JP2004006494A - Giant magnetoresistive effect element and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の技術分野】
本発明は、ハードディスク装置や磁気センサ等に用いられる巨大磁気抵抗効果素子及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】
ハードディスク装置や磁気センサ等に用いられる巨大磁気抵抗効果(GMR)素子では、近年の高記録密度化に伴い、高出力感度化が進められている。従来では、フリー磁性層の膜厚を薄くすることで、フリー磁性層の単位面積あたりの磁気モーメント(Arealmoment)を小さくして該単位面積あたりの磁気モーメントの磁化回転を容易にし、出力感度を向上させている。しかし、フリー磁性層の膜厚を薄くすると、バルクハウゼンノイズや熱ゆらぎノイズ等が増大し、この結果、出力感度は上がってもSN比が上がらないという欠点があった。
【0003】
そこで、最近では、フリー磁性層を積層フェリ(人工フェリ)構造とすることが提案されている。図11に示される積層フェリ型フリー磁性層100は、第1磁性層110と第2磁性層120との間に非磁性層130が介在し、この非磁性層130を介して第1磁性層110と第2磁性層120とが強固に反平行結合されている。そして、これら第1磁性層110の単位面積あたりの磁気モーメントm1と第2磁性層120の単位面積あたりの磁気モーメントm2とのベクトル和が、フリー磁性層100の単位面積あたりの磁気モーメントMとなる。これにより、フリー磁性層の膜厚を薄くしなくてもフリー磁性層の実効的な単位面積あたりの磁気モーメントを小さくでき、ノイズを抑えて出力感度及びSN比を向上させることができる。なお、図11において、第1磁性層110の膜厚は第2磁性層120の膜厚よりも厚く設定されている。
【0004】
しかしながら、フリー磁性層を積層フェリ構造とすると、該フリー磁性層の単磁区化のために設けたハードバイアス層(永久磁石膜)80によって、以下の問題点が生じてしまう。すなわち、フリー磁性層100のハードバイアス層80と隣接するエッジ領域αでは、ハードバイアス層80から受ける磁界がスピンフロップ磁界よりも強く、第1磁性層110と第2磁性層120との間の反平行結合状態が崩れてしまう。すると、ハードバイアス層80から受ける磁界により、ハードバイアス層80の磁化方向と逆向きの磁化方向を有する第2磁性層120のエッジ領域αで磁気的な干渉が起こり、この第2磁性層120に対して反平行状態を保持しようとする第1磁性層110の磁化も乱れてしまう(図12参照)。このようなフリー磁性層100のエッジ領域αにおける磁化の乱れは、バルクハウゼンノイズやサーボエラー等を引き起こす原因となっていた。
【0005】
一方、フリー磁性層をエクスチェンジバイアス方式でバイアスすると、上記エッジ領域における磁化の乱れを無くすことができると考えられているが、エクスチェンジバイアス方式は反面、製造工程が複雑になるという問題があり、さらにサイドリーディングを起こす虞がある。このため、従来のハードバイアス方式を用いたままで上記問題点を解消できることが望ましい。
【0006】
【発明の目的】
本発明は、従来のフリー磁性層を積層フェリ構造とした際の問題意識に基づき、積層フェリ型フリー磁性層のエッジ領域における磁化の乱れを軽減し、且つサイドリーディングを防止できる巨大磁気抵抗効果素子及びその製造方法を得ることを目的とする。
【0007】
【発明の概要】
本発明は、ハードバイアス層と磁化方向が逆向きとなる第2磁性層をハードバイアス層に直接対向させないことで、エッジ領域の磁化の乱れを軽減しようとするものである。さらに、第1磁性層及び第2磁性層のトラック幅方向の両側端部において磁化を安定化させることで、サイドリーディングを防止しようとするものである。
【0008】
すなわち本発明は、第1磁性層;この第1磁性層上に形成された非磁性層;及びこの非磁性層上に形成された第2磁性層;を有する積層フェリ型フリー磁性層と、前記第1磁性層の磁化方向を揃えるハードバイアス層とを備えた巨大磁気抵抗効果素子において、前記第1磁性層が、トラック幅領域に対応して形成されトラック幅方向の両側端部で前記ハードバイアス層に接する主磁性層と、この主磁性層上及び前記ハードバイアス層上に跨らせて積層された補助磁性層とを有し、この主磁性層及び補助磁性層の合計膜厚が前記第2磁性層の膜厚よりも厚く形成されていて、前記補助磁性層、前記非磁性層及び前記第2磁性層のトラック幅方向の寸法が前記主磁性層の同方向の寸法よりも長く形成されており、前記非磁性層は、前記補助磁極層と前記第2磁性層との間にRKKY的な反平行結合を生じさせる膜厚で形成されていることを特徴としている。
【0009】
補助磁性層は、主磁性層よりも薄い膜厚で形成されることが好ましい。具体的には、例えば主磁性層を15Å以上50Å以下の膜厚で形成し、補助磁性層を10Å以上30Å以下の膜厚で形成されることが好ましい。
【0010】
主磁性層と補助磁性層との間には、導電性を有する非磁性材料で形成された非磁性保護層が介在していてもよい。この非磁性保護層は、製造工程中に、主磁性層表面の酸化を防止する保護層として機能する。非磁性保護層の膜厚は、主磁性層と補助磁性層との間にRKKY的な平行結合あるいは該非磁性保護層のピンホールを介した直接的な交換結合作用を生じさせる膜厚とする。具体的には、非磁性保護層が6Å以下の膜厚であれば、主磁性層と補助磁性層との間に強固な平行結合を生じさせることができる。この非磁性保護層は、Ru、Rh、Pd、Ir、Os、Re、Cr、Cu、Pt、Auのうちいずれか1種または2種以上で形成されることが好ましい。特にCuで形成されることが好ましい。
【0011】
第1磁性層及び第2磁性層は、同一の磁性材料で形成されることが好ましく、例えばCoFe、NiFe及びCoFeNiのいずれかで形成することができる。ハードバイアス層は、CoPtまたはCoCrPtによって形成されることが好ましい。
【0012】
上記第1磁性層と第2磁性層の間に介在する非磁性層は、Ru、Rh、Pd、Ir、Os、Re、Cr、Cu、Pt、Auのうちいずれか1種または2種以上で形成されることが好ましい。例えば非磁性層がRuによって形成される場合は、その膜厚が6Å以上15Å以下に調整される。また、非磁性層がCuによって形成される場合は、その膜厚が7Å以上12Å以下に調整される。
【0013】
本発明による巨大磁気抵抗効果素子の製造方法では、(a)基板上に、反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、第1磁性層の主磁性層及び非磁性保護層を有する積層体を形成する工程と、(b)前記積層体のトラック幅領域上にレジスト層を形成する工程と、(c)前記レジスト層のトラック幅方向の両側から露出する前記積層体の少なくとも前記非磁性保護層、前記主磁性層及び前記非磁性中間層を除去し、該除去部上にハードバイアス層を形成して、前記レジスト層を除去する工程と、(d)前記主磁性層上の非磁性保護層を全て除去する工程と、(e)前記主磁性層及び前記ハードバイアス層上に、前記第1磁性層の補助磁性層、非磁性層及び第2磁性層を積層形成する工程とを有し、該(e)工程において、前記非磁性層を前記補助磁性層と前記第2磁性層との間にRKKY的な反平行結合を生じさせる膜厚で形成し、また、前記第2磁性層を前記主磁性層と前記補助磁性層の合計膜厚よりも薄い膜厚で形成し、さらに、前記補助磁性層、前記非磁性層及び前記第2磁性層のトラック幅方向の寸法を前記主磁性層の同方向の寸法よりも長く形成することを特徴としている。
【0014】
