JP2008299995A

JP2008299995A - 磁気再生素子

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Publication number: JP2008299995A
Application number: JP2007147068A
Authority: JP
Inventors: Hideki Eto; 秀樹江藤; Yoshiteru Murakami; 善照村上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】再生すべき磁気ビットサイズ及び隣接する磁気ビット間隔が小さくなったような場合でも、磁化自由層が、磁気ビットからの漏洩磁界を感知し、隣接する磁気ビットからの漏洩磁界を感知しない磁気再生素子を得る。
【解決手段】下磁気シールド層１と、反強磁性層２と、磁化固定層３、非磁性中間層４、磁化自由層５の順に積層されてなる磁気抵抗効果素子と、磁化自由層５上及び磁化自由層５における磁気記録媒体のトラック幅方向における両側部の媒体対向面側に絶縁層６を介して形成されている上磁気シールド層７と、バイアス非磁性層８、バイアス強磁性層９、バイアス反強磁性層１０の順に積層されてなるバイアス層１３とを備えている。そして、磁化自由層５の上部において、上磁気シールド層７においては、バイアス層１３が媒体対向面側からは見えないように、絶縁層６を介してバイアス層１３の媒体対向面側の面を覆っている。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気抵抗効果素子を用いた磁気再生素子に関する。

テレビ放送の地上デジタル化など、社会のＩＴ化が進む中で、ＨＤＤなどの磁気記録再生装置の更なる大容量小型化が求められている。この要求に応えるため、磁気再生素子ではＣＩＰ(Current in Plane)構造の磁気抵抗効果素子から、より高記録密度再生に適したＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ばれる磁気抵抗効果素子の実用化が進んでいる。ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子では積層面に対して垂直方向にセンス電流が流され、媒体の磁気ビットからの漏洩磁界を磁化自由層が感知し、磁化自由層の磁化方向により変化する抵抗値により媒体の記録情報を再生している。

なお、このようなＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子では、磁化自由層を単磁区化するために、磁化自由層にバイアス磁界を印加することが必要となる。なお、磁化自由層が単磁区化されず多磁区化されていると、磁気ビットからの漏洩磁界による、磁化自由層の磁化方向の変化が円滑に行われず、再生ノイズの原因となってしまう。

そこで、従来から、磁化自由層にバイアス磁界を印加する手段は様々なものが提案されている。例えば、バイアス磁界を印加する手段のひとつとして、インスタックバイアス方式が挙げられる（下記特許文献１参照）。インスタックバイアス方式では、磁化自由層に交換結合磁界を印加するバイアス層を磁化自由層上に備え、バイアス層により前記磁化自由層を単磁区化している。この方式ではバイアス磁界を磁化自由層の上部に設けるため、磁化自由層の両側部にシールド層を設けることができるのでトラック方向に隣接するビットからの余分な情報を抑制することが可能となる。

特開２００６−１７９５６６号公報

再生すべき磁気ビットに隣接する磁気ビットからの漏洩磁界が再生時のノイズとなることは、従前から知られている。したがって、一般には、磁気シールド層を用いることによって、磁化自由層が、磁気ビットからの漏洩磁界を感知し、隣接する磁気ビットからの漏洩磁界を感知しないようにしている。

しかしながら、記録媒体の記録密度が高くなり、再生すべき磁気ビットサイズが小さくなって、隣接する磁気ビット間隔も小さくなったような場合、上記特許文献１に示されるようなインスタックバイアス方式の磁気再生素子においては、媒体対向面から見て、前記磁化自由層と前記シールド層との間にバイアス非磁性層、バイアス強磁性層、バイアス反強磁性層からなる第一のバイアス層が存在するため、前記第一のバイアス層から侵入する、再生すべき磁気ビットにビット長方向に隣接する磁気ビットの漏洩磁界を、前記磁化自由層が感知してしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、記録媒体の記録密度が高くなり、再生すべき磁気ビットサイズが小さくなって、隣接する磁気ビット間隔も小さくなったような場合でも、磁化自由層が、磁気ビットからの漏洩磁界を感知し、隣接する磁気ビットからの漏洩磁界を感知しない磁気再生素子を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

