JP2003110163A - Magnetoresistance effect device, its manufacturing method, and magnetic recording/regenerative apparatus - Google Patents

Magnetoresistance effect device, its manufacturing method, and magnetic recording/regenerative apparatus

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JP2003110163A
JP2003110163A JP2001298681A JP2001298681A JP2003110163A JP 2003110163 A JP2003110163 A JP 2003110163A JP 2001298681 A JP2001298681 A JP 2001298681A JP 2001298681 A JP2001298681 A JP 2001298681A JP 2003110163 A JP2003110163 A JP 2003110163A
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昭男 堀
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友彦 永田
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通子 原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetoresistance effect device capable of being manufactured with good yield by securely specifying an electric power supply region. SOLUTION: There are provided a magnetoresistance effect film (20) having one principal surface, a first insulating layer (25) which is directly laminated only on the one principal surface and including an opening (H) for selectively exposing part of the one principal surface, an electrically conductive magnetic substance layer (30) which partly extends on the first insulating layer excepting the opening and provides a magnetic bias to part of the magnetoresistance effect film from a portion chiefly different from the one principal surface, a second insulating layer (40) formed on the first insulating layer and the electrically conductive magnetic substance layer excepting the opening, and a pair of electrodes (50, 60) for conducting a current substantially perpendicularly to the one principal surface of the magnetoresistance effect film. One (50) of the pair of the electrodes is characterized in that a contact portion thereof with the magnetoresistance effect film is specified by the opening in the first insulating layer.

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
及びその製造方法、磁気記録再生装置に関し、特に高出
力で高密度磁気に対応でき、歩留まり良く製造できる磁
気抵抗効果素子及びその製造方法、その磁気抵抗効果素
子を搭載した磁気記録再生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive effect element, a method of manufacturing the same, and a magnetic recording / reproducing apparatus, and more particularly, a magnetoresistive effect element which can handle high output and high density magnetism and can be manufactured with high yield, and a manufacturing method thereof. The present invention relates to a magnetic recording / reproducing device equipped with the magnetoresistive effect element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ハードディスクドライブにおける
磁気記録密度は急激に上昇し、それに伴い、要求される
単位トラック幅当たりの再生出力も急激に上昇してい
る。1インチ平方当たり100Gビット(100Gbp
si)の時代には、トラック幅あたりの再生出力の要求
値は10mV以上ときわめて高くなることが予想され
る。
2. Description of the Related Art In recent years, magnetic recording densities in hard disk drives have sharply increased, and along with this, the required reproduction output per unit track width has also sharply increased. 100 Gbits per square inch (100 Gbp
In the era of si), the required value of the reproduction output per track width is expected to be extremely high at 10 mV or more.

【0003】この高出力要求に対して、TMR(Tunnel
ing Magneto-Resistance)素子やCPP−GMR(Curr
ent-Perpendicular-to-Plane Giant MagnetoResistance
effect)素子などのように、膜積層界面に対して垂直
方向にセンス電流を流す再生素子が提案されている。
In response to this high output requirement, TMR (Tunnel
ing Magneto-Resistance) element and CPP-GMR (Curr
ent-Perpendicular-to-Plane Giant MagnetoResistance
A reproducing element, such as an effect element, which allows a sense current to flow in a direction perpendicular to the film stack interface has been proposed.

【0004】これら垂直通電方式のセンサーへのセンス
電流供給を供給する場合、素子の上下に電極を設けて通
電領域を規定することにより、トラック幅方向の感度を
規定する。しかし、高磁気記録密度に伴い媒体上の磁化
が小さくなるため、再生素子において通電規定する領域
は、200Gbpsiクラスの記録密度の場合は約10
0nmと極めて微小になることが予想される。従って、
このような微小通電領域を確実に規定できる構造及び製
造プロセスが必要である。
When supplying a sense current supply to these vertical energization type sensors, the electrodes in the upper and lower sides of the element are provided to define the energization area, thereby defining the sensitivity in the track width direction. However, since the magnetization on the medium becomes smaller as the magnetic recording density becomes higher, the area for regulating the current flow in the reproducing element is about 10 when the recording density is 200 Gbpsi class.
It is expected to be extremely small as 0 nm. Therefore,
There is a need for a structure and a manufacturing process that can reliably define such a minute current-carrying region.

【0005】一方、再生素子の製造方法は面内通電方式
の時代から、そのプロセス簡便性の理由で、「アバッテ
ッド・ジャンクション(Abutted Junction:AJ)プロ
セス」が使用されており、垂直通電方式再生素子となっ
てもそのプロセス簡便性に変わりないためAJプロセス
を採用することが望ましい。
On the other hand, since the era of the in-plane energization method, the reproducing element manufacturing method has been using the "Abutted Junction (AJ) process" for the reason of its process simplicity. However, it is desirable to adopt the AJ process because the process is still simple.

【0006】なお、この「AJプロセス」とは、磁気抵
抗効果膜をパターニングするマスクを磁気抵抗効果膜の
パターニング工程の後もそのまま残して、その上からバ
イアス膜および電極膜を成膜し、最後にパターニングマ
スクを除去する方法のことをいう。
The "AJ process" means that the mask for patterning the magnetoresistive effect film is left as it is after the step of patterning the magnetoresistive effect film, and the bias film and the electrode film are formed on the mask. Then, it means a method of removing the patterning mask.

【0007】図12は、垂直通電型のGMR素子に従来
のAJプロセスを適用して得られる断面構造を表す模式
図である。
FIG. 12 is a schematic view showing a cross-sectional structure obtained by applying a conventional AJ process to a vertical conduction type GMR element.

【0008】同図の構造を説明すると、下側の絶縁層1
10の上に磁気抵抗効果膜120がパターニングして形
成され、その両側を挟むようにバイアス膜130、13
0、さらにその上に絶縁層140、140が積層形成さ
れている。そして、上側電極142が絶縁層140、1
40の開口を介して磁気抵抗効果膜120に接続するよ
うに形成されている。また、磁気抵抗効果膜120の下
側には、下側電極144が接続されている。つまり、こ
の構造の場合、絶縁層140、140の開口部が「通電
領域」として規定されている。
Explaining the structure of the figure, the lower insulating layer 1
A magnetoresistive effect film 120 is formed by patterning on 10 and bias films 130 and 13 are sandwiched so as to sandwich both sides thereof.
0, and insulating layers 140 and 140 are laminated on the insulating layer 140. Then, the upper electrode 142 has the insulating layers 140, 1
It is formed so as to be connected to the magnetoresistive effect film 120 through 40 openings. A lower electrode 144 is connected to the lower side of the magnetoresistive film 120. That is, in the case of this structure, the openings of the insulating layers 140, 140 are defined as the “current-carrying region”.

【0009】また、磁気抵抗効果膜120は、例えば、
磁化固着層(ピン層)と非磁性中間層(スペーサ層)と
磁化自由層(フリー層)とがこの順に積層されたいわゆ
る「スピンバルブ構造」とすることができる。
Further, the magnetoresistive film 120 is, for example,
A so-called "spin valve structure" in which a magnetization fixed layer (pin layer), a non-magnetic intermediate layer (spacer layer), and a magnetization free layer (free layer) are stacked in this order can be used.

【0010】さて、このような垂直通電型の素子におい
ては、特開2000−228002号公報に記載されて
いるように、バイアス膜130の上に電極142が直接
積層されず、その代わりに絶縁膜140が設けられる。
または、バイアス膜130そのものを電気抵抗の高い材
料で形成する必要がある。また一般に、バイアス膜13
0の材料としては、コバルト白金(CoPt)合金など
の硬磁性金属(ハードマグネット)が用いられる。
In such a vertical conduction type element, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-228002, the electrode 142 is not directly laminated on the bias film 130, but instead the insulating film is formed. 140 is provided.
Alternatively, the bias film 130 itself needs to be formed of a material having high electric resistance. Also, in general, the bias film 13
As the material of 0, a hard magnetic metal (hard magnet) such as a cobalt platinum (CoPt) alloy is used.

