JP2003298147A - Magneto-resistance effect element, magnetic head, head suspension assembly and magnetic disk device - Google Patents

Magneto-resistance effect element, magnetic head, head suspension assembly and magnetic disk device

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JP2003298147A
JP2003298147A JP2002099737A JP2002099737A JP2003298147A JP 2003298147 A JP2003298147 A JP 2003298147A JP 2002099737 A JP2002099737 A JP 2002099737A JP 2002099737 A JP2002099737 A JP 2002099737A JP 2003298147 A JP2003298147 A JP 2003298147A
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JP
Japan
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layer
region
magnetic
magnetoresistive effect
free layer
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JP2002099737A
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Japanese (ja)
Inventor
Takero Kagami
健朗 加々美
Takumi Uesugi
卓己 上杉
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To have a structure obtained by laminating a magnetic domain control film applying a bias magnetic field to a free layer on a magneto-resistance effect layer, and simultaneously to obtain, in the free layer, the bias magnetic field enough to suppress Barkhausen noises even if a valid track width is narrow. <P>SOLUTION: An antiferromagnetic layer 23 laminated through a non-magnetic metal layer 24 on a free layer 25 applies an exchange coupling magnetic field to the free layer 25 in a track width direction as a bias magnetic field. The antiferromagnetic layer 23, non-magnetic metal layer 24 and free layer 25 are formed so as to range from a valid area of the magneto-resistance effect layer to an area expanding on both sides in the track width direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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、磁気抵抗効果素
子、並びに、これを用いた磁気ヘッド、ヘッドサスペン
ションアセンブリ及び磁気ディスク装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive effect element, and a magnetic head, a head suspension assembly and a magnetic disk device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ハードディスクドライブ(HDD)の大
容量小型化に伴い、高感度、高出力のヘッドが要求され
ている。その要求に対して、現行製品であるGMRヘッ
ド(Giant Magneto-Resistive Head)の懸命な特性改善
が進んでおり、一方でGMRヘッドの2倍以上の抵抗変
化率が期待できるトンネル磁気抵抗効果型ヘッド(TM
Rヘッド)の開発も精力的に行われている。
2. Description of the Related Art As the capacity of a hard disk drive (HDD) becomes smaller and smaller, a head having high sensitivity and high output is required. In response to the demand, the characteristics of the current product GMR head (Giant Magneto-Resistive Head) are being improved steadily, while the tunnel magnetoresistive head that can be expected to have a resistance change rate more than double that of the GMR head. (TM
R head) is also being actively developed.

【0003】GMRヘッドとTMRヘッドは、一般的
に、センス電流を流す方向の違いからヘッド構造が異な
る。一般のGMRヘッドのような膜面に対して平行にセ
ンス電流を流すヘッド構造をCIP(Current In Plan
e)構造、TMRヘッドのように膜面に対して垂直にセ
ンス電流を流すヘッド構造をCPP(Current Perpendi
cular to Plane)構造と呼ぶ。CPP構造は、磁気シー
ルドそのものを電極として用いることができるため、C
IP構造の狭リードギャップ化において深刻な問題にな
っている、磁気シールド−素子間ショート(絶縁不良)
が本質的に生じない。そのため、高記録密度化において
CPP構造は大変有利である。
GMR heads and TMR heads generally have different head structures due to the difference in the direction in which a sense current flows. A head structure, such as a general GMR head, in which a sense current flows in parallel to the film surface is formed by CIP (Current In Plan).
e) structure, a head structure such as a TMR head for flowing a sense current perpendicularly to the film surface is referred to as CPP (Current Perpendi
cular to Plane) structure. In the CPP structure, since the magnetic shield itself can be used as an electrode, C
Magnetic shield-element short circuit (insulation failure), which is a serious problem in narrowing the read gap of IP structure
Essentially does not occur. Therefore, the CPP structure is very advantageous in increasing the recording density.

【0004】CPP構造のヘッドとしては、TMRヘッ
ドの他にも、例えば、磁気抵抗効果素子にスピンバルブ
(SV)膜(スペキュラー型、デュアルスピンバルブ型
磁性多層膜を含む)を用いながらもCPP構造を持つC
PP−GMRヘッドも知られている。CPP−GMRヘ
ッドは、TMRヘッドに問題になっている低抵抗化が可
能であることで注目されている。
As the head of the CPP structure, in addition to the TMR head, for example, a spin valve (SV) film (including a specular type and a dual spin valve type magnetic multilayer film) is used for the magnetoresistive effect element, but the CPP structure is also used. With C
PP-GMR heads are also known. The CPP-GMR head is drawing attention because it can reduce the resistance, which is a problem with the TMR head.

【0005】SV膜やTMR膜を利用したヘッドでは、
CIP構造及びCPP構造のいずれにおいても、バルク
ハウゼンノイズを抑制するために、フリー層へトラック
幅方向にバイアス磁界を印加する必要がある。一般に、
CIP構造では、トラック幅を規定するミリングに使用
したレジストマスクをそのまま利用し、リフトオフ法に
より、CoCrPt等の硬磁性膜を磁区制御膜として磁
気抵抗効果層の両隣に形成する。これをAbutted構造と
呼ぶ。また、CIP構造では、Abutted構造に配置され
た硬磁性層によりトラック幅を規定せず、その内側に磁
気抵抗効果層を覆うようにリードが配置されたリードオ
ーバーレイ構造(LOL構造)も存在している。CPP
構造においても、CIP−GMRヘッドと同様に、Abut
ted構造によりフリー層へバイアス磁界を印加している
(例えば、特開2000−30223号公報、特開20
01−14616号公報など)。
In a head using an SV film or TMR film,
In both the CIP structure and the CPP structure, it is necessary to apply a bias magnetic field to the free layer in the track width direction in order to suppress Barkhausen noise. In general,
In the CIP structure, the resist mask used for milling that defines the track width is used as it is, and a hard magnetic film such as CoCrPt is formed as a magnetic domain control film on both sides of the magnetoresistive effect layer by the lift-off method. This is called an Abutted structure. Further, in the CIP structure, there is also a lead overlay structure (LOL structure) in which the track width is not defined by the hard magnetic layer arranged in the abutted structure and the lead is arranged so as to cover the magnetoresistive effect layer inside thereof. There is. CPP
In terms of structure, as with the CIP-GMR head, Abut
A bias magnetic field is applied to the free layer by the ted structure (for example, JP 2000-30223 A, JP 20 A).
01-14616, etc.).

【0006】このように、いずれのタイプのヘッドにお
いても、フリー層へのバイアス磁界の印加は、Abutted
構造により実現しているのが一般的である。
As described above, in both types of heads, the bias magnetic field is applied to the free layer by Abutted
It is generally realized by a structure.

【0007】これに対し、中塩らによる論文("Longitu
dinal bias method using a long distance exchange c
oupling field in tunnel magnetoresistance junction
s",Journal of Applied Physics, Vol.89, No.11, pp.1
-3 (1 June 2001) )及び特開2001−68759号
公報において、フリー層へバイアス磁界を印加する磁区
制御膜としてのIrMn等の反強磁性層を磁気抵抗効果
層のフリー層上に積層した磁気抵抗効果素子(TMR素
子)が、提案されている。このTMR素子では、トンネ
ルバリア層上のフリー層上にCu等の非磁性金属層が形
成され、この非磁性金属層上に前記反強磁性層が形成さ
れている。このTMR素子では、トンネルバリア層、フ
リー層、前記非磁性金属層及び前記反強磁性層は、実質
的に互いに重なる領域のみに形成され、各層の膜面方向
の大きさはほぼ同一である。
In contrast, a paper by Nakashio et al. ("Longitu
dinal bias method using a long distance exchange c
oupling field in tunnel magnetoresistance junction
s ", Journal of Applied Physics, Vol.89, No.11, pp.1
-3 (1 June 2001)) and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-68759, an antiferromagnetic layer such as IrMn as a magnetic domain control film for applying a bias magnetic field to the free layer is laminated on the free layer of the magnetoresistive effect layer. A magnetoresistive effect element (TMR element) has been proposed. In this TMR element, a nonmagnetic metal layer such as Cu is formed on the free layer on the tunnel barrier layer, and the antiferromagnetic layer is formed on this nonmagnetic metal layer. In this TMR element, the tunnel barrier layer, the free layer, the nonmagnetic metal layer, and the antiferromagnetic layer are formed only in the regions that substantially overlap each other, and the sizes of the respective layers in the film surface direction are substantially the same.

【0008】このTMR素子によれば、反強磁性層の交
換結合磁界が、バイアス磁界として、非磁性金属層を介
してフリー層に対してトラック幅方向に与えられる。そ
の結果、フリー層の磁化方向が固定されることなく、フ
リー層の磁区が制御され、バルクハウゼンノイズが抑制
される。
According to this TMR element, the exchange coupling magnetic field of the antiferromagnetic layer is applied as a bias magnetic field to the free layer in the track width direction via the nonmagnetic metal layer. As a result, the magnetic domain of the free layer is controlled without fixing the magnetization direction of the free layer, and Barkhausen noise is suppressed.

【0009】前記論文及び特開2001−68759号
公報に開示された構造では、磁区制御膜が磁気抵抗効果
層に積層されるので、Abutted構造と異なり、磁気抵抗
効果層の周りには硬磁性層を成膜する必要がなく、例え
ば、製造工程を簡略化することができるなどの利点が得
られる。
In the structures disclosed in the above-mentioned paper and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-68759, since the magnetic domain control film is laminated on the magnetoresistive effect layer, unlike the Abutted structure, a hard magnetic layer is provided around the magnetoresistive effect layer. It is not necessary to form a film, and it is possible to obtain an advantage that, for example, the manufacturing process can be simplified.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者の研究の結果、前記論文及び特開2001−6875
9号公報に開示された構造では、当該磁気抵抗効果素子
の有効トラック幅を小さくすると、フリー層の反磁場の
影響で、バルクハウゼンノイズを抑制するためのバイア
ス磁界が足りなくなるという問題が生ずることが、判明
した。
However, as a result of the research conducted by the inventor of the present invention, the above-mentioned paper and JP 2001-6875 A have been proposed.
In the structure disclosed in Japanese Patent No. 9 publication, when the effective track width of the magnetoresistive effect element is reduced, there arises a problem that the bias magnetic field for suppressing Barkhausen noise becomes insufficient due to the demagnetizing field of the free layer. There was found.

【0011】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、フリー層へバイアス磁界を与える磁区制御膜
を磁気抵抗効果層に積層した構造を持ちながら、有効ト
ラック幅が狭くても、バルクハウゼンノイズを抑制する
ために十分なバイアス磁界をフリー層内で得ることがで
きる、磁気抵抗効果素子を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a structure in which a magnetic domain control film for applying a bias magnetic field to a free layer is laminated on a magnetoresistive effect layer, and the effective track width is narrow, An object of the present invention is to provide a magnetoresistive effect element capable of obtaining a sufficient bias magnetic field in the free layer to suppress Barkhausen noise.

【0012】また、本発明は、このような磁気抵抗効果
素子を用いることにより、高記録密度化に対応した磁気
ヘッド、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディ
スク装置を提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a magnetic head, a head suspension assembly and a magnetic disk device which are compatible with high recording density by using such a magnetoresistive effect element.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第1の態様による磁気抵抗効果素子は、
(a)基体の一方の面側に形成されフリー層を含む磁気
抵抗効果層と、前記基体に対する前記フリー層と同じ側
において前記フリー層の一方の面側に形成され前記フリ
ー層に対して主として前記フリー層の膜面方向の所定方
向にバイアス磁界を与える反強磁性層と、を備え、
(b)前記フリー層と前記反強磁性層との重なり領域
が、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与
する膜面方向の有効領域と実質的に重なる領域と、この
領域から連続し前記有効領域とは実質的に重ならない領
域とを含み、(c)前記実質的に重ならない領域は、前
記実質的に重なる領域に対する前記所定方向の少なくと
も一方の側の領域を含むものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the magnetoresistive effect element according to the first aspect of the present invention comprises:
(A) A magnetoresistive effect layer formed on one surface side of the substrate and including a free layer, and mainly on the one surface side of the free layer on the same side of the substrate as the free layer. An antiferromagnetic layer for applying a bias magnetic field in a predetermined direction of the film surface of the free layer,
(B) An overlapping region of the free layer and the antiferromagnetic layer is substantially continuous with an effective region of the magnetoresistive layer in the film surface direction, which is effectively involved in magnetic detection, and is continuous from this region. The effective area includes a substantially non-overlapping area, and (c) the substantially non-overlapping area includes an area on at least one side in the predetermined direction with respect to the substantially overlapping area.

【0014】この第1の態様では、フリー層の一方の面
側に反強磁性層が形成されている。したがって、前記第
1の態様においても、前記論文及び特開2001−68
759号公報に開示された磁気抵抗効果素子と同様に、
反強磁性層の交換結合磁界が、バイアス磁界としてフリ
ー層に与えられ、これにより、フリー層の磁化方向が固
定されることなく、フリー層の磁区が制御され、バルク
ハウゼンノイズが抑制される。ところで、前記論文及び
特開2001−68759号公報に開示された磁気抵抗
効果素子では、フリー層の磁化方向が固定されないよう
にするためには、フリー層と反強磁性層との間に非磁性
金属層を介在させる必要があると考えられていた。しか
し、磁気抵抗効果素子の有効トラック幅を非常に小さく
した場合には、非磁性金属層を介在させなくてもフリー
層の磁化方向が固定されることがなくなることがあり得
るということが判明し、フリー層と反強磁性層との間の
非磁性金属層は必要に応じて設ければよいことが判明し
た。したがって、前記第1の態様では、前記非磁性金属
層を必ずしも設ける必要はない。
In the first aspect, the antiferromagnetic layer is formed on one surface side of the free layer. Therefore, also in the first aspect, the paper and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-68
Like the magnetoresistive effect element disclosed in Japanese Patent No. 759,
The exchange coupling magnetic field of the antiferromagnetic layer is applied to the free layer as a bias magnetic field, whereby the magnetic domain of the free layer is controlled and Barkhausen noise is suppressed without fixing the magnetization direction of the free layer. By the way, in the magnetoresistive effect element disclosed in the above-mentioned paper and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-68759, in order to prevent the magnetization direction of the free layer from being fixed, a nonmagnetic layer is formed between the free layer and the antiferromagnetic layer. It was considered necessary to interpose a metal layer. However, it was found that when the effective track width of the magnetoresistive effect element is made extremely small, the magnetization direction of the free layer may not be fixed without the interposition of the nonmagnetic metal layer. It has been found that the nonmagnetic metal layer between the free layer and the antiferromagnetic layer may be provided if necessary. Therefore, in the first aspect, it is not always necessary to provide the nonmagnetic metal layer.