（１）本発明の磁気再生素子は、第１の磁気シールド層と、第２の磁気シールド層と、磁化固定層、非磁性中間層、磁化自由層が順に積層されてなる磁気抵抗効果素子と、前記磁化自由層上に形成されているバイアス層とを備え、前記第１の磁気シールドと前記第２の磁気シールドとの間に前記磁気抵抗効果素子が挟まれている磁気再生素子であって、前記磁化固定層、前記非磁性中間層、前記磁化自由層の積層方向と平行な、記録媒体に対向させるための媒体対向面を有しており、前記第１のバイアス層における前記媒体対向面側の面の少なくとも一部が、前記第１のシールド層で覆われている。

（２）上記（１）の磁気再生素子においては、前記第１の磁気シールド層の層理面のうち、前記磁気抵抗効果素子に最も近い層理面が、前記第１のバイアス層における前記第１の磁気シールド層側の層理面よりも、前記磁気抵抗効果素子に近くなるように形成されていればよい。ここで、層理面とは、一方の単層と他方の単層との間の境界面のことを言う。

上記（１）又は（２）の構成によれば、記録媒体の記録密度が高くなり、再生すべき磁気ビットサイズが小さくなって、隣接する磁気ビット間隔も小さくなったような場合でも、磁化自由層が、磁気ビットからの漏洩磁界を感知し、隣接する磁気ビットからの漏洩磁界を感知しない磁気再生素子を提供できる。

（３）上記（１）又は（２）の磁気再生素子においては、前記媒体対向面から前記媒体対向面と反対側の面にかけて、前記非磁性中間層との層理面に沿って徐々に拡幅していくように、前記磁化自由層が形成されているとともに、前記バイアス層が、前記磁化自由層の途中から前記媒体対向面と反対側の面にかけて、前記磁化自由層の拡幅に合わせて徐々に拡幅した形状となっていることが好ましい。

例えば、前記磁化自由層と前記非磁性中間層との層理面に平行な方向を記録媒体のトラック方向とした場合、上記（３）の構成によれば、媒体対向面における磁化自由層のトラック方向の長さを長くすることなく、また、磁化自由層の媒体対向面から媒体対向面に対して反対側への方向の長さを長くすることなく、また、磁化自由層の上部でバイアス層の媒体対向面側に形成されている第１の磁気シールド層における媒体対向面から媒体対向面に対して反対側への方向の長さを短くすることなく、バイアス層と磁化自由層との接触面積をより大きくすることができる。その結果として、磁化自由層をより単磁区化することができる。

（４）上記（１）〜（３）の磁気再生素子においては、前記第１のシールド層と前記第２のシールド層との間に挟まれているとともに、前記積層方向と垂直且つ媒体対向面に沿った方向に前記磁化自由層を挟みこみ、前記媒体対向面側の面が前記第１のシールド層で覆われている第２のバイアス層が形成されていることが好ましい。

上記（４）の構成によれば、第１のバイアス層からだけでなく、第２のバイアス層からもバイアス磁界が磁化自由層に印加されるので、磁化自由層がより単磁区化しやすくなる磁気再生素子を提供できる。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る磁気再生素子について説明する。図１（ａ）は、媒体対向面側から見た本発明の第１実施形態に係る磁気再生素子を示す模式図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のI−I断面矢視図である。図２は、図１の磁気再生素子の製造工程を順に示す模式図である。

