JP2003203314A - Spin valve magneto resistive effect reproducing head and its manufacturing method - Google Patents

Spin valve magneto resistive effect reproducing head and its manufacturing method

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JP2003203314A
JP2003203314A JP2002270695A JP2002270695A JP2003203314A JP 2003203314 A JP2003203314 A JP 2003203314A JP 2002270695 A JP2002270695 A JP 2002270695A JP 2002270695 A JP2002270695 A JP 2002270695A JP 2003203314 A JP2003203314 A JP 2003203314A
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layer
reproducing head
magnetoresistive effect
alloy
spin
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Kayu Rin
林 嘉雄
Shuko Sei
洪 成宗
Ri Min
李 民
Kyoshu Koku
朱 克▲強▼
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Headway Technologies Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spin valve magneto resistive effect reproducing head provided with a lead overlay structure to exhibit good magnetic reproducing characteristics, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: This head is provided with a longitudinal bias layer formed to be adjacently joined to the first end surface of a magneto resistive effect film, and a conductive lead overlay layer formed to cover the longitudinal bias layer and to be electrically joined to the second end surface of the magneto resistive effect film. Thus, a good current path is formed, and a clear effective reading width is defined. Especially, since the second end surface is formed by using ion-beam etching, damage to a ferromagnetic free layer is prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、磁気抵抗効果を利
用した再生ヘッドおよびその製造方法に係わり、特に、
スピンバルブ構造の巨大磁気抵抗効果膜を有するスピン
バルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reproducing head utilizing a magnetoresistive effect and a method of manufacturing the same, and in particular,
The present invention relates to a spin valve type magnetoresistive reproducing head having a giant magnetoresistive film having a spin valve structure and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、スピンバルブ型の磁気再生ヘ
ッドの構造としては、トップスピンバルブ型、ボトムス
ピンバルブ型あるいはデュアルスピンバルブ型が知られ
ている。さらに、それらの変形タイプの磁気再生ヘッド
もいくつか知られている。このような再生ヘッドにおけ
る主要部分は、非磁性スペーサ層(通常、銅(Cu)よ
り構成される)により隔てられた2つの強磁性層からな
るスピンバルブ構造である。2つの強磁性層のうちの一
方である被固定層(ピンド層ともいう。)は、磁気モー
メントが積層面内のある特定方向に固定されている。他
方の強磁性層であるフリー層は、磁気記録メディア等に
よって生じる外部磁界に従って自由に回転可能な磁気モ
ーメントを有している。これらピンド層の磁化方向とフ
リー層の磁化方向とがなす角度によって、スピンバルブ
構造における抵抗変化がもたらされる。これは、アップ
スピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子とでは、ス
ピンバルブ構造を積層方向に横切る際に受ける結晶格子
散乱の大きさが異なることに由来する。磁気再生ヘッド
では、このような磁気抵抗効果(Magneto-resistiveeff
ect)による抵抗変化を利用して磁気記録メディア等に
記録された情報を読み出すようになっている。
2. Description of the Related Art Generally, a top spin valve type, a bottom spin valve type or a dual spin valve type is known as a structure of a spin valve type magnetic reproducing head. Furthermore, some of these modified magnetic read heads are also known. The main part of such a reproducing head is a spin valve structure composed of two ferromagnetic layers separated by a non-magnetic spacer layer (generally composed of copper (Cu)). A pinned layer (also referred to as a pinned layer), which is one of the two ferromagnetic layers, has a magnetic moment fixed in a specific direction within the stacking plane. The free layer, which is the other ferromagnetic layer, has a magnetic moment that is freely rotatable according to an external magnetic field generated by a magnetic recording medium or the like. The angle formed by the magnetization direction of the pinned layer and the magnetization direction of the free layer causes a resistance change in the spin valve structure. This is because the up-spin conduction electrons and the down-spin conduction electrons have different magnitudes of crystal lattice scattering received when traversing the spin valve structure in the stacking direction. In the magnetic reproducing head, such a magnetoresistive effect (Magneto-resistiveeff
ect) is used to read the information recorded on magnetic recording media, etc.

【0003】ピンド層における磁気モーメントの方向
は、固定作用層(ピンニング層ともいう。)によって固
定されている。ピンニング層は、通常、反強磁性材料か
らなり、ピンド層に直に接触するように形成される。ボ
トム型スピンバルブ構造は、ピンド層が下部(基板側)
に位置するように構成され、この場合、ピンニング層が
最も基板に近い位置となる。一方、トップ型スピンバル
ブ構造は、ピンド層が上部(基板とは反対側)に位置す
るように構成され、この場合、ピンニング層が最も基板
から遠い位置となる。
The direction of the magnetic moment in the pinned layer is fixed by a pinning layer (also called pinning layer). The pinning layer is usually made of an antiferromagnetic material and is formed so as to be in direct contact with the pinned layer. The bottom type spin valve structure has the pinned layer on the bottom (substrate side)
The pinning layer is located closest to the substrate. On the other hand, the top type spin valve structure is configured such that the pinned layer is located on the upper side (the side opposite to the substrate), and in this case, the pinning layer is located farthest from the substrate.

【0004】これらスピンバルブ構造の両側には、縦バ
イアス層と導電リード層とがそれぞれ積層されている。
導電リード層は、スピンバルブ構造にセンス電流を供給
するためのものである。センス電流を供給することによ
り、磁気抵抗効果による抵抗変化が検出可能となる。縦
バイアス層は、フリー層の磁区構造を安定化し、いわゆ
るバルクハウゼンノイズを低減するためのものである。
A longitudinal bias layer and a conductive lead layer are laminated on both sides of these spin valve structures.
The conductive lead layer is for supplying a sense current to the spin valve structure. By supplying the sense current, the resistance change due to the magnetoresistive effect can be detected. The longitudinal bias layer is for stabilizing the magnetic domain structure of the free layer and reducing so-called Barkhausen noise.

【0005】図5は、従来のスピンバルブ構造を有する
磁気再生ヘッドの要部構成を表すものである。この従来
型の磁気再生ヘッドは、センサ部104と、一対の縦バ
イアス層102と、導電リード層106とを有してお
り、いわゆるリードオーバーレイ(LOL;Lead Overl
aid )構造をなしている。一対の縦バイアス層102
は、トラック幅方向に沿ってセンサ部104を挟んでお
り、そのセンサ部104の両側における急斜面に直に接
するように形成されている。一対の導電リード層106
は、センサ部104の一部と一対の縦バイアス層102
とを覆うように形成されている。センサ部104は、ト
ップスピンバルブ構造またはボトムスピンバルブ構造を
有している。
FIG. 5 shows a main structure of a magnetic reproducing head having a conventional spin valve structure. This conventional magnetic reproducing head has a sensor unit 104, a pair of vertical bias layers 102, and a conductive lead layer 106, and is a so-called lead overlay (LOL).
aid) structure. A pair of longitudinal bias layers 102
Sandwiches the sensor portion 104 along the track width direction and is formed so as to directly contact the steep slopes on both sides of the sensor portion 104. Pair of conductive lead layers 106
Is a part of the sensor unit 104 and the pair of vertical bias layers 102.
It is formed so as to cover and. The sensor unit 104 has a top spin valve structure or a bottom spin valve structure.

【0006】近年、単層のピンド層の替わりに、シンセ
ティック反強磁性(Synthetic Antiferromgnetic)ピン
ド層(以下、SyAP層という。)を有するトップ型あ
るいはボトム型のスピンバルブ構造が提案されている。
このSyAP層は、3層構造からなり、ルテニウム(R
u)等によって構成された非磁性結合層と、この非磁性
結合層を挟むように形成された2つの強磁性層とを含ん
でいる。2つの強磁性層は互いに反平行となるように磁
化され、非磁性結合層を介して、SyAP層に隣接して
設けられた反強磁性層と反強磁性交換結合することによ
りその磁化方向が保持されるようになっている。便宜的
に、2つの強磁性層のうちのフリー層に近い側の一方を
AP1層と呼び、他方をAP2層と呼ぶことにする。A
P1層とフリー層との間には銅層が形成されるのが一般
的である。
In recent years, a top type or bottom type spin valve structure having a synthetic antiferromagnetic pinned layer (hereinafter referred to as a SyAP layer) instead of a single pinned layer has been proposed.
This SyAP layer has a three-layer structure and includes ruthenium (R
u) and the like, and the two ferromagnetic layers formed so as to sandwich the nonmagnetic coupling layer. The two ferromagnetic layers are magnetized so as to be antiparallel to each other, and their magnetization directions are changed by antiferromagnetic exchange coupling with the antiferromagnetic layer provided adjacent to the SyAP layer via the nonmagnetic coupling layer. It is supposed to be retained. For convenience, one of the two ferromagnetic layers closer to the free layer will be referred to as an AP1 layer, and the other will be referred to as an AP2 layer. A
A copper layer is generally formed between the P1 layer and the free layer.

【0007】なお、本発明に関連する先行技術として、
以下のようなものがある。
As prior art related to the present invention,
There are the following.

【0008】例えば、Kakiharaは、スピンバルブ構造を
有するセンサ部の下方および両側に導電リード層が設け
られた構造について開示している(例えば、特許文献1
参照。)。また、Sato等は、より低いアニール温度を実
現するために、反強磁性層として白金マンガン合金(P
tMn)層を用いたスピンバルブ構造を有するセンサに
ついて開示している(例えば、特許文献2参照。)。縦
バイアス層および導電リード層は、基本的には図5に示
したようなリードオーバーレイ構造に従って構成されて
いる。また、Yuan等は、フリー層の上下に形成されたピ
ンド層によってバイアスが印加されるように改良された
デュアルスピンバルブ構造について開示されている(例
えば、特許文献3参照。)。この場合、縦バイアス層お
よび導電リード層の形成方法は、標準的な隣接接合構造
の形成プロセスに従っており、イオンミリングを用いて
センサ部をエッチングし、縦バイアス層との接合面とな
る傾斜面を形成するようになっている。その際、イオン
ミリングは、センサ部の下方に形成された反強磁性層に
よって停止される。また、Grill 等は、上部および下部
シールド層の間に非対称に配置されたスピンバルブセン
サを提案している(例えば、特許文献4参照。)。この
スピンバルブセンサは、センス電流を流すことによって
生じる、フリー層の磁化モーメントの向きを固定してし
まう不要な効果を有する磁界をキャンセルすることがで
きる。そのため、導電リード層は、一方がスピンバルブ
構造の下にあり、他方がその上にあるという特徴的な構
成を有している。
For example, Kakihara discloses a structure in which a conductive lead layer is provided below and on both sides of a sensor portion having a spin valve structure (see, for example, Patent Document 1).
reference. ). In addition, Sato et al. Used a platinum-manganese alloy (P) as an antiferromagnetic layer in order to realize a lower annealing temperature.
A sensor having a spin valve structure using a (tMn) layer is disclosed (for example, refer to Patent Document 2). The longitudinal bias layer and the conductive lead layer are basically constructed according to the lead overlay structure as shown in FIG. Yuan et al. Disclose a dual spin valve structure improved so that a bias is applied by pinned layers formed above and below the free layer (see, for example, Patent Document 3). In this case, the method for forming the vertical bias layer and the conductive lead layer follows the standard process for forming the adjacent junction structure, and the sensor section is etched using ion milling to form the inclined surface to be the junction surface with the vertical bias layer. To form. At that time, the ion milling is stopped by the antiferromagnetic layer formed below the sensor unit. Also, Grill et al. Propose a spin valve sensor asymmetrically arranged between the upper and lower shield layers (see, for example, Patent Document 4). This spin valve sensor can cancel a magnetic field having an unnecessary effect of fixing the direction of the magnetization moment of the free layer, which is caused by flowing a sense current. Therefore, the conductive lead layer has a characteristic structure in which one is below the spin valve structure and the other is above it.

【0009】[0009]

【特許文献1】米国特許第6201669号明細書[Patent Document 1] US Pat. No. 6,201,669

【特許文献2】米国特許第5869963号明細書[Patent Document 2] US Pat. No. 5,869,963

【特許文献3】米国特許第5705973号明細書[Patent Document 3] US Pat. No. 5,705,973

【特許文献4】米国特許第5828530号明細書[Patent Document 4] US Pat. No. 5,828,530

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、LOL構造
では、導電リード層からのセンス電流の抵抗がLOL構
造でない場合よりも非常に小さくなるが、センサ部が最
も有効に機能するためには、少なくとも以下に述べる3
つの条件を満足する必要がある。
By the way, in the LOL structure, the resistance of the sense current from the conductive lead layer is much smaller than that in the case without the LOL structure, but at least for the sensor section to function most effectively, 3 mentioned below
It is necessary to satisfy two conditions.

