5. A giant magnetoresistive element film in which a magnetically sensitive portion has at least a free layer made of a soft magnetic layer, a nonmagnetic layer, a pinned magnetic layer and an antiferromagnetic layer on a first electrode. A surface vertical current type in which a second electrode is formed on the giant magnetoresistive element film so as to face the first electrode, and a sense current is applied between the first and second electrodes. A magnetoresistive effect magnetic head having a structure, wherein the surface of the first electrode on which the giant magnetoresistive effect element film is formed has an average roughness Ra of 1.0 nm or less.
【請求項6】 上記第1の電極が軟磁性導電材料より成
ることを特徴とする請求項4または5に記載の磁気抵抗
効果型磁気ヘッド。
6. The magnetoresistive effect magnetic head according to claim 4, wherein the first electrode is made of a soft magnetic conductive material.
【請求項7】 第1の電極の表面を研磨する工程と、 その後に、上記第1の電極の表面上に、少なくとも軟磁
性層から成る自由層と非磁性層と固定磁性層と反強磁性
層とを有して成る巨大磁気抵抗効果素子膜を成膜する工
程と、 該巨大磁気抵抗効果素子膜上に、上記第1の電極に対向
して第2の電極を被着形成する工程とを有することを特
徴とする磁気抵抗効果型磁気センサの製造方法。
7. A step of polishing the surface of the first electrode, and thereafter, a free layer composed of at least a soft magnetic layer, a nonmagnetic layer, a pinned magnetic layer, and an antiferromagnetic layer on the surface of the first electrode. A step of forming a giant magnetoresistive effect element film having a layer, and a step of depositing a second electrode on the giant magnetoresistive effect element film so as to face the first electrode. A method of manufacturing a magnetoresistive effect type magnetic sensor, comprising:
【請求項8】 第1の電極の表面を研磨する工程と、 その後に、上記第1の電極の表面上に、少なくとも軟磁
性層から成る自由層と非磁性層と固定磁性層と反強磁性
層とを有して成る巨大磁気抵抗効果素子膜を成膜する工
程と、 該巨大磁気抵抗効果素子膜上に、上記第1の電極に対向
して第2の電極を被着形成する工程とにより感磁部を形
成することを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製
造方法。
8. A step of polishing the surface of the first electrode, and thereafter, a free layer composed of at least a soft magnetic layer, a nonmagnetic layer, a pinned magnetic layer, and an antiferromagnetic layer on the surface of the first electrode. A step of forming a giant magnetoresistive effect element film having a layer, and a step of depositing a second electrode on the giant magnetoresistive effect element film so as to face the first electrode. A method of manufacturing a magnetoresistive effect magnetic head, comprising forming a magnetically sensitive portion by means of:
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