JP2003317213A - Magnetoresistive effect head and method for manufacturing the same - Google Patents

Magnetoresistive effect head and method for manufacturing the same

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JP2003317213A
JP2003317213A JP2002115882A JP2002115882A JP2003317213A JP 2003317213 A JP2003317213 A JP 2003317213A JP 2002115882 A JP2002115882 A JP 2002115882A JP 2002115882 A JP2002115882 A JP 2002115882A JP 2003317213 A JP2003317213 A JP 2003317213A
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JP
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layer
magnetic
magnetoresistive
magnetic layer
layers
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JP2002115882A
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Hideaki Tanaka
秀明 田中
Toshio Tamura
利夫 田村
Kenji Furusawa
賢司 古澤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure for a magnetoresistive effect head for manufacturing ferromagnetic tunnel junction elements or magnetoresistive elements to be used in a CPP mode by mechanical polishing alone while assuring working quality and working accuracy and a method for manufacturing the same. <P>SOLUTION: The magnetoresistive effect head which is formed with laminated films interposed with an insulating layer 144 between a first magnetic layer 145 and a second magnetic layer 143 as a major part of the magnetoresistive element and consists of a system to pass a sense current in the film thickness direction of these laminated films comprises forming shielding layers 11 and 16 disposed on the outer side of the laminated films by amorphous metallic layers configurating preventive layers for suppressing the plastic flow of the magnetic layers during mechanical polishing. The electrode layers may be formed of the amorphous metallic layers in place of the shielding layers. The preventive layers for suppressing the plastic flow of the magnetic layers 145 and 143 are recommended to be formed to the spacing therebetween of a range within 40 nm in order to suppress the plastic flow of the magnetic layers. <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、磁気抵抗効果ヘ
ッド及びその製造方法に係わり、特に、強磁性トンネル
接合素子もしくはCPP(Current Perpen
dicular plane)モードで使用する磁気ヘッ
ド及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive head and a method of manufacturing the same, and more particularly to a ferromagnetic tunnel junction element or a CPP (Current Perpen).
The present invention relates to a magnetic head used in a digital plane) mode and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気ディスク装置などに用いられる浮上
型薄膜磁気ヘッドは、一般的にスライダの後端部に磁気
ヘッド素子を設けた構成に成っている。スライダは、一
般的に表面が媒体対向面(エアベアリング面)となるレ
ール部を有すると共に、空気流入側の端部近傍にテーパ
部またはステップ部を有し、テーパ部またはステップ部
により流入空気流によってレール部が磁気ディスク等の
記録媒体の表面からわずかに浮上するようになってい
る。
2. Description of the Related Art A floating thin film magnetic head used in a magnetic disk device or the like generally has a structure in which a magnetic head element is provided at the rear end of a slider. The slider generally has a rail portion whose surface is a medium facing surface (air bearing surface), and has a taper portion or a step portion near the end portion on the air inflow side. Thus, the rail part is slightly floated above the surface of the recording medium such as a magnetic disk.

【0003】また、薄膜磁気ヘッド素子としては、書込
み用の誘導型磁気変換素子と読み出し用の磁気抵抗[M
R(Magneto Resistive)]素子とを
積層した構造の複合型の薄膜磁気ヘッド素子が広く用い
られている。
As the thin film magnetic head element, an inductive magnetic conversion element for writing and a magnetic resistance [M] for reading are used.
A composite type thin film magnetic head element having a structure in which an R (Magneto Resistive) element is laminated is widely used.

【0004】一般に、磁気ヘッドの出力特性及び分解能
を安定化させるには、磁気ヘッドの磁極部分と記録媒体
の表面との距離を、極小さな一定値に保つことが重要で
ある。そのためには、磁気ヘッドの記録媒体対向面の平
面度を所定の精度内に収め、浮上量の安定化を図ると共
に磁気ヘッドのMRハイトの値を所定の値に収めること
が重要な要件となる。尚、MRハイトとは、素子の高さ
を意味し、MR素子の記録媒体までの対向面側の端部か
ら反対側 の素子端部までの長さをいう。
Generally, in order to stabilize the output characteristics and resolution of the magnetic head, it is important to keep the distance between the magnetic pole portion of the magnetic head and the surface of the recording medium at a very small constant value. For that purpose, it is an important requirement that the flatness of the recording medium facing surface of the magnetic head is kept within a predetermined accuracy, the flying height is stabilized, and the MR height value of the magnetic head is kept within a predetermined value. . The MR height means the height of the element, which is the length from the end of the MR element facing the recording medium to the end of the element on the opposite side.

【0005】一般に、上記MRハイトはELG(Ele
ctric lapping guide)方式の研磨
装置で加工される。従来の方法としては、例えば米国特
許第5620356号明細書に示される研磨方法が一般
的である。
Generally, the MR height is ELG (Ele).
It is processed by a polishing device of a tric lapping guide type. As a conventional method, for example, a polishing method shown in US Pat. No. 5,620,356 is generally used.

【0006】この方法で使用される治具は、研磨装置に
固定される本体部と、複数個のMR素子を一括して研磨
するための被研磨ブロック(棒状試料であることからバ
ーと称す)を保持するための一方向に長い保持部と保持
部を変形させるための荷重が付加される複数の荷重付加
部とを備えている。保持部は外力が加わることによって
たわむ細長い構造になっている。
The jig used in this method is a main body fixed to a polishing apparatus and a block to be polished for polishing a plurality of MR elements at once (referred to as a bar because it is a rod-shaped sample). And a plurality of load applying sections to which a load for deforming the holding section is applied. The holding portion has an elongated structure that bends when an external force is applied.

【0007】この治具では外部より荷重付加部に荷重を
加えると、保持部がたわみ、この保持部のたわみによ
り、保持部によって保持されたバーにたわみを与えるこ
とができる。以下に、この治具を用いたバーの研磨方法
の概略を説明する。
In this jig, when a load is applied to the load applying portion from the outside, the holding portion is bent, and the bending of the holding portion allows the bar held by the holding portion to be bent. The outline of the bar polishing method using this jig will be described below.

【0008】この研磨方法では、先ずバーにおける研磨
しようとする面(MR磁気ヘッド素子の端面)が表側と
なるように、治具の保持部に対してバーを接着剤などに
よって固定する。
In this polishing method, first, the bar is fixed to the holder of the jig with an adhesive or the like so that the surface of the bar to be polished (the end surface of the MR magnetic head element) is the front side.

【0009】次に、治具に固定されたバーについて、バ
ー内各磁気ヘッド素子のMRハイトの値(素子の高さ)
を電気的或いは光学的な方法で測定し、それらの測定値
と目標値との偏差すなわち必要な研磨量を計算する。
Next, regarding the bar fixed to the jig, the MR height value (element height) of each magnetic head element in the bar
Is measured by an electrical or optical method, and a deviation between the measured value and a target value, that is, a necessary polishing amount is calculated.

【0010】次に、バー内の各磁気ヘッド素子に対応す
る研磨部分のうち、他ヘッド素子に対応する部分に比べ
て必要な研磨量が多い部分についてはより多く研磨する
ためその部分を凸形状になるように荷重付加部に荷重を
加えてバー変形させる。
Next, among the polishing portions corresponding to the respective magnetic head elements in the bar, those portions which require a larger amount of polishing than the portions corresponding to the other head elements are polished more, so that the portions have a convex shape. The load is applied to the load applying section to deform the bar.

【0011】一方、他ヘッド素子に対応する部分に比べ
て必要な研磨量が少ない部分についてはなるべく研磨さ
せないためその部分を凹形状になるように荷重付加部に
荷重を加えてバー変形させる。そして、バーを変形させ
た状態でバーの記録媒体対向面を回転する定盤に押し当
てることによりバーの研磨が行われる。
On the other hand, a portion which requires a smaller amount of polishing than a portion corresponding to another head element is not polished as much as possible, so that a bar is deformed by applying a load to the load applying portion so that the portion has a concave shape. The bar is polished by pressing the surface of the bar facing the recording medium against a rotating surface plate in a deformed state of the bar.