本実施形態の磁気再生素子１００は、下磁気シールド層１と、下磁気シールド層１上に形成されている反強磁性層２と、反強磁性層２の上に磁化固定層３、非磁性中間層４、磁化自由層５の順に積層されてなる磁気抵抗効果素子と、磁化自由層５上及び図１（ａ）に示す磁化自由層５の紙面左右方向（磁気記録媒体のトラック幅方向）における両側部の媒体対向面側に絶縁層６を介して形成されている上磁気シールド層７と、磁化自由層５上にバイアス非磁性層８、バイアス強磁性層９、バイアス反強磁性層１０の順に積層されてなるバイアス層１３とを備えている。そして、図１（ａ）に示すように、上磁気シールド層７においては、バイアス層１３が媒体対向面側からは見えないように形成されている。また、図１（ｂ）に示すように、磁化自由層５の上部において、上磁気シールド層７の一部とバイアス層１３とが、順に媒体対向面から絶縁層６を介して、媒体対向面に対して垂直方向に並列形成されている（言い換えれば、上磁気シールド層７の媒体対向面側の一部が絶縁層６を介してバイアス層１３の媒体対向面側の面の一部を覆っている）とともに、上磁気シールド層７の他の部分が、バイアス層１３におけるバイアス反強磁性層１０の上まで覆っている。

下磁気シールド層１及び上磁気シールド層７は、ＮｉＦｅなどの材料からなり、センス電流を流すための電極の働きも兼ねている。

磁化固定層３は、反強磁性層２とともに、層形成面内に磁化方向を持った面内磁化層となり、磁化自由層５よりも大きな保磁力を有する。ただし、磁化固定層３だけで、層形成面内に磁化方向を持った面内磁化層となっている場合には、特に反強磁性層２はなくてもよい。

反強磁性層２は、この反強磁性層２に続いて形成される磁化固定層３が強磁性層である場合に、強磁性層と交換結合して、強磁性層を固定（一方向異方性を付与）する目的で形成される。反強磁性層２としては、例えばＭｎを用いた反強磁性を示す合金、具体的にはＭｎと、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｃｒ，Ｐｄ，Ｎｉから選ばれる少なくとも一つの元素とを合わせて用いることができる。

非磁性中間層４は例えばＡｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｍｇ等の電気的に導電性の高い金属材料、又はこれらの合金、又は、これらの酸化物又は窒化物からなり、磁化固定層３と磁化自由層５との間の磁気的な交換結合力を遮断するとともに、層形成面に対して垂直方向に流れる伝導電子を通過させる役割を果たす。

磁化自由層５は外部磁界を受けて磁化方向が変化する磁性層であり、透磁率の高い材料が適している。例えば、Ｆｅ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＴａ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＧｄＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＨｏＦｅＣｏ、ＦｅＲｈ、ＦｅＲｈＩｒやこれらを含む材料、および、これらの材料からなる層を複数積層した構成を用いる。

絶縁層６は、ＳｉＯ_２など電気的に絶縁できる材料ならどのようなものを用いてもよく、下磁気シールド層１と上磁気シールド層７とを絶縁し、センス電流がショートするのを防止しているものである。

上磁気シールド層７の媒体対向面側に形成されている一部における磁気抵抗効果素子側の層理面は、バイアス層１３の磁気抵抗効果素子に対して反対側の層理面よりも、磁気抵抗効果素子に近くなるように形成されている。

バイアス反強磁性層１０はバイアス強磁性層９の磁化方向を固定し、バイアス強磁性層９はバイアス非磁性層８を介して、磁化自由層５を単磁区化するためのバイアス磁界を印加する働きをする。ここで、バイアス非磁性層８はＲｕ、Ｔａ、Ａｕ又はＴｉなどで、バイアス強磁性層９はＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ又はＮｉＦｅなどで、バイアス反強磁性層１０はＭｎＩｒ、ＭｎＰｔ、ＭｎＲｈ又はＭｎＦｅなどで形成されている。ここで、一変形例として、バイアス層１３は、バイアス非磁性層８、バイアス強磁性層９、バイアス反強磁性層１０からなる積層膜でなくてもよく、非磁性層とＣｏＰｔなどの硬磁性層との積層膜であってもよい。この場合も、前記硬磁性層から磁化自由層５に非磁性層を介して交換相互作用が働き、磁化自由層５が単磁区化される。