【0011】また、磁気抵抗効果膜120とハードマグ
ネットバイアス膜130との接触部付近では、磁気抵抗
効果膜120のフリー層が強いバイアスを受けてその透
磁率が極端に低下する場合がある。これを防ぐために
も、通電領域を側面のハードマグネットバイアス膜13
0からある程度、離したところに集中させた「リードオ
ーバーレイド構造」とすることが必要である。
In the vicinity of the contact portion between the magnetoresistive effect film 120 and the hard magnet bias film 130, the free layer of the magnetoresistive effect film 120 may be strongly biased and its magnetic permeability may be extremely reduced. In order to prevent this, the current-carrying region is formed on the side surface of the hard magnet bias film 13.
It is necessary to have a “lead overlayed structure” that is concentrated in a place apart from 0 to some extent.

【0012】前述したAJプロセスの場合、パターニン
グマスクとしてオーバーハングを有するマスクを用いる
と、高抵抗材料や絶縁膜が再生素子の上面の端部付近に
回り込んで形成される。図12に表したように、このオ
ーバーラップする距離Wを制御することでオーバーレイ
ド構造を形成することができる。
In the case of the AJ process described above, when a mask having an overhang is used as a patterning mask, a high resistance material and an insulating film are formed around the end portion of the upper surface of the reproducing element. As shown in FIG. 12, it is possible to form an overlaid structure by controlling the overlapping distance W.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに磁気抵抗効果膜120の上に回り込んで形成された
絶縁層140の先端のエッジEの付近は膜質が悪く、ピ
ンホールをはじめとした各種の欠陥が平坦な部分に比べ
て多い。その結果、見かけ上は磁気抵抗効果膜120の
上面端から制御された距離に絶縁膜140のエッジEが
形成されたとしても、エッジEの付近に存在するピンホ
ールなどの欠陥を介して電流Iがリークし、電極142
と磁気抵抗効果膜120との間で短絡が生じてしまう。
その結果として、磁気抵抗効果膜120への実際の通電
領域が開口部よりも拡がってしまうという問題が生ず
る。
However, the film quality is poor in the vicinity of the edge E at the tip of the insulating layer 140 formed so as to wrap around on the magnetoresistive film 120 in this manner, and various types such as pinholes are included. There are more defects than in the flat part. As a result, even if the edge E of the insulating film 140 is apparently formed at a controlled distance from the upper surface end of the magnetoresistive film 120, the current I passes through a defect such as a pinhole existing near the edge E. Leaks and the electrode 142
A short circuit will occur between the magnetoresistive film 120 and the magnetoresistive film 120.
As a result, there arises a problem that the actual energization region to the magnetoresistive film 120 is wider than the opening.

【0014】本発明は、かかる課題の認識に基づいてな
されたものであり、その目的は、確実に通電領域を規定
することにより高い記録密度にも対応することができ、
しかも歩留まり良く製造できる磁気抵抗効果素子及びそ
の製造方法、磁気記録再生装置を提供することにある。
The present invention has been made on the basis of the recognition of such a problem, and an object of the present invention is to cope with a high recording density by surely defining an energization area.
Moreover, it is an object of the present invention to provide a magnetoresistive element that can be manufactured with a high yield, a manufacturing method thereof, and a magnetic recording / reproducing apparatus.

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の磁気抵抗効果素子は、一主面を有する磁気
抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の一主面のみに直接
積層され、選択的に前記一主面の一部を露出させる開口
部を有する第1の絶縁層と、前記開口部を除く前記第1
の絶縁層の上に一部が延在すると共に、主に前記一主面
とは異なる部位から前記磁気抵抗効果膜の一部に磁気バ
イアスを与える導電性磁性体層と、前記開口部を除く前
記第1の絶縁層上及び前記導電性磁性体層上に形成され
た第2の絶縁層と、前記磁気抵抗効果膜の膜一主面に対
して略垂直な方向に電流を流す一対の電極と、を備え、
前記一対の電極の一方は、前記第1の絶縁層の開口部に
より前記磁気抵抗効果膜との接触部が規定されているこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, a magnetoresistive effect element of the present invention is formed by directly laminating a magnetoresistive effect film having one main surface and only one main surface of the magnetoresistive effect film. A first insulating layer having an opening for selectively exposing a part of the one main surface, and the first insulating layer excluding the opening.
And a conductive magnetic layer that partially extends on the insulating layer and applies a magnetic bias to a part of the magnetoresistive film mainly from a portion different from the one main surface, and the opening is excluded. A second insulating layer formed on the first insulating layer and the conductive magnetic layer, and a pair of electrodes for passing a current in a direction substantially perpendicular to the film main surface of the magnetoresistive film. And
One of the pair of electrodes is characterized in that a contact portion with the magnetoresistive film is defined by the opening of the first insulating layer.

【0015】上記構成によれば、開口の周囲が、第1及
び第2の絶縁層からなる2重の絶縁構造を有する電流ブ
ロック構造により覆われているため、電気的に確実な絶
縁を保つことができる。その結果として、開口によって
通電領域を正確に規定でき、高記録密度に対応できると
同時に出力歩留まりの安定した磁気抵抗効果素子が得ら
れる。
According to the above structure, since the periphery of the opening is covered with the current block structure having the double insulating structure composed of the first and second insulating layers, the electrically reliable insulation is maintained. You can As a result, the current-carrying region can be accurately defined by the opening, and it is possible to obtain a magnetoresistive effect element which can cope with high recording density and which has a stable output yield.

【0016】ここで、前記電流ブロック構造は、前記第
1の絶縁層と前記第2の絶縁層との間に、磁性体層を有
するものとすれば、従来のアバットジャンクションのプ
ロセスを適用して本発明の構造を確実に形成することが
できる。
Here, if the current block structure has a magnetic layer between the first insulating layer and the second insulating layer, a conventional abut junction process is applied. The structure of the present invention can be reliably formed.

【0017】また、前記第1の絶縁層の層厚は、前記磁
気抵抗効果膜の前記主面上において略一定であり、前記
第2の絶縁層の層厚は、前記開口に近づくに従って薄く
されているものとすれば、第1の絶縁層を回り込みによ
らずに形成でき、緻密且つ良好な膜質を与えて電流リー
クを確実に防ぐことができる。
Further, the layer thickness of the first insulating layer is substantially constant on the main surface of the magnetoresistive effect film, and the layer thickness of the second insulating layer is made thinner toward the opening. With such a structure, the first insulating layer can be formed without wraparound, a dense and good film quality can be provided, and current leakage can be reliably prevented.

【0018】また、前記第1の絶縁層の材料と前記第2
の絶縁層の材料とが異なるものとすれば、これらの選択
的なエッチングが容易であり、製造が容易となる。
The material of the first insulating layer and the second material
If the material of the insulating layer is different from the above, the selective etching of these materials is easy and the manufacturing is easy.