【0012】近年、例えば、強磁性トンネル接合素子で
は、厚みが数nm程度のトンネル障壁層によって第1及
び第2の強磁性層が相互に絶縁されることが必要であ
る。しかし、強磁性トンネル接合素子を機械的に研磨す
る際に、第1の強磁性層と第2の強磁性層とが塑性流動
作用により局所的に短絡することがある。
In recent years, for example, in a ferromagnetic tunnel junction element, it is necessary to insulate the first and second ferromagnetic layers from each other by a tunnel barrier layer having a thickness of about several nm. However, when mechanically polishing the ferromagnetic tunnel junction element, the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer may be locally short-circuited due to the plastic flow action.

【0013】つまり、トンネル障壁層が数nm以下と極
めて薄いため、機械研磨工程により第1の磁性層が塑性
変形を受けて研磨方向に流動すると、電子がトンネル障
壁層を越えて第2の強磁性層に達することがある。第1
及び第2の強磁性層が相互に直接接触する短絡状態が発
生すると、トンネル障壁層を介したトンネル効果が十分
に得られず、良好な素子特性が損なわれる。
That is, since the tunnel barrier layer is as thin as several nm or less, when the first magnetic layer is subjected to plastic deformation in the mechanical polishing process and flows in the polishing direction, electrons cross the tunnel barrier layer and reach the second strong layer. May reach the magnetic layer. First
If a short-circuited state occurs in which the second ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer are in direct contact with each other, the tunnel effect through the tunnel barrier layer cannot be sufficiently obtained, and good device characteristics are impaired.

【0014】この機械研磨工程における第1及び第2の
強磁性層の短絡を防止する方法として、たとえば、特開
平11−175927号公報では下記のように2段階の
研磨処理を行っている、すなわち、第1の強磁性層と第
2の強磁性層との間にトンネル障壁層を挟んで成る強磁
性トンネル接合素子の製造方法において、前記第1の強
磁性層、前記トンネル障壁層及び前記第2の強磁性層の
端面を一括して研磨する工程が、前記端面を機械的に研
磨する第1の研磨処理と、前記端面をドライエッチング
する第2の研磨処理とを順次に含むことを特徴としてい
る。
As a method of preventing a short circuit between the first and second ferromagnetic layers in this mechanical polishing step, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-175927, a two-step polishing process is carried out as follows: A method for manufacturing a ferromagnetic tunnel junction device comprising a tunnel barrier layer sandwiched between a first ferromagnetic layer and a second ferromagnetic layer, the first ferromagnetic layer, the tunnel barrier layer, and the first ferromagnetic layer. The step of collectively polishing the end faces of the second ferromagnetic layer includes sequentially a first polishing process of mechanically polishing the end faces and a second polishing process of dry etching the end faces. I am trying.

【0015】前記発明の強磁性トンネル接合素子の製造
方法では、第1の研磨処理で機械的に研磨した端面を第
2の研磨処理でドライエッチングするので、機械的研磨
の際に、第1及び第2の強磁性層間に局所的な短絡箇所
が生じたとしても、短絡箇所を効果的に除去することが
できる。従って、強磁性トンネル接合素子を磁気ヘッド
に用いる際の再生特性を向上させることができる。
In the method of manufacturing a ferromagnetic tunnel junction element according to the above invention, since the end face mechanically polished in the first polishing process is dry-etched in the second polishing process, the first and Even if a local short circuit occurs between the second ferromagnetic layers, the short circuit can be effectively removed. Therefore, it is possible to improve the reproducing characteristic when the ferromagnetic tunnel junction element is used in the magnetic head.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】磁気ディスク装置の記
録密度がより高記録密度となり磁気ヘッドの浮上量が十
数ナノメートルの領域になると、磁気ヘッドの素子の出
力特性及び分解能を向上させるためには、上記MRハイ
ト(高さ規制)の高精度化のみならず、磁気ヘッド素子
部のリセス(へこみ)低減も併せて重要な課題となる。
When the recording density of the magnetic disk device is higher and the flying height of the magnetic head is in the region of a dozen nanometers, the output characteristics and resolution of the elements of the magnetic head are improved. In addition to improving the accuracy of the MR height (height restriction), reducing the recess (dent) of the magnetic head element is an important issue.

【0017】磁気ヘッドのスライダ面は硬いスライダ材
(たとえば、アルミナ−チタンカーバイドAl23-T
iC、ビッカース硬度Hv=2000)と磁気コア(例
えばパーマロイNiFe、Hv=300)から形成され
る。従って、硬いスライダ材より磁気コアは軟らかい。
このため、スライダ面をドライエッチングするとエッチ
ングレートの違いから、軟らかい磁気コア部を深く削り
込んでしまうという問題点がある。この結果、磁気浮上
面でスライダ材よりも磁気コア部が数ナノメートルのへ
こみ(リセス)が生じ、磁気ヘッドの浮上量を実質的に
増加させることになり、磁気ヘッド素子の出力特性及び
分解能を阻害する要因となる。
The slider surface of the magnetic head has a hard slider material (for example, alumina-titanium carbide Al 2 O 3 -T).
iC, Vickers hardness Hv = 2000) and a magnetic core (for example, permalloy NiFe, Hv = 300). Therefore, the magnetic core is softer than the hard slider material.
Therefore, when the slider surface is dry-etched, there is a problem that the soft magnetic core portion is deeply cut due to the difference in etching rate. As a result, a recess (recess) of several nanometers is produced in the magnetic core portion on the magnetic air bearing surface rather than the slider material, and the flying height of the magnetic head is substantially increased, and the output characteristics and resolution of the magnetic head element are increased. It becomes an obstacle.

【0018】また、浮上量の安定化を図ると共に磁気ヘ
ッドのMRハイトの値を所定の値に収めることができな
い不具合が生じる。機械研磨工程にて、磁気ヘッドのス
ロートハイト及びMRハイトの値を所定の値内に収めて
も、エッチング工程を経ることによりその値がばらつき
原因となる。
Further, there arises a problem that the flying height is stabilized and the MR height of the magnetic head cannot be kept within a predetermined value. Even if the values of the throat height and the MR height of the magnetic head are kept within predetermined values in the mechanical polishing process, the values become a cause of variation due to the etching process.

【0019】また、機械研磨工程の後でドライエッチン
グ工程を行うと、製造工程増大すなわち製造コストの増
大となってしまう。
Further, if the dry etching process is performed after the mechanical polishing process, the manufacturing process increases, that is, the manufacturing cost increases.

【0020】また、この種の高記録密度の磁気ディスク
装置においては、磁気ヘッドの浮上量を、より小さくし
たいためにMR素子面を記録媒体面に対向させる結果と
なり、コンタクト・スタート・ストップ(CSSと略称)
或いはロード・アンロードを繰り返すうちにスライダ材
より軟らかいMR素子の磁気コア部分が摩耗し浮上量を
実質的に増加させてしまうこと、また、ヘッドクラッシ
ュを発生させる要因となる。
Further, in this kind of high recording density magnetic disk device, in order to make the flying height of the magnetic head smaller, the MR element surface is made to face the recording medium surface, resulting in contact start / stop (CSS). Abbreviated)
Alternatively, during repeated loading and unloading, the magnetic core portion of the MR element, which is softer than the slider material, is worn and the flying height is substantially increased, and head crash occurs.

【0021】従って、本発明の目的は、上記従来の問題
点を解消することにあり、特に、強磁性トンネル接合素
子あるいはCPP(Current Perpendicular plane)モー
ドで使用する磁気抵抗素子を加工品質及び加工精度を確
保し機械研磨のみで製造するための素子構造及び製造方
法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems of the prior art, and in particular, the processing quality and processing accuracy of a ferromagnetic tunnel junction element or a magnetoresistive element used in a CPP (Current Perpendicular plane) mode are improved. The object of the present invention is to provide an element structure and a manufacturing method for ensuring the above-mentioned structure and manufacturing only by mechanical polishing.