本製造方法では、上記(d)工程に替えて、(f)主磁性層上の非磁性保護層を、主磁性層と前記補助磁性層との間に平行結合を生じさせる膜厚まで削る工程を有することができる。非磁性保護層の膜厚は、具体的には6Å以下にすることが好ましい。この膜厚で非磁性保護層を主磁性層上に残せば、該非磁性保護層を削る際に主磁性層の表面がダメージを受けることがなく、しかも主磁性層と補助磁性層とを強固に結合させることができる。上記(d)工程または(f)工程には、非磁性保護層の膜厚を正確且つ容易に調整できるように、低エネルギーイオンミリングを用いることが好ましい。
【0015】
上記(e)工程後には、(g)磁場中アニールを施し、反強磁性層と固定磁性層との間に交換結合磁界を発生させる工程を有することが好ましい。この磁場中アニールによれば、固定磁性層の磁化方向が固定されるだけでなく、主磁性層と補助磁性層間の平行結合及び補助磁性層とハードバイアス層間の平行結合を安定させることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。各図において、X方向はトラック幅方向、Y方向は記録媒体からの漏れ磁界方向、Z方向は記録媒体の移動方向及び巨大磁気抵抗効果素子を構成する各層の積層方向である。
【0017】
図1は、本発明の第1実施形態における巨大磁気抵抗効果(GMR)素子1の構造を、記録媒体との対向面側から見て示す模式断面図である。GMR素子1は、例えばハードディスク装置の薄膜磁気ヘッドに用いられ、GMR効果を利用して記録媒体からの漏れ磁界を検出する。
【0018】
GMR素子1は、アルミナ(Al2O3)等の絶縁材料からなる下部ギャップ層2上に形成されていて、下部ギャップ層2側から順に、シード層3、反強磁性層4、固定磁性層5、非磁性中間層6及びフリー磁性層10を有している。図示されていないが、下部ギャップ層2の下には、アルチック基板側から順に、アルミナ等の絶縁層、TaやTi等からなる下地層、NiFe合金等からなるシードレイヤ層、NiFe系合金等の磁性材料からなる下部シールド層が形成されている。
【0019】
シード層3は、反強磁性層4及び該反強磁性層4の上の各層の結晶成長を整えるための下地層であり、NiFe合金、NiCr合金、NiFeCr合金またはCr等で形成される。このシード層3と下部ギャップ層2との間には、Ta等からなる下地層が形成されていてもよく、シード層3の代わりに上記下地層が形成されていてもよい。
【0020】
反強磁性層4は、熱処理により固定磁性層5との間に大きな交換結合磁界を発生させ、固定磁性層5の磁化方向を図示Y方向に固定する。この反強磁性層4は、PtMn合金またはX−Mn(ただしXは、Pd、Ir、Rh、Ru、Os、Ni、Feのいずれか1種または2種以上の元素である)合金で形成される。あるいは、Pt−Mn−X’(ただしX’は、Pd、Ir、Rh、Ru、Au、Ag、Os、Cr、Ni、Ar、Ne、Xe、Krのいずれか1または2種以上の元素である)合金で形成される。これらの合金は、成膜直後の状態では不規則系の面心立方構造(fcc)であるが、熱処理が施されるとCuAuI(CuAu1)型の規則型の面心正方構造(fct)に構造変態する。
【0021】
固定磁性層5は、例えばNiFe合金、Co、CoNiFe合金、CoFe合金またはCoNi合金等の磁性材料によって形成される。この固定磁性層5は、磁性層/非磁性層/磁性層の3層構造をなす積層フェリ構造であってもよい。固定磁性層5がこの積層フェリ構造をとれば、非磁性層を介して生じる磁性層間の反平行結合と、磁性層と反強磁性層4との間で生じる交換結合との相乗効果により、磁化方向がより安定に固定される。
【0022】
非磁性中間層6は、固定磁性層5とフリー磁性層10との磁気的な結合を防止する層であると共に、センス電流が主に流れる層である。この非磁性中間層6は、Cu、Cr、AuまたはAg等の導電性を有する非磁性材料によって形成される。特にCuによって形成されることが好ましい。
【0023】
フリー磁性層10は積層フェリ構造をなしている。すなわち、フリー磁性層10は、第1磁性層11、第2磁性層12及びこれらの間に介在する非磁性層13の3層からなり、非磁性層13を介して第1磁性層11と第2磁性層12とがRKKY的に反平行結合されている。
【0024】
第1磁性層11は、トラック幅領域に対応する主磁性層11aと、この主磁性層11aよりもトラック幅方向に延出された補助磁性層11bとを有する断面T字形状をなしている。この主磁性層11aと補助磁性層11bとは強磁性的に結合(平行結合)されている。補助磁性層11bは、主磁性層11a上及びこの主磁性層11aのトラック幅方向の両側端部に位置するハードバイアス層8上に跨らせて積層され、主磁性層11a及びハードバイアス層8と非磁性層13との間に位置している。この補助磁性層11bは、主磁性層11aの膜厚d1よりも薄い膜厚d1’で形成されている。一方、第2磁性層12は、第1磁性層11の膜厚D1よりも薄い膜厚D2で形成されており、トラック幅領域に対応する中央部12aと、中央部12aの両側からトラック幅方向に延びた延出部12bとを有している。ここで、第1磁性層11の膜厚D1とは、主磁性層11aの膜厚d1と補助磁性層11bの膜厚d1’の合計膜厚である。この第2磁性層12、非磁性層13及び補助磁性層11bは、トラック幅方向において、主磁性層11aの寸法T1よりも長い寸法T2で形成されている。本実施形態では、主磁性層11aのトラック幅方向の寸法T1がトラック幅Twを規制する。
【0025】
第1磁性層11と第2磁性層12との反平行状態が崩れるときの磁界(スピンフロップ磁界)は、記録媒体からの漏れ磁界に対して十分大きく設定されている。別言すれば、第1磁性層11及び第2磁性層12のトラック幅領域内の磁化は、記録媒体からの漏れ磁界に対して、反平行状態を保ったまま共に変化する。つまり、フリー磁性層10の単位面積あたりの磁気モーメントMは、第1磁性層11の単位面積あたりの磁気モーメントm1と第2磁性層12の単位面積あたりの磁気モーメントm2とのベクトル和となる。よって、フリー磁性層10の膜厚を薄くしなくてもフリー磁性層10の実効的な単位面積あたりの磁気モーメントMを小さくすることができる。この結果、バルクハウゼンノイズや熱ゆらぎノイズを増大させることなく、出力感度及びSN比を共に高めることが可能である。
【0026】
第1磁性層11及び第2磁性層12は、同一の磁性材料で形成されることが好ましく、例えばCoFe合金、NiFe合金またはCoFeNi合金等から形成される。一方、非磁性層13は、Ru、Rh、Pd、Ir、Os、Re、Cr、Cu、Pt、Auのうちいずれか1種または2種以上で形成することができる。特にRuまたはCuで形成されることが好ましい。この非磁性層13は、補助磁性層11bと第2磁性層12との間に生じるRKKY的な結合エネルギーが反平行の第1ピーク値をとる膜厚で形成されることが好ましい。例えば、非磁性層13をRuで形成する場合は膜厚を6Å以上15Å以下の範囲とし、Cuで形成する場合は膜厚を7Å以上12Å以下の範囲とする。
【0027】
上記シード層3、反強磁性層4、固定磁性層5、非磁性中間層6及び主磁性層11aのトラック幅方向の両側端部には、非磁性下地層7及びハードバイアス層8が順に積層形成されている。非磁性下地層7は、ハードバイアス層8の保磁力を高めるために設けたもので、例えばCr、WまたはTi等の非磁性材料によって形成される。ハードバイアス層(永久磁石膜)8は、例えばCoPtやCoCrPtにより形成され、主磁性層11aの磁化方向をトラック幅方向(図1の右方向)に安定化させる。
【0028】