【0011】第1の条件は、LOL構造によって、導電
リード層とセンサ部の主要部分(「フリー層/銅層/A
P1層」)とが、良好な電気的接合を形成しているとい
うことである。これにより、センサ部の動作部分を流れ
る十分な電流と、容易に抵抗変化を検出することのでき
る大きな電圧変化とが保証される。第2の条件は、LO
L構造におけるセンサ部と導電リード層との重なり部分
(接合部分)において低いMR比(=dR/R;抵抗変
化dRと抵抗値Rの比,抵抗変化率ともいう。)を有し
ているということである。最も大きなMR比を示す領域
によって、センサ部の機能する幅(記録メディアの狭い
トラック幅に対応する実効読み取り幅)が鮮明に規定さ
れることが望まれる。この場合、LOL構造における重
なり部分のMR比が小さい場合には実効読み取り幅がよ
り鮮明に規定される。しかし、LOL構造における重な
り部分のMR比が高い場合には、アクセス対象としてい
ない、不要な記録トラックを再生してしまう可能性があ
る。第3の条件は、導電リード層を形成する際、フリー
層に損傷を与えてはいけないということである。換言す
れば、センサ部の両側に隣接して接合するように一対の
縦バイアス層を形成する際、および、それらを覆うよう
に導電リード層を形成する際において、界面近傍のフリ
ー層に損傷を与えてはならないということである。
The first condition is that due to the LOL structure, the conductive lead layer and the main part of the sensor portion (“free layer / copper layer / A
P1 layer ”) means that it forms a good electrical connection. As a result, a sufficient current flowing through the operating portion of the sensor unit and a large voltage change that can easily detect a resistance change are guaranteed. The second condition is LO
It is said that the overlapping portion (joint portion) between the sensor portion and the conductive lead layer in the L structure has a low MR ratio (= dR / R; the ratio between the resistance change dR and the resistance value R, also referred to as the resistance change rate). That is. It is desirable that the functional width of the sensor section (effective reading width corresponding to the narrow track width of the recording medium) be clearly defined by the region exhibiting the largest MR ratio. In this case, when the MR ratio of the overlapping portion in the LOL structure is small, the effective read width is more clearly defined. However, when the MR ratio of the overlapping portion in the LOL structure is high, there is a possibility that an unnecessary recording track that is not the access target may be reproduced. The third condition is that the free layer must not be damaged when forming the conductive lead layer. In other words, the free layer near the interface is not damaged when the pair of vertical bias layers is formed so as to be adjacently joined to both sides of the sensor section and when the conductive lead layer is formed so as to cover them. It means that it should not be given.

【0012】しかしながら、上記した先行技術を含む従
来のスピンバルブ構造では、3つの条件、すなわち、良
好な電気的接合を有していること、導電リード層近傍で
は低いMR比であること、およびセンサ部を損傷するこ
となく導電リード層と縦バイアス層とを形成可能である
ことを満足することが困難であった。さらに、従来のス
ピンバルブ構造のなかで、最近の用途に広範囲に亘って
適応可能であり、他の構造と比べて大きな利点を有して
いるものは見受けられなかった。
However, in the conventional spin valve structure including the above-mentioned prior art, there are three conditions, that is, that a good electrical junction is provided, that the MR ratio is low in the vicinity of the conductive lead layer, and that there is a sensor. It is difficult to satisfy that the conductive lead layer and the vertical bias layer can be formed without damaging the portion. Furthermore, none of the conventional spin valve structures has been found to be adaptable to a wide range of modern applications over a wide range and to have great advantages over other structures.

【0013】本発明はかかる問題に鑑みてなされたもの
で、その目的は、上記した3つの条件を満足し、より良
好な磁気再生特性を発揮することのできるリードオーバ
ーレイ構造を備えたスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘ
ッドおよびその製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is a spin valve type having a lead overlay structure capable of satisfying the above-mentioned three conditions and exhibiting better magnetic reproducing characteristics. It is an object to provide a magnetoresistive effect reproducing head and a manufacturing method thereof.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明のスピンバルブ型
磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法は、基体上にシール
ド層を形成する第1の工程と、このシールド層の上に誘
電層を形成する第2の工程と、この誘電層の上に、シー
ド層を形成する第3の工程と、このシード層の上に、強
磁性フリー層を形成する第4の工程と、この強磁性フリ
ー層の上に、非磁性スペーサ層を形成する第5の工程
と、この非磁性スペーサ層の上に、被固定層を形成する
第6の工程と、この被固定層の上に、反強磁性固定作用
層を形成する第7の工程と、この反強磁性固定作用層の
上に、保護層を形成することにより、積層膜の形成を完
了する第8の工程と、この積層膜を、誘電層が露出する
まで選択的にエッチングすることにより、積層膜に第1
端面を形成する第9の工程と、この第1端面と接するよ
うに縦バイアス層を形成する第10の工程と、この縦バ
イアス層の上に、第1のイオンビームエッチングマスク
として機能する縦バイアス保護層を形成する第11の工
程と、積層膜の上に、光学読み取り幅に対応する幅を有
し、第2のイオンビームエッチングマスクおよびリフト
オフマスクとして機能するレジストパターンを形成する
第12の工程と、縦バイアス保護層およびレジストパタ
ーンによって保護された領域以外の領域における積層膜
のうち、保護層の表面から、非磁性スペーサ層の基体と
反対側の面との間の所定の位置に至る厚み部分をイオン
ビームエッチングを利用して除去することにより第2端
面を有する磁気抵抗効果膜を形成する第13の工程と、
レジストパターンをリフトオフマスクとして用いて、第
2端面と縦バイアス層とを覆うように導電リードオーバ
ーレイ層を形成する第14の工程と、レジストパターン
をリフトオフすることによりスピンバルブ型磁気抵抗効
果再生ヘッドの製造を完了する第15の工程とを含むよ
うにしたものである。
According to the method of manufacturing a spin-valve magnetoresistive effect reproducing head of the present invention, a first step of forming a shield layer on a substrate and a dielectric layer on the shield layer are formed. A second step, a third step of forming a seed layer on the dielectric layer, a fourth step of forming a ferromagnetic free layer on the seed layer, and a step of forming the ferromagnetic free layer. A fifth step of forming a non-magnetic spacer layer on the above, a sixth step of forming a fixed layer on the non-magnetic spacer layer, and an antiferromagnetic fixing action on the fixed layer. A seventh step of forming a layer, an eighth step of forming a laminated film by forming a protective layer on the antiferromagnetic pinning layer, and a dielectric layer By selectively etching until exposed,
A ninth step of forming an end face, a tenth step of forming a vertical bias layer in contact with the first end face, and a vertical bias functioning as a first ion beam etching mask on the vertical bias layer. Eleventh step of forming a protective layer, and twelfth step of forming a resist pattern having a width corresponding to an optical reading width on the laminated film and functioning as a second ion beam etching mask and a lift-off mask. And the thickness of the laminated film in the region other than the region protected by the vertical bias protective layer and the resist pattern, from the surface of the protective layer to a predetermined position between the surface of the nonmagnetic spacer layer and the surface opposite to the base body. A thirteenth step of forming a magnetoresistive film having a second end face by removing a portion by using ion beam etching;
A fourteenth step of forming a conductive lead overlay layer so as to cover the second end face and the vertical bias layer by using the resist pattern as a lift-off mask, and a spin-valve magnetoresistive effect reproducing head of the spin valve type magnetoresistive effect reproducing head by lifting off the resist pattern. And a fifteenth step of completing the production.

【0015】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドの製造方法では、上記工程を含むことにより、強
磁性フリー層に損傷を与えることなく、導電リードオー
バーレイ層が、磁気抵抗効果膜における第2端面と良好
な電気的接合を形成することができる。
In the method of manufacturing the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head of the present invention, the conductive lead overlay layer includes the second step in the magnetoresistive effect film without damaging the ferromagnetic free layer by including the above steps. A good electrical connection can be formed with the end face.

【0016】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドは、リードオーバーレイ構造を有するスピンバル
ブ型磁気抵抗効果再生ヘッドであり、基体と、この基体
上に形成されたシールド層と、このシールド層の上に形
成された誘電層と、この誘電層の上にシード層と強磁性
フリー層と非磁性スペーサ層と被固定層と反強磁性固定
作用層と保護層とを順に積層してなる磁気抵抗効果膜
と、この磁気抵抗効果膜における第1端面と隣接接合す
るように形成された縦バイアス層と、この縦バイアス層
を覆うと共に、磁気抵抗効果膜における第2端面と電気
的に接合するように形成された導電リードオーバーレイ
層とを含むようにしたものである。
The spin-valve magnetoresistive reproducing head of the present invention is a spin-valve magnetoresistive reproducing head having a read overlay structure, and comprises a substrate, a shield layer formed on the substrate, and a shield layer formed on the substrate. A magnetoresistive layer formed by stacking a dielectric layer formed on the dielectric layer, a seed layer, a ferromagnetic free layer, a nonmagnetic spacer layer, a pinned layer, an antiferromagnetic pinning layer, and a protective layer in this order. The effect film, the longitudinal bias layer formed so as to be adjacently joined to the first end face of the magnetoresistive film, and the longitudinal bias layer so as to cover the longitudinal bias layer and electrically connect to the second end face of the magnetoresistive film. And a conductive lead overlay layer formed on.

【0017】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドでは、上記構成により、導電リードオーバーレイ
層が、磁気抵抗効果膜における第2端面と良好な電気的
接合を形成することができる。
In the spin-valve type magnetoresistive effect reproducing head of the present invention, the conductive lead overlay layer can form a good electrical connection with the second end face of the magnetoresistive effect film by the above structure.

【0018】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドおよびその製造方法では、第1の強磁性層と、非
磁性金属材料からなる結合層と、第2の強磁性層とを順
に積層することによりシンセティック反強磁性被固定層
を構成することが望ましい。こうすることにより、被固
定層の磁化方向がより安定する。
In the spin valve magnetoresistive effect reproducing head and the method of manufacturing the same according to the present invention, the first ferromagnetic layer, the coupling layer made of a non-magnetic metal material, and the second ferromagnetic layer are sequentially laminated. It is desirable to form a synthetic antiferromagnetic pinned layer by By doing so, the magnetization direction of the pinned layer becomes more stable.

【0019】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドおよびその製造方法では、外部からの不要な磁界
が磁気抵抗効果膜に及ぶのを抑制するように下部シール
ド層を構成し、この下部シールド層と磁気抵抗効果膜と
の電気的絶縁を行うように誘電層を構成することが望ま
しい。
In the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head and the method of manufacturing the same according to the present invention, the lower shield layer is formed so as to prevent an unnecessary external magnetic field from reaching the magnetoresistive film. It is desirable to configure the dielectric layer so as to provide electrical insulation between the magnetoresistive film and the magnetoresistive film.

【0020】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドおよびその製造方法では、磁気抵抗効果を高める
材料、特に、ニッケルクロム合金(NiCr)またはニ
ッケル鉄クロム合金(NiFeCr)のうちのいずれか
を用いて、3nm以上10nm以下の厚みとなるように
シード層を構成することが望ましい。
In the spin valve type magnetoresistive effect reproducing head and the method of manufacturing the same according to the present invention, a material that enhances the magnetoresistive effect, in particular, either nickel chromium alloy (NiCr) or nickel iron chromium alloy (NiFeCr) is used. Therefore, it is desirable to configure the seed layer to have a thickness of 3 nm or more and 10 nm or less.

【0021】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドおよびその製造方法では、ニッケル鉄合金(Ni
Fe)を用いて1nm以上8nm以下の厚みとなるよう
に第1のフリー層を構成し、さらに、この第1のフリー
層の上に、コバルト鉄合金(CoFe)を用いて0.5
nm以上4nm以下の厚みとなるように第2のフリー層
を構成するようにしてもよい。さらに、銅(Cu)を用
いて1.5nm以上3.0nm以下の厚みとなるように
非磁性スペーサ層を構成するようにしてもよい。
In the spin valve type magnetoresistive effect reproducing head and the manufacturing method thereof according to the present invention, a nickel iron alloy (Ni
Fe) is used to form the first free layer so as to have a thickness of 1 nm or more and 8 nm or less, and a cobalt iron alloy (CoFe) is used to form 0.5 on the first free layer.
The second free layer may be configured to have a thickness of not less than 4 nm and not more than 4 nm. Further, the non-magnetic spacer layer may be formed of copper (Cu) so as to have a thickness of 1.5 nm or more and 3.0 nm or less.

【0022】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドおよびその製造方法では、コバルト鉄合金(Co
Fe)、コバルト鉄ボロン合金(CoFeB)およびニ
ッケル鉄合金(NiFe)からなる群のうちのいずれか
1種の強磁性材料を用いて、1nm以上2.5nm以下
の厚みとなるように第1および第2の強磁性層を構成す
るようにしてもよい。また、全体として1nm以上2.
5nm以下の厚みとなるように、コバルト鉄合金(Co
Fe)層とニッケル鉄合金(NiFe)層とを順に積層
することにより第1および第2の強磁性層を構成するよ
うにしてもよい。
In the spin valve type magnetoresistive effect reproducing head and the manufacturing method thereof according to the present invention, a cobalt iron alloy (Co
Fe), a cobalt iron boron alloy (CoFeB), and a nickel iron alloy (NiFe) are used to form a first and second magnetic layer having a thickness of 1 nm or more and 2.5 nm or less. You may make it comprise a 2nd ferromagnetic layer. Moreover, as a whole, 1 nm or more.2.
Cobalt iron alloy (Co
The first and second ferromagnetic layers may be formed by sequentially stacking a Fe) layer and a nickel iron alloy (NiFe) layer.

【0023】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドおよびその製造方法では、ルテニウム(Ru)、
ロジウム(Rh)およびイリジウム(Ir)のうちのい
ずれか1種の非磁性金属材料を用いて、0.3nm以上
1nm以下の厚みとなるように結合層を構成することが
望ましい。
In the spin valve type magnetoresistive effect reproducing head and the manufacturing method thereof according to the present invention, ruthenium (Ru),
It is desirable that the coupling layer be made of a nonmagnetic metal material of any one of rhodium (Rh) and iridium (Ir) so as to have a thickness of 0.3 nm or more and 1 nm or less.