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するために種々実験検討した結果、第1の磁性層
と第2の磁性層との間に絶縁層を挟んだ積層膜の端面を
一括して研磨する磁気抵抗素子の製造工程において、研
磨時に生じる磁性層の塑性変形を研磨方向の塑性流動を
抑制するために、研磨方向に素子流動を抑制する塑性流
動防止層を設ければ良いという知見を得た。
Means for Solving the Problems As a result of various experiments conducted by the present inventors in order to achieve the above object, a laminated film in which an insulating layer is sandwiched between a first magnetic layer and a second magnetic layer is obtained. In the manufacturing process of the magnetoresistive element in which the end faces of are collectively polished, a plastic flow prevention layer that suppresses element flow in the polishing direction is provided in order to suppress plastic flow in the polishing direction due to plastic deformation of the magnetic layer that occurs during polishing. I got the knowledge that I should do it.

【0022】この時、前記塑性流動層を数nmに抑制す
るため、素子流動を抑制する塑性流動防止層を磁性層か
ら数40nmの範囲で配置させることで達成される。そ
のためには、例えば磁気抵抗素子の外部を被覆する磁気
シールド層に金属系材料よりも降伏応力の大きい軟磁性
アモルファス材料を使用することにより可能となる。あ
るいは、いわゆる、電極層に金属系材料よりも降伏応力
の大きいアモルファス合金を使用することにより可能と
なる。
At this time, in order to suppress the plastic flow layer to several nm, it is achieved by disposing the plastic flow prevention layer for suppressing element flow in the range of several 40 nm from the magnetic layer. This can be achieved, for example, by using a soft magnetic amorphous material having a larger yield stress than a metal-based material for the magnetic shield layer that covers the outside of the magnetoresistive element. Alternatively, it is possible to use a so-called amorphous alloy whose yield stress is larger than that of a metallic material for the electrode layer.

【0023】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
であり、 (1)第1の発明は、第1の磁性層と第2の磁性層との
間に絶縁層を介在させた積層膜を磁気抵抗素子の主要部
とし、前記積層膜の膜厚方向にセンス電流を流す方式の
磁気抵抗効果ヘッドであって、前記積層膜の外側にアモ
ルファス金属層を設けたことを特徴とする。
The present invention has been made on the basis of the above findings. (1) A first invention is a laminated film having an insulating layer interposed between a first magnetic layer and a second magnetic layer. A magnetoresistive head, which is a main part of the magnetoresistive element, in which a sense current is passed in the film thickness direction of the laminated film, and an amorphous metal layer is provided outside the laminated film.

【0024】(2)第2の発明は、第1の磁性層と第2
の磁性層との間に絶縁層を介在させた積層膜と、前記第
1及び第2の磁性層にそれぞれ電気的に接続された一対
の電気の電極と、前記電極の外側もしくは内側に設けら
れた磁気シールド層とを有する磁気抵抗素子の膜厚方向
にセンス電流を流す方式の磁気抵抗効果ヘッドであっ
て、前記磁気抵抗素子の電極或いは磁気シールド層の少
なくとも一方をアモルファス金属層で構成したことを特
徴とする。
(2) A second aspect of the present invention is the first magnetic layer and the second aspect.
And a pair of electric electrodes electrically connected to the first and second magnetic layers, respectively, and a laminated film in which an insulating layer is interposed between the magnetic layer and the magnetic layer. A magnetoresistive head of the type in which a sense current flows in the film thickness direction of a magnetoresistive element having a magnetic shield layer, wherein at least one of the electrode of the magnetoresistive element or the magnetic shield layer is formed of an amorphous metal layer. Is characterized by.

【0025】(3)第3の発明は、上記(1)もしくは
(2)記載の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、絶縁層を、
トンネル障壁層で構成することにより、上記磁気抵抗素
子をトンネル型磁気抵抗効果素子としたことを特徴とす
る。
(3) A third invention is the magnetoresistive head according to the above (1) or (2), wherein an insulating layer is provided.
It is characterized in that the magnetoresistive element is a tunnel type magnetoresistive element by being constituted by a tunnel barrier layer.

【0026】(4)第4の発明は、上記(1)もしくは
(2)記載の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、絶縁層を、
複数の電流狭窄用の開孔を部分的に設けた絶縁層で構成
し、前記開孔を通して上記第1の磁性層と第2の磁性層
とが部分的に互いに接触して電気的に接続することによ
り、上記磁気抵抗素子をCPPモードで使用する磁気抵
抗効果素子としたことを特徴とする。
(4) A fourth invention is the magnetoresistive head according to the above (1) or (2), wherein an insulating layer is provided.
The first magnetic layer and the second magnetic layer are partially in contact with each other and electrically connected to each other by forming an insulating layer partially provided with a plurality of current constriction openings. Thus, the magnetoresistive element is a magnetoresistive effect element used in the CPP mode.

【0027】(5)第5の発明は、上記(1)乃至
(4)のいずれか一つに記載の磁気抵抗効果ヘッドにお
いて、上記アモルファス金属層を、アモルファス軟磁性
材料層で構成したことを特徴とする。
(5) A fifth invention is that in the magnetoresistive head according to any one of the above (1) to (4), the amorphous metal layer is composed of an amorphous soft magnetic material layer. Characterize.

【0028】(6)第6の発明は、上記(2)乃至
(5)のいずれか一つに記載の磁気抵抗効果ヘッドにお
いて、上記磁気シールド層の間隔が40nmを越えない
範囲であることを特徴とする。
(6) A sixth aspect of the present invention is the magnetoresistive head according to any one of the above (2) to (5), wherein the distance between the magnetic shield layers does not exceed 40 nm. Characterize.

【0029】(7)第7の発明は、上記(1)乃至
(5)のいずれか一つに記載の磁気抵抗効果ヘッドにお
いて、上記アモルファス金属層は少なくとも800のビ
ッカース硬さを有するアモルファス合金からなることを
特徴とする。
(7) A seventh invention is the magnetoresistive head according to any one of the above (1) to (5), wherein the amorphous metal layer is made of an amorphous alloy having a Vickers hardness of at least 800. It is characterized by

【0030】(8)第8の発明は、上記(1)乃至
(7)のいずれか一つに記載の磁気抵抗効果ヘッドにお
いて、上記アモルファス合金がCoを主成分とするアモ
ルファス合金からなることを特徴とする。
(8) An eighth invention is the magnetoresistive head according to any one of the above (1) to (7), wherein the amorphous alloy is an amorphous alloy containing Co as a main component. Characterize.

【0031】(9)第9の発明は、第1の磁性層と第2
の磁性層との間に絶縁層を介在させて磁気抵抗素子の主
要部を構成する積層膜を形成する工程と、前記積層膜の
端面を機械的に研磨し、前記積層膜厚方向に直交する前
記端面からの素子高さを規制する工程とを有する磁気抵
抗効果ヘッドの製造方法であって、前記積層膜を形成す
る工程においては前記第一の磁性層もしくは第2の磁性
層の外側にアモルファス金属層を形成し、前記積層膜の
端面を機械的に研磨する工程においては、前記アモルフ
ァス金属層が前記磁性層の塑性流動を抑制することによ
り、前記積層膜の端面において第1の磁性層と第2の磁
性層とが短絡するのを防止するようにしたことを特徴と
する。
(9) A ninth aspect of the present invention is the first magnetic layer and the second aspect.
Forming a laminated film forming an essential part of the magnetoresistive element by interposing an insulating layer between the laminated film and the magnetic layer, and mechanically polishing the end face of the laminated film so as to be orthogonal to the laminated film thickness direction. A method of manufacturing a magnetoresistive effect head, comprising: a step of regulating a height of an element from the end face, wherein in the step of forming the laminated film, an amorphous material is formed outside the first magnetic layer or the second magnetic layer. In the step of forming a metal layer and mechanically polishing the end surface of the laminated film, the amorphous metal layer suppresses plastic flow of the magnetic layer, thereby forming a first magnetic layer on the end surface of the laminated film. It is characterized in that it is configured to prevent a short circuit with the second magnetic layer.