第2磁性層12の延出部12b上には保護層14が形成され、この保護層14上には、電極リード層E及びメタルマスク層15が積層形成されている。電極リード層Eは、例えばAuやα―Ta等の導電材料を用い、スパッタ等により成膜された後RIE(Reactive Ion Etching)によりトラック幅領域に対応する範囲に穴部が形成されている。保護層14は、上記RIE工程時にストッパとして機能する層であり、例えばTaやCr等のエッチングレートの遅い非磁性金属材料によって形成されている。メタルマスク層15は、上記RIE工程時にマスクとして機能する層である。このメタルマスク層15は、例えばTaやCr等、RIE用ストッパとしても機能し且つエッチングレートの遅い非磁性金属材料で形成されることが好ましい。なお、電極リード層E上には、メタルマスク層15に替えて、絶縁材料からなる絶縁マスク層を設けてもよい。
【0029】
図示されていないが、メタルマスク層15及び第2磁性層12の中央部12a上には、例えばアルミナからなる上部ギャップ層を介して、上部シールド層が形成されている。
【0030】
以上の本GMR素子1は、第1磁性層11を主磁性層11aと補助磁性層11bから構成し、さらに補助磁性層11b、非磁性層13及び第2磁性層12のトラック幅方向の寸法T2を主磁性層11aの同方向の寸法T1よりも長くしたことを特徴としている。このように補助磁性層11b、非磁性層13、第2磁性層12をトラック幅方向において主磁性層11aよりも長くすることで、補助磁性層11bとハードバイアス層8とを強磁性的に平行結合させることができ、さらに補助磁性層11b及び非磁性層13を介して第2磁性層12の延出部12bの磁化方向をハードバイアス層8の磁化方向と逆向きに固定することができる。これにより、トラック幅領域外でフリー磁性層10の磁化が記録媒体の漏れ磁界に対して変動することがなく、サイドリーディングを防止することができる。
【0031】
また、補助磁性層11b及び第2磁性層12のトラック幅方向の寸法T2を主磁性層11aの同方向の寸法T1よりも長くしたことで、第2磁性層12とハードバイアス層8とが直接対向することがなく、バイアス磁界による第2磁性層12の磁化の乱れを軽減させることができる。また、第2磁性層12の延出部12bで磁化の乱れが生じたとしても、第2磁性層12の中央部12aに及ぶ影響を少なくでき、フリー磁性層10のトラック幅領域内での磁化の乱れを抑えることができる。これにより、従来のようなバルクハウゼンノイズやサーボエラー等を引き起こす虞がなくなる。
【0032】
以下では、図2〜図7を参照し、図1に示すGMR素子1の製造方法について説明する。先ず、図2に示すように、アルミナからなる下部ギャップ層2上にシード層3、反強磁性層4、固定磁性層5、非磁性中間層6、第1磁性層11の主磁性層11a及び非磁性保護層16を連続成膜する。成膜にはスパッタや蒸着法を用いる。
【0033】
シード層3は、NiFe合金、NiCr合金、NiFeCr合金またはCr等から形成する。反強磁性層4は、PtMn合金またはX−Mn(ただしXは、Pd、Ir、Rh、Ru、Os、Ni、Feのいずれか1種または2種以上の元素である)合金で形成する。あるいは、Pt−Mn−X’(ただしX’は、Pd、Ir、Rh、Ru、Au、Ag、Os、Cr、Ni、Ar、Ne、Xe、Krのいずれか1または2種以上の元素である)合金で形成する。これらの合金材料で反強磁性層4を形成すれば、後工程の磁場中アニール処理において、大きな交換結合磁界を発生させることができる。
【0034】
固定磁性層5は、例えばNiFe合金、Co、CoNiFe合金、CoFe合金またはCoNi合金等の磁性材料によって形成する。この固定磁性層5は積層フェリ構造で形成してもよい。非磁性中間層6は、例えばCu、Cr、AuまたはAg等の導電性を有する非磁性材料によって形成することができる。特にCuによって形成されることが好ましい。
【0035】
主磁性層11aは、CoFe合金、NiFe合金またはCoFeNi合金等の磁性材料を用いて形成する。この主磁性層11aの膜厚d1は、15Å以上50Å以下であることが好ましい。非磁性保護層16は、Ru、Rh、Pd、Ir、Os、Re、Cr、Cu、Pt、Auのうちいずれか1種または2種以上で形成することができる。特にCuで形成されることが好ましい。
【0036】
次に、非磁性保護層16上にフォトレジスト液を塗布し、露光現像することによってトラック幅領域(主磁性層11aのトラック幅領域)をパターニングして、このトラック幅領域に対応する位置に図3に示すレジスト層Rを形成する。このレジスト層Rはリフトオフ用のレジスト層である。
【0037】
レジスト層Rを形成したら、イオンミリングを行なう。このイオンミリング工程では、レジスト層Rのトラック幅方向の両側から露出する非磁性保護層16、主磁性層11a、非磁性中間層6、固定磁性層5、反強磁性層4及びシード層3を除去する。これにより、図3に点線で示される各層のトラック幅領域外の部分が取り除かれ、主磁性層11aのトラック幅方向の寸法が寸法T1に規制されると共に、レジスト層Rのトラック幅方向の両側からは下部ギャップ層2が露出する。また、シード層3から非磁性保護層16までの各層のトラック幅方向の両側端部は、上層から下層に向かうにしたがって徐々にトラック幅方向に広がる傾斜面(または湾曲面)を構成する。なお、図3に示す矢印H方向はイオンミリング方向である。
【0038】
続いて、露出した下部ギャップ層2上に、図4に示すように、非磁性下地層7及びハードバイアス層8を連続成膜する。成膜にはイオンビームスパッタ法を用いる。非磁性下地層7は、下部ギャップ層2上のみでなく、シード層3から非磁性保護層16までの各層のトラック幅方向の側端部が形成する傾斜面(または湾曲面)上にも該傾斜面(または湾曲面)に沿って形成する。この非磁性下地層7は、ハードバイアス層8の保磁力を高められるように、Cr、WまたはTi等の非磁性材料によって形成することが好ましい。ハードバイアス層8は、大気中にだしても酸化があまり進まない磁性材料で形成することが好ましく、例えばCoPtやCoCrPt等によって形成する。なお、ハードバイアス層8の着磁は、図1に示すGMR素子1(またはGMR素子1が搭載される薄膜磁気ヘッド)の完成状態で行なわれる。
【0039】
ハードバイアス層8まで形成したら、リフトオフによりレジスト層Rを除去し、低エネルギーイオンミリングを行なう(図5)。本実施形態の低エネルギーイオンミリングには、例えば100〜200eV程度で加速したArイオンを用いる。この低エネルギーイオンミリング工程では、主磁性層11a上の非磁性保護層16を全て除去すると共に、主磁性層11aとハードバイアス層8の上面を平坦化させる効果も若干ある。このとき、ハードバイアス層8の表面に付着した酸化物等も除去される。なお、図5に示す矢印H方向はイオンミリング方向であり、図5の点線で示される部分がこのイオンミリング工程で除去される部分である。
【0040】
続いて、図6に示すように、平坦化された主磁性層11a及びハードバイアス層8上に、補助磁性層11b、非磁性層13、第2磁性層12及び保護層14を連続成膜する。成膜には、スパッタまたは蒸着法を用いる。このとき補助磁性層11b、非磁性層13及び第2磁性層12は、トラック幅方向において、主磁性層11aの同方向の寸法T1よりも長い寸法T2で形成される。また、補助磁性層11bは、主磁性層11aの膜厚d1よりも薄い膜厚d1’で形成され、第2磁性層12は、主磁性層11aと補助磁性層11bの合計膜厚D1(=d1+d1’)よりも薄い膜厚D2で形成される。補助磁性層11bの膜厚d1’は、10Å以上30Å以下であることが好ましい。
【0041】
補助磁性層11b及び第2磁性層12は、主磁性層11aと同一の磁性材料から形成されることが好ましい。保護層14は、後工程で行なうRIE時にストッパとして機能するもので、TaやCr等の非磁性材料から形成されることが好ましい。