【0024】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドおよびその製造方法では、マンガン白金合金(M
nPt)、マンガンパラジウム白金合金(MnPdP
t)、ニッケルマンガン合金(NiMn)、イリジウム
マンガン合金(IrMn)、酸化ニッケル(NiO)お
よび鉄マンガン合金(FeMn)からなる群のうちのい
ずれか1種の反強磁性材料を用いて、5nm以上20n
m以下の厚みとなるように反強磁性固定作用層を構成す
ることが望ましい。
In the spin valve type magnetoresistive effect reproducing head and the manufacturing method thereof according to the present invention, the manganese platinum alloy (M
nPt), manganese palladium platinum alloy (MnPdP
t), nickel-manganese alloy (NiMn), iridium-manganese alloy (IrMn), nickel oxide (NiO) and iron-manganese alloy (FeMn). 20n
It is desirable to configure the antiferromagnetic pinning layer so as to have a thickness of m or less.

【0025】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドおよびその製造方法では、タンタル、ニッケルク
ロム合金およびニッケル鉄クロムからなる群のうちのい
ずれか1種を用いて、2nm以上4nm以下の厚みとな
るように保護層を構成することが望ましい。さらに、タ
ンタル(Ta)を用いて、10nm以上20nm以下の
厚みとなるように縦バイアス保護層を構成することが望
ましい。
In the spin-valve type magnetoresistive effect reproducing head and the method of manufacturing the same according to the present invention, any one of the group consisting of tantalum, nickel-chromium alloy and nickel-iron-chromium is used to obtain a thickness of 2 nm or more and 4 nm or less. It is desirable to configure the protective layer so that Further, it is desirable to use tantalum (Ta) to configure the longitudinal bias protective layer so as to have a thickness of 10 nm or more and 20 nm or less.

【0026】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドの製造方法では、イオンビームエッチングによ
り、第1端面を形成することが望ましい。
In the method of manufacturing the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to the present invention, it is desirable to form the first end face by ion beam etching.

【0027】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドおよびその製造方法では、非磁性金属材料を用い
て、8nm以上12nm以下の厚みとなるように縦バイ
アスシード層を構成し、この縦バイアスシード層の上
に、高い保磁力を有する硬質磁性材料を用いて、10n
m以上50nm以下の厚みとなるように硬質磁性層を構
成することが望ましい。
In the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head and the method of manufacturing the same according to the present invention, a non-magnetic metal material is used to form a longitudinal bias seed layer so as to have a thickness of 8 nm or more and 12 nm or less. Using a hard magnetic material having a high coercive force on the layer,
It is desirable to configure the hard magnetic layer to have a thickness of m or more and 50 nm or less.

【0028】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドおよびその製造方法では、硬質磁性層が、コバル
トクロム白金合金(CoCrPt)、コバルトクロム白
金タンタル合金(CoCrPtTa)、コバルトクロム
タンタル合金(CoCrTa)、コバルトニッケル白金
合金(CoNiPt)およびコバルト白金合金(CoP
t)からなる群のうちのいずれか1種の硬質磁性材料に
より構成され、縦バイアスシード層が、タンタル(T
a)とチタンクロム合金(TiCr)とを積層すること
により構成されるようにしてもよい。
In the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head and the method of manufacturing the same according to the present invention, the hard magnetic layer is composed of cobalt chromium platinum alloy (CoCrPt), cobalt chromium platinum tantalum alloy (CoCrPtTa), cobalt chromium tantalum alloy (CoCrTa), Cobalt nickel platinum alloy (CoNiPt) and cobalt platinum alloy (CoP
t) made of any one kind of hard magnetic material, and the longitudinal bias seed layer is made of tantalum (T
It may be configured by laminating a) and a titanium chromium alloy (TiCr).

【0029】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドの製造方法では、第12の工程において、磁気抵
抗効果膜の上に、ポリメチルグルタルイミド(PMG
I)層を形成し、このポリメチルグルタルイミド(PM
GI)層の上に、トラック幅方向の幅が0.1μm以上
0.2μm以下となるようにフォトレジスト層を形成し
た後に、ポリメチルグルタルイミド(PMGI)層にア
ンダーカットを形成するようにしてもよい。
In the method of manufacturing the spin-valve type magnetoresistive effect reproducing head of the present invention, in the twelfth step, polymethylglutarimide (PMG) is formed on the magnetoresistive effect film.
I) layer is formed, and this polymethylglutarimide (PM
After forming a photoresist layer on the (GI) layer so that the width in the track width direction is 0.1 μm or more and 0.2 μm or less, an undercut is formed on the polymethylglutarimide (PMGI) layer. Good.

【0030】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドの製造方法では、第13の工程において、シンセ
ティック反強磁性被固定層における結合層が露出するま
でイオンビームエッチングを行うことが望ましい。
In the method of manufacturing the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head of the present invention, in the thirteenth step, it is desirable to perform ion beam etching until the coupling layer in the synthetic antiferromagnetic pinned layer is exposed.

【0031】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドおよびその製造方法では、タンタル(Ta)を用
いて、2nm以上6nm以下の厚みとなるように下部導
電リード層を構成し、この下部導電リード層の上に、金
(Au)を用いて、10nm以上50nm以下の厚みと
なるように中間導電リード層を構成し、さらに中間導電
リード層の上に、タンタル(Ta)を用いて、2nm以
上6nm以下の厚みとなるように上部導電リード層を構
成することにより導電リードオーバーレイ層を構成する
ようにしてもよい。この場合、金(Au)、銀(A
g)、タンタル(Ta)、ロジウム(Rh)、イリジウ
ム(Ir)およびルテニウム(Ru)からなる群のうち
のいずれか1種の膜を複数積層することにより中間導電
リード層を構成するようにしてもよい。
In the spin valve magnetoresistive effect reproducing head and the method of manufacturing the same according to the present invention, the lower conductive lead layer is formed using tantalum (Ta) so as to have a thickness of 2 nm or more and 6 nm or less. On the layer, gold (Au) is used to form an intermediate conductive lead layer with a thickness of 10 nm to 50 nm, and tantalum (Ta) is used on the intermediate conductive lead layer to have a thickness of 2 nm or more. The conductive lead overlay layer may be formed by forming the upper conductive lead layer so as to have a thickness of 6 nm or less. In this case, gold (Au), silver (A
g), tantalum (Ta), rhodium (Rh), iridium (Ir), and ruthenium (Ru). Good.

【0032】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生
ヘッドでは、第1端面が、結合層の表面と非磁性スペー
サ層の表面との間の所定の位置から誘電層の基体とは反
対側の面に達するまで延在していることが望ましく、第
2端面が、保護層の表面から縦バイアス層の上面に対応
する深さ位置まで延在していることが望ましい。上面と
は、縦バイアス層における、基体とは反対側の面をい
う。
In the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head of the present invention, the first end surface is the surface of the dielectric layer opposite to the substrate from a predetermined position between the surface of the coupling layer and the surface of the nonmagnetic spacer layer. It is desirable that the second end face extends from the surface of the protective layer to a depth position corresponding to the upper surface of the vertical bias layer. The upper surface refers to the surface of the vertical bias layer opposite to the base.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て適宜、図面を参照して詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

【0034】最初に、図1を参照して、本発明の一実施
の形態に係るトップスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘ
ッド(以下、SVMRヘッドという。)の構成について
説明する。
First, the structure of a top spin valve type magnetoresistive effect reproducing head (hereinafter referred to as an SVMR head) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0035】図1は、本実施の形態に係るSVMRヘッ
ドの、磁気記録媒体対向面(エアベアリング面または、
ABSともいう。)に沿った断面構成を表すものであ
る。
FIG. 1 shows the surface of the SVMR head according to the present embodiment which faces the magnetic recording medium (air bearing surface or
Also called ABS. ) Represents a cross-sectional configuration along the line.

【0036】このSVMRヘッドは、いわゆるリードオ
ーバーレイ構造をなし、基体1と、この基体1上に形成
されたシールド層2と、このシールド層2の上に形成さ
れた誘電層3と、この誘電層3の上に形成されたトップ
スピンバルブ型MR膜18(以下、単にトップ型MR膜
18という。)と、トップ型MR膜18を挟んで、トラ
ック幅方向において対向するように配置された一対の導
電リードオーバーレイ層10および縦バイアス層20と
を含んでいる。ここで、トップ型MR膜18が、本発明
の「磁気抵抗効果膜」に対応する一具体例である。
This SVMR head has a so-called lead overlay structure, and has a substrate 1, a shield layer 2 formed on the substrate 1, a dielectric layer 3 formed on the shield layer 2, and this dielectric layer. 3 and a pair of top spin valve type MR films 18 (hereinafter, simply referred to as top type MR film 18) formed on the top surface 3 of the magnetic recording medium 3 and the top type MR film 18 sandwiched therebetween. It includes a conductive lead overlay layer 10 and a longitudinal bias layer 20. Here, the top MR film 18 is one specific example corresponding to the “magnetoresistive film” of the present invention.

【0037】基体10は、例えば、アルティック(Al
2 3 ・TiC)等の絶縁材料からなる。シールド層2
は、不要な磁界がトップ型MR膜18に影響しないよう
に遮蔽するように機能する。誘電層3は、アルミナ(A
2 3 )やシリコン酸化物等の絶縁材料からなり、シ
ールド層2とトップ型MR膜18とを電気的に絶縁する
ように機能する。
The substrate 10 is made of, for example, AlTiC (Al
2 O 3 · TiC) or other insulating material. Shield layer 2
Serves to shield the top MR film 18 from unwanted magnetic fields. The dielectric layer 3 is made of alumina (A
It is made of an insulating material such as 1 2 O 3 ) or silicon oxide and functions to electrically insulate the shield layer 2 and the top MR film 18.

【0038】トップ型MR膜18は、誘電層3の側から
下部積層体4と上部積層体6とが順に積層された構造と
なっている。トップ型MR膜18は、イオンビームエッ
チング(IBE)によって形成された第1端面7を有し
ている。この第1端面7は、後出の結合層46の表面か
ら、誘電層3の基体1とは反対側の面(上面)に達する
まで延在している。トップ型MR膜18は、この第1端
面7を介して縦バイアス層20と接合している。上部積
層体6は、さらに、イオンビームエッチング(IBE)
により形成された第2端面9を有している。この第2端
面9は、後出のMR膜保護層47の表面から縦バイアス
層20の上面に対応する深さ位置まで延在している。ト
ップ型MR膜18は、この第2端面9を介して導電リー
ドオーバーレイ層10と接合している。下部および上部
積層体4,6は、いずれも複数の金属層が積層された構
造を有しているが、それらの詳細構造については製造方
法と併せて後述する。
The top MR film 18 has a structure in which a lower laminated body 4 and an upper laminated body 6 are laminated in this order from the side of the dielectric layer 3. The top MR film 18 has a first end face 7 formed by ion beam etching (IBE). The first end surface 7 extends from the surface of the coupling layer 46 described later to the surface (upper surface) of the dielectric layer 3 opposite to the base body 1. The top MR film 18 is joined to the vertical bias layer 20 via the first end face 7. The upper stack 6 is further ion beam etched (IBE).
It has the 2nd end surface 9 formed by. The second end surface 9 extends from the surface of the MR film protective layer 47 described later to a depth position corresponding to the upper surface of the vertical bias layer 20. The top MR film 18 is joined to the conductive lead overlay layer 10 via the second end surface 9. Each of the lower and upper laminated bodies 4 and 6 has a structure in which a plurality of metal layers are laminated, and the detailed structure thereof will be described later together with the manufacturing method.

【0039】縦バイアス層20は、誘電層3の上面と接
し、かつ、第1端面7と接するように形成されている。
縦バイアス層20は、後出のフリー層34の磁化の向き
を揃え、いわゆるバルクハウゼンノイズの発生を抑える
ように機能するものであり、一対の縦バイアスシード層
21と、一対の硬質磁性層22とが順に積層された構成
をなしている。縦バイアスシード層21は、例えば非磁
性金属材料であるタンタル(Ta)とチタンクロム合金
(TiCr)とが順に積層された積層膜であり、全体と
して8nm以上12nm以下の厚みをなしている。硬質
磁性層は、例えばコバルトクロム白金合金(CoCrP
t)、コバルトクロム白金タンタル合金(CoCrPt
Ta)、コバルトクロムタンタル合金(CoCrT
a)、コバルトニッケル白金合金(CoNiPt)およ
びコバルト白金合金(CoPt)からなる群のうちのい
ずれか1種の硬質磁性材料により構成され、10nm以
上50nm以下の厚みをなしている。上記の硬質磁性材
料は、(500/4π)×10 3 〜(4000/4π)
×103 程度の高い保磁力を有している。
The vertical bias layer 20 contacts the upper surface of the dielectric layer 3.
And is formed so as to be in contact with the first end surface 7.
The longitudinal bias layer 20 has a magnetization direction of the free layer 34 described later.
To reduce the occurrence of so-called Barkhausen noise.
Functioning like a pair of longitudinal bias seed layers
21 and a pair of hard magnetic layers 22 are sequentially stacked
Is doing. The vertical bias seed layer 21 is, for example, non-magnetic.
Tantalum (Ta) and Titanium Chrome Alloy
(TiCr) is a laminated film in which
And has a thickness of 8 nm or more and 12 nm or less. Hard
The magnetic layer is formed of, for example, cobalt chrome platinum alloy (CoCrP
t), cobalt chrome platinum tantalum alloy (CoCrPt
Ta), cobalt chrome tantalum alloy (CoCrT
a), cobalt nickel platinum alloy (CoNiPt) and
And cobalt platinum alloy (CoPt)
It is composed of one kind of hard magnetic material or more than 10 nm
The thickness is 50 nm or less. Hard magnetic material above
The fee is (500 / 4π) × 10 3~ (4000 / 4π)
× 103It has a high coercive force.