【0019】一方、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方
法は、磁気抵抗効果膜を形成する工程と、前記磁気抵抗
効果膜の上に第1の絶縁層を形成する工程と、前記第1
の絶縁層の上に、オーバーハングを有するマスクを形成
する工程と、前記第1の絶縁層及び前記磁気抵抗効果膜
をエッチングして前記マスクオーバーハングの外縁形状
を反映した形状にパターニングする工程と、磁性材料を
堆積することにより前記パターニングされた磁気抵抗効
果膜の周囲に磁性体層を形成するとともに前記磁性材料
を前記オーバーハングの下にも回り込ませて前記第1の
絶縁層の上にも薄い磁性体層を形成する工程と、絶縁材
料を堆積することにより前記磁性体層を覆うように第2
の絶縁層を形成する工程と、前記マスクを除去して開口
から前記第1の絶縁層をエッチングする工程と、前記開
口を介して前記磁気抵抗効果膜に導電性材料を接続形成
する工程と、を備えたことを特徴とする。
On the other hand, in the method of manufacturing a magnetoresistive effect element according to the present invention, a step of forming a magnetoresistive effect film, a step of forming a first insulating layer on the magnetoresistive effect film, and the first step.
A step of forming a mask having an overhang on the insulating layer, and a step of etching the first insulating layer and the magnetoresistive film to form a pattern reflecting the outer edge shape of the mask overhang. Forming a magnetic material layer around the patterned magnetoresistive film by depositing a magnetic material and allowing the magnetic material to wrap around under the overhang and also on the first insulating layer. A step of forming a thin magnetic layer, and a second step of covering the magnetic layer by depositing an insulating material.
Forming an insulating layer, removing the mask, etching the first insulating layer from an opening, and forming a conductive material on the magnetoresistive film through the opening. It is characterized by having.

【0020】上記構成によれば、従来のアバットジャン
クションのプロセスを用いつつ、電流リークのない微細
開口により規定された磁気抵抗効果素子を製造すること
ができる。
According to the above structure, it is possible to manufacture the magnetoresistive element defined by the fine openings without current leakage while using the conventional abutment junction process.

【0021】一方、本発明の磁気記録再生装置は、上記
の本発明によるいずれかの磁気抵抗効果素子を備え、磁
気記録媒体に磁気的に記録された情報の読み取りを可能
としたことを特徴とする。
On the other hand, the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention is provided with any of the magnetoresistive effect elements according to the present invention, and is capable of reading the information magnetically recorded on the magnetic recording medium. To do.

【0022】上記構成によれば、記録密度を大幅に上げ
ても安定した読み取りが可能なる。
According to the above arrangement, stable reading is possible even if the recording density is greatly increased.

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】図1は、本発明の第1の実施の形態にかか
る磁気抵抗効果素子の要部断面構造を例示する模式図で
ある。
FIG. 1 is a schematic view illustrating the cross-sectional structure of the essential part of a magnetoresistive effect element according to the first embodiment of the present invention.

【0024】本発明の磁気抵抗効果素子においては、下
側の絶縁層10の上に磁気抵抗効果膜20がパターニン
グして形成され、その上面に、開口Hを有する電流ブロ
ック構造が形成されている。この電流ブロック構造は、
絶縁層25とバイアス膜30と絶縁層40とを積層した
構造を有する。
In the magnetoresistive effect element of the present invention, the magnetoresistive effect film 20 is patterned and formed on the lower insulating layer 10, and the current block structure having the opening H is formed on the upper surface thereof. . This current block structure is
It has a structure in which an insulating layer 25, a bias film 30, and an insulating layer 40 are laminated.

【0025】絶縁層25は、酸化シリコンや窒化シリコ
ンあるいはアルミナなどにより形成することができる。
そして磁気抵抗効果膜20を両側を挟みさらに絶縁層2
5の上にかかるようにバイアス膜30、30、さらにそ
の上に絶縁層40、40が積層形成されている。これら
バイアス膜30と絶縁層40の先端が磁気抵抗効果膜2
0の上面に延出して電流ブロック構造の一部を構成して
いる。
The insulating layer 25 can be formed of silicon oxide, silicon nitride, alumina, or the like.
Then, the magnetoresistive film 20 is sandwiched on both sides, and the insulating layer 2
The bias films 30 and 30 are laminated on the bias film 5 and the insulating layers 40 and 40 are further stacked thereon. The tips of the bias film 30 and the insulating layer 40 are the magnetoresistive film 2
It extends to the upper surface of 0 and constitutes a part of current block structure.

【0026】バイアス膜30は、例えばコバルト白金
(CoPt)などの各種の磁性材料により形成すること
ができる。また絶縁層40は、アルミナなどの絶縁性の
材料により形成することができる。
The bias film 30 can be formed of various magnetic materials such as cobalt platinum (CoPt). The insulating layer 40 can be formed of an insulating material such as alumina.

【0027】そして、上側電極50が開口Hを介して磁
気抵抗効果膜20に接続するように形成されている。ま
た、磁気抵抗効果膜20の下側には、下側電極60が接
続されている。つまり、この構造の場合、絶縁層40、
40の開口部が「通電領域」として規定されている。
The upper electrode 50 is formed so as to be connected to the magnetoresistive film 20 through the opening H. A lower electrode 60 is connected to the lower side of the magnetoresistive film 20. That is, in the case of this structure, the insulating layer 40,
The 40 openings are defined as "energized areas".

【0028】ここで、磁気抵抗効果膜20は、例えば、
磁化固着層(ピン層)と非磁性中間層(スペーサ層)と
磁化自由層(フリー層)とがこの順に積層されたいわゆ
る「スピンバルブ構造」とすることができ、あるいは磁
気抵抗効果を有するその他各種の構造としてもよい。
Here, the magnetoresistive film 20 is, for example,
A so-called “spin valve structure” in which a magnetization pinned layer (pin layer), a non-magnetic intermediate layer (spacer layer), and a magnetization free layer (free layer) are stacked in this order, or which has a magnetoresistive effect It may have various structures.

【0029】本発明によれば、開口Hの周囲は、絶縁層
25と絶縁層40からなる2重の絶縁構造を有する電流
ブロック構造により覆われているため、電気的に確実な
絶縁を保つことができる。その結果として、開口Hによ
って通電領域を正確に規定でき、高記録密度に対応でき
ると同時に出力歩留まりの安定した磁気抵抗効果素子が
得られる。
According to the present invention, the periphery of the opening H is covered with a current block structure having a double insulating structure composed of the insulating layer 25 and the insulating layer 40, so that an electrically reliable insulation is maintained. You can As a result, the current-carrying region can be accurately defined by the opening H, and a magnetoresistive effect element having a high output density and a stable output yield can be obtained.

【0030】これらのうち、特に絶縁層25は、絶縁層
40のような「回り込み」により形成された膜ではない
ので、膜質が良好で緻密であり、層厚を薄くしても確実
な絶縁性を発揮させることができる。
Of these, the insulating layer 25 is not a film formed by "wraparound" like the insulating layer 40, so that the film quality is good and dense, and even if the layer thickness is made thin, a reliable insulating property is obtained. Can be demonstrated.

【0031】また、絶縁層25を設けることにより、開
口Hの周辺において、バイアス膜30と磁気抵抗効果膜
20との距離を離すことができる。バイアス膜30が発
生するバイアス磁界は、磁気抵抗効果膜20の磁区を制
御する作用を有する一方で、磁気抵抗効果膜20のフリ
ー層の透磁率を低下させてしまう虞もある。これに対し
て、本発明によれば、開口Hの周囲において、バイアス
膜30と磁気抵抗効果膜20との間に絶縁層25を設け
てバイアス膜30とフリー層との距離をとることによ
り、通電領域の近傍でバイアス膜30からの漏れ磁界に
よりフリー層の透磁率が低下するという問題を解消する
こともできる。
Further, by providing the insulating layer 25, the bias film 30 and the magnetoresistive effect film 20 can be separated from each other around the opening H. The bias magnetic field generated by the bias film 30 has a function of controlling the magnetic domains of the magnetoresistive effect film 20, but may reduce the magnetic permeability of the free layer of the magnetoresistive effect film 20. On the other hand, according to the present invention, by providing the insulating layer 25 between the bias film 30 and the magnetoresistive effect film 20 around the opening H to keep the distance between the bias film 30 and the free layer, It is also possible to solve the problem that the magnetic permeability of the free layer decreases due to the leakage magnetic field from the bias film 30 near the current-carrying region.