【0042】
保護層14まで成膜したら、磁場中アニールを施す。このときの磁場方向は、トラック幅方向に直交する図示Y方向である。この磁場中アニールにより、反強磁性層4と固定磁性層5との間に交換結合磁界を生じさせることができ、固定磁性層5の磁化がY方向に強固に固定される。また、補助磁性層11bと第2磁性層12との間に作用する反平行結合、補助磁性層11bと主磁性層11aとの間に作用する強磁性的な平行結合、及び、補助磁性層11bとハードバイアス層8との間に作用する強磁性的な平行結合を安定させることができる。なお、この磁場中アニールは、図2の工程で非磁性保護層16を形成した直後(図2と図3の工程の間)に行なってもよい。
【0043】
続いて、図7に示すように、保護層14上に電極リード層Eを成膜し、電極リード層E上のトラック幅領域以外の範囲にメタルマスク層15をリフトオフで形成する。本実施形態では、電極リード層Eの成膜後にRIEを行なうため、Auやα‐Ta等の非磁性導電材料を用いて電極リード層Eを形成することが好ましい。メタルマスク層15は、RIE用ストッパとしても機能する、エッチングレートの遅い金属材料で形成されることが好ましい。例えば、TaやCr等を用いることができる。
【0044】
そして、メタルマスク層15をマスクとしてRIE処理を行ない、トラック幅領域内の電極リード層Eを除去する。このとき、トラック幅領域内の保護層14がエッチングストッパとして機能するため、RIE終了タイミングを適切に制御することができる。すなわち、保護層14が露出するまでRIE処理を行なう。このRIE処理を行なったら、トラック幅領域内の保護層14をイオンミリングによって除去する。但し、保護層14は、第2磁性層12の中央部12aの酸化から保護する機能を有するため、一部または全部を残しておくことが好ましい。以上の工程により、図1のGMR素子1が得られる。
【0045】
以上のように本実施形態では、主磁性層11aよりもトラック幅方向に延出させて補助磁性層11b、非磁性層13及び第2磁性層12を設けたので、主磁性層11aと補助磁性層11bとの間に強磁性的な平行結合が生じるほか、非磁性層13を介して補助磁性層11bと第2磁性層12との間に反平行結合が生じ、さらに補助磁性層11bとハードバイアス層8との間に強磁性的な平行結合が生じる。これにより第2磁性層12の延出部12bは、補助磁性層11b及び非磁性層13を介して、ハードバイアス層8の磁化方向と逆向きに強固に磁化固定される。したがって、第1磁性層11及び第2磁性層12の磁化がトラック幅領域外で記録媒体からの漏れ磁界に対して変化することがなく、サイドリーディングを防止することができる。また、第2磁性層12とハードバイアス層8とが直接対向することなく、第2磁性層12の磁化の乱れを軽減でき、延いてはトラック幅領域内の磁化の乱れを軽減できる。
【0046】
図8は、本発明の第2実施形態によるGMR素子20の構造を、記録媒体との対向面から見て示した部分断面図である。この第2実施形態は、主磁性層11aと補助磁性層11bとの間に非磁性保護層16が介在している点において、第1実施形態と異なる。図8では、第1実施形態と実質的に同一の構成要素には図1と同一符号を付してある。
【0047】
非磁性保護層16は、主磁性層11aと補助磁性層11bとの間にRKKY的な平行結合あるいは該非磁性保護層16のピンホールを介した直接的な交換結合作用を生じさせる膜厚を有している。この非磁性保護層16は、Ru、Rh、Pd、Ir、Os、Re、Cr、Cu、Pt、Auのうちいずれか1種または2種以上で形成することができる。例えば、非磁性保護層16がRuまたはCuで形成される場合、その膜厚は6Å以下とすることが好ましい。
【0048】
この第2実施形態のGMR素子20は、図5に示す低エネルギーイオンミリング工程において非磁性保護層16を全て除去せず、図9に示すように主磁性層11aと補助磁性層11bとの間にRKKY的な平行結合あるいは該非磁性保護層16のピンホールを介した直接的な交換結合作用を生じさせる膜厚まで削った時点で該イオンミリングを終了させることで、形成することができる。この低エネルギーイオンミリング工程以外の製造工程は、上述した第1実施形態と同一である。このように非磁性保護層16が主磁性層11a上に存在すれば、イオンミリング工程時に主磁性層11aの表面が粗されることなく、該ミリングダメージによる磁化の乱れ(軟磁気特性の劣化)を回避することができる。
【0049】
以上の各実施形態では、電極リード層EをRIEによって形成しているが、電極リード層Eはリフトオフによっても形成可能である。リフトオフを用いる場合、電極リード層EはAuやα‐Taのほか、Cr、Ro、W、Ru、Cu等の導電材料によっても形成することができ、また、メタルマスク層15は不要となる。
【0050】
図10及び図12は、マイクロマグネティックシミュレーション法を用いて、第1磁性層及び第2磁性層の磁化分布を計算した結果を示している。各シミュレーションは、以下の条件で行なったものである。
第2磁性層の膜厚D2=16(Å)
ハードバイアス層の膜厚t=400(Å)
ハードバイアス層の残留磁化Mr×膜厚t=37.7(T・nm)
[図10]
第1磁性層の膜厚D1=35(Å)
主磁性層の膜厚d1=20(Å)
補助磁性層の膜厚d1’=15(Å)
[図12]
第1磁性層の膜厚D1=24(Å)
【0051】
【実施例】
図10は、図1の主磁性層11a、補助磁性層11b及び第2磁性層12の磁化分布を計算したシミュレーション結果を示している。上述したように補助磁極層11b及び第2磁性層12のトラック幅方向の寸法T2は、主磁性層11aの同方向の寸法T1よりも長くなっている。図10を見ると、第2磁性層12の中央部12aと延出部12bの境界付近で磁化が多少傾いているが、主磁性層11aの磁化にはそれほど影響しておらず、トラック幅領域内では磁化が乱れていないことがわかる。一方、トラック幅方向の両側端部では、第2磁性層12と補助磁性層11bとの間に反平行状態が保持されていて、反磁界やバイアス磁界による乱れは生じていないことが分かる。
【0052】
【比較例】
図12は、図11に示す従来のGMR素子1’が備えた第1磁性層110及び第2磁性層120の磁化分布を計算したシミュレーション結果を示している。従来の積層フェリ型フリー磁性層100では、第1磁性層110と第2磁性層120のトラック幅方向の寸法が同等であり、これら第1磁性層110及び第2磁性層120のトラック幅方向の両側に直接接してハードバイアス層8が設けられている。図12を見ると、ハードバイアス層80からの磁界により第2磁性層120のエッジ領域αの磁化が傾き、第1磁性層110のエッジ領域αの磁化を乱していることが分かる。このような磁化分布状態では、バルクハウゼンノイズが生じやすく、また、サーボエラーも起きやすい。
【0053】
以上の図10及び図12から明らかなように、本GMR素子1は、従来のGMR素子1’よりも第1磁性層及び第2磁性層の磁化の乱れが軽減されていることが分かる。これにより、サーボエラーは生じることがなく、GMR素子の出力感度及びSN比を向上させることができる。
【0054】
本GMR素子1は、再生用薄膜磁気ヘッドのみでなく、この再生用薄膜磁気ヘッド上にさらに記録用のインダクティブヘッドを積層した録再用薄膜磁気ヘッドにも適用可能である。また各種の磁気センサとして用いることもできる。
【0055】
【発明の効果】