【0040】導電リードオーバーレイ層10は、縦バイ
アス層20を覆うと共に、第2端面9と接するように形
成されており、特に後出のフリー層34、非磁性スペー
サ層39および第1強磁性層44との良好な電気的結合
を形成している。導電リードオーバーレイ層10におけ
る詳細構造については、製造方法と併せて後述する。
The conductive lead overlay layer 10 is formed so as to cover the longitudinal bias layer 20 and contact the second end face 9, and in particular, the free layer 34, the nonmagnetic spacer layer 39 and the first ferromagnetic layer which will be described later. It forms a good electrical connection with 44. The detailed structure of the conductive lead overlay layer 10 will be described later together with the manufacturing method.

【0041】上記した構成のSVMRヘッドは、磁気記
録媒体等の外部からの信号磁界に応じてトップ型MR膜
18の電気抵抗が変化することを利用して、磁気記録媒
体等の記録情報を読み取るようになっている。すなわ
ち、縦バイアス層20により縦バイアスが供給され、導
電リードオーバーレイ層10を通じてトップ型MR膜1
8にセンス電流が流れると、トップ型MR膜18におい
て巨大磁気抵抗(GMR)効果が生じる。このGMR効
果を利用して、磁気記録媒体等、外部からの信号磁場に
応じて変化する電気抵抗をトップ型MR膜18が検出
し、磁気記録媒体等の記録情報を読み取ることができ
る。
The SVMR head having the above-mentioned configuration reads recorded information on the magnetic recording medium or the like by utilizing the fact that the electric resistance of the top MR film 18 changes according to a signal magnetic field from the outside of the magnetic recording medium or the like. It is like this. That is, a vertical bias is supplied by the vertical bias layer 20, and the top MR film 1 is provided through the conductive lead overlay layer 10.
When a sense current flows through the magnetoresistive film 8, a giant magnetoresistive (GMR) effect occurs in the top MR film 18. By utilizing this GMR effect, the top-type MR film 18 can detect the electric resistance of a magnetic recording medium or the like that changes according to a signal magnetic field from the outside, and the recorded information on the magnetic recording medium or the like can be read.

【0042】次に、図2ないし図4を参照して、本実施
の形態に係るSVMRヘッドの製造方法について説明す
る。図2ないし図4は、図1に示したSVMRヘッドの
製造方法における各工程を表すものであり、エアベアリ
ング面(磁気記録媒体に対向する面)に沿った要部断面
構成を表す断面図である。なお、図2ないし図4では、
SVMRヘッドのおおよそ右側半分のみを示しており、
実際には左側にも線対称な断面構成を有している。
Next, a method of manufacturing the SVMR head according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views showing respective steps in the method of manufacturing the SVMR head shown in FIG. 1, showing a cross-sectional structure of a main part along an air bearing surface (a surface facing a magnetic recording medium). is there. In addition, in FIG. 2 to FIG.
Only the right half of the SVMR head is shown,
Actually, the left side also has a line-symmetrical sectional configuration.

【0043】本実施の形態のSVMRヘッドの製造方法
では、まず、第1の工程において基体1の上にシールド
層2を形成する。ここでは、例えばアルティック(Al
2 3 ・TiC)よりなる基体1を用意し、その基体1
の上に、例えばめっき法によりニッケル鉄合金(NiF
e)等の磁性材料よりなるシールド層2を形成する。
Method of manufacturing SVMR head of this embodiment
Then, first, in the first step, shield on the substrate 1
Form layer 2. Here, for example, Altic (Al
2O 3-Preparing a base body 1 made of TiC), and the base body 1
On top of the nickel iron alloy (NiF
The shield layer 2 made of a magnetic material such as e) is formed.

【0044】次に、第2の工程において、このシールド
層2の上に誘電層3を形成する。ここでは、例えばスパ
ッタリング法によりアルミニウム膜を形成し、酸化処理
を施すことによりアルミナ(Al2 3 )からなる誘電
層3を形成する。
Next, in the second step, the dielectric layer 3 is formed on the shield layer 2. Here, an aluminum film is formed by, for example, a sputtering method, and an oxidation treatment is performed to form the dielectric layer 3 made of alumina (Al 2 O 3 ).

【0045】さらに、第3の工程において、誘電層3の
上に、例えばスパッタリング法により、磁気抵抗効果を
高める材料であるニッケルクロム合金(NiCr)また
はニッケル鉄クロム合金(NiFeCr)等を用いてシ
ード層30を形成する。この場合、シード層30が3n
m以上10nm以下の厚みをなすように形成する。さら
に、シード層30の上に、非磁性層32を、例えばルテ
ニウム(Ru)層と銅(Cu)層とを順に積層して、合
計の厚みが0.3nm以上1.5nm以下となるように
形成する。
Further, in the third step, a seed is formed on the dielectric layer 3 by using, for example, a sputtering method, using a material such as nickel chromium alloy (NiCr) or nickel iron chromium alloy (NiFeCr) which enhances the magnetoresistive effect. Form layer 30. In this case, the seed layer 30 is 3n
It is formed to have a thickness of m or more and 10 nm or less. Further, a non-magnetic layer 32, for example, a ruthenium (Ru) layer and a copper (Cu) layer are sequentially stacked on the seed layer 30 so that the total thickness is 0.3 nm or more and 1.5 nm or less. Form.

【0046】続く第4の工程において、この非磁性層3
2の上に、強磁性フリー層34を形成する。この場合、
ニッケル鉄合金(NiFe)を用いて1nm以上8nm
以下の厚みとなるように第1フリー層36を形成したの
ち、この第1フリー層36の上に、コバルト鉄合金(C
oFe)を用いて0.5nm以上4nm以下の厚みとな
るように第2フリー層38を形成するようにすることが
望ましい。
In the subsequent fourth step, the non-magnetic layer 3
A ferromagnetic free layer 34 is formed on top of No. 2. in this case,
1 nm or more and 8 nm using nickel iron alloy (NiFe)
After the first free layer 36 is formed to have the following thickness, a cobalt iron alloy (C
It is desirable that the second free layer 38 is formed by using oFe) so as to have a thickness of 0.5 nm or more and 4 nm or less.

【0047】続く第5の工程において、この強磁性フリ
ー層34の上に、銅(Cu)を用いて1.5nm以上
3.0nm以下の厚みとなるように非磁性スペーサ層3
9を形成する。この場合、特に1.9nmの厚みとなる
ように形成することが望ましい。以上の工程を経ること
により、「シード層30/非磁性層32/強磁性フリー
層34/非磁性スペーサ層39」からなる下部積層体4
の形成が一応完了する。
In the subsequent fifth step, the nonmagnetic spacer layer 3 is formed on the ferromagnetic free layer 34 by using copper (Cu) so as to have a thickness of 1.5 nm or more and 3.0 nm or less.
9 is formed. In this case, it is particularly desirable that the thickness be 1.9 nm. Through the above steps, the lower laminated body 4 composed of "seed layer 30, nonmagnetic layer 32, ferromagnetic free layer 34, nonmagnetic spacer layer 39" is formed.
Formation is completed.

【0048】次に、下部積層体4の上に、上部積層体6
を以下のように形成する。まず、第6の工程において、
非磁性スペーサ層39の上に、第1強磁性層44と、非
磁性金属材料からなる結合層46と、第2強磁性層45
とを順に積層することによりSyAP層40を形成す
る。第1および第2強磁性層44,45は、いずれもコ
バルト鉄合金(CoFe)、コバルト鉄ボロン合金(C
oFeB)およびニッケル鉄合金(NiFe)からなる
群のうちのいずれか1種の強磁性材料を用いて、1nm
以上2.5nm以下の厚みとなるように形成することが
望ましい。ここで、CoFeを用いた場合には、特に
1.5nmの厚みとすることが望ましい。さらに、第1
および第2強磁性層44,45は、いずれも、全体とし
て1nm以上2.5nm以下の厚みとなるように、コバ
ルト鉄合金(CoFe)層とニッケル鉄合金(NiF
e)層とを順に積層することにより形成するようにして
もよい。結合層46は、ルテニウム(Ru)、ロジウム
(Rh)およびイリジウム(Ir)のうちのいずれか1
種の非磁性金属材料を用いて0.3nm以上1nm以下
の厚みとなるように形成することが望ましい。ここで、
単体のルテニウムを用いた場合には0.6nm以上0.
9nm以下の厚みとなるように形成することが望まし
く、特に0.75nmの厚みとすることが望ましい。単
体のロジウムを用いた場合には0.4nm以上0.6n
m以下の厚みとなるように形成することが望ましい。第
1および第2強磁性層44,45は互いに反平行となる
ように磁化され、結合層46を介して、SyAP層40
に隣接して設けられた反強磁性層49と反強磁性交換結
合することによりその磁化方向が保持されるようになっ
ている。
Next, the upper laminated body 6 is placed on the lower laminated body 4.
Are formed as follows. First, in the sixth step,
On the nonmagnetic spacer layer 39, a first ferromagnetic layer 44, a coupling layer 46 made of a nonmagnetic metal material, and a second ferromagnetic layer 45.
The SyAP layer 40 is formed by sequentially stacking and. The first and second ferromagnetic layers 44 and 45 are both made of cobalt iron alloy (CoFe) and cobalt iron boron alloy (C
1 nm using any one ferromagnetic material from the group consisting of oFeB) and nickel iron alloy (NiFe)
It is desirable to form it so as to have a thickness of not less than 2.5 nm. Here, when CoFe is used, it is preferable that the thickness be 1.5 nm. Furthermore, the first
The second ferromagnetic layers 44 and 45 have a cobalt iron alloy (CoFe) layer and a nickel iron alloy (NiF) so as to have a total thickness of 1 nm or more and 2.5 nm or less.
It may be formed by sequentially stacking the e) layer. The coupling layer 46 is made of any one of ruthenium (Ru), rhodium (Rh), and iridium (Ir).
It is desirable to use a kind of non-magnetic metal material so as to have a thickness of 0.3 nm or more and 1 nm or less. here,
When ruthenium alone is used, it is 0.6 nm or more.
It is desirable that the thickness be 9 nm or less, and particularly 0.75 nm. When using rhodium alone, 0.4 nm or more and 0.6 n
It is desirable to form so as to have a thickness of m or less. The first and second ferromagnetic layers 44 and 45 are magnetized so as to be antiparallel to each other, and via the coupling layer 46, the SyAP layer 40.
The magnetization direction is maintained by the antiferromagnetic exchange coupling with the antiferromagnetic layer 49 provided adjacent to.

【0049】次いで、第7の工程において、SyAP層
40の上に、マンガン白金合金(MnPt)、マンガン
パラジウム白金合金(MnPdPt)、ニッケルマンガ
ン合金(NiMn)、イリジウムマンガン合金(IrM
n)、酸化ニッケル(NiO)および鉄マンガン合金
(FeMn)からなる群のうちのいずれか1種の反強磁
性材料を用いて、5nm以上20nm以下の厚みとなる
ように反強磁性固定作用層49(以下、単に固定作用層
49という。)を形成する。ここで、MnPtを用いた
場合には、特に12nmの厚みとなるように形成するこ
とが望ましい。さらに、第8の工程において、固定作用
層49の上に、タンタル(Ta)、ニッケルクロム合金
(NiCr)およびニッケル鉄クロム(NiFeCr)
からなる群のうちのいずれか1種を用いて、2nm以上
4nm以下の厚みとなるようにMR膜保護層47を形成
する。以上の工程を経ることにより、「第1強磁性層4
4/結合層46/第2強磁性層45/固定作用層49/
MR膜保護層47」からなる上部積層体6の形成が一応
完了する。ここで、MR膜保護層47が本発明における
「保護層」に対応する一具体例である。
Then, in the seventh step, on the SyAP layer 40, a manganese platinum alloy (MnPt), a manganese palladium platinum alloy (MnPdPt), a nickel manganese alloy (NiMn), an iridium manganese alloy (IrM) are formed.
n), nickel oxide (NiO), and an iron-manganese alloy (FeMn) are used, and the antiferromagnetic pinning layer is made to have a thickness of 5 nm or more and 20 nm or less using any one type of antiferromagnetic material. 49 (hereinafter, simply referred to as fixing action layer 49) is formed. Here, when MnPt is used, it is preferable to form it to have a thickness of 12 nm. Further, in the eighth step, tantalum (Ta), nickel chromium alloy (NiCr), and nickel iron chromium (NiFeCr) are formed on the fixing action layer 49.
The MR film protective layer 47 is formed to have a thickness of 2 nm or more and 4 nm or less using any one of the group consisting of Through the above steps, the “first ferromagnetic layer 4
4 / coupling layer 46 / second ferromagnetic layer 45 / fixing layer 49 /
The formation of the upper laminated body 6 composed of the MR film protective layer 47 ″ is temporarily completed. Here, the MR film protective layer 47 is a specific example corresponding to the “protective layer” in the present invention.