ここで、磁気再生素子１００の製造方法について、一例を用いて説明する。ここでは、各層の形成にスパッタリング装置を用いている。

まず、図２（ａ）に示した積層体に至るまでの工程について説明する。表面を熱酸化したＳｉからなる基板１０１上に、下磁気シールド層１としてＮｉＦｅを厚さ２μｍで成膜する。次に、下磁気シールド層１上に反強磁性層２と磁気抵抗効果素子とを順に形成する。具体的には、下磁気シールド層１上に密着性を高める下地層としてＴａを厚さ５ｎｍで成膜する（図２ａに図示せず）。次に、前記下地層上に反強磁性層２としてＭｎＰｔを厚さ３０ｎｍで成膜する。そして、磁化固定層３としてＣｏＦｅＢを厚さ５ｎｍでさらに成膜する。続いて、磁化固定層３上に、非磁性中間層４としてＭｇＯを厚さ１ｎｍで成膜する。次に、非磁性中間層４上に、磁化自由層５としてＣｏＦｅＢ、ＮｉＦｅの積層膜をそれぞれ３ｎｍ、５ｎｍで成膜する。このように反強磁性層２と、磁化固定層３、非磁性中間層４、磁化自由層５からなる磁気抵抗効果素子とを順に成膜した後、磁化自由層５上にバイアス非磁性層８としてＲｕを厚さ１ｎｍで成膜する。そして、バイアス強磁性層９としてＣｏＦｅＢを厚さ５ｎｍで成膜する。続いて、バイアス反強磁性層１０としてＭｎＩｒを厚さ１５ｎｍで成膜する。

次に、フォトレジスト１１をバイアス反強磁性層１０の上の中央部付近に塗布した（図２（ｂ）参照）後、露光、現像を行い、パターニングをする。

続いて、Ａｒイオンミリングを用いて、下磁気シールド層１の上部まで余分な部分を削る（図２（ｃ）参照）。ここで、図２（ｃ）中の矢印は、Ａｒイオンミリングを概念的に示したものである。以下、同様である。

続いて、フォトレジスト１１を剥離した後（図２（ｄ）参照）、下磁気シールド層１及びバイアス反強磁性層１０上にフォトレジスト１２を塗布（図２（ｅ）参照）し、露光、現像を行い、パターニングする。ここで、図２（ｅ）の（ａ）は、磁気再生素子の製造工程の一つを示す模式図であって、媒体対向面側から見た図、図２（ｅ）の（ｂ）は、図２（ｅ）の（ａ）のII−II断面矢視図である。

続いて、Ａｒイオンミリングを用い、磁化自由層５の上部まで余分な部分を削る（図２（ｆ）参照）。ここで、図２（ｆ）の（ａ）は、磁気再生素子の製造工程の一つを示す模式図であって、媒体対向面側から見た図、図２（ｆ）の（ｂ）は、図２（ｆ）の（ａ）のIII−III断面矢視図である。なお、一変形例として、バイアス非磁性層８を、反応性イオンエッチングで使用するプラズマガス種ではエッチングされにくい材料として、反応性イオンエッチングで行うこととしてもよい。このようにすることにより、バイアス層１３をエッチングする際、磁化自由層５を削らずにバイアス非磁性層８まででエッチングを止めやすくなり、エッチングの制御が容易になる。具体的には、たとえば反応性エッチングガスに一酸化炭素を用い、バイアス非磁性層８にＴｉを用いると、磁性材料とＴｉのエッチングレート比が４程度あるので、バイアス非磁性層８（Ｔｉ層）でエッチングを止めやすくなる。