本発明によれば、補助磁性層とハードバイアス層とが強磁性的に平行結合され、さらに補助磁性層及び非磁性層を介して第2磁性層の磁化がハードバイアス層の磁化方向の逆向きに固定されるので、サイドリーディングを防止することができる。また本発明によれば、第2磁性層とハードバイアス層とが直接対向しないから、第2磁性層がハードバイアス層から強い磁界を受けることがなく、フリー磁性層のエッジ領域における磁化の乱れが軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態による巨大磁気抵抗効果素子(GMR素子)の構造を、記録媒体との対向面から見て示す部分断面図である。
【図2】図1に示すGMR素子の製造方法の一工程図である。
【図3】図2に示す工程の次に行なわれる一工程図である。
【図4】図3に示す工程の次に行なわれる一工程図である。
【図5】図4に示す工程の次に行なわれる一工程図である。
【図6】図5に示す工程の次に行なわれる一工程図である。
【図7】図6に示す工程の次に行なわれる一工程図である。
【図8】本発明の第2実施形態によるGMR素子の構造を、記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。
【図9】図8に示すGMR素子の製造方法の一工程図である。
【図10】マイクロマグネティックシミュレーション法を用いて、図1に示すGMR素子のフリー磁性層の磁化分布を計算した結果を示す図である。
【図11】従来の積層フェリ型フリー磁性層を備えたGMR素子の構造を、記録媒体との対向面から見て示す部分断面図である。
【図12】マイクロマグネティックシミュレーション法を用いて、図11に示す従来のGMR素子のフリー磁性層の磁化分布を計算した結果を示す図である。
【符号の説明】
1 GMR素子
2 下部ギャップ層
3 シード層
4 反強磁性層
5 固定磁性層
6 非磁性中間層
7 非磁性下地層
8 ハードバイアス層
10 フリー磁性層
11 第1磁性層
11a 主磁性層
11b 補助磁性層
12 第2磁性層
12a 中央部(中央感磁部)
12b 延出部
13 非磁性層
14 保護層
15 メタルマスク層
16 非磁性保護層
20 GMR素子
E 電極リード層
R レジスト層
H イオンミリング方向
Tw トラック幅
T1 主磁性層のトラック幅方向の寸法
T2 補助磁性層、非磁性層及び第2磁性層のトラック幅方向の寸法
D1 第1磁性層の合計膜厚
d1 主磁性層の膜厚
d1’ 補助磁性層の膜厚
D2 第2磁性層の膜厚
m1 第1磁性層の単位面積あたりの磁気モーメント
m2 第2磁性層の単位面積あたりの磁気モーメント
M フリー磁性層の単位面積あたりの磁気モーメント
α エッジ領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a giant magnetoresistance effect element used for a hard disk drive, a magnetic sensor, and the like, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art and its problems]
In a giant magnetoresistive (GMR) element used for a hard disk device, a magnetic sensor, and the like, a high output sensitivity has been promoted with a recent increase in recording density. Conventionally, by reducing the thickness of the free magnetic layer, the magnetic moment per unit area of the free magnetic layer (Areal moment) is reduced, thereby facilitating magnetization rotation of the magnetic moment per unit area and improving output sensitivity. Let me. However, when the thickness of the free magnetic layer is reduced, Barkhausen noise, thermal fluctuation noise, and the like increase. As a result, there is a disadvantage that the SN ratio does not increase even if the output sensitivity increases.
[0003]
Therefore, recently, it has been proposed that the free magnetic layer has a laminated ferrimagnetic (artificial ferrimagnetic) structure. In the laminated ferrimagnetic free
[0004]
However, when the free magnetic layer has a laminated ferrimagnetic structure, the following problem occurs due to the hard bias layer (permanent magnet film) 80 provided for making the free magnetic layer a single magnetic domain. That is, in the edge region α of the free
[0005]
On the other hand, it is considered that when the free magnetic layer is biased by the exchange bias method, it is possible to eliminate the disturbance of the magnetization in the edge region. However, the exchange bias method has a problem that the manufacturing process is complicated. There is a risk of side reading. For this reason, it is desirable that the above problem can be solved while using the conventional hard bias system.
[0006]
[Object of the invention]
The present invention provides a giant magnetoresistive element capable of reducing disturbance of magnetization in an edge region of a laminated ferrimagnetic free magnetic layer and preventing side reading, based on a problem awareness when a conventional free magnetic layer has a laminated ferrimagnetic structure. And a method for producing the same.
[0007]
Summary of the Invention