【0050】上記したように、第3ないし第8の工程に
より、最終的にトップ型MR膜18となる積層膜18A
の形成が完了する。
As described above, the laminated film 18A that will eventually become the top MR film 18 is formed by the third to eighth steps.
Formation is complete.

【0051】続く第9の工程において、積層膜18A
を、誘電層3が露出するまで選択的にエッチングするこ
とにより、積層膜18Aの両側に一対の第1端面7を形
成する。この場合、積層膜18Aを選択的に覆うように
保護マスク(図示せず)を形成したのち、例えばイオン
ビームエッチング(IBE)等によりエッチングをおこ
なう。
In the subsequent ninth step, the laminated film 18A is formed.
Is selectively etched until the dielectric layer 3 is exposed to form a pair of first end faces 7 on both sides of the laminated film 18A. In this case, after forming a protective mask (not shown) so as to selectively cover the laminated film 18A, etching is performed by, for example, ion beam etching (IBE) or the like.

【0052】こののち、第10の工程において、一対の
第1端面7と接するように一対の縦バイアス層20を形
成する。ここでは、第9の工程においてエッチングマス
クとして用いた保護マスクをデポジッションマスクとし
てそのまま利用する。具体的には、第10の工程では、
非磁性金属材料を用いて、8nm以上12nm以下の厚
みとなるように一対の縦バイアスシード層21を形成し
たのち、この一対の縦バイアスシード層21の上に、高
い保磁力を有する硬質磁性材料を用いて、10nm以上
50nm以下の厚みとなるように一対の硬質磁性層22
を形成することにより、一対の縦バイアス層20を形成
する。硬質磁性層22は、コバルトクロム白金合金(C
oCrPt)、コバルトクロム白金タンタル合金(Co
CrPtTa)、コバルトクロムタンタル合金(CoC
rTa)、コバルトニッケル白金合金(CoNiPt)
およびコバルト白金合金(CoPt)からなる群のうち
のいずれか1種の硬質磁性材料を用いて形成するように
してもよい。さらに、縦バイアスシード層21は、タン
タル(Ta)とチタンクロム合金(TiCr)とを積層
することにより形成するようにしてもよい。
Then, in a tenth step, a pair of vertical bias layers 20 are formed so as to contact the pair of first end faces 7. Here, the protective mask used as the etching mask in the ninth step is used as it is as the deposition mask. Specifically, in the tenth step,
A pair of longitudinal bias seed layers 21 are formed using a non-magnetic metal material so as to have a thickness of 8 nm or more and 12 nm or less, and then a hard magnetic material having a high coercive force is formed on the pair of longitudinal bias seed layers 21. By using a pair of hard magnetic layers 22 with a thickness of 10 nm or more and 50 nm or less.
To form a pair of vertical bias layers 20. The hard magnetic layer 22 is made of cobalt chrome platinum alloy (C
oCrPt), cobalt chromium platinum tantalum alloy (Co
CrPtTa), cobalt chrome tantalum alloy (CoC
rTa), cobalt nickel platinum alloy (CoNiPt)
Alternatively, any one kind of hard magnetic material selected from the group consisting of and cobalt platinum alloy (CoPt) may be used. Further, the vertical bias seed layer 21 may be formed by stacking tantalum (Ta) and titanium chromium alloy (TiCr).

【0053】続く、第11の工程において、一対の縦バ
イアス層の上に、第1のイオンビームエッチングマスク
として機能する一対の縦バイアス保護層23を形成す
る。この場合、タンタル(Ta)を用いて、10nm以
上20nm以下の厚みとなるように縦バイアス保護層2
3を形成することが好ましい。
In the following eleventh step, a pair of vertical bias protection layers 23 functioning as a first ion beam etching mask are formed on the pair of vertical bias layers. In this case, using tantalum (Ta), the longitudinal bias protective layer 2 is formed to have a thickness of 10 nm or more and 20 nm or less.
3 is preferably formed.

【0054】さらに、第12の工程において、積層膜1
8Aの上に、光学読み取り幅に対応する幅を有し、第2
のイオンビームエッチングマスクおよびリフトオフマス
クとして機能するレジストパターン50を形成する。具
体的には、積層膜18Aの上にポリメチルグルタルイミ
ド(PMGI)層52とフォトレジスト層51とを順に
形成したのち、ポリメチルグルタルイミド(PMGI)
層52にアンダーカットを形成することによりレジスト
パターン50を形成する。この場合、トラック幅方向の
幅が0.1μm以上0.3μm以下、特に0.1μm以
上0.2μm以下となるようにフォトレジスト層51を
形成することが望ましい。
Further, in the twelfth step, the laminated film 1
8A, has a width corresponding to the optical reading width,
Forming a resist pattern 50 functioning as an ion beam etching mask and a lift-off mask. Specifically, a polymethylglutarimide (PMGI) layer 52 and a photoresist layer 51 are sequentially formed on the laminated film 18A, and then polymethylglutarimide (PMGI) is formed.
A resist pattern 50 is formed by forming an undercut on the layer 52. In this case, it is desirable to form the photoresist layer 51 so that the width in the track width direction is 0.1 μm or more and 0.3 μm or less, and particularly 0.1 μm or more and 0.2 μm or less.

【0055】続く、第13の工程において、縦バイアス
保護層23およびレジストパターン50によって保護さ
れていない領域における積層膜18Aのうち、MR膜保
護層47の表面から、第2強磁性層45の上面(基体1
とは反対側の面)と非磁性スペーサ層39の上面との間
の所定の位置に至る厚みに相当する部分をIBEにより
除去することにより一対の第2端面9を形成する。エッ
チングによって除去する深さは、特に、SyAP層40
の結合層46が露出するまで除去する場合が最も好まし
い。なお、この工程において、縦バイアス保護層23
は、およそ8nmの厚み分だけ除去される。
In the following thirteenth step, of the laminated film 18A in the region which is not protected by the longitudinal bias protective layer 23 and the resist pattern 50, from the surface of the MR film protective layer 47 to the upper surface of the second ferromagnetic layer 45. (Base 1
The pair of second end faces 9 is formed by removing the portion corresponding to the thickness reaching a predetermined position between the upper surface of the nonmagnetic spacer layer 39 and the upper surface of the nonmagnetic spacer layer 39 by IBE. The depth to be removed by etching is particularly determined by the SyAP layer 40.
Most preferably, the bonding layer 46 is removed until it is exposed. In this step, the vertical bias protective layer 23
Are removed by a thickness of approximately 8 nm.

【0056】以上の工程により、一対の第1端面7およ
び第2端面9を有するトップ型MR膜18の形成が一応
完了する。
Through the above steps, the formation of the top type MR film 18 having the pair of first end face 7 and second end face 9 is completed for the time being.

【0057】さらに、図4に示したように、第14の工
程において、レジストパターン50をリフトオフマスク
として用いて、トップ型MR膜18の第2端面9と縦バ
イアス保護層23とを覆うように一対の導電リードオー
バーレイ層10を形成する。具体的には、タンタル(T
a)を用いて、2nm以上6nm以下の厚みとなるよう
に一対の下部導電リード層62を形成したのち、この一
対の下部導電リード層62の上に、金(Au)を用い
て、10nm以上50nm以下の厚みとなるように一対
の中間導電リード層61を形成する。さらに、この一対
の中間導電リード層61の上に、タンタル(Ta)を用
いて、2nm以上6nm以下の厚みとなるように一対の
上部導電リード層63を形成することにより、一対の導
電リードオーバーレイ層10の形成を完了する。ここ
で、一対の中間導電リード層61を、金(Au)、銀
(Ag)、タンタル(Ta)、ロジウム(Rh)、イリ
ジウム(Ir)およびルテニウム(Ru)からなる群の
うちの少なくとも1種を含む膜を複数積層することによ
り形成するようにしてもよい。こうすることにより、導
電リードオーバーレイ層10は、第2端面9における第
2強磁性層45から非磁性スペーサ層39の間の部分で
良好な電気的接合を形成することができる。さらに、こ
のような接合構造を形成することにより、電気的接合を
改善するだけでなく、接合部分においては相当のMR比
の減少を生じさせる。これらの結果、鮮明な読み取り幅
を規定することができる。図4に示した領域Aは、特に
高い導電性を有する部分である。すなわち、読み出しの
際にエレクトロマイグレーションを生ずることなくセン
ス電流を流すことが可能な領域である。
Further, as shown in FIG. 4, in the fourteenth step, the resist pattern 50 is used as a lift-off mask so as to cover the second end surface 9 of the top MR film 18 and the vertical bias protection layer 23. A pair of conductive lead overlay layers 10 are formed. Specifically, tantalum (T
a) is used to form a pair of lower conductive lead layers 62 so as to have a thickness of 2 nm or more and 6 nm or less, and then gold (Au) is used to form 10 nm or more on the pair of lower conductive lead layers 62. A pair of intermediate conductive lead layers 61 are formed to have a thickness of 50 nm or less. Further, by forming a pair of upper conductive lead layers 63 using tantalum (Ta) on the pair of intermediate conductive lead layers 61 so as to have a thickness of 2 nm or more and 6 nm or less, a pair of conductive lead overlays is formed. The formation of layer 10 is complete. Here, the pair of intermediate conductive lead layers 61 is at least one selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), tantalum (Ta), rhodium (Rh), iridium (Ir), and ruthenium (Ru). You may make it form by laminating | stacking the film containing a several. By doing so, the conductive lead overlay layer 10 can form a good electrical junction in the portion between the second ferromagnetic layer 45 and the nonmagnetic spacer layer 39 in the second end face 9. Furthermore, the formation of such a junction structure not only improves the electrical junction but also causes a considerable reduction in the MR ratio at the junction. As a result, a clear reading width can be defined. Region A shown in FIG. 4 is a portion having a particularly high conductivity. In other words, it is a region in which a sense current can flow without causing electromigration during reading.

【0058】最後に、第15の工程において、レジスト
パターン50をリフトオフすることによりスピンバルブ
型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造を完了する。
Finally, in the fifteenth step, the resist pattern 50 is lifted off to complete the manufacture of the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head.

【0059】ここで、本実施の形態のSVMRヘッドに
おける特徴的作用について、従来例と比較して説明す
る。
Here, the characteristic operation of the SVMR head of this embodiment will be described in comparison with the conventional example.

【0060】図5に示した従来のオーバーレイ構造を有
するSVMRヘッドは、導電リードオーバーレイ層10
6がセンサ部分であるMR膜104の上面と接合するよ
うに構成されている。このため、読み出し動作の際、導
電リードオーバーレイ層106からのセンス電流は、M
R膜104における保護層および反強磁性層を通過する
ように流れることとなる。保護層および反強磁性層は、
比較的高い電気抵抗を有するので、センス電流の損失が
大きくなってしまい、再生ヘッドとしての性能が劣化す
る。また、MR膜104の上面と導電リードオーバーレ
イ層106との重なり部分がトラック幅方向に広がりを
持つので、鮮明な実効読み取り幅が得られずに光学読み
取り幅よりも広がってしまう。
The SVMR head having the conventional overlay structure shown in FIG.
6 is configured to be bonded to the upper surface of the MR film 104 which is the sensor portion. Therefore, during the read operation, the sense current from the conductive lead overlay layer 106 is M
It flows so as to pass through the protective layer and the antiferromagnetic layer in the R film 104. The protective layer and antiferromagnetic layer are
Since it has a relatively high electric resistance, the loss of the sense current becomes large and the performance as the reproducing head deteriorates. Further, since the overlapping portion of the upper surface of the MR film 104 and the conductive lead overlay layer 106 has a spread in the track width direction, a clear effective read width cannot be obtained and the width becomes wider than the optical read width.

【0061】このような従来例に対し、本実施の形態で
は、トップ型MR膜18においてMR膜保護層47から
第2強磁性層45の上面と非磁性スペーサ層39の下面
との間に至る深さまでIBEにより除去することにより
第2端面9を形成し、その第2端面9と接合するように
導電リードオーバーレイ層10を形成するようにした。
したがって、より高い導電性を有する領域Aが形成され
ると共に、一対の導電リードオーバーレイ層10の互い
の距離が短くなるため、低抵抗な電流経路を確保するこ
とができると共に、接合部分におけるMR比を低減で
き、鮮明な実効読み取り幅を得ることができる。
In contrast to such a conventional example, in the present embodiment, in the top MR film 18, it extends from the MR film protective layer 47 to the upper surface of the second ferromagnetic layer 45 and the lower surface of the nonmagnetic spacer layer 39. The second end surface 9 was formed by removing it to the depth by IBE, and the conductive lead overlay layer 10 was formed so as to be bonded to the second end surface 9.
Therefore, since the region A having higher conductivity is formed and the distance between the pair of conductive lead overlay layers 10 is shortened, a low resistance current path can be ensured and the MR ratio at the junction portion can be ensured. Can be reduced and a clear effective reading width can be obtained.