続いて、フォトレジストを剥離した後、再びバイアス反強磁性層１０上にフォトレジストを塗布し、露光、現像を行い、パターニングする。続いて、磁化自由層５及びフォトレジスト１２の上と、バイアス層１３の各層及びフォトレジスト１２の媒体対向面側部分と、磁気抵抗効果素子の両側部と、下部シールド層１上とに絶縁層６としてのＳｉＯ_２を厚さ１０ｎｍで成膜する（図２（ｇ）参照）。ここで、図２（ｇ）の（ａ）は、磁気再生素子の製造工程の一つを示す模式図であって、媒体対向面側から見た図、図２（ｇ）の（ｂ）は、図２（ｇ）の（ａ）のIV−IV断面矢視図である。

続いて、最終的な絶縁層６を形成するためにＳｉＯ_２の余分な部分を除去するとともに、フォトレジスト１２を剥離する（図２（ｈ）参照）。ここで、図２（ｈ）の（ａ）は、磁気再生素子の製造工程の一つを示す模式図であって、媒体対向面側から見た図、図２（ｈ）の（ｂ）は、図２（ｈ）の（ａ）のV−V断面矢視図である。

続いて、絶縁層６及びバイアス反強磁性層１０上に上磁気シールド層７としてＮｉＦｅを成膜する（図２（ｉ）参照）。なお、上磁気シールド層７は、厚さ２μｍとなるように形成する。ここで、図２（ｉ）の（ａ）は、磁気再生素子の製造工程の一つを示す模式図であって、媒体対向面側から見た図、図２（ｉ）の（ｂ）は、図２（ｉ）の（ａ）のVI−VI断面矢視図である。

続いて、磁化固定層３に一軸異方性を付加するための磁場中アニール処理を行う。４ｋＯｅ（約３．１８×１０^５Ａ／ｍ）の磁場を印加しながら、反強磁性層２のブロッキング温度３８０℃付近の温度（例えば３８０℃）でアニールを１時間行う。これにより、反強磁性層２と磁化固定層３との間に交換結合が生じ、磁化固定層３の磁化が固定される。

最後に、バイアス強磁性層９とバイアス反強磁性層１０との間に交換結合を生じさせるために、磁場中アニール処理を行う。例えば４ｋＯｅ（約３．１８×１０^５Ａ／ｍ）の磁場を印加しながら、バイアス反強磁性層１０のブロッキング温度２６０℃付近の温度でアニールを１時間行う。この時の磁場印加方向は、磁化固定層３の磁化方向と垂直な方向が好ましい。バイアス反強磁性層１０のブロッキング温度が、反強磁性層２のブロッキング温度よりも低く、熱処理温度も低いため、バイアス強磁性層９に一軸異方性を付加する熱処理では磁化固定層３の一軸異方性に影響を与えない。以上の工程で、磁気再生素子１００は完成する。

次に、磁気再生素子１００の再生動作について説明する。

磁気再生素子１００においては、図１（ａ）に示す媒体対向面における磁化自由層５の紙面左右方向をトラック方向として、磁気記録媒体に対して媒体対向面を対向させるように設置する。すると、磁気記録媒体における再生すべき磁気ビットからの漏洩磁界により磁化自由層５の磁化方向が変化する。これにより、磁化固定層３と非磁性中間層４と磁化自由層５とを通過する電流の電気抵抗が、磁化自由層５磁化の向きにより変化する。具体的には、磁化固定層３の磁化方向と、磁化自由層５の磁化方向が平行な状態に近づくほど電気抵抗値は小さくなり、反平行な状態に近づくほど電気抵抗値は大きくなる。従って、電気抵抗値を測定することにより、磁気記録媒体に記録された磁気ビットの向きを検出することができる。

また、上磁気シールド層７の媒体対向面側に形成されている一部における磁気抵抗効果素子側の層理面は、バイアス層１３の磁気抵抗効果素子に対して反対側の層理面よりも、磁気抵抗効果素子に近くなるように形成されている。これにより、ビット長方向に隣接する再生すべき磁気ビット以外の磁気ビットからの漏洩磁界をより抑制することが可能となる。なおここで言うビット長方向は、本実施形態の磁気抵抗効果素子を形成する層の積層方向である。また、上磁気シールド層７は、図１（ａ）に示す媒体対向面における磁化自由層５の紙面左右方向（磁気記録媒体のトラック幅方向）の両側部に絶縁層６を介して形成されているため、再生すべき磁気ビットにトラック方向に隣接する磁気ビットの漏洩磁界は遮断される。