The present invention is intended to reduce the disturbance of the magnetization in the edge region by not directly opposing the second magnetic layer having the magnetization direction opposite to that of the hard bias layer to the hard bias layer. Further, by stabilizing the magnetization at both ends in the track width direction of the first magnetic layer and the second magnetic layer, side reading is prevented.
[0008]
That is, the present invention provides a laminated ferrimagnetic free magnetic layer comprising: a first magnetic layer; a nonmagnetic layer formed on the first magnetic layer; and a second magnetic layer formed on the nonmagnetic layer. A giant magnetoresistive element including a hard bias layer for aligning the magnetization direction of the first magnetic layer, wherein the first magnetic layer is formed corresponding to a track width region, and the hard bias is formed at both end portions in the track width direction. A main magnetic layer in contact with the layer, and an auxiliary magnetic layer laminated over the main magnetic layer and the hard bias layer. The total thickness of the main magnetic layer and the auxiliary magnetic layer The thickness of the auxiliary magnetic layer, the non-magnetic layer, and the second magnetic layer in the track width direction is longer than the main magnetic layer in the same direction. Wherein the non-magnetic layer is It is characterized in that it is formed in a thickness to cause the RKKY antiparallel coupling between the second magnetic layer.
[0009]
The auxiliary magnetic layer is preferably formed with a smaller thickness than the main magnetic layer. Specifically, for example, it is preferable that the main magnetic layer is formed to have a thickness of 15 ° to 50 ° and the auxiliary magnetic layer is formed to be 10 ° to 30 °.
[0010]
A nonmagnetic protective layer formed of a conductive nonmagnetic material may be interposed between the main magnetic layer and the auxiliary magnetic layer. This non-magnetic protective layer functions as a protective layer for preventing oxidation of the main magnetic layer surface during the manufacturing process. The thickness of the non-magnetic protective layer is set to a thickness that causes an RKKY-like parallel coupling between the main magnetic layer and the auxiliary magnetic layer or a direct exchange coupling effect via a pinhole of the non-magnetic protective layer. Specifically, if the nonmagnetic protective layer has a thickness of 6 mm or less, strong parallel coupling can be generated between the main magnetic layer and the auxiliary magnetic layer. This nonmagnetic protective layer is preferably formed of one or more of Ru, Rh, Pd, Ir, Os, Re, Cr, Cu, Pt, and Au. In particular, it is preferably formed of Cu.
[0011]
The first magnetic layer and the second magnetic layer are preferably formed of the same magnetic material, and can be formed of, for example, any of CoFe, NiFe, and CoFeNi. The hard bias layer is preferably formed of CoPt or CoCrPt.
[0012]
The nonmagnetic layer interposed between the first magnetic layer and the second magnetic layer may be any one or more of Ru, Rh, Pd, Ir, Os, Re, Cr, Cu, Pt, and Au. It is preferably formed. For example, when the non-magnetic layer is formed of Ru, its thickness is adjusted to 6 ° or more and 15 ° or less. When the nonmagnetic layer is formed of Cu, its thickness is adjusted to 7 ° or more and 12 ° or less.