【0032】上記第1及び第2の磁性層としては、一般
に使用されている強磁性層であり、例えば、CoFe、
NiFeあるいはCoFe、NiFeの多層膜(CoF
e/NiFe)あるいは、CoFe/Ru/NiFe等
の金属材料で構成される。
The first and second magnetic layers are generally used ferromagnetic layers, such as CoFe,
Multilayer film of NiFe or CoFe, NiFe (CoF
e / NiFe) or CoFe / Ru / NiFe.

【0033】また、上記第1及び第2の磁性層で挟む絶
縁層としては、例えば、Alの自然酸化膜、MgO、S
rTiO3、HfO2、TaO、NbO、MoO等の非磁
性酸化物で構成される。既に記載したように、トンネル
型磁気抵抗効果(TMR)素子では厚みが数nm程度
(例えば1〜2nmで薄い程好ましい)のトンネル障壁
層によって第1及び第2の強磁性層が相互に絶縁される
ことが必要である。
The insulating layer sandwiched between the first and second magnetic layers is, for example, a natural oxide film of Al, MgO, S.
It is composed of a non-magnetic oxide such as rTiO 3 , HfO 2 , TaO, NbO and MoO. As described above, in the tunneling magnetoresistive (TMR) element, the first and second ferromagnetic layers are insulated from each other by the tunnel barrier layer having a thickness of about several nm (for example, 1 to 2 nm, the thinner the better). It is necessary to

【0034】また、上記磁気抵抗素子をCPPモードで
使用する磁気抵抗効果ヘッドの場合には、例えば、絶縁
層に複数の電流狭窄用の開孔を部分的に設け、この開孔
を通して上記第1の磁性層と第2の磁性層との部分的に
互いに接触させて、これらの両磁性層間の抵抗値を増大
させるものであるが、絶縁層に電流狭窄用の開孔を設け
ることが異なるだけで、磁気ヘッドしてのその他の構成
は基本的には上記トンネル型磁気抵抗効果(TMR)素
子の場合と同じである。
In the case of a magnetoresistive head in which the magnetoresistive element is used in the CPP mode, for example, a plurality of current constriction openings are partially provided in the insulating layer, and the first through the openings. The magnetic layer and the second magnetic layer are partially brought into contact with each other to increase the resistance value between these two magnetic layers. However, the difference is that an opening for current constriction is provided in the insulating layer. The other structure of the magnetic head is basically the same as that of the tunnel magnetoresistive (TMR) element.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は、本発明による強磁性トン
ネル型磁気抵抗効果素子の構成例を示す断面模式図であ
る。同図において、11は雑音となる外部磁極を遮断す
るための上部シールド(アモルファス磁性材料で構
成)、12は上部ギャップ層、13はTMR素子を埋め
込んでいる絶縁膜、14は積層膜の端面が研磨された強
磁性トンネル型磁気抵抗効果(TMR)素子(以下、T
MR素子と記載)、15は下部ギャップ層、16は下部
シールド(アモルファス磁性材料で構成)、10は基版
を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a ferromagnetic tunnel type magnetoresistive effect element according to the present invention. In the figure, 11 is an upper shield (consisting of an amorphous magnetic material) for blocking an external magnetic pole which is noise, 12 is an upper gap layer, 13 is an insulating film in which a TMR element is embedded, and 14 is an end face of a laminated film. Polished ferromagnetic tunnel magnetoresistive (TMR) element (hereinafter T
MR element), 15 is a lower gap layer, 16 is a lower shield (made of an amorphous magnetic material), and 10 is a base plate.

【0036】TMR素子14は、図1に示すように、ト
ンネル障壁層143を第1の磁性体層145及び第2の
磁性体層143で挟んだ構造を持つ。
As shown in FIG. 1, the TMR element 14 has a structure in which the tunnel barrier layer 143 is sandwiched between the first magnetic layer 145 and the second magnetic layer 143.

【0037】ここで、第1の磁性体層145は、基板1
0上に形成された下部シールド16上に形成され、外部
電気回路に接続される。また、第2の磁性体層143も
反強磁性層141及び上部ギャップ12を介して外部電
気回路に接続される。
Here, the first magnetic layer 145 is the substrate 1
0 is formed on the lower shield 16 and is connected to an external electric circuit. The second magnetic layer 143 is also connected to the external electric circuit via the antiferromagnetic layer 141 and the upper gap 12.

【0038】これら二種類の磁性体層145及び143
が異なる保磁力を有する場合、外部磁界の変化に対応し
て、各磁性体層145、143の磁化方向の関係が、互
いに平行である場合と反平行である場合との間を変化す
る現象が起こる。
These two types of magnetic layers 145 and 143
Have different coercive forces, there is a phenomenon that the relationship between the magnetization directions of the magnetic layers 145 and 143 changes depending on the change of the external magnetic field between the case where they are parallel and the case where they are antiparallel. Occur.

【0039】磁性体層145及び143は、CoFe、
NiFeあるいはCoFeとNiFeの多層膜(CoF
e/NiFe)あるいはCoFe/Ru/CoFe等の
金属材料で構成される。
The magnetic layers 145 and 143 are made of CoFe,
Multilayer film of NiFe or CoFe and NiFe (CoF
e / NiFe) or CoFe / Ru / CoFe.

【0040】また、トンネル障壁層はAlの自然酸化
膜、MgO、SrTiO3、HfO2、TaO、NbO、
MoOなどの非磁性酸化膜で構成される。既に記載した
ように、TMR素子では、厚みが数nm程度のトンネル
障壁層によって第1及び第2の強磁性層が相互に絶縁さ
れることが必要である。
The tunnel barrier layer is a natural oxide film of Al, MgO, SrTiO 3 , HfO 2 , TaO, NbO,
It is composed of a non-magnetic oxide film such as MoO. As described above, in the TMR element, it is necessary that the first and second ferromagnetic layers are insulated from each other by the tunnel barrier layer having a thickness of about several nm.

【0041】しかし、トンネル接合素子を機械的に研磨
する際に、第1の強磁性層と第2の強磁性層とが塑性流
動作用により局所的に短絡することがある。つまり、ト
ンネル障壁層が数nm以下と極めて薄いため、例えば研
磨方向が図1の下方から上方に研磨する機械研磨工程の
場合、第1の磁性層145が塑性変形を受けて研磨方向
に流動すると、電子がトンネル障壁層144を越えて第
2の強磁性層143に達することがある。
However, when mechanically polishing the tunnel junction element, the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer may be locally short-circuited by the plastic flow action. That is, since the tunnel barrier layer is extremely thin, such as several nanometers or less, when the first magnetic layer 145 is plastically deformed and flows in the polishing direction, for example, in the mechanical polishing step of polishing the polishing direction from the lower side to the upper side in FIG. , The electrons may cross the tunnel barrier layer 144 and reach the second ferromagnetic layer 143.

【0042】第1及び第2の強磁性層が相互に直接接触
する短絡状態が発生すると、トンネル障壁層を介したト
ンネル効果が十分に得られず、良好な素子特性が損なわ
れる。
When a short circuit state occurs in which the first and second ferromagnetic layers are in direct contact with each other, the tunnel effect through the tunnel barrier layer cannot be sufficiently obtained, and good device characteristics are impaired.

【0043】しかし、本発明の場合、図示のようにTM
R素子14の厚みが40nm以内の範囲内にアモルファ
ス磁性材料で構成された上部シールド11、下部シール
ド16が塑性流動防止層として配設されているため研磨
により第1の磁性層145が塑性変形を受けて研磨方向
(この場合は下方から上方)に流動してトンネル障壁層
144を越えて第2の強磁性層143に達することはな
い。
However, in the case of the present invention, as shown in FIG.
Since the upper shield 11 and the lower shield 16 made of an amorphous magnetic material are provided as the plastic flow prevention layers within the thickness of the R element 14 within 40 nm, the first magnetic layer 145 is not plastically deformed by polishing. It does not flow in the polishing direction (in this case, from the lower side to the upper side) in the polishing direction to cross the tunnel barrier layer 144 and reach the second ferromagnetic layer 143.