【0015】前記論文及び特開2001−68759号
公報に開示された磁気抵抗効果素子では、トンネルバリ
ア層、フリー層、非磁性金属層及び反強磁性層は、実質
的に互いに重なる領域のみに形成され、各層の膜面方向
の大きさはほぼ同一であった。すなわち、この従来の磁
気抵抗効果素子では、フリー層、非磁性金属層及び反強
磁性層は、磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関
与する膜面方向の有効領域と実質的に重なる領域のみに
形成されていた。したがって、従来の磁気抵抗効果素子
では、前記有効領域のトラック幅方向(フリー層へのバ
イアス磁界の印加方向)の幅(有効トラック幅)を狭く
すると、必然的に、フリー層、非磁性金属層及び反強磁
性層のトラック幅方向の幅も狭くなってしまい、その結
果、フリー層の反磁場の影響で、バルクハウゼンノイズ
を抑制するためのバイアス磁界が足りなくなるという問
題が生じた。
In the magnetoresistive element disclosed in the above-mentioned paper and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-68759, the tunnel barrier layer, the free layer, the nonmagnetic metal layer and the antiferromagnetic layer are formed only in the regions which substantially overlap each other. The size of each layer in the film surface direction was almost the same. That is, in this conventional magnetoresistive effect element, the free layer, the nonmagnetic metal layer, and the antiferromagnetic layer are only the areas that substantially overlap with the effective area in the film surface direction that is effectively involved in the magnetic detection in the magnetoresistive effect layer. Was formed. Therefore, in the conventional magnetoresistive effect element, when the width (effective track width) of the effective region in the track width direction (direction of applying a bias magnetic field to the free layer) is narrowed, the free layer and the nonmagnetic metal layer are inevitably formed. In addition, the width of the antiferromagnetic layer in the track width direction also becomes narrower, and as a result, there arises a problem that the bias magnetic field for suppressing Barkhausen noise is insufficient due to the influence of the demagnetizing field of the free layer.

【0016】これに対し、前記第1の態様では、フリー
層及び反強磁性層は、磁気抵抗効果層の有効領域と実質
的に重なる領域だけでなく、この領域から連続し前記有
効領域と実質的に重ならない領域にも広がって形成さ
れ、少なくとも、有効領域と実質的に重なる領域に対す
るバイアス磁界印加方向(トラック幅方向)の少なくと
も一方の側の領域に及ぶように形成されている。したが
って、前記第1の態様によれば、有効トラック幅が狭く
ても、フリー層の反磁場が緩和され、バルクハウゼンノ
イズを抑制するための十分なバイアス磁界がフリー層内
で得られる。
On the other hand, in the first aspect, the free layer and the antiferromagnetic layer are not only the region which substantially overlaps with the effective region of the magnetoresistive effect layer, but also the continuous region from this region and the effective region. Is also formed so as to spread over a region that does not overlap with each other, and extends over at least one region in the bias magnetic field application direction (track width direction) with respect to the region that substantially overlaps with the effective region. Therefore, according to the first aspect, even if the effective track width is narrow, the demagnetizing field of the free layer is relaxed, and a sufficient bias magnetic field for suppressing Barkhausen noise can be obtained in the free layer.

【0017】本発明の第2の態様による磁気抵抗効果素
子は、前記第1の態様において、前記フリー層と前記反
強磁性層との間に介在された非磁性金属層を備えたもの
である。この第2の態様は、前記論文及び特開2001
−68759号公報に開示された磁気抵抗効果素子と同
様に、非磁性金属層を介在させた例である。
The magnetoresistive effect element according to the second aspect of the present invention is the magnetoresistive element according to the first aspect, further comprising a nonmagnetic metal layer interposed between the free layer and the antiferromagnetic layer. . The second aspect is based on the above-mentioned paper and Japanese Patent Laid-Open No. 2001
This is an example in which a non-magnetic metal layer is interposed, like the magnetoresistive effect element disclosed in Japanese Patent Publication No.-68759.

【0018】本発明の第3の態様による磁気抵抗効果素
子は、前記第1又は第2の態様において、前記実質的に
重ならない領域は、前記実質的に重なる領域に対する前
記所定方向の両側の領域を含むものである。
A magnetoresistive effect element according to a third aspect of the present invention is the magnetoresistive effect element according to the first or second aspect, wherein the substantially non-overlapping regions are regions on both sides of the substantially overlapping region in the predetermined direction. Is included.

【0019】前記第1及び第2の態様では、フリー層と
反強磁性層との重なり領域を、有効領域と実質的に重な
る領域に対するバイアス磁界印加方向(トラック幅方
向)の一方の側の領域のみに及ぶようにしてもよい。し
かし、前記第3の態様のように、フリー層と反強磁性層
との重なり領域を、有効領域と実質的に重なる領域に対
するバイアス磁界印加方向(トラック幅方向)の両側の
領域に及ぶようにすると、よりフリー層の反磁場の影響
が緩和され、バルクハウゼンノイズを抑制するためのよ
り十分なバイアス磁界をフリー層内で得ることができる
ので、好ましい。
In the first and second aspects, the overlapping region of the free layer and the antiferromagnetic layer is located on one side in the bias magnetic field applying direction (track width direction) with respect to the region substantially overlapping the effective region. You may make it extend only to. However, as in the third aspect, the overlapping region of the free layer and the antiferromagnetic layer extends to the regions on both sides in the bias magnetic field application direction (track width direction) with respect to the region substantially overlapping the effective region. Then, the influence of the demagnetizing field of the free layer is further alleviated, and a more sufficient bias magnetic field for suppressing Barkhausen noise can be obtained in the free layer, which is preferable.

【0020】本発明の第4の態様による磁気抵抗効果素
子は、前記第3の態様において、前記フリー層と前記反
強磁性層との重なり領域の前記所定方向の幅の中心が、
前記有効領域の前記所定方向の幅の中心付近に位置する
ものである。
The magnetoresistive effect element according to a fourth aspect of the present invention is the magnetoresistive element according to the third aspect, wherein the center of the width in the predetermined direction of the overlapping region of the free layer and the antiferromagnetic layer is:
It is located near the center of the width of the effective area in the predetermined direction.

【0021】この第4の態様のように、バイアス磁界印
加方向の各幅の中心を略々一致させるようにすると、よ
りフリー層の反磁場の影響が緩和され、バルクハウゼン
ノイズを抑制するためのより十分なバイアス磁界をフリ
ー層内で得ることができるので、好ましい。
When the centers of the respective widths in the bias magnetic field applying direction are made to substantially coincide with each other as in the fourth aspect, the influence of the demagnetizing field of the free layer is further alleviated, and Barkhausen noise is suppressed. It is preferable because a more sufficient bias magnetic field can be obtained in the free layer.

【0022】本発明の第5の態様による磁気抵抗効果素
子は、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、前
記フリー層と前記反強磁性層との重なり領域の前記所定
方向と直交する方向の幅が、前記有効領域の前記所定方
向の直交する方向の幅と略々同じであるものである。
A magnetoresistive effect element according to a fifth aspect of the present invention is the magnetoresistive element according to any one of the first to fourth aspects, wherein the overlapping region of the free layer and the antiferromagnetic layer is orthogonal to the predetermined direction. The width in the direction is substantially the same as the width of the effective region in the direction orthogonal to the predetermined direction.

【0023】前記第1乃至第4の態様では、フリー層と
反強磁性層との重なり領域は、有効領域と実質的に重な
る領域からバイアス磁界印加方向と直交する方向(MR
ハイト方向の幅)の側の領域にも及ぶように、形成して
もよい。しかし、フリー層等のMRハイト方向の幅を余
分に広げる必要は必ずしもないとともに、後述する第5
の態様で説明する比を高くしてフリー層の反磁場の影響
をより緩和させるためには、前記第5の態様のように各
幅を略々同じにすることが好ましい。
In the first to fourth aspects, the overlapping region of the free layer and the antiferromagnetic layer is formed in a direction (MR) which is orthogonal to the bias magnetic field applying direction from the region substantially overlapping the effective region.
You may form so that it may also reach | attain the area | region of the (width of height direction) side. However, it is not always necessary to increase the width of the free layer or the like in the MR height direction, and the
In order to increase the ratio described in the above aspect to further alleviate the influence of the demagnetizing field of the free layer, it is preferable that the widths be substantially the same as in the fifth aspect.

【0024】本発明の第6の態様による磁気抵抗効果素
子は、前記第1乃至第5のいずれかの態様において、前
記フリー層と前記反強磁性層との重なり領域の前記所定
方向と直交する方向の幅に対する前記所定方向の幅の比
が、2以上であるものである。
A magnetoresistive effect element according to a sixth aspect of the present invention is the magnetoresistive element according to any one of the first to fifth aspects, wherein the overlapping region of the free layer and the antiferromagnetic layer is orthogonal to the predetermined direction. The ratio of the width in the predetermined direction to the width in the direction is 2 or more.

【0025】本発明者の研究の結果、後述するように、
少なくともトラック幅が0.2μm以下では、前記比が
2以上であると、フリー層の反磁場がより緩和され、バ
ルクハウゼンノイズを抑制するためのより十分なバイア
ス磁界をフリー層内で得ることができることが、判明し
た。前記比は、2.6以上であることがより好ましく、
3.4以上であることがより一層好ましい。
As a result of the research conducted by the present inventor, as will be described later,
If the ratio is 2 or more when the track width is 0.2 μm or less, the demagnetizing field of the free layer is further relaxed, and a more sufficient bias magnetic field for suppressing Barkhausen noise can be obtained in the free layer. It turns out that you can. The ratio is more preferably 2.6 or more,
It is even more preferably 3.4 or more.

【0026】本発明の第7の態様による磁気抵抗効果素
子は、前記第1乃至第6のいずれかの態様において、
(a)前記磁気抵抗効果層及び前記反強磁性層のうちの
最も前記基体の側に形成されたものと前記基体との間に
形成された第1の電極と、前記磁気抵抗効果層、前記非
磁性金属層及び前記反強磁性層のうちの最も前記基体と
は反対の側に形成されたものに対して前記基体とは反対
の側に形成された第2の電極と、を備え、(b)前記磁
気抵抗効果層は、前記フリー層の他方の面側に形成され
たトンネルバリア層又は非磁性層と、前記トンネルバリ
ア層又は前記非磁性層の前記フリー層とは反対の側に形
成されたピンド層と、前記ピンド層の前記トンネルバリ
ア層又は前記非磁性層とは反対の側に形成されたピン層
とを含み、(c)前記有効領域は、前記第1の電極と前
記第2の電極との間において膜面と略々垂直な方向に電
流が流れる膜面方向の領域であるものである。
The magnetoresistive effect element according to the seventh aspect of the present invention is the magnetoresistive element according to any one of the first to sixth aspects,
(A) a first electrode formed between the base and one of the magnetoresistive effect layer and the antiferromagnetic layer formed closest to the base, and the magnetoresistive effect layer, A non-magnetic metal layer and a second electrode formed on the side of the antiferromagnetic layer that is the most opposite to the side of the base, the second electrode being formed on the side opposite to the side of the base; b) The magnetoresistive effect layer is formed on the tunnel barrier layer or the nonmagnetic layer formed on the other surface side of the free layer and on the side of the tunnel barrier layer or the nonmagnetic layer opposite to the free layer. A pinned layer formed on a side of the pinned layer opposite to the tunnel barrier layer or the non-magnetic layer, and (c) the effective region includes the first electrode and the first electrode. A film surface direction in which a current flows between the two electrodes in a direction substantially perpendicular to the film surface Those which are in the area.

【0027】この第7の態様は、前記第1乃至第6の態
様による磁気抵抗効果素子を、CPP構造を持つTMR
素子及びCPP−GMR素子に適用した例を挙げたもの
である。もっとも、前記第1乃至第6の態様は、これら
の素子に限定されるものではなく、例えば、CIP−G
MR素子等にも適用することができる。
In the seventh aspect, the magnetoresistive effect element according to the first to sixth aspects is provided with a TMR having a CPP structure.
This is an example applied to a device and a CPP-GMR device. However, the first to sixth aspects are not limited to these elements, and are, for example, CIP-G.
It can also be applied to MR elements and the like.

【0028】本発明の第8の態様による磁気抵抗効果素
子は、前記第7の態様において、前記ピン層及び前記ピ
ンド層のうちの少なくとも一方は、前記有効領域と実質
的に重なる領域のみに形成されたものである。
The magnetoresistive effect element according to an eighth aspect of the present invention is the magnetoresistive element according to the seventh aspect, wherein at least one of the pinned layer and the pinned layer is formed only in a region substantially overlapping the effective region. It was done.

【0029】この第8の態様は、前記有効領域を規定し
得る層を例示したものであるが、前記有効領域を規定す
る要素はこれらに限定されるものではない。
The eighth aspect exemplifies the layer capable of defining the effective area, but the element defining the effective area is not limited to these.

【0030】本発明の第9の態様による磁気ヘッドは、
基体と、該基体により支持された磁気抵抗効果素子とを
備え、前記磁気抵抗効果素子が前記第1乃至第8のいず
れかの態様による磁気抵抗効果素子であるものである。
A magnetic head according to the ninth aspect of the present invention is
The magnetoresistive effect element comprises a base and a magnetoresistive effect element supported by the base, and the magnetoresistive effect element is the magnetoresistive effect element according to any one of the first to eighth aspects.

【0031】この第9の態様によれば、前記第1乃至第
7のいずれかの態様による磁気抵抗効果素子が用いられ
ているので、狭トラックにおいてもバルクハウゼンノイ
ズが十分に抑制され、高記録密度化を図ることができ
る。
According to the ninth aspect, since the magnetoresistive effect element according to any one of the first to seventh aspects is used, Barkhausen noise is sufficiently suppressed even in a narrow track, and high recording is achieved. It is possible to increase the density.

【0032】本発明の第10の態様によるヘッドサスペ
ンションアセンブリは、前記第9の態様による磁気ヘッ
ドと、該磁気ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘ
ッドを支持するサスペンションと、を備えたものであ
る。この第10の態様によれば、前記第9の態様による
磁気ヘッドが用いられているので、磁気ディスク装置等
の高記録密度化を図ることができる。
A head suspension assembly according to a tenth aspect of the present invention is provided with the magnetic head according to the ninth aspect, and a suspension for mounting the magnetic head near the tip end portion and supporting the magnetic head. is there. According to the tenth aspect, since the magnetic head according to the ninth aspect is used, it is possible to increase the recording density of the magnetic disk device or the like.