上記構成によれば、記録媒体の記録密度が高くなり、再生すべき磁気ビットサイズが小さくなって、隣接する磁気ビット間隔も小さくなったような場合でも、磁化自由層が、磁気ビットからの漏洩磁界を感知し、隣接する磁気ビットからの漏洩磁界を感知しない磁気再生素子１００を提供できる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る磁気再生素子について説明する。ただし、第１実施形態の符合１〜７、１０１と同様の部分には、順に符号２１〜２７、２０１を付け、その説明を省略することがある。

図３は、本発明の第２実施形態に係る磁気再生素子の製造工程の途中からを順に示す斜視模式図である。なお、図３は、各層がどのように積層されているかわかりやすいように、透明図として表している。本発明の第２実施形態に係る磁気再生素子は、図３（ｃ）に示すように、（１）バイアス層３５を、下磁気シールド層２１上であって、磁化自由層２５の左右方向（磁気記録媒体のトラック幅方向）における両側部の媒体対向面と反対側に形成している点、（２）磁気再生素子の媒体対向面側にバイアス層３５が露出しないように、上磁気シールド層２７がバイアス層３５の媒体対向面側を覆うように形成されている点が、第１実施形態と異なっている。

ここで、本実施形態に係る磁気再生素子の製造方法について説明する。第１実施形態の図２（ｈ）までは製造工程が同様であるので、説明を省略し、その後の製造工程から説明する。

図２（ｈ）までと同様の工程後、フォトレジスト３４を塗布、露光、現像してパターニングする。このとき、第１実施形態におけるバイアス層１３と同構成のバイアス層３３の上と、絶縁層２６の上部の媒体対向面側とに、フォトレジスト３４がパターニングされている（図３（ａ）参照）。

次に、バイアス層３５としてのＣｏＰｔを厚さ７０ｎｍで成膜した後、フォトレジスト３４と共に余分なバイアス層３５を除去する（図３（ｂ）参照）。

続いて、絶縁層２６、バイアス層３３及びバイアス層３５の上に、上磁気シールド層２７としてＮｉＦｅを厚さ２μｍで成膜する（図３（ｃ）参照）。この後、第１実施形態の製造工程と同様に磁場中熱処理プロセスを行い、反強磁性層と強磁性層との交換結合を生じさせる。

上記構成によれば、第１実施形態と同様の作用・効果を奏することができるとともに、バイアス層３３からだけでなく、バイアス層３５からもバイアス磁界が磁化自由層２５に印加されるので、磁化自由層２５がより単磁区化しやすくなるという作用・効果も奏する磁気再生素子を提供できる。

なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態や変形例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態や変形例のリソグラフィープロセスはフォトリソグラフィーだけではなく、電子線リソグラフィーやＦＩＢなどの他のリソグラフィープロセスを用いてもよい。

また、図５に示した第１実施形態の磁化自由層５及びバイアス層１３との形状の代わりに、図４に示すような磁化自由層４１及びバイアス層４２とからなる形状の積層体を用いてもよい。具体的には、図４の紙面手前側が媒体対向面側であり、媒体対向面側から媒体対向面と反対側の面にかけて、磁化自由層４１と非磁性中間層（図示せず）との層理面に沿って徐々に拡幅していくように、磁化自由層４１が形成されている。言い換えれば、磁化自由層４１においては、媒体対向面から離れていくにしたがって、すべての部分のトラック方向の長さが、媒体対向面における磁化自由層４１のトラック方向長さ以上となっている。また、バイアス層４２は、磁化自由層４１の途中から媒体対向面と反対側の面にかけて、磁化自由層４１の拡幅に合わせて徐々に拡幅した形状となっている。