【0044】その理由は、後述するように塑性流動防止
層としてアモルファス磁性材料で構成された上部シール
ド11が、第1の磁性層145の塑性流動を防止する効
果を有していることによる。
The reason is that the upper shield 11 made of an amorphous magnetic material as the plastic flow prevention layer has an effect of preventing the plastic flow of the first magnetic layer 145, as described later.

【0045】上記図1では上部、下部シールド11、1
6を電極と兼用し、アモルファス磁性材料を構成した例
を示したが、その他、上部電極12、下部電極15をア
モルファス合金で構成しても同様に第1の磁性層144
の塑性流動を防止することができる。
In the above FIG. 1, the upper and lower shields 11 and 1
Although an example in which 6 is also used as an electrode to form an amorphous magnetic material is shown, the first magnetic layer 144 may be similarly formed even if the upper electrode 12 and the lower electrode 15 are made of an amorphous alloy.
It is possible to prevent plastic flow.

【0046】なお、アモルファス磁性材料(合金)とし
ては、例えば、Fe−B−Siアモルファス合金、Co
−Fe−Ni−Bi−Siアモルファス合金、その他C
o−Ta−Zr、Co−Nb−Zr等が挙げられる。
As the amorphous magnetic material (alloy), for example, Fe-B-Si amorphous alloy, Co
-Fe-Ni-Bi-Si amorphous alloy, other C
o-Ta-Zr, Co-Nb-Zr, etc. are mentioned.

【0047】以下、図3〜図5を用いて、TMR素子を
外側に塑性流動防止層としてアモルファス磁性材料(合
金)層を設けることにより、TMR素子の端面を機械研
磨する場合に磁性層間の塑性流動による短絡防止ができ
る理由について説明する。
Hereinafter, referring to FIGS. 3 to 5, by providing an amorphous magnetic material (alloy) layer as a plastic flow prevention layer on the outside of the TMR element, the plasticity between the magnetic layers is mechanically polished when the end face of the TMR element is mechanically polished. The reason why the short circuit can be prevented by the flow will be described.

【0048】図3は、AFM(Atomic−Force−Microscop
e)を用いて材料のスクラッチ試験を行い、スクラッチ
荷重とスクラッチ深さの関係を示した図である。すなわ
ち、圧子(単針)に所定のスクラッチ荷重を加えて試料
表面を引っ掻いた時の引っ掻き傷の深さ(スクラッチ深
さ)と荷重との関係を表している。図3中、31はパー
マロイ、32はアルミナチタンカーバイド(Al2O3
−TiC)の各試料データに対応する。図より、同一の
スクラッチ荷重に対し、スクラッチ深さは材質により、
全く異なることがわかる。
FIG. 3 shows an AFM (Atomic-Force-Microscop).
It is the figure which showed the relationship between the scratch load and the scratch depth by performing the scratch test of the material using e). That is, it represents the relationship between the scratch depth (scratch depth) and the load when a predetermined scratch load is applied to the indenter (single needle) and the sample surface is scratched. In FIG. 3, 31 is permalloy, 32 is alumina titanium carbide (Al2O3).
-TiC) corresponding to each sample data. From the figure, the scratch depth depends on the material for the same scratch load.
You can see that it is completely different.

【0049】代表的な磁気シールド材料であるパーマロ
イで研磨時の研磨砥粒の切り込み深さを考える。実際の
研磨加工での負荷荷重、砥粒の埋込数等から砥粒一個当
たりにかかる荷重を概算すると約1〜2μNとなる。
Consider the cutting depth of abrasive grains during polishing with permalloy, which is a typical magnetic shield material. When the load applied per abrasive grain is roughly calculated from the load applied in the actual polishing process, the number of embedded abrasive grains, etc., it is about 1 to 2 μN.

【0050】なお、研磨盤(研磨定盤)としては平均粒
径0.125μmの単結晶ダイヤモンドをスズ系合金の
定盤に埋め込んだものに試料を所定の荷重で押し当てて
研磨する図3から、スクラッチ荷重約1〜2μNに対応
するスクラッチ深さは約1〜2nmと見積もることがで
きる。従って、実際の研磨加工時に砥粒が切り込む深さ
は約1〜2nmと判断できる。
As the polishing plate (polishing platen), a sample is pressed against a platen of a tin-based alloy having a single crystal diamond with an average particle diameter of 0.125 μm embedded therein under a predetermined load for polishing. The scratch depth corresponding to a scratch load of about 1 to 2 μN can be estimated to be about 1 to 2 nm. Therefore, it can be determined that the depth of cutting of the abrasive grains during the actual polishing process is about 1 to 2 nm.

【0051】次に、パーマロイに圧子を押し込んだ場合
に発生する塑性変形領域の半径と押し込み量の関係につ
いてFEM解析により算出した結果を図4に示す。図よ
り、2nmの押し込みに対して半径約40nmの領域が
塑性変形することがわかる。
Next, FIG. 4 shows the results calculated by FEM analysis of the relationship between the radius of the plastic deformation region and the amount of indentation that occurs when the indenter is pushed into Permalloy. From the figure, it can be seen that the region having a radius of about 40 nm undergoes plastic deformation with respect to the indentation of 2 nm.

【0052】後で詳細に記載するが、磁気抵抗効果に使
用される合金材料の機械的特性は概ねパーマロイと同等
であることから、研磨時砥粒により2nm切り込みを入
れると積層膜全体が塑性変形し、機械研磨工程により磁
性層が塑性変形を受けて研磨方向に流動し、電子がトン
ネル障壁層を越えて第2の強磁性層に達し短絡状態が発
生する。
As will be described in detail later, since the alloy material used for the magnetoresistive effect has substantially the same mechanical properties as permalloy, when a 2 nm cut is made by polishing abrasive grains, the entire laminated film is plastically deformed. Then, the magnetic layer undergoes plastic deformation in the mechanical polishing step and flows in the polishing direction, and electrons cross the tunnel barrier layer to reach the second ferromagnetic layer, causing a short circuit state.

【0053】そこで、磁気抵抗膜(図1のTMR素子1
4)の外側にアモルファス磁性材料による変形抑制層を
積層することにより研磨工程での塑性流動を抑制するこ
とが可能になる図5は、本発明による磁気シールド層1
1、16(図1参照)による変形抑制に必要な材料特性
とその抑制効果を説明した図である。図5中、51(丸
印)は降伏応力、52(三角印)は縦弾性係数、53
(白抜き四角印)は塑性流動量比を示し、本発明の塑性
流動抑制効果を示している。
Therefore, the magnetoresistive film (the TMR element 1 of FIG. 1 is
By laminating a deformation suppressing layer made of an amorphous magnetic material on the outer side of 4), it is possible to suppress the plastic flow in the polishing step. FIG. 5 shows the magnetic shield layer 1 according to the present invention.
It is a figure explaining the material characteristic required for the deformation control by 1 and 16 (refer to Drawing 1), and its control effect. In FIG. 5, 51 (circle mark) is the yield stress, 52 (triangle mark) is the longitudinal elastic modulus, 53
(Open square mark) indicates the plastic flow amount ratio, which indicates the plastic flow suppressing effect of the present invention.

【0054】一般に、塑性変形は材料の内部応力が所定
値(降伏応力)を越えた場合に生じる。また、降伏応力
に達するまでの歪みは縦弾性係数によって決定される。
従って、降伏応力が大きく、縦弾性係数が大きい材料ほ
ど塑性変形量が小さいことになる。また、降伏応力及び
縦弾性係数は概ね硬さと相関がある。
Generally, plastic deformation occurs when the internal stress of a material exceeds a predetermined value (yield stress). The strain until reaching the yield stress is determined by the longitudinal elastic modulus.
Therefore, the larger the yield stress and the larger the longitudinal elastic modulus, the smaller the plastic deformation amount. Further, the yield stress and the longitudinal elastic modulus are almost correlated with hardness.