【0033】本発明の第11の態様による磁気ディスク
装置は、前記第10の態様によるヘッドサスペンション
アセンブリと、該アセンブリを支持するアーム部と、該
アーム部を移動させて磁気ヘッドの位置決めを行うアク
チュエータと、を備えたものである。この第11の態様
によれば、前記第10の態様による磁気ヘッドが用いら
れているので、高記録密度化を図ることができる。
A magnetic disk drive according to an eleventh aspect of the present invention is a head suspension assembly according to the tenth aspect, an arm portion for supporting the assembly, and an actuator for moving the arm portion to position the magnetic head. And ,. According to the eleventh aspect, since the magnetic head according to the tenth aspect is used, high recording density can be achieved.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明による磁気抵抗効果
素子、並びに、これを用いた磁気ヘッド、ヘッドサスペ
ンションアセンブリ及び磁気ディスク装置について、図
面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A magnetoresistive effect element according to the present invention, and a magnetic head, a head suspension assembly and a magnetic disk device using the same will be described below with reference to the drawings.

【0035】[第1の実施の形態][First Embodiment]

【0036】図1は、本発明の第1の実施の形態による
磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。図2は、
図1に示す磁気ヘッドのTMR素子2及び誘導型磁気変
換素子3の部分を模式的に示す拡大断面図である。図3
は、図2中のA−A’矢視概略図である。図4は、図2
中のTMR素子2付近を更に拡大した拡大図である。図
5は、図3中のTMR素子2付近を更に拡大した拡大図
である。図6は、図5中のB−B’矢視図である。理解
を容易にするため、図1乃至図6に示すように、互いに
直交するX軸、Y軸及びZ軸を定義する(後述する図に
ついても同様である。)。また、Z軸方向のうち矢印の
向きを+Z方向又は+Z側、その反対の向きを−Z方向
又は−Z側と呼び、X軸方向及びY軸方向についても同
様とする。X軸方向が磁気記録媒体の移動方向と一致し
ている。Z軸方向がTMR素子2のトラック幅方向と一
致している。
FIG. 1 is a schematic perspective view schematically showing a magnetic head according to the first embodiment of the present invention. Figure 2
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a TMR element 2 and an inductive magnetic conversion element 3 of the magnetic head shown in FIG. 1. Figure 3
FIG. 3 is a schematic view taken along the line AA ′ in FIG. 4 is shown in FIG.
It is the enlarged view which further expanded the TMR element 2 vicinity inside. FIG. 5 is an enlarged view in which the vicinity of the TMR element 2 in FIG. 3 is further enlarged. FIG. 6 is a view taken along the line BB ′ in FIG. To facilitate understanding, X-axis, Y-axis, and Z-axis that are orthogonal to each other are defined as shown in FIGS. 1 to 6 (the same applies to the figures described later). The direction of the arrow in the Z-axis direction is called the + Z direction or the + Z side, and the opposite direction is called the -Z direction or the -Z side, and the same applies to the X-axis direction and the Y-axis direction. The X-axis direction coincides with the moving direction of the magnetic recording medium. The Z axis direction coincides with the track width direction of the TMR element 2.

【0037】第1の実施の形態による磁気ヘッドは、図
1に示すように、基体としてのスライダ1と、再生用磁
気ヘッド素子として用いられる磁気抵抗効果素子として
のTMR素子2と、記録用磁気ヘッド素子としての誘導
型磁気変換素子3と、DLC膜等からなる保護膜4とを
備え、複合型磁気ヘッドとして構成されている。もっと
も、本発明による磁気ヘッドは、例えば、TMR素子2
のみを備えていてもよい。また、第1の実施の形態で
は、素子2,3はそれぞれ1個ずつ設けられているが、
その数は何ら限定されるものではない。
As shown in FIG. 1, the magnetic head according to the first embodiment has a slider 1 as a substrate, a TMR element 2 as a magnetoresistive effect element used as a reproducing magnetic head element, and a magnetic recording element. An inductive magnetic conversion element 3 as a head element and a protective film 4 made of a DLC film or the like are provided and configured as a composite magnetic head. However, the magnetic head according to the present invention is, for example, the TMR element 2
It may be equipped with only. Further, in the first embodiment, each of the elements 2 and 3 is provided one by one,
The number is not limited in any way.

【0038】スライダ1は磁気記録媒体対向面側にレー
ル部11,12を有し、レール部11、12の表面がA
BS(エアベアリング面)を構成している。図1に示す
例では、レール部11、12の数は2本であるが、これ
に限らない。例えば、1〜3本のレール部を有してもよ
いし、ABSはレール部を持たない平面であってもよ
い。また、浮上特性改善等のために、ABSに種々の幾
何学的形状が付されることもある。本発明による磁気ヘ
ッドは、いずれのタイプのスライダを有していてもよ
い。
The slider 1 has rail portions 11 and 12 on the side facing the magnetic recording medium, and the surfaces of the rail portions 11 and 12 are A.
It constitutes BS (air bearing surface). In the example shown in FIG. 1, the number of rail portions 11 and 12 is two, but the number is not limited to this. For example, it may have 1 to 3 rail portions, or the ABS may be a flat surface having no rail portions. Further, the ABS may be provided with various geometrical shapes in order to improve the floating characteristics. The magnetic head according to the present invention may have any type of slider.

【0039】第1の実施の形態では、保護膜4はレール
部11,12の表面にのみ設けられ、保護膜4の表面が
ABSを構成している。もっとも、保護膜4は、スライ
ダ1の磁気記録媒体対向面の全面に設けてもよい。ま
た、保護膜4を設けることが好ましいが、必ずしも保護
膜4を設ける必要はない。
In the first embodiment, the protective film 4 is provided only on the surfaces of the rail portions 11 and 12, and the surface of the protective film 4 constitutes ABS. However, the protective film 4 may be provided on the entire surface of the slider 1 facing the magnetic recording medium. Although it is preferable to provide the protective film 4, it is not always necessary to provide the protective film 4.

【0040】TMR素子2及び誘導型磁気変換素子3
は、図1に示すように、レール部11、12の空気流出
端部TRの側に設けられている。記録媒体移動方向は、
図中のX軸方向と一致しており、磁気記録媒体が高速移
動した時に動く空気の流出方向と一致する。空気は流入
端部LEから入り、流出端部TRから流出する。スライ
ダ1の空気流出端部TRの端面には、TMR素子2に接
続されたボンディングパッド5a,5b及び誘導型磁気
変換素子3に接続されたボンディングパッド5c,5d
が設けられている。
TMR element 2 and induction type magnetic conversion element 3
Is provided on the side of the air outflow end portion TR of the rail portions 11 and 12, as shown in FIG. The recording medium movement direction is
It coincides with the X-axis direction in the figure, and coincides with the outflow direction of air that moves when the magnetic recording medium moves at high speed. Air enters from the inflow end LE and flows out from the outflow end TR. Bonding pads 5a and 5b connected to the TMR element 2 and bonding pads 5c and 5d connected to the inductive magnetic conversion element 3 are provided on the end surface of the air outflow end portion TR of the slider 1.
Is provided.

【0041】TMR素子2及び誘導型磁気変換素子3
は、図2及び図3に示すように、スライダ1を構成する
セラミック基体15の上に設けられた下地層16の上
に、積層されている。セラミック基体15は、通常、ア
ルチック(Al−TiC)又はSiC等で構成さ
れる。Al−TiCを用いる場合、これは導電性
があるので、下地層16として、例えばAlから
なる絶縁膜が用いられる。下地層16は、場合によって
は設けなくてもよい。
TMR element 2 and inductive magnetic conversion element 3
2 is laminated on a base layer 16 provided on a ceramic substrate 15 which constitutes the slider 1, as shown in FIGS. The ceramic base 15 is usually made of AlTiC (Al 2 O 3 —TiC) or SiC. When Al 2 O 3 —TiC is used, since it has conductivity, an insulating film made of, for example, Al 2 O 3 is used as the underlayer 16. The base layer 16 may not be provided in some cases.

【0042】TMR素子2は、図4及び図5に示すよう
に、下地層16上に形成された下部電極21と、下部電
極21の上側(基体15と反対側)に形成された上部電
極31と、電極21,31間に下部電極21側から順に
積層された、下部金属層22、反強磁性層23、非磁性
金属層24、フリー層25、トンネルバリア層26、ピ
ンド層27、ピン層28、及び、保護膜となる非磁性金
属層としての上部金属層(キャップ層)29と、を備え
ている。フリー層25、トンネルバリア層26、ピンド
層27及びピン層28が、磁気抵抗効果層を構成してい
る。実際のTMR素子2は、図示されたような層数の膜
構造ではなく、より多層の膜構造を有するのが一般的で
あるが、図に示す磁気ヘッドでは、説明の簡略化のた
め、TMR素子2の基本動作に必要な最少膜構造を示し
てある。
As shown in FIGS. 4 and 5, the TMR element 2 includes a lower electrode 21 formed on the underlayer 16 and an upper electrode 31 formed on the upper side of the lower electrode 21 (the side opposite to the base 15). A lower metal layer 22, an antiferromagnetic layer 23, a nonmagnetic metal layer 24, a free layer 25, a tunnel barrier layer 26, a pinned layer 27, and a pinned layer, which are sequentially stacked between the electrodes 21 and 31 from the lower electrode 21 side. 28 and an upper metal layer (cap layer) 29 as a non-magnetic metal layer serving as a protective film. The free layer 25, the tunnel barrier layer 26, the pinned layer 27 and the pinned layer 28 form a magnetoresistive effect layer. The actual TMR element 2 generally has a multi-layered film structure instead of the illustrated film structure of the number of layers. However, in the magnetic head shown in the figure, the TMR element 2 has a TMR element for simplification of description. The minimal film structure required for basic operation of device 2 is shown.

【0043】第1の実施の形態では、下部電極21及び
上部電極31は、下部磁気シールド及び上部磁気シール
ドとしてそれぞれ兼用されている。電極21,31は、
例えば、NiFeなどの磁性材料で形成されている。図
面には示していないが、これらの電極21,31は、前
述したボンディングパッド5a,5bにそれぞれ電気的
に接続されている。なお、下部電極21及び上部電極3
1とは別に、下部磁気シールド及び上部磁気シールドを
設けてもよいことは、言うまでもない。
In the first embodiment, the lower electrode 21 and the upper electrode 31 are also used as the lower magnetic shield and the upper magnetic shield, respectively. The electrodes 21 and 31 are
For example, it is formed of a magnetic material such as NiFe. Although not shown in the drawing, these electrodes 21 and 31 are electrically connected to the above-mentioned bonding pads 5a and 5b, respectively. The lower electrode 21 and the upper electrode 3
It goes without saying that, apart from 1, the lower magnetic shield and the upper magnetic shield may be provided.

【0044】下部金属層22は、導電体となっており、
例えば、基体15側から順に積層されたTa層及びNi
Fe層の積層体などで構成される。
The lower metal layer 22 is a conductor,
For example, a Ta layer and a Ni layer, which are sequentially stacked from the base 15 side.
It is composed of a stack of Fe layers and the like.

【0045】反強磁性層23は、非磁性金属層24を介
してフリー層25と交換結合することにより、フリー層
25の磁化方向を固定することなく、交換結合磁界をバ
イアス磁界としてフリー層25に対してZ軸方向(トラ
ック幅方向)に与える。反強磁性層23は、例えば、P
tMn、IrMn、RuRhMn、FeMn、NiM
n、PdPtMn、RhMn又はCrMnPtなどのM
n系合金で形成される。非磁性金属層24は、例えば、
Cu、Ru、Rh、Ta、Cr、Au、Agなどで形成
される。非磁性金属層24が薄過ぎると、反強磁性層2
3とフリー層25との交換結合が強すぎて、フリー層2
5の磁化方向が固定されてしまい、磁気検出動作が不能
となる場合がある。一方、非磁性金属層24が厚過ぎる
と、反強磁性層23とフリー層25との交換結合が弱す
ぎて、フリー層25に十分なバイアス磁界を与えること
ができなくなる。また、TMR素子2の有効トラック幅
を非常に小さくした場合には、非磁性金属層24を介在
させなくても、フリー層の磁化方向が固定されることが
なくなる一方、フリー層25に十分なバイアス磁界を与
えるために非磁性金属層24を介在させない方が好まし
い場合もあり得る。非磁性金属層24の必要性及び厚さ
は、これらを考慮して定められる。
The antiferromagnetic layer 23 is exchange-coupled with the free layer 25 through the nonmagnetic metal layer 24, so that the exchange coupling magnetic field is used as a bias magnetic field without fixing the magnetization direction of the free layer 25. In the Z-axis direction (track width direction). The antiferromagnetic layer 23 is, for example, P
tMn, IrMn, RuRhMn, FeMn, NiM
Mn such as n, PdPtMn, RhMn or CrMnPt
It is formed of an n-based alloy. The nonmagnetic metal layer 24 is, for example,
It is formed of Cu, Ru, Rh, Ta, Cr, Au, Ag, or the like. If the nonmagnetic metal layer 24 is too thin, the antiferromagnetic layer 2
3 and the free layer 25 have too strong an exchange coupling, and the free layer 2
The magnetization direction of No. 5 is fixed, and the magnetic detection operation may be disabled. On the other hand, if the nonmagnetic metal layer 24 is too thick, the exchange coupling between the antiferromagnetic layer 23 and the free layer 25 is too weak, and a sufficient bias magnetic field cannot be applied to the free layer 25. Further, when the effective track width of the TMR element 2 is made extremely small, the magnetization direction of the free layer is not fixed without interposing the nonmagnetic metal layer 24, while the free layer 25 has a sufficient magnetization direction. In some cases, it may be preferable not to interpose the non-magnetic metal layer 24 to provide a bias magnetic field. The necessity and thickness of the non-magnetic metal layer 24 are determined in consideration of these.

【0046】フリー層25及びピンド層27は、それぞ
れ強磁性層で構成され、例えば、Fe、Co、Ni、F
eCo、NiFe、CoZrNb又はFeCoNiなど
の材料で形成される。ピン層28は、反強磁性層で構成
され、例えば、PtMn、IrMn、RuRhMn、F
eMn、NiMn、PdPtMn、RhMn又はCrM
nPtなどのMn系合金で形成することが好ましい。ピ
ンド層27は、ピン層28との間の交換結合バイアス磁
界によってその磁化方向がY軸方向に固定されている。
一方、フリー層26は、前述したように、バイアス磁界
が印加されるが、基本的に磁気情報である外部磁場に応
答して自由に磁化の向きが変わるようになっている。ト
ンネルバリア層26は、例えば、Al、NiO、
GdO、MgO、Ta、MoO、TiO又は
WOなどの材料で形成される。
The free layer 25 and the pinned layer 27 are each composed of a ferromagnetic layer, and are made of, for example, Fe, Co, Ni, F.
It is formed of a material such as eCo, NiFe, CoZrNb, or FeCoNi. The pinned layer 28 is composed of an antiferromagnetic layer, and includes, for example, PtMn, IrMn, RuRhMn, F.
eMn, NiMn, PdPtMn, RhMn or CrM
It is preferably formed of an Mn-based alloy such as nPt. The magnetization direction of the pinned layer 27 is fixed in the Y-axis direction by an exchange coupling bias magnetic field with the pinned layer 28.
On the other hand, as described above, the bias magnetic field is applied to the free layer 26, but the direction of magnetization is basically changed in response to an external magnetic field which is basically magnetic information. The tunnel barrier layer 26 is made of, for example, Al 2 O 3 , NiO,
It is formed of a material such as GdO, MgO, Ta 2 O 5 , MoO 2 , TiO 2 or WO 2 .