[0013]
In the method for manufacturing a giant magnetoresistive element according to the present invention, (a) a laminate having an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer, a nonmagnetic intermediate layer, a main magnetic layer of a first magnetic layer, and a nonmagnetic protective layer on a substrate Forming a body, (b) forming a resist layer on a track width region of the laminate, and (c) at least the non-magnetic layer of the laminate exposed from both sides of the resist layer in the track width direction. Removing the protective layer, the main magnetic layer and the non-magnetic intermediate layer, forming a hard bias layer on the removed portion, and removing the resist layer; and (d) removing the non-magnetic layer on the main magnetic layer. And (e) laminating an auxiliary magnetic layer, a non-magnetic layer, and a second magnetic layer of the first magnetic layer on the main magnetic layer and the hard bias layer. In the step (e), the non-magnetic layer is replaced with the complementary layer. The magnetic layer and the second magnetic layer are formed so as to have an RKKY-like antiparallel coupling between the magnetic layer and the second magnetic layer. The second magnetic layer has a thickness larger than the total thickness of the main magnetic layer and the auxiliary magnetic layer. The auxiliary magnetic layer, the non-magnetic layer, and the second magnetic layer are formed so as to have a smaller thickness in a track width direction than the main magnetic layer in the same direction. .
[0014]
In the present manufacturing method, instead of the above step (d), (f) a step of cutting the nonmagnetic protective layer on the main magnetic layer to a thickness that causes parallel coupling between the main magnetic layer and the auxiliary magnetic layer. Can be provided. Specifically, the thickness of the nonmagnetic protective layer is preferably set to 6 ° or less. If the nonmagnetic protective layer is left on the main magnetic layer at this thickness, the surface of the main magnetic layer is not damaged when the nonmagnetic protective layer is shaved, and the main magnetic layer and the auxiliary magnetic layer are firmly connected. Can be combined. In the step (d) or the step (f), it is preferable to use low-energy ion milling so that the thickness of the nonmagnetic protective layer can be adjusted accurately and easily.
[0015]
After the step (e), it is preferable to include a step (g) of performing annealing in a magnetic field to generate an exchange coupling magnetic field between the antiferromagnetic layer and the fixed magnetic layer. According to the annealing in the magnetic field, not only the magnetization direction of the fixed magnetic layer is fixed, but also the parallel coupling between the main magnetic layer and the auxiliary magnetic layer and the parallel coupling between the auxiliary magnetic layer and the hard bias layer can be stabilized.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the X direction is the track width direction, the Y direction is the direction of the leakage magnetic field from the recording medium, and the Z direction is the moving direction of the recording medium and the laminating direction of each layer constituting the giant magnetoresistance effect element.
[0017]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a giant magnetoresistive (GMR) element 1 according to a first embodiment of the present invention, as viewed from a surface facing a recording medium. The GMR element 1 is used, for example, in a thin-film magnetic head of a hard disk device, and detects a leakage magnetic field from a recording medium using the GMR effect.
[0018]
The GMR element 1 is made of alumina (Al 2 O 3 ) Is formed on the
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The fixed
[0022]
The nonmagnetic
[0023]
The free
[0024]
The first
[0025]
The magnetic field (spin-flop magnetic field) when the antiparallel state between the first
[0026]
The first
[0027]
A
[0028]
A
[0029]
Although not shown, an upper shield layer is formed on the
[0030]
In the present GMR element 1, the first
[0031]
Further, by making the dimension T2 of the auxiliary
[0032]
Hereinafter, a method for manufacturing the GMR element 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2, a
[0033]
The
[0034]
The fixed
[0035]
The main
[0036]
Next, a photoresist solution is applied on the non-magnetic
[0037]
After the formation of the resist layer R, ion milling is performed. In this ion milling step, the nonmagnetic
[0038]
Subsequently, a
[0039]
After forming the
[0040]
Subsequently, as shown in FIG. 6, the auxiliary
[0041]
The auxiliary
[0042]
After the formation of the
[0043]
Subsequently, as shown in FIG. 7, an electrode lead layer E is formed on the
[0044]
Then, RIE is performed using the
[0045]
As described above, in the present embodiment, the auxiliary
[0046]
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing the structure of the
[0047]
The non-magnetic
[0048]
In the
[0049]
In each of the above embodiments, the electrode lead layer E is formed by RIE, but the electrode lead layer E can also be formed by lift-off. When lift-off is used, the electrode lead layer E can be formed of a conductive material such as Cr, Ro, W, Ru, or Cu in addition to Au or α-Ta, and the
[0050]
FIGS. 10 and 12 show the results of calculating the magnetization distribution of the first magnetic layer and the second magnetic layer using the micromagnetic simulation method. Each simulation was performed under the following conditions.
Film thickness D2 of second magnetic layer = 16 (Å)
Hard bias layer thickness t = 400 (Å)
Residual magnetization Mr of hard bias layer × film thickness t = 37.7 (T · nm)
[FIG. 10]
Film thickness D1 of first magnetic layer = 35 (Å)
Main magnetic layer thickness d1 = 20 (Å)
Thickness d1 ′ of auxiliary magnetic layer = 15 (Å)
[FIG. 12]
Film thickness D1 of first magnetic layer = 24 (Å)
[0051]
【Example】
FIG. 10 shows a simulation result of calculating the magnetization distribution of the main
[0052]
[Comparative example]
FIG. 12 shows a simulation result of calculating the magnetization distribution of the first
[0053]
As is clear from FIGS. 10 and 12, the present GMR element 1 has less disturbance of the magnetization of the first magnetic layer and the second magnetic layer than the conventional GMR element 1 '. As a result, no servo error occurs, and the output sensitivity and the SN ratio of the GMR element can be improved.
[0054]
The present GMR element 1 is applicable not only to a reproducing thin-film magnetic head, but also to a recording / reproducing thin-film magnetic head in which a recording inductive head is further laminated on the reproducing thin-film magnetic head. It can also be used as various magnetic sensors.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, the auxiliary magnetic layer and the hard bias layer are ferromagnetically coupled in parallel, and the magnetization of the second magnetic layer is opposite to the magnetization direction of the hard bias layer via the auxiliary magnetic layer and the non-magnetic layer. , Side reading can be prevented. Further, according to the present invention, since the second magnetic layer and the hard bias layer do not directly face each other, the second magnetic layer does not receive a strong magnetic field from the hard bias layer, and the disturbance of magnetization in the edge region of the free magnetic layer is reduced. It is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the structure of a giant magnetoresistive element (GMR element) according to a first embodiment of the present invention as viewed from a surface facing a recording medium.