この磁気再生素子の磁気ビットの再生は、磁気ビットからの漏洩磁界によって磁気再生素子の磁化自由層４１の磁化が変化することに伴う抵抗変化を読み取ることにより行われる。再生時のノイズの原因となる再生すべき磁気ビット以外のビットからの漏洩磁界は、磁気シールド層（図示せず）により遮断され、ノイズが低減される。ひとつの小さな磁気ビットからの漏洩磁界を感知するためには、磁化自由層４１の媒体対向面において露出している部分の面積が小さいことが必要になる。また、磁化自由層４１全体の磁化が、磁気ビットからの漏洩磁界により変化するためには、磁化自由層４１の紙面奥行き方向の長さが長すぎることは好ましくない。よって、磁化自由層４１の紙面奥行き方向の長さが、あまり長くならないように形成される。また、磁化自由層４１の上部でバイアス層４２の紙面方向手前側に形成されている上磁気シールド層（図示せず）の紙面奥行き方向の長さは、磁気シールドの効果を得るために、ある程度の長さが確保されている。

上述のような構成によると、例えば、磁化自由層４１と非磁性中間層（図示せず）との層理面に平行な方向を記録媒体のトラック方向とした場合、媒体対向面における磁化自由層４１のトラック方向の長さを長くすることなく、磁化自由層４１の図４紙面奥行き方向の長さを長くすることなく、磁化自由層４１の上部でバイアス層４２の図４紙面手前側に形成されている上磁気シールド層（図示せず）の図４紙面奥行き方向の長さを短くすることなく、バイアス層４２と磁化自由層４１との接触面積をより大きくすることができる。その結果として、第１実施形態と同様の作用・効果を有しつつ、バイアス層４２と磁化自由層４１との交換結合をより生じさせることができ、磁化自由層４１を第１実施形態の磁化自由層５よりも単磁区化することができる。

ここで、磁化自由層４１及びバイアス層４２は、図４のように台形でなくても良く、磁化自由層４１における媒体対向面から離れたすべての部分のトラック方向長さが、磁化自由層４１の媒体対向面側のトラック長さよりも長くなっていればよい。このような構造にすることで、磁化自由層４１において磁気ビットからの磁界を感知する部分は小さいままで、磁化自由層４１とバイアス層４２との接触面積がより大きくすることが可能となる。

また、第１実施形態においては、バイアス層１３の媒体対向面をすべて覆うように、上磁気シールド７が形成されているが、バイアス層１３の媒体対向面の少なくとも一部を覆うように上磁気シールドが形成されていてもよい。ただし、第１実施形態の上磁気シールド７の方が、より好ましいのは言うまでもない。

また、第１実施形態の変形例として、絶縁層６の代わりに、図６に示すように、磁気抵抗効果素子の両側部と下部シールド層５１上とに、絶縁層５６としてのＳｉＯ_２を厚さ１０ｎｍで成膜してから、上磁気シールド層（図示せず）を磁化自由層５５、絶縁層５６、バイアス層６３の上に被覆した磁気再生素子としてもよい。この変形例によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、図６における符号５１〜５５、６３、３０１は、第１実施形態の符合１〜５、１３、１０１と同様の部分であるので、その説明を省略する。