【0062】以上、説明したように、本実施の形態のS
VMRヘッドによれば、トップ型MR膜18における第
1端面7と隣接接合するように形成された縦バイアス層
20と、この縦バイアス層20を覆うと共に、トップ型
MR膜18における第2端面9と電気的に接合するよう
に形成された導電リードオーバーレイ層10とを含んで
構成するようにしたので、MR膜保護層47を介して導
電リードオーバーレイ層10と接合する場合と比べ、読
み出しの際にエレクトロマイグレーションを生ずること
のない、より良好な電流経路を形成することが可能とな
ると共に、鮮明な実効読み取り幅を形成することができ
る。
As described above, S of the present embodiment is
According to the VMR head, the vertical bias layer 20 formed so as to be adjacently joined to the first end surface 7 of the top MR film 18, the vertical bias layer 20 is covered, and the second end surface 9 of the top MR film 18 is formed. Since the conductive lead overlay layer 10 formed so as to be electrically connected to the conductive lead overlay layer 10 is configured to be included, the read lead overlay layer 10 is electrically connected to the conductive lead overlay layer 10 via the MR film protective layer 47. It becomes possible to form a better current path without causing electromigration, and a clear effective reading width can be formed.

【0063】また、本実施の形態によれば、縦バイアス
層20の上に縦バイアス保護層23を形成し、IBEに
よって第2端面9を形成するようにしたので、エッチン
グ工程における制御性が向上し、高精度な加工が可能と
なり、強磁性フリー層34に損傷を与えることなく、良
好な磁気再生特性を容易に得ることができる。さらに、
IBEによってエッチングを行うことにより、導電リー
ドオーバーレイ層10とセンサ部としてのトップ型MR
膜18センサ部との界面において不純物を除去すること
ができるので、より良好な電気的接合を形成することが
できる。
Further, according to the present embodiment, since the vertical bias protection layer 23 is formed on the vertical bias layer 20 and the second end surface 9 is formed by IBE, the controllability in the etching process is improved. However, high-precision processing is possible, and good magnetic reproduction characteristics can be easily obtained without damaging the ferromagnetic free layer 34. further,
By performing etching by IBE, the conductive lead overlay layer 10 and the top type MR as the sensor portion are formed.
Since impurities can be removed at the interface with the film 18 sensor portion, a better electrical connection can be formed.

【0064】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変形
が可能である。すなわち、上記実施の形態において説明
したスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの構成や製
造方法に関する詳細は必ずしもこれに限られるものでは
なく、磁気抵抗効果膜に形成した端面が導電リードオー
バーレイ層と、より良好な電気的接合を形成することが
できると共に、鮮明な実効読み取り幅を形成することが
できるという効果が得られる限り、自由に変形可能であ
る。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. That is, the details of the configuration and the manufacturing method of the spin valve magnetoresistive effect reproducing head described in the above embodiment are not necessarily limited to this, and the end face formed in the magnetoresistive effect film has a conductive lead overlay layer and It can be freely deformed as long as it is possible to form a good electrical connection and to form a clear effective reading width.

【0065】例えば、上記実施の形態では、被固定層が
3層構造からなるシンセティック反強磁性被固定層(S
yAP層)とした場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、単層の強磁性層からなる被固定層
を用いるようにしてもよい。但し、単層の被固定層より
もSyAP層のほうが磁化方向がより安定する。したが
って、本発明は、SyAP層を有するスピンバルブ型磁
気抵抗効果再生ヘッドに適用した場合に、より安定した
磁気再生ヘッド特性が得られるので特に好ましい。
For example, in the above-described embodiment, the pinned layer is a synthetic antiferromagnetic pinned layer (S) having a three-layer structure.
The yAP layer) has been described above, but the present invention is not limited to this, and a pinned layer composed of a single ferromagnetic layer may be used. However, the magnetization direction is more stable in the SyAP layer than in the single fixed layer. Therefore, the present invention is particularly preferable because it provides more stable magnetic reproducing head characteristics when applied to a spin valve type magnetoresistive reproducing head having a SyAP layer.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上、説明したように、請求項1ないし
請求項22のいずれか1項に記載のスピンバルブ型磁気
抵抗効果再生ヘッドの製造方法によれば、積層膜を、誘
電層が露出するまで選択的にエッチングすることによ
り、積層膜に第1端面を形成する工程と、この第1端面
と接するように縦バイアス層を形成する工程と、この縦
バイアス層の上に、第1のイオンビームエッチングマス
クとして機能する縦バイアス保護層を形成する工程と、
積層膜の上に、光学読み取り幅に対応する幅を有し、第
2のイオンビームエッチングマスクおよびリフトオフマ
スクとして機能するレジストパターンを形成する工程
と、縦バイアス保護層およびレジストパターンによって
保護された領域以外の領域における積層膜のうち、保護
層の表面から、非磁性スペーサ層の基体と反対側の面と
の間の所定の位置に至る厚み部分をイオンビームエッチ
ングを利用して除去することにより第2端面を有する磁
気抵抗効果膜を形成する工程と、レジストパターンをリ
フトオフマスクとして用いて、第2端面と縦バイアス層
とを覆うように導電リードオーバーレイ層を形成する工
程とを含むようにしたので、強磁性フリー層に損傷を与
えることなく、より低抵抗な電流経路を形成することが
可能となると共に、鮮明な実効読み取り幅を規定するこ
とができる。この結果、より良好な磁気再生特性を発揮
することができる。
As described above, according to the method of manufacturing the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to any one of claims 1 to 22, the laminated film is exposed with the dielectric layer. By selectively etching until the laminated film is formed, a step of forming a first end face on the laminated film, a step of forming a vertical bias layer in contact with the first end face, and a step of forming a first bias layer on the vertical bias layer. Forming a longitudinal bias protective layer that functions as an ion beam etching mask;
A step of forming a resist pattern having a width corresponding to an optical reading width on the laminated film and functioning as a second ion beam etching mask and a lift-off mask, and a region protected by the vertical bias protective layer and the resist pattern. By removing the portion of the laminated film in the region other than the predetermined position between the surface of the protective layer and the surface of the non-magnetic spacer layer opposite to the surface of the non-magnetic spacer layer by using ion beam etching. Since the method includes the step of forming the magnetoresistive film having two end faces and the step of forming the conductive lead overlay layer so as to cover the second end face and the vertical bias layer by using the resist pattern as a lift-off mask. , It becomes possible to form a lower resistance current path without damaging the ferromagnetic free layer, It can be defined as a light of effective reading width. As a result, better magnetic reproduction characteristics can be exhibited.

【0067】また、請求項23ないし請求項40のいず
れか1項に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッ
ドによれば、磁気抵抗効果膜における第1端面と隣接接
合するように形成された縦バイアス層と、この縦バイア
ス層を覆うと共に、磁気抵抗効果膜における第2端面と
電気的に接合するように形成された導電リードオーバー
レイ層とを含むようにしたので、より低抵抗な電流経路
を形成することが可能となると共に、鮮明な実効読み取
り幅を規定することができる。この結果、より良好な磁
気再生特性を発揮することができる。
According to the spin-valve type magnetoresistive effect reproducing head of any one of claims 23 to 40, a longitudinal direction formed so as to be adjacently joined to the first end face of the magnetoresistive effect film. Since the bias layer and the conductive lead overlay layer formed so as to cover the longitudinal bias layer and electrically connect to the second end face of the magnetoresistive effect film are included, a current path having a lower resistance is formed. In addition to being able to be formed, it is possible to define a clear effective reading width. As a result, better magnetic reproduction characteristics can be exhibited.

【0068】特に、請求項2に記載のスピンバルブ型磁
気抵抗効果再生ヘッドの製造方法または請求項24に記
載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドによれば、
シンセティック反強磁性被固定層を含む磁気抵抗効果膜
を構成するようにしたので、より安定した磁気再生特性
を発揮することができる。
In particular, according to the method of manufacturing the spin valve type magnetoresistive effect reproducing head of claim 2 or the spin valve type magnetoresistive effect reproducing head of claim 24,
Since the magnetoresistive effect film including the synthetic antiferromagnetic pinned layer is formed, more stable magnetic reproduction characteristics can be exhibited.

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

【図1】本発明の実施の形態に係るスピンバルブ型磁気
抵抗効果再生ヘッドの断面構成を表す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a sectional configuration of a spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド
の製造方法における一工程を表す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a step in a method of manufacturing the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head of FIG.

【図3】図2に続く一工程を表す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing one process following on from FIG.

【図4】図3に続く一工程を表す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing one process following on from FIG.

【図5】従来のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド
の断面構成を表す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a sectional configuration of a conventional spin valve magnetoresistive effect reproducing head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基体、2…シールド層、3…誘電層、4…下部積層
体、6…上部積層体、7…第1端面、9…第2端面、1
0…導電リードオーバーレイ層、18…トップスピンバ
ルブ型MR膜、18A…積層膜、20…縦バイアス層、
23…縦バイアス保護層、47…MR膜保護層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base | substrate, 2 ... Shield layer, 3 ... Dielectric layer, 4 ... Lower laminated body, 6 ... Upper laminated body, 7 ... 1st end surface, 9 ... 2nd end surface, 1
0 ... Conductive lead overlay layer, 18 ... Top spin valve type MR film, 18A ... Laminated film, 20 ... Longitudinal bias layer,
23 ... Longitudinal bias protective layer, 47 ... MR film protective layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 43/10 H01L 43/12 43/12 G01R 33/06 R (72)発明者 成宗 洪 アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95120 サンノゼ カルカテラ ドライブ 7174 (72)発明者 民 李 アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94538 フレモント レスリー ストリー ト 277 39639 (72)発明者 克▲強▼ 朱 アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94539 フレモント ウッドサイド テラ ス 3535 Fターム(参考) 2G017 AA10 AD54 5D034 BA04 BA05 BA12 BB08 CA08 DA07 5E049 AA01 AA04 AA07 AC05 BA12─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 43/10 H01L 43/12 43/12 G01R 33/06 R (72) Inventor Hiroshi Narumune United States California 95120 San Jose Calcaterra Drive 7174 (72) Inventor People Lee United States California 94538 Fremont Leslie Street 277 39639 (72) Inventor Katsu ▲ Strong ▼ Zhu United States California 94539 Fremont Woodside Terrass 3535 F Term (reference) 2G017 AA10 AD54 5D034 BA04 BA05 BA12 BB08 CA08 DA07 5E049 AA01 AA04 AA07 AC05 BA12