【0055】図5中、54の領域が一般の金属材料及び
合金材料で取り得るビッカース硬さHvの範囲を示して
いる。また、図5中、56はパーマロイの値を示す。塑
性流動量比53は、前記スクラッチ試験を模擬したモデ
ルで塑性流動量をFEM解析で算出した結果に基づいて
いる。FEM解析は、40nmの磁気抵抗層にパーマロ
イのシールド層1μmが隣接したモデルで磁気抵抗層を
2nm切り込み、更にシールド方向に向かって2nm引
っ掻きその後圧子を除荷した場合の塑性流動量に対し、
シールド材料を変化させた場合の塑性流動量の比を示し
ている。
In FIG. 5, the region 54 indicates the range of Vickers hardness Hv that can be obtained with general metal materials and alloy materials. Moreover, in FIG. 5, 56 shows the value of permalloy. The plastic flow amount ratio 53 is based on the result of calculating the plastic flow amount by FEM analysis using a model simulating the scratch test. The FEM analysis was performed on a model in which a shield layer of Permalloy 1 μm was adjacent to a magnetoresistive layer of 40 nm, the magnetoresistive layer was cut by 2 nm, further scratched by 2 nm toward the shield direction, and then the indenter was unloaded.
The ratio of the amount of plastic flow when the shield material is changed is shown.

【0056】図5より、塑性流動量比53はビッカース
硬度の増加と共に増加する。但し、金属及び合金材料で
は、ビッカース硬度の取りうる範囲は約400程度まで
であり、その場合の塑性流動量比53は80%となり、
20%の低減にすぎない。図5中、55の領域はCo系
あるいはFe系のアモルファス磁性材料(軟磁性合金)
の降伏応力(丸印)、縦弾性係数(三角印)の取りうる
範囲を示す。Co系あるいはFe系のアモルファス磁性
材料は軟磁性材料として優れた性質をもち、磁気シール
ド材料として十分に使用できる。
From FIG. 5, the plastic flow rate ratio 53 increases with an increase in Vickers hardness. However, for metal and alloy materials, the range of Vickers hardness that can be taken is about 400, and the plastic flow rate ratio 53 in that case is 80%,
Only a 20% reduction. In FIG. 5, a region 55 is a Co-based or Fe-based amorphous magnetic material (soft magnetic alloy).
The yield stress (circle mark) and the longitudinal elastic modulus (triangle mark) that can be taken are shown in the range. Co-based or Fe-based amorphous magnetic materials have excellent properties as soft magnetic materials and can be sufficiently used as magnetic shield materials.

【0057】なお、図5中の領域55内の51a−52
a−53aはCo−Fe−Ni−Bi−Siアモルファ
ス合金を、51b−52b−53bはFe−Bi−Si
アモルファス合金の例をそれぞれ示している。
Incidentally, 51a-52 in the area 55 in FIG.
a-53a is a Co-Fe-Ni-Bi-Si amorphous alloy, and 51b-52b-53b is Fe-Bi-Si.
Examples of amorphous alloys are shown respectively.

【0058】縦弾性率はアモルファス金属であるため、
金属及び合金材料54のビッカース硬さの関数として外
挿線上の値にはならないが、降伏応力はビッカース硬さ
の関数として外挿線上にあり、その場合の塑性流動量比
53は約60となり、シールド材料にパーマロイを使用
下場合と比較して塑性流動量を約40%低減できる。こ
れによって、強磁性トンネル接合素子を第1の強磁性層
と第2の強磁性層とが塑性流動作用により局所的に短絡
すること無しに、機械的に研磨することが可能になる。
Since the longitudinal elastic modulus is an amorphous metal,
Although it does not take a value on the extrapolation line as a function of the Vickers hardness of the metal and alloy material 54, the yield stress is on the extrapolation line as a function of the Vickers hardness, and the plastic flow rate ratio 53 in that case is about 60, The amount of plastic flow can be reduced by about 40% compared to the case where Permalloy is used as the shield material. As a result, the ferromagnetic tunnel junction element can be mechanically polished without locally short-circuiting the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer due to the plastic flow action.

【0059】[0059]

【実施例】以下、図面にしたがって、本発明の実施例を
具体的に説明する。上記図1に示した磁気抵抗効果ヘッ
ドにTMR素子を用いて試作した際の具体的な材料、寸
法、条件などを以下に示す。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. Specific materials, dimensions, conditions and the like when the TMR element is used for the magnetoresistive head shown in FIG.

【0060】セラミック基材10上に下部磁気シールド
膜16にCo系非晶質合金であるCoTaZrを1μ
m、下部ギャップ膜15にTaを15nm、TMR素子
14には、自由層145に(NiFe(5nm)/Co
Fe(1nm))トンネル障壁層144にAl酸化物
(1.5nm)、下地膜142にCoFe(5nm)、
反強磁性膜141にPtMn(5nm)、上部ギャップ
膜12にTaを3nm、上部磁気シールド膜11にCo
系非晶質合金であるCoTaZrを1μm、で製作し、
上下シールド間隔は約36nmとした。
On the lower magnetic shield film 16 on the ceramic substrate 10, 1 μm of CoTaZr which is a Co-based amorphous alloy is used.
m, Ta in the lower gap film 15 is 15 nm, and in the TMR element 14, the free layer 145 is made of (NiFe (5 nm) / Co).
Fe (1 nm)) tunnel barrier layer 144 with Al oxide (1.5 nm), underlying film 142 with CoFe (5 nm),
The antiferromagnetic film 141 has PtMn (5 nm), the upper gap film 12 has Ta of 3 nm, and the upper magnetic shield film 11 has Co.
Co-based amorphous alloy CoTaZr with 1μm,
The upper and lower shield spacing was about 36 nm.

【0061】下部磁気シールド膜16及び上部シールド
膜11の厚さは1〜5μmで良い。下部ギャップ膜12
は、Nb、Ru、Mo、Pt、Ir、あるいはこれらの元
素を含む合金、またはW、Cu、Alとの合金、さらに
異なる元素からなる多層構造、などでも良い。
The thickness of the lower magnetic shield film 16 and the upper shield film 11 may be 1 to 5 μm. Lower gap film 12
May be Nb, Ru, Mo, Pt, Ir, or an alloy containing these elements, or an alloy with W, Cu, Al, or a multi-layer structure composed of different elements.

【0062】上部ギャップ膜12は、Au、Alなどな
どでも良い。下地層142はNiFeなどでも良い。反
強磁性膜141は、MnIr、MnPt、FeMn、C
rMn系合金、MnPtPd、NiMn系合金などでも
良い。
The upper gap film 12 may be Au, Al, or the like. The base layer 142 may be NiFe or the like. The antiferromagnetic film 141 is made of MnIr, MnPt, FeMn, C.
An rMn-based alloy, MnPtPd, NiMn-based alloy or the like may be used.

【0063】固定層143及び自由層145は、NiF
e合金、Co合金、CoFe合金、CoNiFe合金の
いずれかの強磁性からなる単層構造か、もしくは上記強
磁性膜の多層構造、などでも良い。
The fixed layer 143 and the free layer 145 are made of NiF.
A single-layer structure of ferromagnetism such as an e-alloy, a Co alloy, a CoFe alloy, or a CoNiFe alloy, or a multilayer structure of the above-mentioned ferromagnetic film may be used.

【0064】トンネル障壁層144は、Al−O、Si
−O、Ta−O等の単層膜あるいはこれらの材料の積層
膜等で強磁性膜を挟んだ積層構造をあげることが出来
る。
The tunnel barrier layer 144 is made of Al--O, Si.
A single layer film such as -O or Ta-O, or a laminated structure in which a ferromagnetic film is sandwiched between laminated films of these materials can be used.

【0065】次に上記磁気抵抗効果センサ20の作製方
法を説明する。まず、基板10上にスパッタリング法あ
るいはメッキ法により下部磁気シールド膜16を形成し
た後、下部ギャップ膜15をスパッタリング法で形成す
る。
Next, a method of manufacturing the magnetoresistive effect sensor 20 will be described. First, the lower magnetic shield film 16 is formed on the substrate 10 by the sputtering method or the plating method, and then the lower gap film 15 is formed by the sputtering method.