【0032】またさらに、本発明によれば、磁気抵抗効
果素子の厚みS2を薄くすることができる。すなわち、
図12に例示した構造の場合、絶縁層140の先端Eの
付近での電流リークを防ぐためには、この部分の厚みを
増さなければならない。
Furthermore, according to the present invention, the thickness S2 of the magnetoresistive effect element can be reduced. That is,
In the case of the structure illustrated in FIG. 12, the thickness of this portion must be increased in order to prevent current leakage near the tip E of the insulating layer 140.

【0033】図2は、図12に例示した構造において、
絶縁層140を厚く形成した構造を例示する模式図であ
る。同図に表したように、絶縁層140を厚く形成する
と、磁気抵抗効果膜120との重なり部にかけて形成さ
れる段差の高さS1も大きくなる。上側電極142に供
給される電流Iは、この段差に遮られないように流さな
ければならないので、上側電極142の厚みも必然的に
増す必要が生ずる。その結局、磁気抵抗効果素子の全体
の厚みS2が増すこととなり、図示しない上下シールド
間距離が大きくなって、再生分解能が低下するという問
題が生じたり、上電極の平坦化プロセスが煩雑になった
りするなどの問題が生ずる。
FIG. 2 shows the structure shown in FIG.
It is a schematic diagram which illustrates the structure which formed the insulating layer 140 thickly. As shown in the figure, when the insulating layer 140 is formed thick, the height S1 of the step formed over the overlapping portion with the magnetoresistive film 120 also becomes large. Since the current I supplied to the upper electrode 142 has to flow so as not to be blocked by this step, it is necessary to inevitably increase the thickness of the upper electrode 142. As a result, the total thickness S2 of the magnetoresistive effect element increases, and the distance between the upper and lower shields (not shown) increases, which causes a problem that the reproduction resolution decreases, and the flattening process of the upper electrode becomes complicated. Problems such as doing occur.

【0034】これに対して、本発明によれば、磁気抵抗
効果膜20の上に設ける絶縁層25の膜質を緻密にし
て、その層厚を薄く形成しても十分に電流をブロックす
ることができる。すると、その上に重ねられる絶縁層4
0の厚みも薄くてよく、段差の高さS1を低くすること
ができる。つまり、この段差により上部シールドの磁気
特性や電流が邪魔される心配はなく、磁気抵抗効果素子
の全体の厚みS2を薄くすることができる。その結果、
図示しない上下シールド間の間隔を縮小し、再生分解能
を十分に高くすることができる。
On the other hand, according to the present invention, the current can be sufficiently blocked even if the insulating layer 25 provided on the magnetoresistive film 20 is made dense and the layer thickness is made thin. it can. Then, the insulating layer 4 overlaid thereon
The thickness of 0 may be thin, and the height S1 of the step can be reduced. In other words, there is no concern that the magnetic properties and current of the upper shield will be obstructed by this step, and the total thickness S2 of the magnetoresistive effect element can be reduced. as a result,
The reproduction resolution can be sufficiently increased by reducing the interval between the upper and lower shields (not shown).

【0035】次に、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方
法について説明する。
Next, a method of manufacturing the magnetoresistive effect element of the present invention will be described.

【0036】図3乃至図5は、本発明の磁気抵抗効果素
子の要部製造工程を表す工程断面図である。
3 to 5 are process cross-sectional views showing a main part manufacturing process of the magnetoresistive effect element of the present invention.

【0037】まず、図3(a)に表したように、下側シ
ールド(図示せず)上に、下側絶縁層10と下側電極と
なる下ピラー60とを形成する。下ピラー60は、磁気
抵抗効果膜に下側からセンス電流を供給(もしくは流
出)させる機能を有する。下ピラーの材料としては、銅
(Cu)、金(Au)、銀(Ag)などの各種の導電性
材料を用いることができる。
First, as shown in FIG. 3A, the lower insulating layer 10 and the lower pillar 60 serving as the lower electrode are formed on the lower shield (not shown). The lower pillar 60 has a function of supplying (or outflowing) a sense current to the magnetoresistive film from below. As the material of the lower pillar, various conductive materials such as copper (Cu), gold (Au), and silver (Ag) can be used.

【0038】本具体例においては、下ピラー60の材料
として銅(Cu)、絶縁層60の材料としてSiO
用いた。また、下ピラー60は、直径約100nmの円
柱状に形成した。
In this example, copper (Cu) was used as the material of the lower pillar 60 and SiO 2 was used as the material of the insulating layer 60. Further, the lower pillar 60 was formed in a cylindrical shape having a diameter of about 100 nm.

【0039】次に、CPP型のGMR膜を成膜し、さら
にその上に絶縁層25を堆積する。絶縁層25として
は、CVD法などを用いて緻密で膜質の良好な酸化シリ
コンや窒化シリコンなどの薄膜を形成することができ
る。さらにその上に、GMR膜20のサイズを約0.2
5μm幅にパターニングするためのT型レジスト300
を形成する。すなわち、レジスト300の断面形状はT
字型をしており、図中の幅aは0.25μm、オーバー
ハング量bは例えば0.07μmとする。
Next, a CPP type GMR film is formed and an insulating layer 25 is further deposited thereon. As the insulating layer 25, a thin film such as silicon oxide or silicon nitride which is dense and has a good film quality can be formed by using the CVD method or the like. Further thereon, the size of the GMR film 20 is set to about 0.2.
T-type resist 300 for patterning with a width of 5 μm
To form. That is, the cross-sectional shape of the resist 300 is T
The shape is V-shaped, the width a in the figure is 0.25 μm, and the overhang amount b is 0.07 μm, for example.

【0040】ここで、CPPGMR膜20を構成する積
層構造の材料と層厚は、例えば、下側から、タンタル
(Ta)5nm/コバルト鉄(CoFe)1nm/銅
(Cu)1nm/コバルト鉄(CoFe)1nm/銅
(Cu)1nm/コバルト鉄(CoFe)1nm/銅
(Cu)7nm/コバルト鉄(CoFe)1nm/銅
(Cu)1nm/コバルト鉄(CoFe)1nm/銅
(Cu)1nm/コバルト鉄(CoFe)1nm/白金
マンガン(PtMn)23nm/タンタル(Ta)2n
mとすることができる。
Here, the material and layer thickness of the laminated structure constituting the CPPGMR film 20 are, for example, from the bottom, tantalum (Ta) 5 nm / cobalt iron (CoFe) 1 nm / copper (Cu) 1 nm / cobalt iron (CoFe). ) 1 nm / copper (Cu) 1 nm / cobalt iron (CoFe) 1 nm / copper (Cu) 7 nm / cobalt iron (CoFe) 1 nm / copper (Cu) 1 nm / cobalt iron (CoFe) 1 nm / copper (Cu) 1 nm / cobalt iron (CoFe) 1 nm / platinum manganese (PtMn) 23 nm / tantalum (Ta) 2n
It can be m.

【0041】また、絶縁層25は、例えば膜厚が5nm
の酸化シリコン(SiO)とすることができる。
The insulating layer 25 has a film thickness of 5 nm, for example.
Silicon oxide (SiO 2 ).

【0042】次に、図3(b)に表したように、レジス
ト300をマスクとしてCPPGMR膜20と絶縁層2
5をイオンミリングなどの異方性エッチングによってパ
ターニングする。この際には、GMR膜20と絶縁層2
5は、マスクの外縁以上すなわち、オーバーハングの外
側の形状に応じてエッチングされる。
Next, as shown in FIG. 3B, the CPPG MR film 20 and the insulating layer 2 are formed using the resist 300 as a mask.
5 is patterned by anisotropic etching such as ion milling. At this time, the GMR film 20 and the insulating layer 2
5 is etched depending on the outer edge of the mask, that is, the shape outside the overhang.