Claims (40)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体上にシールド層を形成する第1の工
程と、 このシールド層の上に誘電層を形成する第2の工程と、 この誘電層の上に、シード層を形成する第3の工程と、 このシード層の上に、強磁性フリー層を形成する第4の
工程と、 この強磁性フリー層の上に、非磁性スペーサ層を形成す
る第5の工程と、 この非磁性スペーサ層の上に、被固定層を形成する第6
の工程と、 この被固定層の上に、反強磁性固定作用層を形成する第
7の工程と、 この反強磁性固定作用層の上に、保護層を形成すること
により、積層膜の形成を完了する第8の工程と、 前記積層膜を、前記誘電層が露出するまで選択的にエッ
チングすることにより、前記積層膜に第1端面を形成す
る第9の工程と、 前記第1端面と接するように縦バイアス層を形成する第
10の工程と、 前記縦バイアス層の上に、第1のイオンビームエッチン
グマスクとして機能する縦バイアス保護層を形成する第
11の工程と、 前記積層膜の上に、光学読み取り幅に対応する幅を有
し、第2のイオンビームエッチングマスクおよびリフト
オフマスクとして機能するレジストパターンを形成する
第12の工程と、 前記縦バイアス保護層およびレジストパターンによって
保護された領域以外の領域における前記積層膜のうち、
前記保護層の表面から、前記非磁性スペーサ層の前記基
体と反対側の面との間の所定の位置に至る厚み部分をイ
オンビームエッチングを利用して除去することにより第
2端面を有する磁気抵抗効果膜を形成する第13の工程
と、 前記レジストパターンをリフトオフマスクとして用い
て、前記第2端面と縦バイアス層とを覆うように導電リ
ードオーバーレイ層を形成する第14の工程と、 前記レジストパターンをリフトオフすることによりスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造を完了する第
15の工程とを含むことを特徴とするスピンバルブ型磁
気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
1. A first step of forming a shield layer on a substrate, a second step of forming a dielectric layer on the shield layer, and a third step of forming a seed layer on the dielectric layer. Step, a fourth step of forming a ferromagnetic free layer on the seed layer, a fifth step of forming a nonmagnetic spacer layer on the ferromagnetic free layer, and a nonmagnetic spacer Sixth for forming a fixed layer on the layer
And the seventh step of forming an antiferromagnetic pinning layer on the pinned layer, and forming a protective layer on the antiferromagnetic pinning layer to form a laminated film. And an eighth step of forming a first end face on the laminated film by selectively etching the laminated film until the dielectric layer is exposed, and the first end face. A tenth step of forming a vertical bias layer in contact with each other; an eleventh step of forming a vertical bias protective layer functioning as a first ion beam etching mask on the vertical bias layer; A twelfth step of forming a resist pattern having a width corresponding to the optical reading width and functioning as a second ion beam etching mask and a lift-off mask, and the vertical bias protection layer and the resist pattern. Of the laminated film in a region other than the region protected by the heater,
A magnetoresistive device having a second end surface by removing a thickness portion from the surface of the protective layer to a predetermined position between the surface of the non-magnetic spacer layer and the surface on the side opposite to the base body by using ion beam etching. A thirteenth step of forming an effect film, a fourteenth step of forming a conductive lead overlay layer so as to cover the second end face and the vertical bias layer by using the resist pattern as a lift-off mask, and the resist pattern And a fifteenth step of completing the manufacture of the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head by lifting off the spin valve.
【請求項2】 前記第6の工程において、第1の強磁性
層と、非磁性金属材料からなる結合層と、第2の強磁性
層とを順に積層することによりシンセティック反強磁性
被固定層を形成することを特徴とする請求項1に記載の
スピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
2. The synthetic antiferromagnetic pinned layer by stacking a first ferromagnetic layer, a coupling layer made of a nonmagnetic metal material, and a second ferromagnetic layer in this order in the sixth step. The method of manufacturing a spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記第1の工程において、 外部からの不要な磁界が前記磁気抵抗効果膜に及ぶのを
抑制するように前記下部シールド層を形成し、 前記第2の工程において、 前記下部シールド層と前記磁気抵抗効果膜との電気的絶
縁を行うように前記誘電層を形成することを特徴とする
請求項1または請求項2に記載のスピンバルブ型磁気抵
抗効果再生ヘッドの製造方法。
3. In the first step, the lower shield layer is formed so as to suppress an unnecessary magnetic field from the outside from reaching the magnetoresistive film, and in the second step, the lower shield layer is formed. 3. The method of manufacturing a spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 1, wherein the dielectric layer is formed so as to electrically insulate the layer from the magnetoresistive effect film.
【請求項4】 前記第3の工程において、 磁気抵抗効果を高める材料を用いて前記シード層を形成
することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
スピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
4. The spin valve type magnetoresistive effect reproducing head according to claim 1, wherein in the third step, the seed layer is formed by using a material that enhances the magnetoresistive effect. Manufacturing method.
【請求項5】 前記第3の工程において、 ニッケルクロム合金(NiCr)またはニッケル鉄クロ
ム合金(NiFeCr)のいずれか1つを用いて、3n
m以上10nm以下の厚みとなるように前記シード層を
形成することを特徴とする請求項4に記載のスピンバル
ブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
5. In the third step, 3n is formed by using one of a nickel chromium alloy (NiCr) and a nickel iron chromium alloy (NiFeCr).
The method of manufacturing a spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 4, wherein the seed layer is formed to have a thickness of m or more and 10 nm or less.
【請求項6】 前記第4の工程は、 ニッケル鉄合金(NiFe)を用いて1nm以上8nm
以下の厚みとなるように第1のフリー層を形成する工程
と、 この第1のフリー層の上に、コバルト鉄合金(CoF
e)を用いて0.5nm以上4nm以下の厚みとなるよ
うに第2のフリー層を形成する工程とを含むことを特徴
とする請求項1または請求項2に記載のスピンバルブ型
磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
6. The fourth step uses a nickel-iron alloy (NiFe) for 1 nm or more and 8 nm or more.
Forming the first free layer so as to have the following thickness, and forming a cobalt iron alloy (CoF) on the first free layer.
e) is used to form the second free layer so as to have a thickness of 0.5 nm or more and 4 nm or less, the spin-valve magnetoresistive effect according to claim 1 or 2. Reproduction head manufacturing method.
【請求項7】 前記第5の工程において、 銅(Cu)を用いて1.5nm以上3.0nm以下の厚
みとなるように前記非磁性スペーサ層を形成することを
特徴とする請求項1または請求項2に記載のスピンバル
ブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
7. The non-magnetic spacer layer is formed in the fifth step by using copper (Cu) so as to have a thickness of 1.5 nm or more and 3.0 nm or less. The method of manufacturing the spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 2.
【請求項8】 前記第6の工程において、 コバルト鉄合金(CoFe)、コバルト鉄ボロン合金
(CoFeB)、ニッケル鉄合金(NiFe)ならびに
コバルト鉄合金(CoFe)層およびニッケル鉄合金
(NiFe)層からなる積層体のうちのいずれか1つの
強磁性材料を用いて、1nm以上2.5nm以下の厚み
となるように前記第1の強磁性層を形成することを特徴
とする請求項2に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再
生ヘッドの製造方法。
8. In the sixth step, from a cobalt iron alloy (CoFe), a cobalt iron boron alloy (CoFeB), a nickel iron alloy (NiFe) and a cobalt iron alloy (CoFe) layer and a nickel iron alloy (NiFe) layer. The first ferromagnetic layer is formed to have a thickness of 1 nm or more and 2.5 nm or less using any one of ferromagnetic materials of Manufacturing method of spin-valve magnetoresistive reproducing head.
【請求項9】 前記第6の工程において、 コバルト鉄合金(CoFe)、コバルト鉄ボロン合金
(CoFeB)、ニッケル鉄合金(NiFe)ならびに
コバルト鉄合金(CoFe)層およびニッケル鉄合金
(NiFe)層からなる積層体のうちのいずれか1つの
強磁性材料を用いて、1nm以上2.5nm以下の厚み
となるように前記第2の強磁性層を形成することを特徴
とする請求項2に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再
生ヘッドの製造方法。
9. In the sixth step, from a cobalt iron alloy (CoFe), a cobalt iron boron alloy (CoFeB), a nickel iron alloy (NiFe) and a cobalt iron alloy (CoFe) layer and a nickel iron alloy (NiFe) layer. The second ferromagnetic layer is formed by using any one of the ferromagnetic materials of the above-mentioned laminated body so as to have a thickness of 1 nm or more and 2.5 nm or less. Manufacturing method of spin-valve magnetoresistive reproducing head.
【請求項10】 前記第6の工程において、 ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)およびイリジウ
ム(Ir)のうちのいずれか1つの非磁性金属材料を用
いて、0.3nm以上1nm以下の厚みとなるように前
記結合層を形成することを特徴とする請求項2に記載の
スピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
10. In the sixth step, a nonmagnetic metal material selected from the group consisting of ruthenium (Ru), rhodium (Rh) and iridium (Ir) is used, and a thickness of 0.3 nm or more and 1 nm or less is obtained. 3. The method for manufacturing a spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 2, wherein the coupling layer is formed so as to have the above-mentioned structure.
【請求項11】 前記第7の工程において、 マンガン白金合金(MnPt)、マンガンパラジウム白
金合金(MnPdPt)、ニッケルマンガン合金(Ni
Mn)、イリジウムマンガン合金(IrMn)、酸化ニ
ッケル(NiO)および鉄マンガン合金(FeMn)か
らなる群のうちのいずれか1つの反強磁性材料を用い
て、5nm以上20nm以下の厚みとなるように前記反
強磁性固定作用層を形成することを特徴とする請求項1
または請求項2に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再
生ヘッドの製造方法。
11. In the seventh step, manganese platinum alloy (MnPt), manganese palladium platinum alloy (MnPdPt), nickel manganese alloy (Ni
Mn), iridium-manganese alloy (IrMn), nickel oxide (NiO), and iron-manganese alloy (FeMn) are used to obtain a thickness of 5 nm or more and 20 nm or less using an antiferromagnetic material. 2. The antiferromagnetic pinning layer is formed.
Alternatively, the method of manufacturing the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 2.
【請求項12】 前記第8の工程において、 タンタル(Ta)、ニッケルクロム合金(NiCr)お
よびニッケル鉄クロム(NiFeCr)からなる群のう
ちのいずれか1つを用いて、2nm以上4nm以下の厚
みとなるように前記保護層を形成することを特徴とする
請求項1または請求項2に記載のスピンバルブ型磁気抵
抗効果再生ヘッドの製造方法。
12. In the eighth step, using any one of the group consisting of tantalum (Ta), nickel chromium alloy (NiCr) and nickel iron chromium (NiFeCr), the thickness of 2 nm or more and 4 nm or less. The method of manufacturing a spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 1, wherein the protective layer is formed so that
【請求項13】 前記第11の工程において、 タンタル(Ta)を用いて、10nm以上20nm以下
の厚みとなるように前記縦バイアス保護層を形成するこ
とを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスピン
バルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
13. The longitudinal bias protective layer is formed in the eleventh step by using tantalum (Ta) so as to have a thickness of 10 nm or more and 20 nm or less. 5. A method of manufacturing a spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to.
【請求項14】 前記第9の工程において、 イオンビームエッチングにより、前記第1端面を形成す
ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のス
ピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
14. The method of manufacturing a spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 1, wherein in the ninth step, the first end face is formed by ion beam etching. .
【請求項15】 前記第10の工程は、 非磁性金属材料を用いて、8nm以上12nm以下の厚
みとなるように縦バイアスシード層を形成する工程と、 この縦バイアスシード層の上に、高い保磁力を有する硬
質磁性材料を用いて、10nm以上50nm以下の厚み
となるように硬質磁性層を形成する工程とを有すること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のスピンバ
ルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
15. The tenth step is a step of forming a vertical bias seed layer using a non-magnetic metal material so as to have a thickness of 8 nm or more and 12 nm or less, and forming a vertical bias seed layer on the vertical bias seed layer. 3. A spin-valve type magnet according to claim 1 or 2, further comprising the step of forming a hard magnetic layer with a thickness of 10 nm or more and 50 nm or less using a hard magnetic material having a coercive force. A method of manufacturing a resistance effect reproducing head.
【請求項16】 前記第10の工程において、 コバルトクロム白金合金(CoCrPt)、コバルトク
ロム白金タンタル合金(CoCrPtTa)、コバルト
クロムタンタル合金(CoCrTa)、コバルトニッケ
ル白金合金(CoNiPt)およびコバルト白金合金
(CoPt)からなる群のうちのいずれか1種の硬質磁
性材料を用いて、前記硬質磁性層を形成することを特徴
とする請求項15に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果
再生ヘッドの製造方法。
16. In the tenth step, cobalt chromium platinum alloy (CoCrPt), cobalt chromium platinum tantalum alloy (CoCrPtTa), cobalt chromium tantalum alloy (CoCrTa), cobalt nickel platinum alloy (CoNiPt) and cobalt platinum alloy (CoPt). 16. The method for manufacturing a spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 15, wherein the hard magnetic layer is formed by using one kind of hard magnetic material selected from the group consisting of
【請求項17】 前記第10の工程において、 タンタル(Ta)とチタンクロム合金(TiCr)とを
積層することにより、前記縦バイアスシード層を形成す
ることを特徴とする請求項15に記載のスピンバルブ型
磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
17. The spin according to claim 15, wherein in the tenth step, the vertical bias seed layer is formed by stacking tantalum (Ta) and a titanium chromium alloy (TiCr). Manufacturing method of valve type magnetoresistive reproducing head.
【請求項18】 前記第12の工程は、 前記磁気抵抗効果膜の上に、ポリメチルグルタルイミド
(PMGI)層を形成する工程と、 このポリメチルグルタルイミド(PMGI)層の上に、
フォトレジスト層を形成する工程と、 前記フォトレジスト層を形成した後に、前記ポリメチル
グルタルイミド(PMGI)層にアンダーカットを形成
する工程とを含むことを特徴とする請求項1または請求
項2に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの
製造方法。
18. The twelfth step comprises: forming a polymethylglutarimide (PMGI) layer on the magnetoresistive film; and forming a polymethylglutarimide (PMGI) layer on the magnetoresistive film.
The method according to claim 1, further comprising: forming a photoresist layer; and forming an undercut on the polymethylglutarimide (PMGI) layer after forming the photoresist layer. A method of manufacturing the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head described.
【請求項19】 前記第12の工程において、 前記ポリメチルグルタルイミド(PMGI)層の上に、
トラック幅方向の幅が0.1μm以上0.2μm以下と
なるように前記フォトレジスト層を形成することを特徴
とする請求項18に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果
再生ヘッドの製造方法。
19. In the twelfth step, on the polymethylglutarimide (PMGI) layer,