【0047】上部金属層29は、例えば、Ta、Rh、
Ru、Os、W、Pd、Pt又はAuの単体、又は、こ
れらのこれらのいずれか2種以上の組み合わせからなる
合金、を用いた、単層膜又は多層膜で形成される。
The upper metal layer 29 is made of, for example, Ta, Rh,
It is formed as a single-layer film or a multi-layer film using Ru, Os, W, Pd, Pt, or Au alone or an alloy composed of a combination of any two or more of these.

【0048】第1の実施の形態では、図4乃至図6に示
すように、トンネルバリア層26、ピンド層27、ピン
層28及び上部金属層29のX軸方向から見た平面視の
大きさは、所望のトラック幅TW及びMRハイトhに従
って規定されている。厳密に言えば、層26〜29は、
後述するように同時にイオンミリングされることによ
り、平面視の大きさが定められ、それらの+Z側、−Z
側及び−Y側端面は図4及び図5に示すようにテーパー
面となっているので、層26〜29のうち下側の層ほど
若干大きくなるが、これらの平面視の大きさは実質的に
同じであると言える。図6では、層26〜29について
は、その上部金属層29のみを示し、その平面視の大き
さがTW×hであるとして示している。なお、層26〜
29の+Y側(ABS側)の端面は、後述するラッピン
グ処理により定まり、膜面に対して垂直となっている。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 4 to 6, the sizes of the tunnel barrier layer 26, the pinned layer 27, the pinned layer 28, and the upper metal layer 29 in plan view seen from the X-axis direction. Is defined according to the desired track width TW and MR height h. Strictly speaking, layers 26-29 are
As will be described later, the size in plan view is determined by simultaneously performing ion milling, and the + Z side and −Z side thereof are determined.
Since the side surface and the −Y side end surface are tapered surfaces as shown in FIGS. 4 and 5, the lower layers of the layers 26 to 29 are slightly larger, but the size in plan view is substantially the same. Can be said to be the same. In FIG. 6, for the layers 26 to 29, only the upper metal layer 29 is shown, and the size in plan view is TW × h. The layers 26 to
An end surface of 29 on the + Y side (ABS side) is determined by lapping processing described later and is perpendicular to the film surface.

【0049】このように、第1の実施の形態では、トン
ネルバリア層26、ピンド層27、ピン層28及び上部
金属層29のX軸方向から見た平面視の大きさがトラッ
ク幅TW及びMRハイトhに従って規定されているの
で、トンネルバリア層26、ピンド層27、ピン層28
及び上部金属層29は、磁気抵抗効果層における磁気検
出に有効に関与する膜面方向の有効領域(本実施の形態
では、電極21,31間において膜面と略々垂直な方向
に電流が流れる膜面方向の領域)と実質的に重なる領域
のみに、形成されている。換言すれば、第1の実施の形
態では、トンネルバリア層26、ピンド層27、ピン層
28及び上部金属層29が、前記有効領域を規定してい
る。もっとも、ピンド層27、ピン層28及び上部金属
層29のうちのいずれか1つ以上は、前記有効領域と実
質的に重なる領域以外の領域にも延在していてもよい。
As described above, in the first embodiment, the sizes of the tunnel barrier layer 26, the pinned layer 27, the pinned layer 28, and the upper metal layer 29 in plan view when viewed from the X-axis direction are the track widths TW and MR. Since the height is defined according to the height h, the tunnel barrier layer 26, the pinned layer 27, and the pinned layer 28.
The upper metal layer 29 and the upper metal layer 29 are effective regions in the film surface direction that effectively participate in the magnetic detection in the magnetoresistive layer (in the present embodiment, a current flows between the electrodes 21 and 31 in a direction substantially perpendicular to the film surface). It is formed only in a region that substantially overlaps with the region in the film surface direction). In other words, in the first embodiment, the tunnel barrier layer 26, the pinned layer 27, the pinned layer 28 and the upper metal layer 29 define the effective region. However, any one or more of the pinned layer 27, the pinned layer 28, and the upper metal layer 29 may extend to a region other than a region that substantially overlaps the effective region.

【0050】一方、第1の実施の形態では、反強磁性層
23、非磁性金属層24及びフリー層25は、図2乃至
図6に示すように、前記有効領域と実質的に重なる領域
と、この領域から連続し前記有効領域とは実質的に重な
らない領域とに、形成され、前記実質的に重ならない領
域は、前記実質的に重なる領域に対するZ軸方向(トラ
ック幅方向)の両側の領域を含んでいる。すなわち、第
1の実施の形態では、反強磁性層23、非磁性金属層2
4及びフリー層25は、図6に示すように、w×h1の
領域に形成されている。w×h1の領域は、前記有効領
域(TW×hの領域)と、前記有効領域に対する+Z側
の領域及び−Z側の領域とからなる。したがって、w>
TWとなっている。厳密に言えば、層23〜25は、後
述するように同時にイオンミリングされることにより、
平面視の大きさが定められ、それらの+Z側、−Z側及
び−Y側端面は図4及び図5に示すようにテーパー面と
なっているので、層23〜25のうち下側の層ほど若干
大きくなるが、これらの平面視の大きさは実質的に同じ
であると言える。図6では、層23〜25については、
そのフリー層25のみを示し、その平面視の大きさがw
×hであるとして示している。また、層23〜29の−
Y側の端面は、これらの層が同時にイオンミリングされ
ることにより、連続したテーパー面となっているため、
厳密に言えば、幅h1は幅hより広いが、幅h1と幅h
とは実質的に同じであると言える。しかし、図6では、
理解を容易にするため、h1>hとして示している。な
お、層23〜25の+Y側(ABS側の端面)は、層2
6〜29の+Y側の端面と共に、後述するラッピング処
理により定まり、膜面に対して垂直となっている。
On the other hand, in the first embodiment, the antiferromagnetic layer 23, the nonmagnetic metal layer 24, and the free layer 25 are, as shown in FIGS. 2 to 6, a region which substantially overlaps the effective region. A region which is continuous from this region and does not substantially overlap with the effective region, and the substantially non-overlapping region is on both sides in the Z-axis direction (track width direction) with respect to the substantially overlapping region. Contains areas. That is, in the first embodiment, the antiferromagnetic layer 23 and the nonmagnetic metal layer 2
4 and the free layer 25 are formed in the area of w × h1, as shown in FIG. The area of w × h1 includes the effective area (area of TW × h), and an area on the + Z side and an area on the −Z side with respect to the effective area. Therefore, w>
It is TW. Strictly speaking, layers 23-25 are simultaneously ion milled as described below,
The size in plan view is determined, and the + Z side, −Z side, and −Y side end surfaces thereof are tapered surfaces as shown in FIGS. 4 and 5, so that the lower layer of the layers 23 to 25 is Although they are slightly larger, the sizes in plan view can be said to be substantially the same. In FIG. 6, for layers 23-25,
Only the free layer 25 is shown, and its size in plan view is w.
It is shown as xh. In addition, the layers 23 to 29-
Since the end surface on the Y side is a continuous tapered surface due to ion milling of these layers at the same time,
Strictly speaking, the width h1 is wider than the width h, but the width h1 and the width h
Can be said to be substantially the same. However, in FIG.
For easy understanding, h1> h is shown. The + Y side of the layers 23 to 25 (the end surface on the ABS side) is the layer 2
Together with the + Y side end faces of 6 to 29, they are determined by the lapping process described later and are perpendicular to the film surface.

【0051】以上の説明からわかるように、第1の実施
の形態では、反強磁性層23、非磁性金属層24及びフ
リー層25の重なり領域は、前記有効領域(TW×hの
領域)からZ軸方向(トラック幅方向)の両側に広がっ
た領域(w×h1≒w×h)となっている。もっとも、
反強磁性層23、非磁性金属層24及びフリー層25の
重なり領域は、前記有効領域のZ軸方向の一方側にのみ
及んでいてもよい。ただし、層23〜25の重なり領域
が有効領域の両側に及ぶと、よりフリー層25の反磁場
の影響が緩和され、反強磁性層23から印加されるバイ
アス磁界により、バルクハウゼンノイズがより抑制さ
れ、好ましい。
As can be seen from the above description, in the first embodiment, the overlapping region of the antiferromagnetic layer 23, the nonmagnetic metal layer 24 and the free layer 25 is from the effective region (region of TW × h). The area (w × h1≈w × h) spreads out on both sides in the Z-axis direction (track width direction). However,
The overlapping region of the antiferromagnetic layer 23, the nonmagnetic metal layer 24, and the free layer 25 may extend to only one side of the effective region in the Z-axis direction. However, when the overlapping regions of the layers 23 to 25 extend to both sides of the effective region, the influence of the demagnetizing field of the free layer 25 is further alleviated, and Barkhausen noise is further suppressed by the bias magnetic field applied from the antiferromagnetic layer 23. Is preferred.

【0052】また、第1の実施の形態では、前述したよ
うに、反強磁性層23、非磁性金属層24及びフリー層
25のY軸方向の幅h1と前記有効領域のY軸方向の幅
hとが実質的に等しく、反強磁性層23、非磁性金属層
24及びフリー層25の重なり領域は、前記有効領域の
−Y軸側には及んでいない。もっとも、本発明では、反
強磁性層23、非磁性金属層24及びフリー層25の重
なり領域は、−Y軸側にも及んでいてもよい。ただし、
層23〜25の重なり領域のY軸方向の幅を余分に広げ
る必要は必ずしもないとともに、後述するように、比w
/h1を高くしてフリー層25の反磁場の影響をより緩
和させるためには、幅h1を幅hと略々同じにすること
が好ましい。
Further, in the first embodiment, as described above, the width h1 of the antiferromagnetic layer 23, the nonmagnetic metal layer 24 and the free layer 25 in the Y-axis direction and the width of the effective region in the Y-axis direction. h is substantially equal to each other, and the overlapping region of the antiferromagnetic layer 23, the nonmagnetic metal layer 24, and the free layer 25 does not extend to the −Y axis side of the effective region. However, in the present invention, the overlapping region of the antiferromagnetic layer 23, the nonmagnetic metal layer 24, and the free layer 25 may extend to the −Y axis side. However,
The width in the Y-axis direction of the overlapping region of the layers 23 to 25 does not necessarily need to be increased excessively, and as described later, the ratio w
In order to increase / h1 and further reduce the influence of the demagnetizing field of the free layer 25, it is preferable that the width h1 be substantially the same as the width h.

【0053】さらに、第1の実施の形態では、反強磁性
層23、非磁性金属層24及びフリー層25の重なり領
域のZ軸方向の幅wの中心が、前記有効領域のZ軸方向
の幅TWの中心付近に位置している。もっとも、幅wの
中心は、必ずしも幅TWの中心付近に位置している必要
はない。ただし、幅wがさほど広くないような場合に
は、フリー層25の反磁場の影響がより緩和し、好まし
い。
Further, in the first embodiment, the center of the width w in the Z-axis direction of the overlapping region of the antiferromagnetic layer 23, the nonmagnetic metal layer 24 and the free layer 25 is in the Z-axis direction of the effective region. It is located near the center of the width TW. However, the center of the width w does not necessarily have to be located near the center of the width TW. However, when the width w is not so wide, the influence of the demagnetizing field of the free layer 25 is further alleviated, which is preferable.

【0054】反強磁性層23、非磁性金属層24及びフ
リー層25のY軸方向の幅h1に対するZ軸方向(トラ
ック幅方向)の幅wの比w/h1(本実施の形態では、
w/h1≒w/h)は、2以上であることが好ましい。
これは、後述するシミュレーション結果(「実施例」の
項を参照)から判明した。前記比は、2.6以上である
ことがより好ましく、3.4以上であることがより一層
好ましい。もっとも、実質的にw>hであれば、前述し
た従来技術のように実質的にw=hとする場合に比べ
て、フリー層25の反磁場の影響が緩和され、バルクハ
ウゼンノイズは抑制される。
The ratio w / h1 of the width w in the Z-axis direction (track width direction) to the width h1 in the Y-axis direction of the antiferromagnetic layer 23, the non-magnetic metal layer 24 and the free layer 25 (in the present embodiment,
w / h1≈w / h) is preferably 2 or more.
This was found from the simulation results described later (see the section “Examples”). The ratio is more preferably 2.6 or more and even more preferably 3.4 or more. However, if substantially w> h, the influence of the demagnetizing field of the free layer 25 is alleviated and Barkhausen noise is suppressed, as compared with the case where substantially w = h as in the above-described conventional technique. It

【0055】なお、本実施の形態では、下部金属層22
は、層23〜25と一緒にミリングされ、層23〜25
と実質的にちょうど重なっている。もっとも、下部金属
層22は、例えば、層23〜25より広い領域に形成し
てもよい。
In the present embodiment, the lower metal layer 22
Are milled together with layers 23-25 and layers 23-25
And practically just overlap. However, the lower metal layer 22 may be formed in a region wider than the layers 23 to 25, for example.

【0056】図2乃至図6に示すように、電極21,3
1の間において、層23〜29の周囲には絶縁層30が
形成され、Abutted構造では磁気抵抗効果層の両側に形
成されていた硬磁性層は形成されていない。絶縁層30
は、例えば、Al、SiO、MgO又はTiO
などの材料で形成される。
As shown in FIGS. 2 to 6, the electrodes 21 and 3 are
1, the insulating layer 30 is formed around the layers 23 to 29, and the hard magnetic layers formed on both sides of the magnetoresistive layer in the abutted structure are not formed. Insulating layer 30
Is, for example, Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO or TiO
It is formed of a material such as 2 .