【0066】下部ギャップ膜15の表面をイオンクリー
ニングした後、スパッタリング法でTMR膜14の自由
層144を形成したのち、真空を破らずに数十Torr
の酸素雰囲気中で数十分自然酸化させて、トンネル障壁
層143を作製する。
After the surface of the lower gap film 15 is ion-cleaned, the free layer 144 of the TMR film 14 is formed by the sputtering method, and then the vacuum is not broken and several tens Torr is maintained.
Then, the tunnel barrier layer 143 is formed by performing natural oxidation for several tens of minutes in the oxygen atmosphere.

【0067】その後、固定層142、下地膜142及び
反強磁性膜141を形成するための膜を順に連続で形成
する。こうして、本願発明に係わるTMR膜13が形成
される。
After that, films for forming the fixed layer 142, the base film 142 and the antiferromagnetic film 141 are successively formed in order. Thus, the TMR film 13 according to the present invention is formed.

【0068】その後、前記TMR膜の上部にレジスト膜
を所望形状に形成し、次いでイオンミリングによりTM
R膜14を所定の形状に加工する。TMR膜14の表面
を軽くイオンクリーニングした後、磁区制御膜13をス
パッタリング法で加工し、レジストをリフトオフする。
Thereafter, a resist film is formed in a desired shape on the TMR film, and then TM is formed by ion milling.
The R film 14 is processed into a predetermined shape. After lightly ion-cleaning the surface of the TMR film 14, the magnetic domain control film 13 is processed by the sputtering method and the resist is lifted off.

【0069】次に、上部ギャップ膜12をスパッタリン
グ法あるいは蒸着法により形成する。最後に上部磁気シ
ールド膜11をスパッタリング法或いはメッキ法により
形成して、図1に示すような磁気抵抗効果センサが完成
する。
Next, the upper gap film 12 is formed by the sputtering method or the vapor deposition method. Finally, the upper magnetic shield film 11 is formed by the sputtering method or the plating method to complete the magnetoresistive effect sensor as shown in FIG.

【0070】また、本実施例では、TMR膜14は下側
から自由層144、トンネル障壁層143、固定層14
3、反強磁性層141と積層されている。しかし、この
TMR膜は、下側から反強磁性層141、固定層14
3、トンネル障壁層143、自由層144、と反対に積
層することも可能である。
Further, in this embodiment, the TMR film 14 is formed from the bottom to the free layer 144, the tunnel barrier layer 143, and the fixed layer 14.
3, laminated with the antiferromagnetic layer 141. However, the TMR film has the antiferromagnetic layer 141 and the fixed layer 14 from the bottom.
3, the tunnel barrier layer 143 and the free layer 144 can be laminated in the opposite manner.

【0071】上記TMR素子14を用いて再生ヘッドを
作製し、上記AFMによるスクラッチテストを行った。
その結果を図2に示した。図2に示したように本発明に
よる磁気抵抗効果センサの出力変化比21は、比較のた
め、シールド材料にNiFeを用いた従来の磁気抵抗効
果センサの出力変化比22と比較して出力劣化が無いこ
とが確認された。また、スクラッチに強いことから、H
DD内に組み込んで摺動試験を行った結果、ヘッドクラ
ッシュも無かった。
A reproducing head was manufactured using the TMR element 14 and a scratch test by the AFM was conducted.
The results are shown in Fig. 2. As shown in FIG. 2, the output change ratio 21 of the magnetoresistive effect sensor according to the present invention is, for comparison, compared with the output change ratio 22 of the conventional magnetoresistive effect sensor using NiFe as the shield material. It was confirmed that there was no. Also, since it is strong against scratches, H
As a result of performing a sliding test by incorporating it in the DD, there was no head crash.

【0072】また、上記図1に示した磁気抵抗効果ヘッ
ドでTMR素子の場合について説明したが、CPP型G
MR素子の場合でも当然同様の効果を得ることができ
る。特に、CPP型GMR素子の場合、素子自身の抵抗
値が小さい為に素子層間に酸化層を挿入して素子を高抵
抗化させる場合があるが、この場合もTMR素子と同様
の効果を得られることは言うまでもない。
The case of the TMR element in the magnetoresistive head shown in FIG. 1 has been described.
Even in the case of the MR element, the same effect can be naturally obtained. In particular, in the case of a CPP type GMR element, since the resistance value of the element itself is small, an oxide layer may be inserted between the element layers to increase the resistance of the element. In this case, the same effect as that of the TMR element can be obtained. Needless to say.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、機
械研磨工程での磁性膜の塑性流動を抑制しTMR素子の
短絡を防止し、また、塑性流動を抑制する塑性流動防止
膜を硬度の高いアモルファス合金で形成することにより
ヘッドクラッシュを低減させるという所期の目的を達成
することができた。
As described above, according to the present invention, the plastic flow prevention film for suppressing the plastic flow of the magnetic film in the mechanical polishing step to prevent the short circuit of the TMR element and the plastic flow preventive film for suppressing the plastic flow are provided. It was possible to achieve the intended purpose of reducing head crush by forming it with a high amorphous alloy.

【0074】すなわち、機械研磨工程で磁性層の塑性変
形を研磨方向の塑性流動を抑制するために、研磨方向に
素子流動を抑制する層を設けることにより達成される。
このとき塑性流動を抑制するため、素子流動を抑制する
層を磁性層から40nm以内の範囲で配置させることで
達成される。
That is, the plastic deformation of the magnetic layer in the mechanical polishing step is achieved by providing a layer for suppressing element flow in the polishing direction in order to suppress plastic flow in the polishing direction.
At this time, in order to suppress plastic flow, it is achieved by disposing a layer that suppresses element flow within a range of 40 nm from the magnetic layer.

【0075】そのためには、実施例で示したように、い
わゆる、シールド層に金属系材料よりも降伏応力の大き
い軟磁性アモルファス材料を使用することにより可能と
なる。あるいは、いわゆる、電極層に金属材料よりも降
伏応力の大きいアモルファス合金を使用することにより
可能となることを明らかにした。
For that purpose, as shown in the embodiment, it is possible to use a so-called soft magnetic amorphous material having a larger yield stress than the metallic material for the shield layer. Alternatively, it has been clarified that this is possible by using a so-called amorphous alloy having a larger yield stress than the metal material for the electrode layer.

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

【図1】本発明による強磁性トンネル型磁気抵抗効果素
子の一実施例を示す断面模式図。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a ferromagnetic tunnel type magnetoresistive effect element according to the present invention.

【図2】比較例と対比して本発明の効果を説明するため
の塑性流動抑制効果を説明する特性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating a plastic flow suppressing effect for explaining the effect of the present invention in comparison with a comparative example.

【図3】 本発明の原理を説明するためのスクラッチ深
さとスクラッチ荷重の関係を示す相関図。
FIG. 3 is a correlation diagram showing the relationship between scratch depth and scratch load for explaining the principle of the present invention.

【図4】本発明の原理を説明するためのスクラッチ深さ
と塑性領域半径の関係を示す相関図。
FIG. 4 is a correlation diagram showing a relationship between a scratch depth and a plastic region radius for explaining the principle of the present invention.