【0043】次に、図4(a)に表したように、レジス
ト300を残したまま連続的に、バイアス膜30と絶縁
層40の堆積を行う。バイアス膜30は、例えば層厚5
0nmのコバルト白金とすることができ、絶縁層40は
例えば層厚20nmの酸化アルミニウム(Al
とすることができる。 また、絶縁層10とバイアス膜
30との間に、クロム(Cr)などからなるバイアス膜
下地膜(図示せず)を設けてもよい。この場合のバイア
ス下地膜の層厚は、5nm程度でよい。
Next, as shown in FIG. 4A, the bias film 30 and the insulating layer 40 are continuously deposited while leaving the resist 300. The bias film 30 has, for example, a layer thickness of 5
The insulating layer 40 may be made of cobalt platinum having a thickness of 0 nm, and the insulating layer 40 may have a thickness of 20 nm, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
Can be A bias film base film (not shown) made of chromium (Cr) or the like may be provided between the insulating layer 10 and the bias film 30. In this case, the bias underlayer film may have a layer thickness of about 5 nm.

【0044】この堆積工程において、バイアス膜30や
絶縁層40の材料はレジスト300のオーバーハング部
の下に回り込み、図示したようにGMR膜20の上にも
形成される。
In this deposition process, the material of the bias film 30 and the insulating layer 40 wraps under the overhang portion of the resist 300 and is also formed on the GMR film 20 as shown in the figure.

【0045】次に、図4(b)に表したようにレジスト
300を剥離すると、レジスト300とGMR膜20と
の接触部分には堆積物が回り込んでおらず、約0.1μ
mの開口Hが形成されている。また、レジスト300に
は、前述したようなオーバーハングを設けてあるので、
バイアス膜30、絶縁層40をリフトオフする際の「段
切れ」を確実に生じさせて、これらのパターニングを確
実に行うことができる。
Next, when the resist 300 is peeled off as shown in FIG. 4B, the deposit does not wrap around the contact portion between the resist 300 and the GMR film 20, and the deposit is about 0.1 μm.
An opening H of m is formed. In addition, since the resist 300 has the overhang as described above,
It is possible to surely cause “step break” when the bias film 30 and the insulating layer 40 are lifted off, and to reliably perform patterning thereof.

【0046】次に、図5(a)に表したように、CHF
ガスによるRIE(reactive IonEtching)により絶
縁層25をエッチングする。ここで、絶縁層40を構成
するAlと、絶縁層25を構成するSiOとの
選択比が例えば約10前後となる条件においてエッチン
グを行うことにより、Alからなる絶縁層40を
ほとんどエッチングせず、GMR膜20の上のSiO2
からなる絶縁層25のみを選択的にエッチングすること
ができる。その結果として、GMR膜20の上でAl
膜40により覆われた部分においては絶縁層25が
残り、Al 膜40でカバーされていなかった部分
の絶縁層25はエッチングされ、GMR膜20を構成す
るタンタル(Ta)膜が露出した状態となる。
Next, as shown in FIG. 5A, CHF
ThreeCompleted by RIE (reactive Ion Etching) by gas
The edge layer 25 is etched. Here, the insulating layer 40 is formed.
AlTwoOThreeAnd SiO constituting the insulating layer 25TwoWith
Etching under the condition that the selection ratio is about 10
By performingTwoOThreeInsulating layer 40 consisting of
Almost no etching, SiO2 on the GMR film 20
To selectively etch only the insulating layer 25 consisting of
You can As a result, Al on the GMR film 20Two
OThreeIn the portion covered by the film 40, the insulating layer 25
The rest, AlTwoO ThreeArea not covered by membrane 40
Of the insulating layer 25 is etched to form the GMR film 20.
The tantalum (Ta) film is exposed.

【0047】次に、図5(b)に表したように、その上
から上側電極となる銅(Cu)膜を形成する。こうする
ことで、開口Hの部分でのみGMR膜20に対する電気
的接触を形成し、GMR膜20の下面では下ピラー60
と電気的接触をする磁気抵抗効果素子が形成される。こ
の後、さらにこの上に上部シールド膜(図示せず)を形
成して、再生ヘッド部が完成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a copper (Cu) film to be an upper electrode is formed from above. By doing so, electrical contact with the GMR film 20 is formed only in the portion of the opening H, and the lower pillar 60 is formed on the lower surface of the GMR film 20.
A magnetoresistive effect element is formed that is in electrical contact with. After that, an upper shield film (not shown) is further formed thereon, and the reproducing head section is completed.

【0048】以上説明したように、本発明によれば、磁
気抵抗効果膜20の上に絶縁層25を形成し、オーバー
ハングを有するマスクを用いて異方性エッチングにより
パターニングした後に、バイアス膜30と絶縁層40を
回り込ませて形成することにより、開口Hの周囲に2重
絶縁構造をセルフアライン的に形成することができる。
As described above, according to the present invention, after the insulating layer 25 is formed on the magnetoresistive effect film 20 and patterned by anisotropic etching using a mask having an overhang, the bias film 30 is formed. By forming the insulating layer 40 so as to surround it, the double insulating structure can be formed around the opening H in a self-aligned manner.

【0049】また、オーバーハングを有するマスクを形
成することにより、バイアス膜30と絶縁層40の「段
切れ」を確実に生じさせ、これらのパターニングを確実
に実行することができる。
Further, by forming a mask having an overhang, it is possible to surely cause "step break" between the bias film 30 and the insulating layer 40, and to perform patterning of these.

【0050】また、本発明によれば、CPPGMR膜2
0をパターニングする際に、オーバーハングを有するT
型形状マスクを用いることにより通常なAJプロセスを
そのまま適用できる点でも便利である。
Further, according to the present invention, the CPPGMR film 2
T having an overhang when patterning 0
It is also convenient in that a normal AJ process can be applied as it is by using a mold mask.

【0051】ところで、このようなオーバーハングを有
するT型形状マスクを形成する方法としては、まず2層
のレジストを形成し、上層のレジストを露光しさらに現
像して、この現像により下層レジストに「食い込み」を
形成する方法が一般的に使用される。ただし、この方法
だと、オーバーハング量を数10nm程度で形成する場
合、現像条件がかなり厳しくなる。
By the way, as a method of forming a T-shaped mask having such an overhang, first, two layers of resist are formed, the upper layer resist is exposed and further developed, and this development is performed to form a lower layer resist. The method of forming "bite" is commonly used. However, with this method, when forming an overhang amount of about several tens of nm, the developing condition becomes considerably severe.

【0052】そこで、このようなオーバーハングの量を
精密に制御できる方法について以下に説明する。
Therefore, a method for precisely controlling the amount of such overhang will be described below.

【0053】図6及び図7は、本発明の製造方法の変型
例を表す工程断面図である。
6 and 7 are process sectional views showing a modified example of the manufacturing method of the present invention.

【0054】まず、図6(a)に表したように、GMR
膜20、絶縁層25の上に第1層目の低分子量ポリマー
層210、その上にSiOなどのハードマスク220
を順次形成し、この上にEBレジスト230を塗布して
GMR膜のパターンを形成する。ここで、低分子量ポリ
マー層210の厚さは40nm、SiO2ハードマスク
220の膜厚さは150nm程度とすることができる。
First, as shown in FIG. 6A, GMR
The first low molecular weight polymer layer 210 is provided on the film 20 and the insulating layer 25, and a hard mask 220 such as SiO 2 is provided thereon.
Are sequentially formed, and an EB resist 230 is applied thereon to form a GMR film pattern. Here, the low molecular weight polymer layer 210 may have a thickness of 40 nm, and the SiO 2 hard mask 220 may have a thickness of approximately 150 nm.