19. The method of manufacturing a spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 18, wherein the photoresist layer is formed so that the width in the track width direction is 0.1 μm or more and 0.2 μm or less.
【請求項20】 前記第13の工程において、 前記結合層が露出するまでイオンビームエッチングを行
うことを特徴とする請求項2に記載のスピンバルブ型磁
気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
20. The method of manufacturing a spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 2, wherein in the thirteenth step, ion beam etching is performed until the coupling layer is exposed.
【請求項21】 前記第14の工程は、 タンタル(Ta)を用いて、2nm以上6nm以下の厚
みとなるように下部導電リード層を形成する工程と、 前記下部導電リード層の上に、金(Au)を用いて、1
0nm以上50nm以下の厚みとなるように中間導電リ
ード層を形成する工程と、 前記中間導電リード層の上に、タンタル(Ta)を用い
て、2nm以上6nm以下の厚みとなるように上部導電
リード層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求
項1または請求項2に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効
果再生ヘッドの製造方法。
21. The fourteenth step is a step of forming a lower conductive lead layer by using tantalum (Ta) so as to have a thickness of 2 nm or more and 6 nm or less, and gold on the lower conductive lead layer. Using (Au), 1
A step of forming an intermediate conductive lead layer so as to have a thickness of 0 nm or more and 50 nm or less; and an upper conductive lead using tantalum (Ta) on the intermediate conductive lead layer so as to have a thickness of 2 nm or more and 6 nm or less. 3. The method of manufacturing a spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 1, further comprising the step of forming a layer.
【請求項22】 前記第14の工程において、 金(Au)、銀(Ag)、タンタル(Ta)、ロジウム
(Rh)、イリジウム(Ir)およびルテニウム(R
u)からなる群のうちのいずれか1種の膜を複数積層す
ることにより前記中間導電リード層を形成することを特
徴とする請求項21に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効
果再生ヘッドの製造方法。
22. In the fourteenth step, gold (Au), silver (Ag), tantalum (Ta), rhodium (Rh), iridium (Ir) and ruthenium (R).
22. The method of manufacturing a spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 21, wherein the intermediate conductive lead layer is formed by stacking a plurality of films of any one of the group consisting of u). .
【請求項23】 リードオーバーレイ構造を有するスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドであって、 基体と、 この基体上に形成されたシールド層と、 このシールド層の上に形成された誘電層と、 この誘電層の上に、シード層と、強磁性フリー層と、非
磁性スペーサ層と、被固定層と、反強磁性固定作用層
と、保護層とを順に積層してなる磁気抵抗効果膜と、 この磁気抵抗効果膜における第1端面と隣接接合するよ
うに形成された縦バイアス層と、 この縦バイアス層を覆うと共に、前記磁気抵抗効果膜に
おける第2端面と電気的に接合するように形成された導
電リードオーバーレイ層とを含むことを特徴とするスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
23. A spin-valve magnetoresistive effect reproducing head having a lead overlay structure, comprising: a substrate; a shield layer formed on the substrate; and a dielectric layer formed on the shield layer. On the dielectric layer, a seed layer, a ferromagnetic free layer, a nonmagnetic spacer layer, a pinned layer, an antiferromagnetic pinning layer, and a magnetoresistive film formed by sequentially stacking a protective layer, A longitudinal bias layer formed so as to be adjacently joined to the first end face of the magnetoresistive effect film, and formed so as to cover the longitudinal bias layer and electrically connect to the second end face of the magnetoresistive effect film. A spin valve type magnetoresistive effect reproducing head including a conductive lead overlay layer.
【請求項24】 前記被固定層は、第1の強磁性層と、
非磁性金属材料からなる結合層と、第2の強磁性層とが
順に積層された構造を有するシンセティック反強磁性被
固定層であることを特徴とする請求項23に記載のスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
24. The fixed layer includes a first ferromagnetic layer,
24. The spin valve type magnetoresistive device according to claim 23, which is a synthetic antiferromagnetic pinned layer having a structure in which a coupling layer made of a non-magnetic metal material and a second ferromagnetic layer are sequentially stacked. Effect playhead.
【請求項25】 前記シールド層は、外部からの不要な
磁界が前記磁気抵抗効果膜に及ぶのを抑制するように機
能する磁性材料からなり、 前記誘電層は、前記シールド層と前記磁気抵抗効果膜と
を電気的に絶縁するように機能する絶縁材料からなるこ
とを特徴とする請求項23または請求項24に記載のス
ピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
25. The shield layer is made of a magnetic material that functions to prevent an unnecessary magnetic field from the outside from reaching the magnetoresistive effect film, and the dielectric layer includes the shield layer and the magnetoresistive effect. 25. The spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 23 or 24, which is made of an insulating material that functions to electrically insulate the film.
【請求項26】 前記シード層は、磁気抵抗効果を高め
る材料からなることを特徴とする請求項23または請求
項24に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッ
ド。
26. The spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 23, wherein the seed layer is made of a material that enhances the magnetoresistive effect.
【請求項27】 前記シード層は、ニッケルクロム合金
(NiCr)またはニッケル鉄クロム合金(NiFeC
r)のうちのいずれか1種により構成され、3nm以上
10nm以下の厚みをなしていることを特徴とする請求
項26に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッ
ド。
27. The seed layer comprises a nickel chromium alloy (NiCr) or a nickel iron chromium alloy (NiFeC).
27. The spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 26, wherein the spin-valve magnetoresistive effect reproducing head is made of any one of r) and has a thickness of 3 nm or more and 10 nm or less.
【請求項28】 前記強磁性フリー層は、 ニッケル鉄合金(NiFe)よりなり、1nm以上8n
m以下の厚みをなしている第1のフリー層と、 この第1のフリー層の上に形成され、コバルト鉄合金
(CoFe)よりなり0.5nm以上4nm以下の厚み
をなしている第2のフリー層とを含むことを特徴とする
請求項23または請求項24に記載のスピンバルブ型磁
気抵抗効果再生ヘッド。
28. The ferromagnetic free layer is made of a nickel iron alloy (NiFe) and has a thickness of 1 nm or more and 8 n.
a first free layer having a thickness of m or less, and a second free layer formed on the first free layer and made of a cobalt iron alloy (CoFe) and having a thickness of 0.5 nm or more and 4 nm or less. 25. The spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 23 or 24, further comprising a free layer.
【請求項29】 前記非磁性スペーサ層は、銅(Cu)
よりなり、1.5nm以上3.0nm以下の厚みをなし
ていることを特徴とする請求項23または請求項24に
記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
29. The non-magnetic spacer layer is made of copper (Cu).
25. The spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 23 or 24, which has a thickness of 1.5 nm or more and 3.0 nm or less.
【請求項30】 前記第1の強磁性層は、コバルト鉄合
金(CoFe)、コバルト鉄ボロン合金(CoFe
B)、ニッケル鉄合金(NiFe)およびコバルト鉄合
金(CoFe)層とニッケル鉄合金(NiFe)層との
積層体からなる群のうちのいずれか1種の強磁性材料に
より構成され、1nm以上2.5nm以下の厚みをなし
ていることを特徴とする請求項24に記載のスピンバル
ブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
30. The first ferromagnetic layer comprises a cobalt iron alloy (CoFe) and a cobalt iron boron alloy (CoFe).
B), a nickel iron alloy (NiFe), and a ferromagnetic material selected from the group consisting of a laminate of a cobalt iron alloy (CoFe) layer and a nickel iron alloy (NiFe) layer, and having a thickness of 1 nm or more 2 25. The spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 24, which has a thickness of 0.5 nm or less.
【請求項31】 前記第2の強磁性層は、コバルト鉄合
金(CoFe)、コバルト鉄ボロン合金(CoFe
B)、ニッケル鉄合金(NiFe)およびコバルト鉄合
金(CoFe)層とニッケル鉄合金(NiFe)層との
積層体からなる群のうちのいずれか1種の強磁性材料に
より構成され、1nm以上2.5nm以下の厚みをなし
ていることを特徴とする請求項24に記載のスピンバル
ブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
31. The second ferromagnetic layer comprises a cobalt iron alloy (CoFe) and a cobalt iron boron alloy (CoFe).
B), a nickel iron alloy (NiFe), and a ferromagnetic material selected from the group consisting of a laminate of a cobalt iron alloy (CoFe) layer and a nickel iron alloy (NiFe) layer, and having a thickness of 1 nm or more 2 25. The spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 24, which has a thickness of 0.5 nm or less.
【請求項32】 前記結合層は、ルテニウム(Ru)、
ロジウム(Rh)およびイリジウム(Ir)のうちのい
ずれか1種の非磁性金属材料により構成され、0.3n
m以上1nm以下の厚みをなしていることを特徴とする
請求項24に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘ
ッド。
32. The bonding layer comprises ruthenium (Ru),
It is made of a nonmagnetic metal material of any one of rhodium (Rh) and iridium (Ir),
The spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 24, which has a thickness of not less than m and not more than 1 nm.
【請求項33】 前記反強磁性固定作用層は、マンガン
白金合金(MnPt)、マンガンパラジウム白金合金
(MnPdPt)、ニッケルマンガン合金(NiM
n)、イリジウムマンガン合金(IrMn)、酸化ニッ
ケル(NiO)および鉄マンガン合金(FeMn)から
なる群のうちのいずれか1種の反強磁性材料により構成
され、5nm以上20nm以下の厚みをなしていること
を特徴とする請求項23または請求項24に記載のスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
33. The manganese platinum alloy (MnPt), manganese palladium platinum alloy (MnPdPt), nickel manganese alloy (NiM).
n), an iridium-manganese alloy (IrMn), nickel oxide (NiO), and an iron-manganese alloy (FeMn), each of which is made of an antiferromagnetic material and has a thickness of 5 nm or more and 20 nm or less. 25. The spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 23 or 24, wherein:
【請求項34】 前記保護層は、タンタル(Ta)、ニ
ッケルクロム合金(NiCr)およびニッケル鉄クロム
(NiFeCr)からなる群のうちのいずれか1種によ
り構成され、2nm以上4nm以下の厚みをなしている
ことを特徴とする請求項23または請求項24に記載の
スピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
34. The protective layer is made of any one of the group consisting of tantalum (Ta), nickel chromium alloy (NiCr), and nickel iron chromium (NiFeCr), and has a thickness of 2 nm or more and 4 nm or less. 25. The spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 23 or claim 24.
【請求項35】 前記縦バイアス層は、 非磁性金属材料により構成され、8nm以上12nm以
下の厚みをなしている縦バイアスシード層と、 この縦バイアスシード層の上に、高い保磁力を有する硬
質磁性材料により構成され、10nm以上50nm以下
の厚みをなしている硬質磁性層とを含むことを特徴とす
る請求項23または請求項24に記載のスピンバルブ型
磁気抵抗効果再生ヘッド。
35. The vertical bias layer is made of a non-magnetic metal material, and has a thickness of 8 nm or more and 12 nm or less; and a hard magnetic layer having a high coercive force on the vertical bias seed layer. The spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 23 or 24, comprising a hard magnetic layer made of a magnetic material and having a thickness of 10 nm or more and 50 nm or less.
【請求項36】 前記硬質磁性層は、コバルトクロム白
金合金(CoCrPt)、コバルトクロム白金タンタル
合金(CoCrPtTa)、コバルトクロムタンタル合
金(CoCrTa)、コバルトニッケル白金合金(Co
NiPt)およびコバルト白金合金(CoPt)からな
る群のうちのいずれか1種の硬質磁性材料により構成さ
れ、 前記縦バイアスシード層は、 タンタル(Ta)とチタンクロム合金(TiCr)とが
順に積層された構造を有することを特徴とする請求項3
5に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
36. The hard magnetic layer comprises a cobalt chromium platinum alloy (CoCrPt), a cobalt chromium platinum tantalum alloy (CoCrPtTa), a cobalt chromium tantalum alloy (CoCrTa), and a cobalt nickel platinum alloy (Co).
NiPt) and a cobalt-platinum alloy (CoPt), which are hard magnetic materials selected from the group consisting of tantalum (Ta) and titanium-chromium alloy (TiCr). 3. It has a different structure.
5. The spin-valve magnetoresistive effect reproducing head described in 5.
【請求項37】 前記第1端面は、前記結合層の表面と
前記非磁性スペーサ層の表面との間の所定の位置から、
前記誘電層の基体とは反対側の面に達するまで延在して
いることを特徴とする請求項23または請求項24に記
載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
37. The first end face is located at a predetermined position between the surface of the coupling layer and the surface of the non-magnetic spacer layer,
25. The spin valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 23 or 24, wherein the spin valve type magnetoresistive effect reproducing head extends until it reaches a surface of the dielectric layer opposite to the substrate.
【請求項38】 前記導電リードオーバーレイ層は、 タンタル(Ta)により構成され、2nm以上6nm以
下の厚みをなしている下部導電リード層と、 前記下部導電リード層の上に、金(Au)により構成さ
れ、10nm以上50nm以下の厚みをなしている中間
導電リード層と、 前記中間導電リード層の上に、タンタル(Ta)により
構成され、2nm以上6nm以下の厚みをなしている上
部導電リード層とからなる3層構造であることを特徴と
する請求項23または請求項24に記載のスピンバルブ
型磁気抵抗効果再生ヘッド。
38. The conductive lead overlay layer is made of tantalum (Ta) and has a lower conductive lead layer having a thickness of 2 nm or more and 6 nm or less; and gold (Au) on the lower conductive lead layer. An intermediate conductive lead layer having a thickness of 10 nm to 50 nm, and an upper conductive lead layer made of tantalum (Ta) and having a thickness of 2 nm to 6 nm on the intermediate conductive lead layer. 25. The spin-valve magnetoresistive effect reproducing head according to claim 23 or 24, which has a three-layer structure consisting of
【請求項39】 前記中間導電リード層は、金(A
u)、銀(Ag)、タンタル(Ta)、ロジウム(R
h)、イリジウム(Ir)およびルテニウム(Ru)か
らなる群のうちのいずれか1種を用いた複数の積層膜を
有することを特徴とする請求項38に記載のスピンバル
ブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
39. The intermediate conductive lead layer is made of gold (A
u), silver (Ag), tantalum (Ta), rhodium (R
39. The spin-valve magnetoresistive reproducing head according to claim 38, further comprising a plurality of laminated films using any one of the group consisting of h), iridium (Ir), and ruthenium (Ru). .
【請求項40】 前記第2端面は、前記保護層の表面か
ら前記縦バイアス層の上面に対応する深さ位置まで延在
していることを特徴とする請求項23または請求項24
に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
40. The second end surface extends from the surface of the protective layer to a depth position corresponding to the upper surface of the vertical bias layer.
The spin-valve magnetoresistive effect reproducing head described in.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101371558B1 (en) 2011-09-21 2014-03-07 시게이트 테크놀로지 엘엘씨 Magnetic stack, magnetic sensor with enhanced magnetoresistance ratio and a method for fabricating a magnetic satck

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