【図5】本発明の原理を説明するための塑性流動抑制効
果を示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a plastic flow suppressing effect for explaining the principle of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…上部シールド(アモルファス磁性材料)、12…
上部ギャップ膜、13…絶縁膜、14…強磁性トンネル
型磁気抵抗効果(TMR)素子、15…下部ギャップ
膜、16…下部シールド(アモルファス磁性材料)、3
1…パーマロイのデータ、32…アルチック(Al23
−TiC)のデータ、51…降伏応力、52…縦弾性係
数、53…塑性流動量比、54…金属材料及び合金材料
で取り得る特性の範囲、55…Co系あるいはFe系の
アモルファス磁性材料ので取り得る特性の範囲、56…
パーマロイのデータ。
11 ... Upper shield (amorphous magnetic material), 12 ...
Upper gap film, 13 ... Insulating film, 14 ... Ferromagnetic tunnel type magnetoresistive (TMR) element, 15 ... Lower gap film, 16 ... Lower shield (amorphous magnetic material), 3
1 ... Permalloy data, 32 ... AlTiC (Al 2 O 3
-TiC) data, 51 ... Yield stress, 52 ... Longitudinal elastic modulus, 53 ... Plastic flow rate ratio, 54 ... Characteristic range that can be taken by metal material and alloy material, 55 ... Co-based or Fe-based amorphous magnetic material Range of possible characteristics, 56 ...
Permalloy data.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古澤 賢司 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Fターム(参考) 5D034 BA03 BA09 BB08 DA01 DA07   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kenji Furusawa             292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             Inside the Hitachi, Ltd. production technology laboratory F-term (reference) 5D034 BA03 BA09 BB08 DA01 DA07

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の磁性層と第2の磁性層との間に絶縁
層を介在させた積層膜を磁気抵抗素子の主要部とし、前
記積層膜の膜厚方向にセンス電流を流す方式の磁気ヘッ
ドであって、前記積層膜の外側にアモルファス金属層を
設けたことを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
1. A method in which a laminated film having an insulating layer interposed between a first magnetic layer and a second magnetic layer is a main part of a magnetoresistive element, and a sense current is passed in the film thickness direction of the laminated film. 2. A magnetoresistive effect head characterized in that an amorphous metal layer is provided outside the laminated film.
【請求項2】第1の磁性層と第2の磁性層との間に絶縁
層を介在させた積層膜と、前記第1及び第2の磁性層を
電気的に接続された一対の電極と、前記電極の外側に設
けられた磁気シールド層を有する磁気抵抗素子の膜厚方
向にセンス電流を流す方式の磁気ヘッドであって、前記
磁気抵抗素子の電極の少なくとも一方をアモルファス金
属層で構成したことを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
2. A laminated film having an insulating layer interposed between a first magnetic layer and a second magnetic layer, and a pair of electrodes electrically connecting the first and second magnetic layers. A magnetic head in which a sense current flows in the film thickness direction of a magnetoresistive element having a magnetic shield layer provided outside the electrode, wherein at least one of the electrodes of the magnetoresistive element is formed of an amorphous metal layer. A magnetoresistive effect head characterized in that.
【請求項3】第1の磁性層と第2の磁性層との間に絶縁
層を介在させた積層膜と、前記第1及び第2の磁性層を
電気的に接続された一対の電極が磁気シールド層を兼用
する磁気抵抗素子の膜厚方向にセンス電流を流す方式の
磁気ヘッドであって、前記磁気抵抗素子の電極の少なく
とも一方をアモルファス金属層で構成したことを特徴と
する磁気抵抗効果ヘッド。
3. A laminated film having an insulating layer interposed between a first magnetic layer and a second magnetic layer, and a pair of electrodes electrically connecting the first and second magnetic layers. A magnetic head of the type in which a sense current flows in the film thickness direction of a magnetoresistive element that also serves as a magnetic shield layer, wherein at least one of the electrodes of the magnetoresistive element is formed of an amorphous metal layer. head.
【請求項4】上記絶縁層をトンネル障壁層で構成するこ
とにより、上記磁気抵抗素子をトンネル型磁気抵抗素子
としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つ
に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
4. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the magnetoresistive element is a tunnel type magnetoresistive element by forming the insulating layer by a tunnel barrier layer. Effect head.
【請求項5】上記絶縁層を、複数の電流狭窄用の開孔を
部分的に設けた絶縁層で構成し、前記開孔を通して上記
第1の磁性層と第2の磁性層を部分的に接続することに
より、上記磁気抵抗素子をCPPモードで使用する磁気
抵抗効果素子としたことを特徴とする請求項1乃至3の
いずれか一つに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
5. The insulating layer is composed of an insulating layer in which a plurality of current confinement openings are partially provided, and the first magnetic layer and the second magnetic layer are partially provided through the openings. 4. The magnetoresistive head according to claim 1, wherein the magnetoresistive element is a magnetoresistive effect element used in a CPP mode by being connected.
【請求項6】上記アモルファス金属層をアモルファス軟
磁性層で構成したことを特徴とする請求項1乃至5のい
ずれか一つに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
6. The magnetoresistive head according to claim 1, wherein the amorphous metal layer is an amorphous soft magnetic layer.
【請求項7】上記シールド層の間隔が40nmを越えな
い範囲であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれ
か一つに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
7. The magnetoresistive head according to claim 1, wherein the shield layers have an interval of 40 nm or less.
【請求項8】上記電極層の間隔が40nmを越えない範
囲であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一
つに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
8. The magnetoresistive head according to claim 1, wherein the distance between the electrode layers is within a range not exceeding 40 nm.
【請求項9】上記アモルファス金属層は少なくとも80
0のビッカース硬さを有するアモルファス合金からなる
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載
の磁気抵抗効果ヘッド。
9. The amorphous metal layer is at least 80.
9. The magnetoresistive head according to claim 1, wherein the magnetoresistive head is made of an amorphous alloy having a Vickers hardness of 0.
【請求項10】上記アモルファス合金層がCoを主成分
とすることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一つ
に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
10. The magnetoresistive head according to claim 1, wherein the amorphous alloy layer contains Co as a main component.
【請求項11】上記アモルファス合金層がFeを主成分
とすることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一つ
に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
11. The magnetoresistive head according to claim 1, wherein the amorphous alloy layer contains Fe as a main component.
【請求項12】第1の磁性層と第2の磁性層との間に絶
縁層を介在させて磁気抵抗素子の主要部を構成する膜を
形成する工程と、前記積層膜の端面を機械的に研磨し、
前記積層膜厚方向に直交する前記端面からの素子高さを
規定する工程とを有する磁気抵抗効果ヘッドの製造方法
であって、前記積層膜を形成する工程においては前記第
1の磁性層もしくは第2の磁性層の外側にアモルファス
金属層を形成し、前記積層膜の端面を機械的に研磨する
工程においては、前記磁性層の塑性流動を抑制すること
により、前記積層膜の端面において第1の磁性層と第2
の磁性とが短絡することを防止するようにしたことを特
徴とする磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
12. A step of forming a film forming a main part of a magnetoresistive element with an insulating layer interposed between a first magnetic layer and a second magnetic layer, and mechanically forming an end face of the laminated film. Polished to
A method of manufacturing a magnetoresistive effect head, comprising: a step of defining an element height from the end face orthogonal to the laminated film thickness direction, wherein the step of forming the laminated film includes the step of forming the first magnetic layer or the first magnetic layer. In the step of forming an amorphous metal layer on the outer side of the second magnetic layer and mechanically polishing the end face of the laminated film, the plastic flow of the magnetic layer is suppressed, so that the first face is formed on the end face of the laminated film. Magnetic layer and second
A method for manufacturing a magnetoresistive effect head, characterized in that it is configured to prevent short-circuiting with the magnetism.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7342751B2 (en) 2004-10-28 2008-03-11 Fujitsu Limited Magnetoresistive effect having multiple base layers between an electrode and an antiferromagnetic layer, magnetic head, and magnetic recording device
US8557708B2 (en) 2007-05-02 2013-10-15 HGST Netherlands B.V. Methods for fabricating a magnetic head reader using a chemical mechanical polishing (CMP) process for sensor stripe height patterning

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7342751B2 (en) 2004-10-28 2008-03-11 Fujitsu Limited Magnetoresistive effect having multiple base layers between an electrode and an antiferromagnetic layer, magnetic head, and magnetic recording device
CN100378803C (en) * 2004-10-28 2008-04-02 富士通株式会社 Magnetoresistive effect element, magnetic head, and magnetic recording device
US8557708B2 (en) 2007-05-02 2013-10-15 HGST Netherlands B.V. Methods for fabricating a magnetic head reader using a chemical mechanical polishing (CMP) process for sensor stripe height patterning

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