【0055】次に、図6(b)に表したように、CHF
ガスによるRIEによってSiO ハードマスク22
0をパターニングする。
Next, as shown in FIG. 6B, CHF
ThreeSiO by RIE with gas TwoHard mask 22
Pattern 0.

【0056】さらに、図6(c)に表したように、ガス
をOガスに変えて低分子量ポリマー層210をエッチ
ングする。このとき、RIE条件を制御することによ
り、約40nm程度のオーバーハングを形成することが
できる。
Further, as shown in FIG. 6C, the gas is changed to O 2 gas to etch the low molecular weight polymer layer 210. At this time, an overhang of about 40 nm can be formed by controlling the RIE conditions.

【0057】これ以降は、通常のAJプロセスを適用す
ることができる。
After that, the normal AJ process can be applied.

【0058】すなわち、図7(a)に表したように、S
iOハードマスク220を用いて絶縁層25及びGM
R膜20をイオンミリングによりパターニングする。さ
らに、コバルト白金(CoPt)バイアス膜30および
アルミナ絶縁層40を堆積する。
That is, as shown in FIG. 7A, S
Insulating layer 25 and GM using iO 2 hard mask 220
The R film 20 is patterned by ion milling. Further, a cobalt platinum (CoPt) bias film 30 and an alumina insulating layer 40 are deposited.

【0059】そして、低分子量ポリマー層210からリ
フトオフすることにより、図7(b)に表したように、
ドライプロセスで開口幅が精密にコントロールされた開
口Hを形成することができる。
Then, by lifting off from the low molecular weight polymer layer 210, as shown in FIG.
The opening H whose opening width is precisely controlled can be formed by a dry process.

【0060】ここで、図6及び図7に例示した方法にお
いては、低分子量ポリマー層210とハードマスク22
0との間に作用する応力により、場合によっては低分子
量ポリマー層210とハードマスク220との界面、あ
るいは低分子量ポリマー層210と絶縁層25との界面
で剥離が生ずることがありうる。
Here, in the method illustrated in FIGS. 6 and 7, the low molecular weight polymer layer 210 and the hard mask 22 are used.
In some cases, the stress acting between the low molecular weight polymer layer 210 and the hard mask 220 or the interface between the low molecular weight polymer layer 210 and the insulating layer 25 may cause peeling.

【0061】このような場合には、SiO2ハードマス
クをSOG(Spin On Glass)のように塗布法により形
成するか、または以下に説明する方法を用いるとよい。
図8及び図9は、本発明の製造方法のさらなる変型例を
表す工程断面図である。
In such a case, the SiO 2 hard mask may be formed by a coating method such as SOG (Spin On Glass), or the method described below may be used.
8 and 9 are process cross-sectional views showing a further modified example of the manufacturing method of the present invention.

【0062】まず、図8(a)に表したように、GMR
膜20、絶縁層25の上にシリコン(Si)層240を
40nm程度の厚みに形成する。さらにその上に、EB
レジストによるパターン250を形成する。
First, as shown in FIG. 8A, GMR
A silicon (Si) layer 240 is formed on the film 20 and the insulating layer 25 to a thickness of about 40 nm. On top of that, EB
A resist pattern 250 is formed.

【0063】次に、図8(b)に表したように、CHF
−CF混合ガスを用いてシリコン層240をエッチ
ングし、さらにサイドエッチングによりオーバーハング
を形成する。このRIEにより、オーバーハング量を約
40nm程度にコントロールでる。
Next, as shown in FIG. 8B, CHF
3 with a -CF 4 mixture gas to etch the silicon layer 240 is further formed an overhang by side etching. By this RIE, the amount of overhang can be controlled to about 40 nm.

【0064】次に、図8(c)に表したように、EBレ
ジスト250とシリコン層240とからなる積層T型マ
スクを用いて、絶縁層25及びGMR膜20をイオンミ
リングによりパターニングする。引き続いて、コバルト
白金(CoPt)バイアス膜30とアルミナ絶縁層40
を堆積する。
Next, as shown in FIG. 8C, the insulating layer 25 and the GMR film 20 are patterned by ion milling using a laminated T-type mask composed of the EB resist 250 and the silicon layer 240. Subsequently, the cobalt platinum (CoPt) bias film 30 and the alumina insulating layer 40 are formed.
Deposit.

【0065】次に、図9(a)に表したように、EBレ
ジスト250をリフトオフして除去する。
Next, as shown in FIG. 9A, the EB resist 250 is lifted off and removed.

【0066】そして、図9(b)に表したように、アル
ミナ絶縁層40をマスクとしてシリコン層240をCF
ガスによりRIEエッチングすることにより、ドライ
プロセスで開口幅が精密にコントロールされた開口Hを
形成することができる。
Then, as shown in FIG. 9B, the silicon layer 240 is subjected to CF by using the alumina insulating layer 40 as a mask.
By performing RIE etching with 4 gases, it is possible to form the opening H whose opening width is precisely controlled by a dry process.

【0067】次に、本発明の磁気抵抗効果素子を用いた
磁気記録再生装置について説明する。すなわち、前述し
た本発明の磁気抵抗効果素子は、例えば、記録再生一体
型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気記録再生
装置に搭載することができる。
Next, a magnetic recording / reproducing apparatus using the magnetoresistive effect element of the present invention will be described. That is, the above-described magnetoresistive element of the present invention can be incorporated in, for example, a recording / reproducing integrated magnetic head assembly and mounted in a magnetic recording / reproducing apparatus.

【0068】図10は、このような磁気記録再生装置の
概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本発
明の磁気記録再生装置150は、ロータリーアクチュエ
ータを用いた形式の装置である。同図において、記録用
媒体ディスク200は、スピンドル152に装着され、
図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図
示しないモータにより矢印Aの方向に回転する。本発明
の磁気記録再生装置150は、複数の媒体ディスク20
0を備えたものとしてもよい。
FIG. 10 is a perspective view of an essential part illustrating a schematic structure of such a magnetic recording / reproducing apparatus. That is, the magnetic recording / reproducing apparatus 150 of the present invention is an apparatus of the type using a rotary actuator. In the figure, a recording medium disc 200 is mounted on a spindle 152,
The motor is rotated in the direction of arrow A by a motor (not shown) in response to a control signal from a drive device controller (not shown). The magnetic recording / reproducing apparatus 150 of the present invention is provided with a plurality of medium disks 20.
It may have 0.

【0069】媒体ディスク200に格納する情報の記録
再生を行うヘッドスライダ153は、薄膜状のサスペン
ション154の先端に取り付けられている。ここで、ヘ
ッドスライダ153は、例えば、前述したいずれかの実
施の形態にかかる磁気抵抗効果素子あるいは磁気ヘッド
をその先端付近に搭載している。
A head slider 153 for recording / reproducing information stored in the medium disk 200 is attached to the tip of a thin film suspension 154. Here, the head slider 153 has, for example, the magnetoresistive effect element or the magnetic head according to any of the above-described embodiments mounted near the tip thereof.

【0070】媒体ディスク200が回転すると、ヘッド
スライダ153の媒体対向面(ABS)は媒体ディスク
200の表面から所定の浮上量をもって保持される。あ
るいはスライダが媒体ディスク200と接触するいわゆ
る「接触走行型」であってもよい。
When the medium disk 200 rotates, the medium facing surface (ABS) of the head slider 153 is held with a predetermined flying height above the surface of the medium disk 200. Alternatively, the slider may be a so-called “contact traveling type” in which the slider contacts the medium disk 200.