【0057】誘導型磁気変換素子3は、図2及び図3に
示すように、当該素子3に対する下部磁性層としても兼
用される前記上部電極31、上部磁性層36、コイル層
37、アルミナ等からなるライトギャップ層38、ノボ
ラック樹脂等の有機樹脂で構成された絶縁層39及びア
ルミナ等からなる保護層40などを有している。素子3
に対する下部磁性層と上部電極31とを兼用せずに、両
者を非磁性層で分離してもよい。磁性層36の材質とし
ては、例えば、NiFe又はFeNなどが用いられる。
下部磁性層としても兼用された上部電極31及び上部磁
性層36の先端部は、微小厚みのアルミナなどのライト
ギャップ層38を隔てて対向する下部ポール部31a及
び上部ポール部36aとなっており、下部ポール部31
a及び上部ポール部36aにおいて磁気記録媒体に対し
て情報の書き込みを行なう。下部磁性層としても兼用さ
れた上部電極31及び上部磁性層36は、そのヨーク部
が下部ポール部31a及び上部ポール部36aとは反対
側にある結合部41において、磁気回路を完成するよう
に互いに結合されている。絶縁層39の内部には、ヨー
ク部の結合部41のまわりを渦巻状にまわるように、コ
イル層37が形成されている。コイル層37の両端は、
前述したボンディングパッド5c,5dに電気的に接続
されている。コイル層37の巻数及び層数は任意であ
る。また、誘導型磁気変換素子3の構造も任意でよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the inductive magnetic conversion element 3 is composed of the upper electrode 31, the upper magnetic layer 36, the coil layer 37, alumina, etc., which also serves as the lower magnetic layer for the element 3. A light gap layer 38, an insulating layer 39 made of an organic resin such as a novolac resin, and a protective layer 40 made of alumina or the like. Element 3
Alternatively, the lower magnetic layer and the upper electrode 31 may not be used in common, but they may be separated by a non-magnetic layer. As the material of the magnetic layer 36, for example, NiFe or FeN is used.
The tip portions of the upper electrode 31 and the upper magnetic layer 36, which also serve as the lower magnetic layer, are the lower pole portion 31a and the upper pole portion 36a which face each other across the write gap layer 38 such as alumina having a small thickness. Lower pole part 31
Information is written to the magnetic recording medium at a and the upper pole portion 36a. The upper electrode 31 and the upper magnetic layer 36, which are also used as the lower magnetic layer, have a yoke portion on the side opposite to the lower pole portion 31a and the upper pole portion 36a. Are combined. Inside the insulating layer 39, the coil layer 37 is formed so as to spiral around the coupling portion 41 of the yoke portion. Both ends of the coil layer 37 are
It is electrically connected to the above-mentioned bonding pads 5c and 5d. The number of turns and the number of layers of the coil layer 37 are arbitrary. Further, the structure of the inductive magnetic conversion element 3 may be arbitrary.

【0058】次に、本実施の形態による磁気ヘッドの製
造方法の一例について、説明する。
Next, an example of the method of manufacturing the magnetic head according to the present embodiment will be described.

【0059】まず、ウエハ工程を行う。すなわち、基体
15となるべきAl−TiC又はSiC等のウエ
ハ101を用意し、薄膜形成技術等を用いて、ウエハ1
01上のマトリクス状の多数の磁気ヘッドの形成領域に
それぞれ、前述した各層を前述した構造となるように形
成する。
First, a wafer process is performed. That is, a wafer 101 such as Al 2 O 3 —TiC or SiC to be the base 15 is prepared, and the wafer 1 is formed by using a thin film forming technique or the like.
Each of the layers described above is formed in the formation region of a large number of magnetic heads in a matrix on 01 so as to have the above-described structure.

【0060】このウエハ工程の概要について、図7乃至
図10を参照して説明する。図7乃至図10はウエハ工
程を構成する各工程を模式的に示す図であり、図7
(a)、図8(a)、図9(a)及び図10(a)はそ
れぞれ概略平面図である。図7(b)は図7(a)中の
C−D線に沿った概略断面図、図8(b)は図8(a)
中のC−D線に沿った概略断面図、図9(b)は図9
(a)中のE−F線に沿った概略断面図、図10(b)
は図10(a)中のC−D線に沿った概略断面図であ
る。なお、図8(a)、図9(a)及び図10(a)に
おいて、TWはTMR素子2が規定するトラック幅を示
し、wは反強磁性層23、非磁性金属層24及びフリー
層25のZ軸方向(トラック幅方向)の幅を示し、これ
らは図6中の同符号のものとそれぞれ対応している。
The outline of this wafer process will be described with reference to FIGS. 7 to 10 are diagrams schematically showing each step constituting the wafer step.
(A), FIG. 8 (a), FIG. 9 (a) and FIG. 10 (a) are schematic plan views, respectively. 7B is a schematic cross-sectional view taken along the line C-D in FIG. 7A, and FIG. 8B is FIG. 8A.
9 is a schematic cross-sectional view taken along the line C-D in FIG.
FIG. 10B is a schematic cross-sectional view taken along the line EF in FIG.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along the line C-D in FIG. 8A, 9A, and 10A, TW indicates the track width defined by the TMR element 2, and w indicates the antiferromagnetic layer 23, the nonmagnetic metal layer 24, and the free layer. The widths of 25 in the Z-axis direction (track width direction) are shown, and these correspond to the same reference numerals in FIG. 6, respectively.

【0061】ウエハ工程では、まず、ウエハ101上
に、下地層16、下部電極21、下部金属層22、反強
磁性層23、非磁性金属層24、フリー層25、トンネ
ルバリア層26、ピンド層27、ピン層28及び上部金
属層29を、順次積層する(図7)。このとき、下部電
極21は例えばめっき法により形成し、他の層は例えば
スパッタ法で形成する。
In the wafer process, first, the underlying layer 16, the lower electrode 21, the lower metal layer 22, the antiferromagnetic layer 23, the nonmagnetic metal layer 24, the free layer 25, the tunnel barrier layer 26, the pinned layer are formed on the wafer 101. 27, the pinned layer 28, and the upper metal layer 29 are sequentially laminated (FIG. 7). At this time, the lower electrode 21 is formed by, for example, a plating method, and the other layers are formed by, for example, a sputtering method.

【0062】次に、第1のイオンミリングにより、トラ
ック幅TWに応じたY軸方向に延びる帯状部分を残し
て、トンネルバリア層26、ピンド層27、ピン層28
及び上部金属層29を除去する。このとき、第1のイオ
ンミリングは、トンネルバリア層26まで完全に除去す
るが、フリー層25をほとんど除去しない位置で、停止
させる。もっとも、第1のイオンミリングは、例えば、
トンネルバリア層26の直上で停止させてもよい。この
ようなストップ位置は、例えば、SIMS(Secondary
Ion-microprobe Mass Spectrometer、2次イオン質量分
析計)によってミリング中に出てくる物質をモニタする
ことにより、適切に設定することができる。そして、第
1のイオンミリングの後、リフトオフ法を用いて、第1
のイオンミリングにより除去した部分に、絶縁層30の
一部となるべき絶縁層30’を形成する(図8)。
Next, by the first ion milling, the tunnel barrier layer 26, the pinned layer 27, and the pinned layer 28 are left, leaving a strip portion extending in the Y-axis direction corresponding to the track width TW.
And the upper metal layer 29 is removed. At this time, the first ion milling completely stops the tunnel barrier layer 26, but stops the free layer 25 at a position where it is hardly removed. However, the first ion milling is, for example,
It may be stopped just above the tunnel barrier layer 26. Such a stop position is, for example, SIMS (Secondary
It can be set appropriately by monitoring the substance that appears during milling with an Ion-microprobe Mass Spectrometer (secondary ion mass spectrometer). After the first ion milling, the lift-off method is used to perform the first ion milling.
An insulating layer 30 ′ to be a part of the insulating layer 30 is formed on the portion removed by the ion milling (1) (FIG. 8).

【0063】次いで、第2のイオンミリングにより、T
MR素子2のハイト方向に関して必要な幅(Y軸方向の
幅)を持つとともに前記幅wに応じた長さだけZ軸方向
に延びる帯状部分を残して、下部金属層22、反強磁性
層23、非磁性金属層24、フリー層25、トンネルバ
リア層26、ピンド層27、ピン層28、上部金属層2
9及び絶縁層30’を除去する。本例では、第2のイオ
ンミリングは、下部金属層22まで完全に除去するが、
下部電極21をほとんど除去しない位置で、停止させ
る。もっとも、第2のイオンミリングは、例えば、フリ
ー層25まで完全に除去しさえすれば、フリー層25の
直下の位置から下部金属層22の直下の位置までのいず
れの位置で、停止させてもよい。また、下部電極21が
下部磁気シールドとしても兼用されている場合には、下
部電極21をオーバーエッチングする位置で第2のイオ
ンミリングを停止させてもよい。さらに、下部電極21
と下部磁気シールドとを兼用せずに両者を分離する場合
には、下部磁気シールドをオーバーエッチングする位置
で第2のイオンミリングを停止させてもよい。そして、
第2のイオンミリングの後、リフトオフ法を用いて、第
2のイオンミリングにより除去した部分に、絶縁層30
の残り部分となるべき絶縁層30”を形成する(図
9)。
Then, by the second ion milling, T
The lower metal layer 22 and the antiferromagnetic layer 23 have a width (width in the Y-axis direction) required in the height direction of the MR element 2 and leave a strip portion extending in the Z-axis direction by a length corresponding to the width w. , Non-magnetic metal layer 24, free layer 25, tunnel barrier layer 26, pinned layer 27, pinned layer 28, upper metal layer 2
9 and the insulating layer 30 'are removed. In this example, the second ion milling completely removes the lower metal layer 22,
The lower electrode 21 is stopped at a position where it is hardly removed. However, the second ion milling may be stopped at any position from the position directly below the free layer 25 to the position directly below the lower metal layer 22 as long as the free layer 25 is completely removed. Good. When the lower electrode 21 also serves as the lower magnetic shield, the second ion milling may be stopped at the position where the lower electrode 21 is over-etched. Further, the lower electrode 21
When the two are separated without also serving as the lower magnetic shield, the second ion milling may be stopped at a position where the lower magnetic shield is over-etched. And
After the second ion milling, the insulating layer 30 is formed on the portion removed by the second ion milling using the lift-off method.
Forming an insulating layer 30 ″ which will be the remaining portion (FIG. 9).

【0064】その後、図9に示す状態のウエハ101上
に、上部電極31をめっき法等により形成する(図1
0)。
After that, the upper electrode 31 is formed on the wafer 101 in the state shown in FIG. 9 by a plating method or the like (FIG. 1).
0).

【0065】最後に、ギャップ層38、コイル層37、
絶縁層39、上部磁性層36及び保護膜40を形成し、
更にボンディングパッド5a〜5d等を形成する。これ
により、ウエハ工程が完了する。
Finally, the gap layer 38, the coil layer 37,
Forming an insulating layer 39, an upper magnetic layer 36 and a protective film 40,
Further, bonding pads 5a to 5d and the like are formed. This completes the wafer process.

【0066】次に、ウエハ工程後が完了したウエハに対
して、公知の工程を経て磁気ヘッドを完成させる。簡単
に説明すると、前記ウエハから、基体上に複数の磁気ヘ
ッドの部分が一列状に配列された各バー(バー状磁気ヘ
ッド集合体)切り出す。次いで、このバーに対して、ス
ロートハイト、MRハイト等を設定するために、そのA
BS側にラッピング処理(研磨)を施す。次に、ABS
側に保護膜4を形成し、更に、エッチング等によりレー
ル11,12を形成する。最後に、機械加工により切断
してバーを個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、
第1の実施の形態による磁気ヘッドが完成する。
Next, the magnetic head is completed through known processes for the wafer which has been completed after the wafer process. Briefly, each bar (bar-shaped magnetic head assembly) in which a plurality of magnetic head portions are arranged in a line on a substrate is cut out from the wafer. Then, in order to set the throat height, MR height, etc. for this bar, the A
Lapping treatment (polishing) is performed on the BS side. Next, ABS
The protective film 4 is formed on the side, and the rails 11 and 12 are further formed by etching or the like. Finally, it is cut by machining to separate the bars into individual magnetic heads. This allows
The magnetic head according to the first embodiment is completed.

【0067】ここで、本実施の形態による磁気ヘッドと
比較される比較例の磁気ヘッドについて、図11乃至図
13を参照して説明する。
A magnetic head of a comparative example to be compared with the magnetic head according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 13.

【0068】図11は、この比較例による磁気ヘッドの
要部を示す概略断面図である。図12は、この比較例に
よる磁気ヘッドの要部を示す他の概略断面図である。図
13は、図12中のG−G’矢視概略図である。図11
乃至図13は、それぞれ図4乃至図6に対応している。
図11乃至図13において、図4乃至図6中の要素と同
一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する
説明は省略する。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing a main part of a magnetic head according to this comparative example. FIG. 12 is another schematic cross-sectional view showing the main part of the magnetic head according to this comparative example. FIG. 13 is a schematic view taken along the line GG ′ in FIG. Figure 11
13 to 13 correspond to FIGS. 4 to 6, respectively.
11 to 13, the same or corresponding elements as those in FIGS. 4 to 6 are designated by the same reference numerals, and the duplicated description thereof will be omitted.

【0069】この比較例による磁気ヘッドは、第1の実
施の形態による磁気ヘッドを、前記論文及び特開200
1−68759号公報に開示された構造に準じて、変形
したものである。すなわち、図11乃至図13に示す磁
気ヘッドでは、層22〜29の全てがいずれの側の端面
に関しても一括してイオンミリングされ、トンネルバリ
ア層26、ピンド層27、ピン層28及び上部金属層2
9は、有効領域(TW×hの領域)と実質的に重なるT
W1×h1の領域のみに形成されている。Z軸方向(ト
ラック幅方向)の幅の差TW1−TWは、Y軸方向の幅
の差h1−hと同様に、ミリングによるテーパー面に起
因したものであり、実質的にTW1=TWと言える。以
上説明した点以外については、この比較例は前記第1の
実施の形態と全く同一である。
The magnetic head according to this comparative example is the same as the magnetic head according to the first embodiment described in the above-mentioned article and Japanese Patent Laid-Open No.
It is modified in accordance with the structure disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-68759. That is, in the magnetic head shown in FIGS. 11 to 13, all the layers 22 to 29 are collectively ion-milled with respect to the end faces on any side, and the tunnel barrier layer 26, the pinned layer 27, the pinned layer 28, and the upper metal layer. Two
9 is T that substantially overlaps with the effective area (area of TW × h)
It is formed only in the region of W1 × h1. The width difference TW1-TW in the Z-axis direction (track width direction) is due to the tapered surface due to milling similarly to the width difference h1-h in the Y-axis direction, and it can be substantially said that TW1 = TW. . Except for the points described above, this comparative example is exactly the same as the first embodiment.