FIG. 2 is a process chart of the method for manufacturing the GMR element shown in FIG.
FIG. 3 is a process drawing performed after the step shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a process drawing performed after the step shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a process drawing performed after the step shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a process drawing performed after the step shown in FIG. 5;
FIG. 7 is a view showing a step performed after the step shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing the structure of a GMR element according to a second embodiment of the present invention, as viewed from a surface facing a recording medium.
9 is a process chart of the method for manufacturing the GMR element shown in FIG.
10 is a diagram showing a result of calculating a magnetization distribution of a free magnetic layer of the GMR element shown in FIG. 1 by using a micromagnetic simulation method.
FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing the structure of a conventional GMR element including a laminated ferrimagnetic free magnetic layer as viewed from a surface facing a recording medium.
12 is a diagram illustrating a result of calculating a magnetization distribution of a free magnetic layer of the conventional GMR element illustrated in FIG. 11 using a micromagnetic simulation method.
[Explanation of symbols]
1 GMR element
2 Lower gap layer
3 Seed layer
4 Antiferromagnetic layer
5 Fixed magnetic layer
6 Non-magnetic intermediate layer
7 Non-magnetic underlayer
8 Hard bias layer
10 Free magnetic layer
11 1st magnetic layer
11a Main magnetic layer
11b Auxiliary magnetic layer
12 Second magnetic layer
12a Central part (central magnetic sensing part)
12b Extension
13 Non-magnetic layer
14 Protective layer
15 Metal mask layer
16 Non-magnetic protective layer
20 GMR element
E Electrode lead layer
R resist layer
H ion milling direction
Tw track width
T1 Dimension of main magnetic layer in track width direction
T2 Dimensions of the auxiliary magnetic layer, the non-magnetic layer, and the second magnetic layer in the track width direction
D1 Total thickness of first magnetic layer
d1 Thickness of main magnetic layer
d1 'Thickness of auxiliary magnetic layer
D2 Thickness of second magnetic layer
m1 Magnetic moment per unit area of the first magnetic layer
m2 Magnetic moment per unit area of the second magnetic layer
Magnetic moment per unit area of M-free magnetic layer
α edge area
Claims (24)
前記第1磁性層は、トラック幅領域に対応して形成されトラック幅方向の両側端部で前記ハードバイアス層に接する主磁性層と、この主磁性層上及び前記ハードバイアス層上に跨らせて積層された補助磁性層とを有し、この主磁性層及び補助磁性層の合計膜厚が前記第2磁性層の膜厚よりも厚く形成されていて、
前記補助磁性層、前記非磁性層及び前記第2磁性層のトラック幅方向の寸法が前記主磁性層の同方向の寸法よりも長く形成されており、
前記非磁性層は、前記補助磁極層と前記第2磁性層との間にRKKY的な反平行結合を生じさせる膜厚で形成されていることを特徴とする巨大磁気抵抗効果素子。A laminated ferrimagnetic free magnetic layer having a first magnetic layer; a nonmagnetic layer formed on the first magnetic layer; and a second magnetic layer formed on the nonmagnetic layer; In a giant magnetoresistive element having a hard bias layer for aligning the magnetization direction,
The first magnetic layer is formed so as to correspond to a track width region, and has a main magnetic layer in contact with the hard bias layer at both ends in the track width direction, and straddles the main magnetic layer and the hard bias layer. And a total thickness of the main magnetic layer and the auxiliary magnetic layer is formed to be larger than the thickness of the second magnetic layer,
The auxiliary magnetic layer, the non-magnetic layer, and the second magnetic layer are formed such that the dimension in the track width direction is longer than the dimension of the main magnetic layer in the same direction,
The giant magnetoresistive element, wherein the nonmagnetic layer is formed to a thickness that causes RKKY antiparallel coupling between the auxiliary magnetic pole layer and the second magnetic layer.
(b)前記積層体のトラック幅領域上にレジスト層を形成する工程と、
(c)前記レジスト層のトラック幅方向の両側から露出する前記積層体の少なくとも前記非磁性保護層、前記主磁性層及び前記非磁性中間層を除去し、該除去部上にハードバイアス層を形成して、前記レジスト層を除去する工程と、
(d)前記主磁性層上の非磁性保護層を全て除去する工程と、
(e)前記主磁性層及び前記ハードバイアス層上に、前記第1磁性層の補助磁性層、非磁性層及び第2磁性層を積層形成する工程とを有し、
該(e)工程において、前記非磁性層を前記補助磁性層と前記第2磁性層との間にRKKY的な反平行結合を生じさせる膜厚で形成し、また、前記第2磁性層を前記主磁性層と前記補助磁性層の合計膜厚よりも薄い膜厚で形成し、さらに、前記補助磁性層、前記非磁性層及び前記第2磁性層のトラック幅方向の寸法を前記主磁性層の同方向の寸法よりも長く形成することを特徴とする巨大磁気抵抗効果素子の製造方法。(A) forming a laminated body having an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer, a nonmagnetic intermediate layer, a main magnetic layer of a first magnetic layer, and a nonmagnetic protective layer on a substrate;
(B) forming a resist layer on a track width region of the laminate;
(C) removing at least the non-magnetic protective layer, the main magnetic layer, and the non-magnetic intermediate layer of the laminate exposed from both sides in the track width direction of the resist layer, and forming a hard bias layer on the removed portion And removing the resist layer;
(D) removing all non-magnetic protective layers on the main magnetic layer;
(E) laminating an auxiliary magnetic layer, a non-magnetic layer, and a second magnetic layer of the first magnetic layer on the main magnetic layer and the hard bias layer,
In the step (e), the nonmagnetic layer is formed with a thickness that causes RKKY-like antiparallel coupling between the auxiliary magnetic layer and the second magnetic layer. The auxiliary magnetic layer and the auxiliary magnetic layer are formed to have a thickness smaller than the total thickness of the auxiliary magnetic layer, and the auxiliary magnetic layer, the non-magnetic layer, and the second magnetic layer are dimensioned in the track width direction. A method for manufacturing a giant magnetoresistive element, wherein the element is formed to be longer than the dimension in the same direction.
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