（ａ）は、媒体対向面側から見た本発明の第１実施形態に係る磁気再生素子を示す模式図、（ｂ）は、（ａ）のI−I断面矢視図である。図１の磁気再生素子の製造工程の一つを示す模式図であって、所望の積層体を製造した状態を示す図である。図２（ａ）の製造工程後、フォトレジスト１１をバイアス反強磁性層１０の上の中央部付近に塗布した状態を示す図である。図２（ｂ）の製造工程後、下磁気シールド層１の上部まで余分な部分を削った状態を示す図である。図２（ｃ）の製造工程後、フォトレジスト１１を剥離した状態を示す模式図である。図２（ｄ）の製造工程後、再びフォトレジスト１２を塗布した状態を示す模式図であって、（ａ）は媒体対向面側から見た図、（ｂ）は（ａ）のII−II断面矢視図である。図２（ｅ）の製造工程後、磁化自由層５の上部まで余分な部分を削った状態を示す模式図であって、（ａ）は媒体対向面側から見た図、（ｂ）は（ａ）のIII−III断面矢視図である。図２（ｆ）の製造工程後、絶縁層６を形成した状態を示す模式図であって、（ａ）は媒体対向面側から見た図、（ｂ）は（ａ）のIV−IV断面矢視図である。図２（ｇ）の製造工程後、フォトレジスト１２を剥離し、最終的な絶縁層６を形成するためにＳｉＯ_２の余分な部分を除去した状態を示す模式図であって、（ａ）は媒体対向面側から見た図、（ｂ）は（ａ）のV−V断面矢視図である。図２（ｈ）の製造工程後、上磁気シールド層７を形成した状態を示す模式図であって、（ａ）は媒体対向面側から見た図、（ｂ）は（ａ）のVI−VI断面矢視図である。本発明の第１実施形態の変形例に係る磁気再生素子の製造工程の途中からを順に示す斜視模式図である。図３（ａ）の製造工程後、バイアス層３５を形成した状態を示す模式図である。図３（ｂ）の製造工程後、上磁気シールド層２７を形成した状態を示す模式図である。本発明の第１実施形態の変形例に係る磁化自由層４１及びバイアス層４２との形状を示す斜視図である。本発明の第１実施形態に係る磁化自由層５及びバイアス層１３との形状を示す斜視図である。本発明の第１実施形態の変形例に係る磁気再生素子の製造工程の途中を示す斜視図である。

符号の説明

１、２１、５１下磁気シールド層
２、２２、５２反強磁性層
３、２３、５３磁化固定層
４、２４、５４非磁性中間層
５、２５、４１、５５磁化自由層
６、２６、５６絶縁層
７、２７上磁気シールド層
８バイアス非磁性層
９バイアス強磁性層
１０バイアス反強磁性層
１１、１２、３４フォトレジスト
１３、３３、３５、４２、６３バイアス層
１００磁気再生素子
１０１、２０１、３０１基板

Claims

第１の磁気シールド層と、第２の磁気シールド層と、磁化固定層、非磁性中間層、磁化自由層が順に積層されてなる磁気抵抗効果素子と、前記磁化自由層上に形成されている第１のバイアス層とを備え、前記第１の磁気シールドと前記第２の磁気シールドとの間に前記磁気抵抗効果素子が挟まれている磁気再生素子であって、
前記磁化固定層、前記非磁性中間層、前記磁化自由層の積層方向と平行な、記録媒体に対向させるための媒体対向面を有しており、
前記第１のバイアス層における前記媒体対向面側の面の少なくとも一部が、前記第１のシールド層で覆われていることを特徴とする磁気再生素子。
前記第１の磁気シールド層の層理面のうち、前記磁気抵抗効果素子に最も近い層理面が、前記第１のバイアス層における前記第１の磁気シールド層側の層理面よりも、前記磁気抵抗効果素子に近くなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気再生素子。
前記媒体対向面から前記媒体対向面と反対側の面にかけて、前記非磁性中間層との層理面に沿って徐々に拡幅していくように、前記磁化自由層が形成されているとともに、
前記第１のバイアス層が、前記磁化自由層の途中から前記媒体対向面と反対側の面にかけて、前記磁化自由層の拡幅に合わせて徐々に拡幅した形状となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気再生素子。
前記第１のシールド層と前記第２のシールド層との間に挟まれているとともに、前記積層方向と垂直且つ媒体対向面に沿った方向に前記磁化自由層を挟みこみ、前記媒体対向面側の面が前記第１のシールド層で覆われている第２のバイアス層が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気再生素子。