【0070】この比較例に対し、第1の実施の形態で
は、前述したように、反強磁性層23、非磁性金属層2
4及びフリー層25は、前記有効領域(TW×hの領
域)と実質的に重なった領域のみならず、その領域から
Z軸方向(トラック幅方向)の両側に広がった領域(w
×h1≒w×h)に形成されている。したがって、本実
施の形態によれば、従来技術に準じた前記比較例に比べ
て、有効トラック幅TWが狭くても(例えば、0.5μ
m以下あるいは0.2μm以下であっても)、フリー層
25の反磁場の影響が緩和され、バルクハウゼンノイズ
を抑制するための十分なバイアス磁界がフリー層25内
で得られる。
In contrast to this comparative example, in the first embodiment, as described above, the antiferromagnetic layer 23 and the nonmagnetic metal layer 2 are used.
4 and the free layer 25 are not only a region that substantially overlaps with the effective region (TW × h region) but also a region (w that extends from the region to both sides in the Z-axis direction (track width direction)).
Xh1≈w × h). Therefore, according to the present embodiment, even if the effective track width TW is narrower than that of the comparative example according to the prior art (for example, 0.5 μ
m or less or 0.2 μm or less), the influence of the demagnetizing field of the free layer 25 is mitigated, and a sufficient bias magnetic field for suppressing Barkhausen noise is obtained in the free layer 25.

【0071】[第2の実施の形態][Second Embodiment]

【0072】図14は、本発明の第2の実施の形態によ
る磁気ヘッドの要部を示す概略断面図である。図15
は、この磁気ヘッドの要部を示す他の概略断面図であ
る。図16は、図15中のH−H’矢視概略図である。
図14乃至図16は、それぞれ図4乃至図6に対応して
いる。図14乃至図16において、図4乃至図6中の要
素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重
複する説明は省略する。
FIG. 14 is a schematic sectional view showing a main part of a magnetic head according to the second embodiment of the present invention. Figure 15
FIG. 6 is another schematic cross-sectional view showing the main part of this magnetic head. FIG. 16 is a schematic view taken along the line HH ′ in FIG.
14 to 16 correspond to FIGS. 4 to 6, respectively. 14 to 16, elements that are the same as or correspond to the elements in FIGS. 4 to 6 are given the same reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted.

【0073】第2の実施の形態による磁気ヘッドが前記
第1の実施の形態による磁気ヘッドと異なる所は、以下
に説明する点のみである。
The magnetic head according to the second embodiment differs from the magnetic head according to the first embodiment only in the points described below.

【0074】前記第1の実施の形態では、トンネルバリ
ア層26の下側にフリー層25が形成されるとともに、
トンネルバリア層26の上側にピンド層27が形成され
ているのに対し、第2の実施の形態では、逆に、トンネ
ルバリア層26の上側にフリー層25(25’,2
5”)が形成されるとともに、トンネルバリア層26の
下側にピンド層27が形成されている。これに伴い、第
2の実施の形態では、電極21,31間に下部電極21
側から順に、下部金属層22、ピン層28、ピンド層2
7、トンネルバリア層26、フリー層25(25’,2
5”)、非磁性金属層24、反強磁性層23、及び、上
部金属層(キャップ層)29が積層されている。第2の
実施の形態では、フリー層25は、下層25’と上層2
5”とから構成されている。
In the first embodiment, the free layer 25 is formed below the tunnel barrier layer 26, and
Whereas the pinned layer 27 is formed on the upper side of the tunnel barrier layer 26, in the second embodiment, conversely, the free layer 25 (25 ′, 2 ′ is formed on the upper side of the tunnel barrier layer 26).
5 ″) and the pinned layer 27 is formed below the tunnel barrier layer 26. Accordingly, in the second embodiment, the lower electrode 21 is provided between the electrodes 21 and 31.
In order from the side, the lower metal layer 22, the pinned layer 28, and the pinned layer 2
7, tunnel barrier layer 26, free layer 25 (25 ', 2
5 ″), the non-magnetic metal layer 24, the antiferromagnetic layer 23, and the upper metal layer (cap layer) 29 are stacked. In the second embodiment, the free layer 25 includes the lower layer 25 ′ and the upper layer. Two
5 ".

【0075】第2の実施の形態では、X軸方向から見た
平面視で、層22,28,27,26,25’が実質的
に有効領域(TW×hの領域)に重なる領域のみに形成
され、層25”,24,23,29が実質的にw×h1
(≒w×h)の領域に形成されている。TW、h、h
1、wの意味は、前記第1の実施の形態の場合と同様で
ある。フリー層25の下層25’がTW×hの領域のみ
に形成され、フリー層25の上層25”がw×h1の領
域に形成されているが、フリー層25全体としては、w
×h1の領域に形成されていることになる。このよう
に、フリー層25を下層25’と上層25”とに分けて
両者の形成領域を変えたのは、後述する第2のイオンミ
リングの前に、トンネルバリア層26が露出するのを防
止するためである。なお、下層25’と上層25”と
は、同じ材料で形成してもよいし、異なる材料で形成し
てもよい。
In the second embodiment, only the area where the layers 22, 28, 27, 26, 25 'substantially overlap the effective area (area of TW × h) in a plan view seen from the X-axis direction. Formed, layers 25 ″, 24, 23, 29 are substantially w × h1
It is formed in a region of (≈w × h). TW, h, h
The meanings of 1 and w are the same as in the case of the first embodiment. The lower layer 25 ′ of the free layer 25 is formed only in the region of TW × h, and the upper layer 25 ″ of the free layer 25 is formed in the region of w × h1.
It is formed in the region of × h1. In this way, the free layer 25 is divided into the lower layer 25 ′ and the upper layer 25 ″, and the formation regions of both are changed to prevent the tunnel barrier layer 26 from being exposed before the second ion milling described later. The lower layer 25 ′ and the upper layer 25 ″ may be formed of the same material or different materials.

【0076】次に、第2の実施の形態による磁気ヘッド
の製造方法の一例について、説明する。
Next, an example of a method of manufacturing the magnetic head according to the second embodiment will be described.

【0077】まず、ウエハ工程を行う。すなわち、基体
15となるべきAl−TiC又はSiC等のウエ
ハ101を用意し、薄膜形成技術等を用いて、ウエハ1
01上のマトリクス状の多数の磁気ヘッドの形成領域に
それぞれ、前述した各層を前述した構造となるように形
成する。
First, a wafer process is performed. That is, a wafer 101 such as Al 2 O 3 —TiC or SiC to be the base 15 is prepared, and the wafer 1 is formed by using a thin film forming technique or the like.
Each of the layers described above is formed in the formation region of a large number of magnetic heads in a matrix on 01 so as to have the above-described structure.

【0078】このウエハ工程の概要について、図17乃
至図21を参照して説明する。図17乃至図21はウエ
ハ工程を構成する各工程を模式的に示す図であり、図1
7(a)、図18(a)、図19(a)、図20(a)
及び図21(a)はそれぞれ概略平面図である。図17
(b)は図17(a)中のJ−K線に沿った概略断面
図、図18(b)は図18(a)中のJ−K線に沿った
概略断面図、図19(b)は図19(a)中のJ−K線
に沿った概略断面図、図20(b)は図20(a)中の
L−M線に沿った概略断面図、図21(b)は図21
(a)中のJ−K線に沿った概略断面図である。なお、
図18(a)、図19(a)、図20(a)及び図21
(a)において、TWはTMR素子2が規定するトラッ
ク幅を示し、wは反強磁性層23、非磁性金属層24及
びフリー層25のZ軸方向(トラック幅方向)の幅を示
し、これらは図16中の同符号のものとそれぞれ対応し
ている。
The outline of this wafer process will be described with reference to FIGS. 17 to 21 are diagrams schematically showing each step constituting the wafer step.
7 (a), FIG. 18 (a), FIG. 19 (a), and FIG. 20 (a)
21A and FIG. 21A are schematic plan views. FIG. 17
17B is a schematic sectional view taken along the line JK in FIG. 17A, FIG. 18B is a schematic sectional view taken along the line JK in FIG. 18A, and FIG. ) Is a schematic sectional view taken along the line JK in FIG. 19A, FIG. 20B is a schematic sectional view taken along the line LM in FIG. 20A, and FIG. Figure 21
It is a schematic sectional drawing along the JK line in (a). In addition,
18 (a), 19 (a), 20 (a) and 21.
In (a), TW indicates the track width defined by the TMR element 2, w indicates the width of the antiferromagnetic layer 23, the nonmagnetic metal layer 24, and the free layer 25 in the Z-axis direction (track width direction). Correspond to the same symbols in FIG. 16, respectively.

【0079】ウエハ工程では、まず、ウエハ101上
に、下地層16、下部電極21、下部金属層22、ピン
層28、ピンド層27、トンネルバリア層26、フリー
層25の下層25’を順次積層する(図17)。このと
き、下部電極21は例えばめっき法により形成し、他の
層は例えばスパッタ法で形成する。
In the wafer process, first, the underlying layer 16, the lower electrode 21, the lower metal layer 22, the pinned layer 28, the pinned layer 27, the tunnel barrier layer 26, and the lower layer 25 ′ of the free layer 25 are sequentially laminated on the wafer 101. (Fig. 17). At this time, the lower electrode 21 is formed by, for example, a plating method, and the other layers are formed by, for example, a sputtering method.

【0080】次に、第1のイオンミリングにより、トラ
ック幅TWに応じたY軸方向に延びる帯状部分を残し
て、下部金属層22、ピン層28、ピンド層27、トン
ネルバリア層26、フリー層25の下層25’を除去す
る。本例では、第1のイオンミリングは、下部金属層2
2まで完全に除去するが、下部電極21をほとんど除去
しない位置で、停止させる。もっとも、第1のイオンミ
リングは、例えば、フリー層25の下層25’を完全に
除去しさえすれば、下層25’の直下の位置から下部金
属層22の直下の位置までのいずれの位置で、停止させ
てもよい。また、下部電極21が下部磁気シールドとし
ても兼用されている場合には、下部電極21をオーバー
エッチングする位置で第1のイオンミリングを停止させ
てもよい。さらに、下部電極21と下部磁気シールドと
を兼用せずに両者を分離する場合には、下部磁気シール
ドをオーバーエッチングする位置で第1のイオンミリン
グを停止させてもよい。そして、第1のイオンミリング
の後、リフトオフ法を用いて、第1のイオンミリングに
より除去した部分に、絶縁層30の一部となるべき絶縁
層30’を形成する(図18)。
Next, by the first ion milling, the lower metal layer 22, the pinned layer 28, the pinned layer 27, the tunnel barrier layer 26, and the free layer are left, leaving a strip-shaped portion extending in the Y-axis direction corresponding to the track width TW. The lower layer 25 'of 25 is removed. In this example, the first ion milling is performed on the lower metal layer 2
2 is completely removed, but the lower electrode 21 is stopped at a position where it is hardly removed. However, in the first ion milling, for example, if the lower layer 25 ′ of the free layer 25 is completely removed, at any position from the position immediately below the lower layer 25 ′ to the position immediately below the lower metal layer 22, You may stop it. When the lower electrode 21 is also used as the lower magnetic shield, the first ion milling may be stopped at the position where the lower electrode 21 is over-etched. Further, when the lower electrode 21 and the lower magnetic shield are not used together and are separated, the first ion milling may be stopped at a position where the lower magnetic shield is over-etched. Then, after the first ion milling, an insulating layer 30 ′ to be a part of the insulating layer 30 is formed in the portion removed by the first ion milling using the lift-off method (FIG. 18).

【0081】次いで、フリー層25の上層25”、非磁
性金属層24、反強磁性層23及び上部金属層29を、
スパッタ法等により、順次積層する(図19)。
Next, the upper layer 25 ″ of the free layer 25, the nonmagnetic metal layer 24, the antiferromagnetic layer 23 and the upper metal layer 29 are formed.
The layers are sequentially stacked by the sputtering method or the like (FIG. 19).

【0082】その後、第2のイオンミリングにより、T
MR素子2のハイト方向に関して必要な幅(Y軸方向の
幅)を持つとともに前記幅wに応じた長さだけZ軸方向
に延びる帯状部分を残して、下部金属層22、ピン層2
8、ピンド層27、トンネルバリア層26、フリー層2
5の下層25’、フリー層25の上層25”、非磁性金
属層24、反強磁性層23、上部金属層29及び絶縁層
30’を除去する。本例では、第2のイオンミリング
は、下部金属層22まで完全に除去するが、下部電極2
1をほとんど除去しない位置で、停止させる。もっと
も、第2のイオンミリングは、例えば、フリー層25の
下層25’まで完全に除去しさえすれば、下層25’の
直下の位置から下部金属層22の直下の位置までのいず
れの位置で、停止させてもよい。また、下部電極21が
下部磁気シールドとしても兼用されている場合には、下
部電極21をオーバーエッチングする位置で第2のイオ
ンミリングを停止させてもよい。さらに、下部電極21
と下部磁気シールドとを兼用せずに両者を分離する場合
には、下部磁気シールドをオーバーエッチングする位置
で第2のイオンミリングを停止させてもよい。そして、
第2のイオンミリングの後、リフトオフ法を用いて、第
2のイオンミリングにより除去した部分に、絶縁層30
の残り部分となるべき絶縁層30”を形成する(図2
0)。
After that, by the second ion milling, T
The lower metal layer 22 and the pinned layer 2 have a width (width in the Y-axis direction) required in the height direction of the MR element 2 and leave a strip-shaped portion extending in the Z-axis direction by a length corresponding to the width w.
8, pinned layer 27, tunnel barrier layer 26, free layer 2
5. The lower layer 25 ′ of 5, the upper layer 25 ″ of the free layer 25, the nonmagnetic metal layer 24, the antiferromagnetic layer 23, the upper metal layer 29, and the insulating layer 30 ′ are removed. In this example, the second ion milling is performed. The lower metal layer 22 is completely removed, but the lower electrode 2
Stop at a position where 1 is hardly removed. However, the second ion milling may be performed, for example, at any position from a position immediately below the lower layer 25 ′ to a position directly below the lower metal layer 22 as long as the lower layer 25 ′ of the free layer 25 is completely removed. You may stop it. When the lower electrode 21 also serves as the lower magnetic shield, the second ion milling may be stopped at the position where the lower electrode 21 is over-etched. Further, the lower electrode 21
When the two are separated without also serving as the lower magnetic shield, the second ion milling may be stopped at a position where the lower magnetic shield is over-etched. And
After the second ion milling, the insulating layer 30 is formed on the portion removed by the second ion milling using the lift-off method.
Forming an insulating layer 30 ″ which will be the remaining portion of the (FIG. 2
0).

【0083】その後、図20に示す状態のウエハ101
上に、上部電極31をめっき法等により形成する(図2
1)。
After that, the wafer 101 in the state shown in FIG.
An upper electrode 31 is formed on the upper surface by a plating method or the like (see FIG. 2).
1).

【0084】最後に、ギャップ層38、コイル層37、
絶縁層39、上部磁性層36及び保護膜40を形成し、
更にボンディングパッド5a〜5d等を形成する。これ
により、ウエハ工程が完了する。
Finally, the gap layer 38, the coil layer 37,
Forming an insulating layer 39, an upper magnetic layer 36 and a protective film 40,
Further, bonding pads 5a to 5d and the like are formed. This completes the wafer process.