【0071】サスペンション154は、図示しない駆動
コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータ
アーム155の一端に接続されている。アクチュエータ
アーム155の他端には、リニアモータの一種であるボ
イスコイルモータ156が設けられている。ボイスコイ
ルモータ156は、アクチュエータアーム155のボビ
ン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコ
イルを挟み込むように対向して配置された永久磁石およ
び対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
The suspension 154 is connected to one end of an actuator arm 155 having a bobbin portion for holding a drive coil (not shown). A voice coil motor 156, which is a kind of linear motor, is provided at the other end of the actuator arm 155. The voice coil motor 156 includes a drive coil (not shown) wound around the bobbin of the actuator arm 155, and a magnetic circuit including a permanent magnet and a facing yoke that are arranged to face each other so as to sandwich the coil.

【0072】アクチュエータアーム155は、スピンド
ル157の上下2箇所に設けられた図示しないボールベ
アリングによって保持され、ボイスコイルモータ156
により回転摺動が自在にできるようになっている。
The actuator arm 155 is held by ball bearings (not shown) provided at two positions above and below the spindle 157, and the voice coil motor 156 is provided.
With this, it is possible to freely rotate and slide.

【0073】図11は、アクチュエータアーム155か
ら先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡
大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ1
60は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有
するアクチュエータアーム155を有し、アクチュエー
タアーム155の一端にはサスペンション154が接続
されている。サスペンション154の先端には、図1乃
至図9に関して前述したいずれかの磁気抵抗効果素子を
磁気検出素子として具備するヘッドスライダ153が取
り付けられている。サスペンション154は信号の書き
込みおよび読み取り用のリード線164を有し、このリ
ード線164とヘッドスライダ153に組み込まれた磁
気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中1
65は磁気ヘッドアッセンブリ160の電極パッドであ
る。
FIG. 11 is an enlarged perspective view of the magnetic head assembly ahead of the actuator arm 155 as viewed from the disk side. That is, the magnetic head assembly 1
The reference numeral 60 has an actuator arm 155 having, for example, a bobbin portion that holds a drive coil, and a suspension 154 is connected to one end of the actuator arm 155. A head slider 153 having one of the magnetoresistive effect elements described above with reference to FIGS. 1 to 9 as a magnetic detection element is attached to the tip of the suspension 154. The suspension 154 has a lead wire 164 for writing and reading signals, and the lead wire 164 and each electrode of the magnetic head incorporated in the head slider 153 are electrically connected. 1 in the figure
Reference numeral 65 is an electrode pad of the magnetic head assembly 160.

【0074】本発明によれば、図1乃至図9に関して前
述したいずれかの磁気抵抗効果素子を具備することによ
り、特に素子サイズを微細化した場合において、従来よ
りも高い記録密度で媒体ディスク200に磁気的に記録
された情報を高感度で確実に読みとることが可能とな
る。
According to the present invention, by including any of the magnetoresistive effect elements described above with reference to FIGS. 1 to 9, the medium disk 200 has a higher recording density than the conventional one, especially when the element size is miniaturized. It is possible to reliably read the information magnetically recorded on the recording medium with high sensitivity.

【0075】以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施
の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの
具体例に限定されるものではない。例えば、磁気抵抗効
果素子を構成する強磁性体層、絶縁膜、反強磁性体層、
非磁性金属層、電極などの具体的な材料や、膜厚、形
状、寸法などに関しては、当業者が適宜選択することに
より本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることがで
きるものも本発明の範囲に包含される。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, a ferromagnetic layer, an insulating film, an antiferromagnetic layer that constitutes a magnetoresistive effect element,
Specific materials such as the non-magnetic metal layer, the electrodes, and the like, the film thickness, shape, dimensions, and the like can be appropriately implemented by those skilled in the art to carry out the present invention in the same manner and obtain similar effects. Within the scope of the present invention.

【0076】また、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁気
メモリ(MRAM)としても用いることができ、素子サ
イズを微細化して高集積度のメモリを実現できる。
Further, the magnetoresistive effect element of the present invention can be used also as a magnetic memory (MRAM), and the element size can be miniaturized to realize a highly integrated memory.

【0077】また、本発明は、長手磁気記録方式のみな
らず垂直磁気記録方式の磁気ヘッドあるいは磁気再生装
置についても同様に適用して同様の効果を得ることがで
きる。
Further, the present invention can be applied to the magnetic head or the magnetic reproducing apparatus of the perpendicular magnetic recording system as well as the longitudinal magnetic recording system, and the same effect can be obtained.

【0078】さらに、本発明を用いる磁気再生装置は、
特定の記録媒体を定常的に備えたいわゆる固定式のもの
でも良く、一方、記録媒体が差し替え可能ないわゆる
「リムーバブル」方式のものでも良い。
Further, the magnetic reproducing apparatus using the present invention is
A so-called fixed type in which a specific recording medium is constantly provided may be used, while a so-called “removable” type in which the recording medium is replaceable may be used.

【0079】その他、本発明の実施の形態として上述し
た磁気抵抗効果素子、磁気メモリ及び磁気ヘッドを基に
して、当業者が適宜設計変更して実施しうるすべての磁
気抵抗効果素子、磁気メモリ及び磁気ヘッドも同様に本
発明の範囲に属する。
In addition, based on the magnetoresistive effect element, the magnetic memory, and the magnetic head described above as the embodiments of the present invention, all magnetoresistive effect elements, magnetic memories, and the like which can be appropriately modified and implemented by those skilled in the art. The magnetic head also belongs to the scope of the present invention.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
磁気抵抗効果膜と電極とを接続する開口の周囲を、2層
の絶縁層からなる2重の絶縁構造を有する電流ブロック
構造により覆うため、電気的に確実な絶縁を保つことが
できる。その結果として、開口Hによって通電領域を正
確に規定でき、高記録密度に対応できると同時に出力歩
留まりの安定した磁気抵抗効果素子が得られる。
As described in detail above, according to the present invention,
Since the periphery of the opening that connects the magnetoresistive film and the electrode is covered with the current block structure having the double insulating structure including the two insulating layers, it is possible to maintain electrically reliable insulation. As a result, the current-carrying region can be accurately defined by the opening H, and a magnetoresistive effect element having a high output density and a stable output yield can be obtained.

【0081】また、本発明の磁気抵抗効果素子を磁気記
録システムにおける再生用の磁気検出素子として用いた
場合には、記録密度の高密度化に対応して検出素子のサ
イズを微細化することができ、超記録密度の磁気記録シ
ステムを実現可能とすることができる。
When the magnetoresistive effect element of the present invention is used as a reproducing magnetic detecting element in a magnetic recording system, the size of the detecting element can be miniaturized in response to higher recording density. Therefore, it is possible to realize a magnetic recording system having a super recording density.

【0082】すなわち、磁気抵抗効果素子を用いた超高
密度磁気記録システムを実現することができ、産業上の
メリットは多大である。
That is, it is possible to realize an ultrahigh-density magnetic recording system using a magnetoresistive effect element, which is a great industrial advantage.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる磁気抵抗効
果素子の要部断面構造を例示する模式図である。
FIG. 1 is a schematic view illustrating a cross-sectional structure of a main part of a magnetoresistive effect element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図12に例示した構造において、絶縁層140
を厚く形成した構造を例示する模式図である。
FIG. 2 shows an insulating layer 140 in the structure illustrated in FIG.
It is a schematic diagram which illustrates the structure which formed thickly.

【図3】本発明の磁気抵抗効果素子の要部製造工程を表
す工程断面図である。
FIG. 3 is a process cross-sectional view showing a main part manufacturing process of the magnetoresistive effect element of the present invention.