【0085】次に、ウエハ工程後が完了したウエハに対
して、公知の工程を経て磁気ヘッドを完成させる。簡単
に説明すると、前記ウエハから、基体上に複数の磁気ヘ
ッドの部分が一列状に配列された各バー(バー状磁気ヘ
ッド集合体)切り出す。次いで、このバーに対して、ス
ロートハイト、MRハイト等を設定するために、そのA
BS側にラッピング処理(研磨)を施す。次に、ABS
側に保護膜4を形成し、更に、エッチング等によりレー
ル11,12を形成する。最後に、機械加工により切断
してバーを個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、
第2の実施の形態による磁気ヘッドが完成する。
Next, the magnetic head is completed through known processes for the wafer which has been completed after the wafer process. Briefly, each bar (bar-shaped magnetic head assembly) in which a plurality of magnetic head portions are arranged in a line on a substrate is cut out from the wafer. Then, in order to set the throat height, MR height, etc. for this bar, the A
Lapping treatment (polishing) is performed on the BS side. Next, ABS
The protective film 4 is formed on the side, and the rails 11 and 12 are further formed by etching or the like. Finally, it is cut by machining to separate the bars into individual magnetic heads. This allows
The magnetic head according to the second embodiment is completed.

【0086】第2の実施の形態においても、前記第1の
実施の形態と同様に、反強磁性層23、非磁性金属層2
4及びフリー層25は、前記有効領域(TW×hの領
域)と実質的に重なった領域のみならず、その領域から
Z軸方向(トラック幅方向)の両側に広がった領域(w
×h1≒w×h)に形成されている。したがって、第2
の実施の形態によれば、前記第1の実施の形態と同様の
利点が得られる。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the antiferromagnetic layer 23 and the nonmagnetic metal layer 2 are formed.
4 and the free layer 25 are not only a region that substantially overlaps with the effective region (TW × h region) but also a region (w that extends from the region to both sides in the Z-axis direction (track width direction)).
Xh1≈w × h). Therefore, the second
According to this embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.

【0087】[第3の実施の形態][Third Embodiment]

【0088】図22は、本発明の第3の実施の形態によ
る磁気ディスク装置の要部の構成を示す概略斜視図であ
る。
FIG. 22 is a schematic perspective view showing the structure of the main part of a magnetic disk device according to the third embodiment of the present invention.

【0089】第3の実施の形態による磁気ディスク装置
は、軸70の回りに回転可能に設けられた磁気ディスク
71と、磁気ディスク71に対して情報の記録及び再生
を行う磁気ヘッド72と、磁気ヘッド72を磁気ディス
ク71のトラック上に位置決めするためのアッセンブリ
キャリッジ装置73と、を備えている。
The magnetic disk device according to the third embodiment includes a magnetic disk 71 rotatably provided around an axis 70, a magnetic head 72 for recording and reproducing information on the magnetic disk 71, and a magnetic disk. An assembly carriage device 73 for positioning the head 72 on the track of the magnetic disk 71.

【0090】アセンブリキャリッジ装置73は、軸74
を中心にして回動可能なキャリッジ75と、このキャリ
ッジ75を回動駆動する例えばボイスコイルモータ(V
CM)からなるアクチュエータ76とから主として構成
されている。
The assembly carriage device 73 includes a shaft 74.
A carriage 75 rotatable about the center of the carriage 75 and a voice coil motor (V
It is mainly composed of an actuator 76 made of CM).

【0091】キャリッジ75には、軸74の方向にスタ
ックされた複数の駆動アーム77の基部が取り付けられ
ており、各駆動アーム77の先端部には、磁気ヘッド7
2を搭載したヘッドサスペンションアッセンブリ78が
固着されている。各ヘッドサスペンションアセンブリ7
8は、その先端部に有する磁気ヘッド72が、各磁気デ
ィスク71の表面に対して対向するように駆動アーム7
7の先端部に設けられている。
A base of a plurality of drive arms 77 stacked in the direction of the shaft 74 is attached to the carriage 75, and the magnetic head 7 is attached to the tip of each drive arm 77.
A head suspension assembly 78 carrying 2 is fixed. Each head suspension assembly 7
8 is a drive arm 7 so that the magnetic head 72 at the tip thereof faces the surface of each magnetic disk 71.
It is provided at the tip of 7.

【0092】第3の実施の形態では、磁気ヘッド72と
して、前述した第1及び第2の実施の形態に係るいずれ
かの磁気ヘッドが、搭載されている。したがって、第3
の実施の形態によれば、高記録密度化を図ることができ
る。
In the third embodiment, any one of the magnetic heads according to the first and second embodiments described above is mounted as the magnetic head 72. Therefore, the third
According to the embodiment, it is possible to increase the recording density.

【0093】[0093]

【実施例】前記第1の実施の形態による磁気ヘッドと同
様の構成を持つ実施例1〜3の磁気ヘッド、及び、前記
比較例の磁気ヘッドについて、マイクロマグネティクス
シミュレーションの代表的手法であるLaudau-Lifshits-
Gilbert(LLG)シミュレーションで、ヘッド出力を計算
した。
EXAMPLES Regarding the magnetic heads of Examples 1 to 3 having the same configuration as the magnetic head according to the first embodiment and the magnetic head of the comparative example, Laudau, which is a typical method of micromagnetics simulation, was used. -Lifshits-
Head output was calculated by Gilbert (LLG) simulation.

【0094】実施例1〜3及び比較例が互いに異なる所
は、反強磁性層23、非磁性金属層24及びフリー層2
5のZ軸方向(トラック幅方向)の幅w(図6参照)の
みであり、実施例1〜3及び比較例について他のシミュ
レーション条件は全く同一とした。シミュレーションの
主なパラメータについて、以下に説明する。
The difference between Examples 1 to 3 and Comparative Example is that the antiferromagnetic layer 23, the nonmagnetic metal layer 24 and the free layer 2 are different.
5 is the width w in the Z-axis direction (track width direction) (see FIG. 6), and the other simulation conditions were exactly the same for Examples 1 to 3 and Comparative Example. The main parameters of the simulation will be described below.

【0095】下部磁気シールドを兼用する下部電極21
及び上部磁気シールドを兼用する上部電極31について
は、鏡映法を採用した。下部電極21と上部電極31と
の間の厚みは700Åとした。下部金属層22、反強磁
性層23及び非磁性金属層24を合わせた厚みは、33
0Åとした。トンネルバリア層26、ピンド層27、ピ
ン層28及び上部金属層29を合わせた厚みは、330
Åとした。したがって、フリー層25の厚みは、40Å
(=700Å−330Å−330Å)である。トンネル
バリア層26の厚みは5Åとした。絶縁層30は完全な
絶縁体層であるとした。本トンネル磁気抵抗素子(層2
5,26,27)の1μm当たりの抵抗は5Ωとし、
MR比は15%とした。フリー層25へ与える交換結合
磁界Hexは100Oeとした。
Lower electrode 21 which also serves as a lower magnetic shield
For the upper electrode 31 which also serves as the upper magnetic shield, the mirroring method was adopted. The thickness between the lower electrode 21 and the upper electrode 31 was 700Å. The total thickness of the lower metal layer 22, the antiferromagnetic layer 23, and the nonmagnetic metal layer 24 is 33.
It was 0Å. The total thickness of the tunnel barrier layer 26, the pinned layer 27, the pinned layer 28, and the upper metal layer 29 is 330.
Å Therefore, the thickness of the free layer 25 is 40Å
(= 700Å−330Å−330Å). The thickness of the tunnel barrier layer 26 was 5Å. The insulating layer 30 is assumed to be a complete insulator layer. This tunnel magnetoresistive element (layer 2
5, 26, 27), the resistance per 1 μm 2 is 5Ω,
The MR ratio was set to 15%. The exchange coupling magnetic field Hex applied to the free layer 25 was 100 Oe.

【0096】反強磁性層23、非磁性金属層24及びフ
リー層25は、X軸方向から見た平面視の大きさが全く
同一で互いに完全に重なっているものとし、そのZ軸方
向(トラック幅方向)の幅wは、実施例1〜3及び比較
例毎にそれぞれ同一であるものとした。比較例ではw=
0.17μm、実施例1ではw=0.26μm、実施例
2ではw=0.34μm、実施例3ではw=0.43μ
mとした。
The antiferromagnetic layer 23, the non-magnetic metal layer 24, and the free layer 25 have exactly the same size in plan view as seen from the X-axis direction and are completely overlapped with each other. The width w in the width direction) was the same for each of Examples 1 to 3 and Comparative Example. In the comparative example, w =
0.17 μm, w = 0.26 μm in Example 1, w = 0.34 μm in Example 2, w = 0.43 μm in Example 3
m.

【0097】層26〜29は、X軸方向から見た平面視
の大きさが全く同一で互いに完全に重なっているものと
し、そのZ軸方向の幅(トラック幅)TWは、0.17
μmとした。したがって、比較例ではw=TW(すなわ
ち、図13中のTW1=TW)であり、実施例1〜3で
はw>TWであった。
The layers 26 to 29 have the same size in plan view as seen from the X-axis direction and are completely overlapped with each other, and the width (track width) TW in the Z-axis direction is 0.17.
μm. Therefore, w = TW in the comparative example (that is, TW1 = TW in FIG. 13), and w> TW in Examples 1 to 3.

【0098】反強磁性層23、非磁性金属層24及びフ
リー層25のY軸方向の幅h1は、層26〜29のY軸
方向の幅hと等しいものとし、この幅hを0.10μm
とした。層23〜29は、Y軸方向については、完全に
重なっているものとした。また、層23〜25のY軸方
向の幅の中心は、層26〜29のY軸方向の幅の中心と
一致しているものとした。
The width h1 of the antiferromagnetic layer 23, the nonmagnetic metal layer 24, and the free layer 25 in the Y-axis direction is equal to the width h of the layers 26 to 29 in the Y-axis direction, and the width h is 0.10 μm.
And The layers 23 to 29 were assumed to be completely overlapped in the Y-axis direction. Further, the centers of the widths of the layers 23 to 25 in the Y-axis direction are set to coincide with the centers of the widths of the layers 26 to 29 in the Y-axis direction.

【0099】磁気記録媒体に関するシミュレーション条
件については、残留磁束密度Brと磁性膜の総膜厚tと
の積Brtの値を50Gμm、前記層膜厚tを100
Å、磁性膜の保磁力Hcを5000 Oe、トラック幅
を0.19μm、磁気スペーシングを180Å、リード
ギャップを700Åとした。フリー層25は、リードギ
ャップの中央にセットされるものとした。
Regarding the simulation conditions for the magnetic recording medium, the value of the product Brt of the residual magnetic flux density Br and the total film thickness t of the magnetic film is 50 Gμm, and the layer film thickness t is 100.
Å, the coercive force Hc of the magnetic film was 5000 Oe, the track width was 0.19 μm, the magnetic spacing was 180 Å, and the lead gap was 700 Å. The free layer 25 was set at the center of the read gap.

【0100】以上説明したシミュレーション条件でシミ
ュレーションした結果、比較例及び実施例1〜3につい
て、図23乃至図26に示すトランスファーカーブが得
られた。このトランスファーカーブから、下記の数1で
定義されるヘッド出力(Output(mV/μm))及び下
記の数2で定義される非対称性(Asymmetry(%))を
算出した。それらの結果を下記の表1に示す。表1に
は、hに対するwの比w/h、及び、比較例1のOutput
(mV/μm)で正規化したヘッド出力(Normalized O
utput)も、併せて示す。
As a result of simulation under the above-described simulation conditions, transfer curves shown in FIGS. 23 to 26 were obtained for the comparative example and Examples 1 to 3. From this transfer curve, the head output (Output (mV / μm)) defined by the following equation 1 and the asymmetry (Asymmetry (%)) defined by the following equation 2 were calculated. The results are shown in Table 1 below. Table 1 shows the ratio of w to h, w / h, and the output of Comparative Example 1.
Head output normalized by (mV / μm) (Normalized O
utput) is also shown.

【0101】[0101]

【数1】Output={|V(Brt=+50)|+|V(Brt=-50)|}/(0.17u
m) [mV/μm]
[Equation 1] Output = {| V (Brt = + 50) | + | V (Brt = -50) |} / (0.17u
m) [mV / μm]

【0102】[0102]

【数2】Asym.={-|V(Brt=+50)|+|V(Brt=-50)|}/{|V(Brt
=+50)|+|V(Brt=-50)|}X100 [%]
[Equation 2] Asym. = {-| V (Brt = + 50) | + | V (Brt = -50) |} / {| V (Brt
= + 50) | + | V (Brt = -50) |} X100 [%]

【0103】[0103]

【表1】 [Table 1]

【0104】比較例(w=0.17μm、すなわち、w
=TW)の場合、図23に示すように、トランスファー
カーブが大きなヒステリシスを持ち、十分なバイアス磁
場がフリー層25へ与えられていない。実施例1(w=
0.26μm)の場合、図24に示すように、トランス
ファーカーブが小さなヒステリシスしか持たず、かなり
良好なバイアス磁場がフリー層25へ与えられている。
実施例2(w=0.34μm)及び実施例3(w=0.
43μm)の場合には、トランスファーカーブが閉じて
おり、再生ヘッドとして使用できる十分なバイアス磁場
がフリー層25へ与えられている。また、表1からわか
るように、実施例1〜3では、比較例と比べて、非対称
性(Asymmetry(%))も大幅に改善されている。ま
た、表1の結果から、比w/hが2.0以上であれば、
フリー層25へバイアス磁界がかなり良好に与えられ、
比w/hが2.6以上であれば、フリー層25へバイア
ス磁界がかなり良好に与えられ、比w/hが3.4以上
であれば、フリー層25へバイアス磁界が十分に与えら
れることが、わかる。
Comparative Example (w = 0.17 μm, that is, w
= TW), the transfer curve has a large hysteresis as shown in FIG. 23, and a sufficient bias magnetic field is not applied to the free layer 25. Example 1 (w =
In the case of 0.26 μm), as shown in FIG. 24, the transfer curve has only a small hysteresis, and a fairly good bias magnetic field is applied to the free layer 25.
Example 2 (w = 0.34 μm) and Example 3 (w = 0.
In the case of 43 μm), the transfer curve is closed and a sufficient bias magnetic field that can be used as a reproducing head is applied to the free layer 25. Further, as can be seen from Table 1, in Examples 1 to 3, the asymmetry (Asymmetry (%)) was also significantly improved as compared with the comparative example. From the results in Table 1, if the ratio w / h is 2.0 or more,
A bias magnetic field is applied to the free layer 25 fairly well,
When the ratio w / h is 2.6 or more, the bias magnetic field is given to the free layer 25 fairly well, and when the ratio w / h is 3.4 or more, the bias magnetic field is sufficiently given to the free layer 25. I understand.