【図4】本発明の磁気抵抗効果素子の要部製造工程を表
す工程断面図である。
FIG. 4 is a process cross-sectional view showing a main part manufacturing process of the magnetoresistive effect element of the present invention.

【図5】本発明の磁気抵抗効果素子の要部製造工程を表
す工程断面図である。
FIG. 5 is a process cross-sectional view showing a main part manufacturing process of the magnetoresistive effect element of the present invention.

【図6】本発明の製造方法の変型例を表す工程断面図で
ある。
FIG. 6 is a process sectional view illustrating a modified example of the manufacturing method of the present invention.

【図7】本発明の製造方法の変型例を表す工程断面図で
ある。
FIG. 7 is a process sectional view illustrating a modified example of the manufacturing method of the present invention.

【図8】本発明の製造方法のさらなる変型例を表す工程
断面図である。
FIG. 8 is a process sectional view showing a further modified example of the manufacturing method of the present invention.

【図9】本発明の製造方法のさらなる変型例を表す工程
断面図である。
FIG. 9 is a process sectional view illustrating a further modified example of the manufacturing method of the present invention.

【図10】本発明の磁気記録再生装置の概略構成を例示
する要部斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view of a main part illustrating a schematic configuration of a magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention.

【図11】アクチュエータアーム155から先の磁気ヘ
ッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図であ
る。
FIG. 11 is an enlarged perspective view of the magnetic head assembly from the actuator arm 155 as viewed from the disk side.

【図12】垂直通電型のGMR素子に従来のAJプロセ
スを適用して得られる断面構造を表す模式図である。
FIG. 12 is a schematic view showing a cross-sectional structure obtained by applying a conventional AJ process to a vertical conduction type GMR element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 下側絶縁層 20 磁気抵抗効果膜 25 絶縁層 30 バイアス膜 40 絶縁層 50 上側電極 60 下側電極 60 絶縁層 110 絶縁層 120 磁気抵抗効果膜 130 ハードマグネットバイアス膜 130 バイアス膜 140 絶縁層 142 下側電極 144 上側電極 150 磁気記録再生装置 152 スピンドル 153 ヘッドスライダ 154 サスペンション 155 アクチュエータアーム 156 ボイスコイルモータ 157 スピンドル 160 磁気ヘッドアッセンブリ 164 リード線 200 媒体ディスク 210 低分子量ポリマー層 220 ハードマスク 230 レジスト 240 シリコン層 250 レジスト H 開口 10 Lower insulating layer 20 Magnetoresistive film 25 insulating layer 30 bias film 40 insulating layer 50 Upper electrode 60 Lower electrode 60 insulating layer 110 insulating layer 120 Magnetoresistive film 130 Hard magnet bias film 130 bias film 140 insulating layer 142 Lower electrode 144 upper electrode 150 Magnetic recording / reproducing device 152 spindle 153 head slider 154 suspension 155 actuator arm 156 voice coil motor 157 spindle 160 Magnetic head assembly 164 Lead wire 200 media discs 210 Low molecular weight polymer layer 220 hard mask 230 resist 240 Silicon layer 250 resist H opening

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 友彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 原 通子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 橋本 進 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 2G017 AC09 AD56 AD64 5D034 BA03 BA15 BA19 CA08 DA07   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tomohiko Nagata             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Michiko Hara             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Susumu Hashimoto             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center F-term (reference) 2G017 AC09 AD56 AD64                 5D034 BA03 BA15 BA19 CA08 DA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一主面を有する磁気抵抗効果膜と、 前記磁気抵抗効果膜の一主面のみに直接積層され、選択
的に前記一主面の一部を露出させる開口部を有する第1
の絶縁層と、 前記開口部を除く前記第1の絶縁層の上に一部が延在す
ると共に、主に前記一主面とは異なる部位から前記磁気
抵抗効果膜の一部に磁気バイアスを与える導電性磁性体
層と、 前記開口部を除く前記第1の絶縁層上及び前記導電性磁
性体層上に形成された第2の絶縁層と、 前記磁気抵抗効果膜の膜一主面に対して略垂直な方向に
電流を流す一対の電極と、を備え、 前記一対の電極の一方は、前記第1の絶縁層の開口部に
より前記磁気抵抗効果膜との接触部が規定されているこ
とを特徴とする磁気抵抗効果素子。
1. A first magnetoresistive film having a main surface, and an opening directly laminated on only one main surface of the magnetoresistive film and selectively exposing a part of the main surface.
Partly extends over the insulating layer and the first insulating layer excluding the opening, and a magnetic bias is mainly applied to a part of the magnetoresistive film from a part different from the one main surface. A conductive magnetic layer to be applied, a second insulating layer formed on the first insulating layer excluding the opening and on the conductive magnetic layer, and on a main surface of the magnetoresistive film. A pair of electrodes for passing a current in a direction substantially perpendicular thereto, and one of the pair of electrodes has a contact portion with the magnetoresistive film defined by an opening of the first insulating layer. A magnetoresistive effect element characterized by the above.
【請求項2】前記第1の絶縁層の層厚は、前記磁気抵抗
効果膜の前記主面上において略一定であり、 前記第2の絶縁層の層厚は、前記開口に近づくに従って
薄くされていることを特徴とする請求項1記載の磁気抵
抗効果素子。
2. The layer thickness of the first insulating layer is substantially constant on the main surface of the magnetoresistive effect film, and the layer thickness of the second insulating layer is made thinner toward the opening. The magnetoresistive effect element according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記第1の絶縁層の材料と前記第2の絶縁
層の材料とが異な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素子。
3. The material of the first insulating layer and the material of the second insulating layer are different from each other.
The magnetoresistive effect element according to.
【請求項4】磁気抵抗効果膜を形成する工程と、 前記磁気抵抗効果膜の上に第1の絶縁層を形成する工程
と、 前記第1の絶縁層の上に、オーバーハングを有するマス
クを形成する工程と、 前記第1の絶縁層及び前記磁気抵抗効果膜をエッチング
して前記マスクオーバーハングの外縁形状を反映した形
状にパターニングする工程と、 磁性材料を堆積することにより前記パターニングされた
磁気抵抗効果膜の周囲に磁性体層を形成するとともに前
記磁性材料を前記オーバーハングの下にも回り込ませて
前記第1の絶縁層の上にも薄い磁性体層を形成する工程
と、 絶縁材料を堆積することにより前記磁性体層を覆うよう
に第2の絶縁層を形成する工程と、 前記マスクを除去して開口から前記第1の絶縁層をエッ
チングする工程と、 前記開口を介して前記磁気抵抗効果膜に導電性材料を接
続形成する工程と、 を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方
法。
4. A step of forming a magnetoresistive effect film, a step of forming a first insulating layer on the magnetoresistive effect film, and a mask having an overhang on the first insulating layer. A step of forming, a step of etching the first insulating layer and the magnetoresistive film to form a pattern that reflects an outer edge shape of the mask overhang, and a step of forming a magnetic material by depositing a magnetic material. Forming a magnetic layer around the resistance effect film and wrapping the magnetic material under the overhang to form a thin magnetic layer also on the first insulating layer; Forming a second insulating layer so as to cover the magnetic layer by depositing; removing the mask and etching the first insulating layer from an opening; And a step of connecting and forming a conductive material to the magnetoresistive effect film, the manufacturing method of the magnetoresistive effect element.
【請求項5】請求項1〜3のいずれか1つに記載の磁気
抵抗効果素子を備え、 磁気記録媒体に磁気的に記録された情報の読み取りを可
能としたことを特徴とする磁気記録再生装置。
5. A magnetic recording / reproducing device comprising the magnetoresistive effect element according to claim 1 and capable of reading information magnetically recorded on a magnetic recording medium. apparatus.
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