【0105】これらの結果は、w/hが大きくなるにつ
れてフリー層の反磁場が弱くなることに起因していると
考えられる。
It is considered that these results are due to the demagnetizing field of the free layer becoming weaker as w / h becomes larger.

【0106】なお、以上は、前記第1の実施の形態と同
様の構造を持つ磁気ヘッドのシミュレーション結果であ
ったが、前記第2の実施の形態と同様の構造を持つ磁気
ヘッドのシミュレーション結果も、同様となる。
The above is the simulation result of the magnetic head having the same structure as that of the first embodiment, but the simulation result of the magnetic head having the same structure as that of the second embodiment is also obtained. , Will be the same.

【0107】以上、本発明の各実施の形態及び実施例に
ついて説明したが、本発明はこれらの例に限定されるも
のではない。
Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these examples.

【0108】例えば、前述した実施の形態はTMRヘッ
ドに本発明を適用した例であったが、本発明は、例え
ば、CPP−GMRヘッドにも適用することができる。
この場合、例えば、前述した各実施の形態において、ト
ンネルバリア層26に代えて、Cu、Au又はAgなど
の非磁性層を形成すればよい。また、本発明は、CIP
構造を持つ磁気ヘッドにも適用することができる。
For example, although the above-described embodiment is an example in which the present invention is applied to the TMR head, the present invention can also be applied to, for example, a CPP-GMR head.
In this case, for example, in each of the above-described embodiments, the tunnel barrier layer 26 may be replaced with a nonmagnetic layer of Cu, Au, Ag, or the like. The present invention also provides a CIP
It can also be applied to a magnetic head having a structure.

【0109】さらに、前述した実施の形態では、本発明
による磁気抵抗効果素子を磁気ヘッドに用いた例を挙げ
たが、本発明による磁気抵抗効果素子は他の種々の用途
にも適用することができる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the example in which the magnetoresistive effect element according to the present invention is used for the magnetic head is given, but the magnetoresistive effect element according to the present invention can be applied to various other uses. it can.

【0110】[0110]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フリー層へバイアス磁界を与える磁区制御膜を磁気抵抗
効果層に積層した構造を持ちながら、有効トラック幅が
狭くても、バルクハウゼンノイズを抑制するために十分
なバイアス磁界をフリー層内で得ることができる、磁気
抵抗効果素子を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
While having a structure in which a magnetic domain control film that gives a bias magnetic field to the free layer is laminated on the magnetoresistive effect layer, obtain a sufficient bias magnetic field in the free layer to suppress Barkhausen noise even if the effective track width is narrow. It is possible to provide a magnetoresistive effect element capable of

【0111】また、本発明によれば、このような磁気抵
抗効果素子を用いることにより、高記録密度化に対応し
た磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁
気ディスク装置を提供することができる。
Further, according to the present invention, by using such a magnetoresistive effect element, it is possible to provide a magnetic head, a head suspension assembly and a magnetic disk device which are compatible with high recording density.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態による磁気ヘッドを
模式的に示す概略斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view schematically showing a magnetic head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す磁気ヘッドのTMR素子2及び誘導
型磁気変換素子3の部分を模式的に示す拡大断面図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a TMR element 2 and an inductive magnetic conversion element 3 of the magnetic head shown in FIG.

【図3】図2中のA−A’矢視概略図である。FIG. 3 is a schematic view taken along the line A-A ′ in FIG.

【図4】図2中のTMR素子付近を更に拡大した拡大図
である。
FIG. 4 is an enlarged view in which the vicinity of the TMR element in FIG. 2 is further enlarged.

【図5】図3中のTMR素子付近を更に拡大した拡大図
である。
5 is an enlarged view in which the vicinity of the TMR element in FIG. 3 is further enlarged.

【図6】図5中のB−B’矢視図である。6 is a view taken along the line B-B ′ in FIG.

【図7】図1乃至図6に示す磁気ヘッドの製造方法にお
けるウエハ工程を構成する一工程を模式的に示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram schematically showing one step constituting a wafer step in the method of manufacturing the magnetic head shown in FIGS.

【図8】図1乃至図6に示す磁気ヘッドの製造方法にお
けるウエハ工程を構成する他の工程を模式的に示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram schematically showing another step constituting the wafer step in the method of manufacturing the magnetic head shown in FIGS.

【図9】図1乃至図6に示す磁気ヘッドの製造方法にお
けるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す
図である。
9 is a diagram schematically showing still another step constituting the wafer step in the method of manufacturing the magnetic head shown in FIGS.

【図10】図1乃至図6に示す磁気ヘッドの製造方法に
おけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示
す図である。
10 is a diagram schematically showing still another step constituting the wafer step in the method of manufacturing the magnetic head shown in FIGS.

【図11】比較例による磁気ヘッドの要部を示す概略断
面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing a main part of a magnetic head according to a comparative example.

【図12】図11に示す比較例による磁気ヘッドの要部
を示す他の概略断面図である。
12 is another schematic cross-sectional view showing the main parts of the magnetic head according to the comparative example shown in FIG.

【図13】図12中のG−G’矢視概略図である。FIG. 13 is a schematic view taken along the arrow G-G ′ in FIG. 12.

【図14】本発明の第2の実施の形態による磁気ヘッド
の要部を示す概略断面図である。
FIG. 14 is a schematic sectional view showing a main part of a magnetic head according to a second embodiment of the invention.

【図15】本発明の第2の実施の形態による磁気ヘッド
の要部を示す他の概略断面図である。
FIG. 15 is another schematic cross-sectional view showing the main parts of the magnetic head according to the second embodiment of the invention.

【図16】図15中のH−H’矢視概略図である。16 is a schematic view taken along the line H-H 'in FIG.

【図17】本発明の第2の実施の形態による磁気ヘッド
の製造方法におけるウエハ工程を構成する一工程を模式
的に示す図である。
FIG. 17 is a diagram schematically showing one step constituting a wafer step in the magnetic head manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第2の実施の形態による磁気ヘッド
の製造方法におけるウエハ工程を構成する他の工程を模
式的に示す図である。
FIG. 18 is a diagram schematically showing another step constituting the wafer step in the method of manufacturing the magnetic head according to the second embodiment of the invention.

【図19】本発明の第2の実施の形態による磁気ヘッド
の製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程
を模式的に示す図である。
FIG. 19 is a diagram schematically showing still another step constituting the wafer step in the method of manufacturing the magnetic head according to the second embodiment of the invention.

【図20】本発明の第2の実施の形態による磁気ヘッド
の製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程
を模式的に示す図である。
FIG. 20 is a diagram schematically showing still another step constituting the wafer step in the method of manufacturing the magnetic head according to the second embodiment of the invention.

【図21】本発明の第2の実施の形態による磁気ヘッド
の製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程
を模式的に示す図である。
FIG. 21 is a diagram schematically showing still another step constituting the wafer step in the method of manufacturing the magnetic head according to the second embodiment of the invention.

【図22】本発明の第3の実施の形態による磁気ディス
ク装置の要部の構成を示す概略斜視図である。
FIG. 22 is a schematic perspective view showing a configuration of a main part of a magnetic disk device according to a third embodiment of the present invention.

【図23】比較例のトランスファーカーブを示す図であ
る。
FIG. 23 is a diagram showing a transfer curve of a comparative example.

【図24】実施例1のトランスファーカーブを示す図で
ある。
FIG. 24 is a diagram showing a transfer curve of Example 1.

【図25】実施例2のトランスファーカーブを示す図で
ある。
FIG. 25 is a diagram showing a transfer curve of Example 2;

【図26】実施例3のトランスファーカーブを示す図で
ある。
FIG. 26 is a diagram showing a transfer curve of Example 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スライダ 2 TMR素子 3 誘導型磁気変換素子 21 下部電極 22 下部金属層 23 反強磁性層 24 非磁性金属層 25 フリー層 26 トンネルバリア層 27 ピンド層 28 ピン層 29 上部金属層 30 絶縁層 31 上部電極 1 slider 2 TMR element 3 Induction type magnetic conversion element 21 Lower electrode 22 Lower metal layer 23 Antiferromagnetic layer 24 Non-magnetic metal layer 25 free class 26 Tunnel barrier layer 27 pinned layer 28 pin layers 29 Upper metal layer 30 insulating layer 31 upper electrode

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体の一方の面側に形成されフリー層を
含む磁気抵抗効果層と、前記基体に対する前記フリー層
と同じ側において前記フリー層の一方の面側に形成され
前記フリー層に対して主として前記フリー層の膜面方向
の所定方向にバイアス磁界を与える反強磁性層と、を備
え、 前記フリー層と前記反強磁性層との重なり領域が、前記
磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面
方向の有効領域と実質的に重なる領域と、この領域から
連続し前記有効領域とは実質的に重ならない領域とを含
み、 前記実質的に重ならない領域は、前記実質的に重なる領
域に対する前記所定方向の少なくとも一方の側の領域を
含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
1. A magnetoresistive effect layer formed on one surface side of a substrate and including a free layer, and a magnetoresistive layer formed on one surface side of the free layer on the same side of the substrate as the free layer. And an antiferromagnetic layer that applies a bias magnetic field mainly in a predetermined direction of the film surface direction of the free layer, and an overlapping region of the free layer and the antiferromagnetic layer is used for magnetic detection in the magnetoresistive effect layer. A region that substantially overlaps with an effective region in the film surface direction that effectively participates, and a region that is continuous from this region and does not substantially overlap with the effective region, and the region that does not substantially overlap is the substantially A magnetoresistive effect element including a region on at least one side in the predetermined direction with respect to a region overlapping with the.
【請求項2】 前記フリー層と前記反強磁性層との間に
介在された非磁性金属層を備えた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 magnetoresistive effect element according to claim 1, further comprising a non-magnetic metal layer interposed between the free layer and the antiferromagnetic layer.
【請求項3】 前記実質的に重ならない領域は、前記実
質的に重なる領域に対する前記所定方向の両側の領域を
含むことを特徴とする請求項1又は2記載の磁気抵抗効
果素子。
3. The magnetoresistive effect element according to claim 1, wherein the region that does not substantially overlap includes regions on both sides of the substantially overlap region in the predetermined direction.
【請求項4】 前記フリー層と前記反強磁性層との重な
り領域の前記所定方向の幅の中心が、前記有効領域の前
記所定方向の幅の中心付近に位置することを特徴とする
請求項3記載の磁気抵抗効果素子。
4. The center of the width of the overlapping region of the free layer and the antiferromagnetic layer in the predetermined direction is located near the center of the width of the effective region in the predetermined direction. 3. The magnetoresistive element according to item 3.
【請求項5】 前記フリー層と前記反強磁性層との重な
り領域の前記所定方向と直交する方向の幅が、前記有効
領域の前記所定方向の直交する方向の幅と略々同じであ
ることを特徴とすることを特徴とする請求項1乃至4の
いずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
5. The width of the overlapping region of the free layer and the antiferromagnetic layer in the direction orthogonal to the predetermined direction is substantially the same as the width of the effective region in the direction orthogonal to the predetermined direction. The magnetoresistive effect element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that.
【請求項6】 前記フリー層と前記反強磁性層との重な
り領域の前記所定方向と直交する方向の幅に対する前記
所定方向の幅の比が、2以上であることを特徴とする請
求項1乃至5のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
6. The ratio of the width in the predetermined direction to the width in the direction orthogonal to the predetermined direction of the overlapping region of the free layer and the antiferromagnetic layer is 2 or more. 6. The magnetoresistive effect element according to any one of 1 to 5.
【請求項7】 前記磁気抵抗効果層及び前記反強磁性層
のうちの最も前記基体の側に形成されたものと前記基体
との間に形成された第1の電極と、 前記磁気抵抗効果層及び前記反強磁性層のうちの最も前
記基体とは反対の側に形成されたものに対して前記基体
とは反対の側に形成された第2の電極と、 を備え、 前記磁気抵抗効果層は、前記フリー層の他方の面側に形
成されたトンネルバリア層又は非磁性層と、前記トンネ
ルバリア層又は前記非磁性層の前記フリー層とは反対の
側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記トンネ
ルバリア層又は前記非磁性層とは反対の側に形成された
ピン層とを含み、 前記有効領域は、前記第1の電極と前記第2の電極との
間において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる膜面方
向の領域であることを特徴とする請求項1乃至6のいず
れかに記載の磁気抵抗効果素子。
7. A first electrode formed between the base and one of the magnetoresistive effect layer and the antiferromagnetic layer formed closest to the base, and the magnetoresistive effect layer. And a second electrode formed on the side of the antiferromagnetic layer that is the most opposite to the side of the base, and the second electrode formed on the side opposite to the side of the base. A tunnel barrier layer or a non-magnetic layer formed on the other surface side of the free layer, and a pinned layer formed on a side of the tunnel barrier layer or the non-magnetic layer opposite to the free layer; A pinned layer formed on a side of the pinned layer opposite to the tunnel barrier layer or the non-magnetic layer, wherein the effective region includes a film surface between the first electrode and the second electrode. It is a region in the film surface direction where the current flows in a substantially vertical direction. The element according to any one of claims 1 to 6, symptoms.
【請求項8】 前記ピン層及び前記ピンド層のうちの少
なくとも一方は、前記有効領域と実質的に重なる領域の
みに形成されたことを特徴とする請求項7記載の磁気抵
抗効果素子。
8. The magnetoresistive effect element according to claim 7, wherein at least one of the pinned layer and the pinned layer is formed only in a region substantially overlapping the effective region.
【請求項9】 基体と、該基体により支持された磁気抵
抗効果素子とを備え、前記磁気抵抗効果素子が請求項1
乃至8のいずれかに記載された磁気抵抗効果素子である
ことを特徴とする磁気ヘッド。
9. A magnetoresistive effect element comprising: a base; and a magnetoresistive effect element supported by the base, wherein the magnetoresistive effect element is claim 1.
A magnetic head comprising the magnetoresistive effect element according to any one of items 1 to 8.
【請求項10】 請求項9記載の磁気ヘッドと、該磁気
ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘッドを支持す
るサスペンションと、を備えたことを特徴とするヘッド
サスペンションアセンブリ。
10. A head suspension assembly comprising: the magnetic head according to claim 9; and a suspension mounted near the tip of the magnetic head for supporting the magnetic head.
【請求項11】 請求項10記載のヘッドサスペンショ
ンアセンブリと、該アセンブリを支持するアーム部と、
該アーム部を移動させて磁気ヘッドの位置決めを行うア
クチュエータと、を備えたことを特徴とする磁気ディス
ク装置。
11. The head suspension assembly according to claim 10, and an arm portion that supports the assembly.
A magnetic disk device comprising: an actuator that moves the arm portion to position a magnetic head.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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