JP3190193B2 - How to use thin film magnetic head - Google Patents

How to use thin film magnetic head

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JP3190193B2 JP35105293A JP35105293A JP3190193B2 JP 3190193 B2 JP3190193 B2 JP 3190193B2 JP 35105293 A JP35105293 A JP 35105293A JP 35105293 A JP35105293 A JP 35105293A JP 3190193 B2 JP3190193 B2 JP 3190193B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録再生装置の再
生ヘッドとして使用される薄膜磁気ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film magnetic head used as a reproducing head of a magnetic recording / reproducing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、磁気記録の高密度化が進み、VT
Rでは500Mb/inch2 、HDDでは200Mb/inch2
という高記録密度のシステムが商品化されている。これ
らのシステムでは、主に誘導型の磁気ヘッドが用いられ
ている。しかしながら、最近では、磁気抵抗効果素子を
具備した磁気抵抗効果型の薄膜磁気ヘッドが、固定ヘッ
ド方式のテープ媒体を再生するシステムだけでなく、相
対速度が数メータ/秒と遅い相対速度をもつ小型HDD
に対してもその高いS/N性から誘導型の磁気ヘッドに
代わって用いられはじめている。
2. Description of the Related Art In recent years, the density of magnetic recording has been increased, and VT
In R 500Mb / inch 2, the HDD 200Mb / inch 2
Has been commercialized. In these systems, an inductive magnetic head is mainly used. However, recently, a magnetoresistive thin-film magnetic head equipped with a magnetoresistive element is used not only in a system for reproducing a tape medium of a fixed head system, but also in a small-sized one having a relative speed as low as several meters / second. HDD
Are also beginning to be used instead of inductive magnetic heads due to their high S / N ratio.

【0003】従来、磁気抵抗効果型の薄膜磁気ヘッドに
おいて信号磁界を感知して抵抗が変化する部分(以下、
MRエレメントと呼ぶ)には、NiFe合金(以下、パ
ーマロイと省略する)が使用されている。パーマロイ
は、良好な軟磁気特性を有するものでも磁気抵抗変化率
が最大で3%程度であり、小型化・大容量化された磁気
記録媒体用のMRエレメントに用いる場合には磁気抵抗
変化率が不充分である。このため、MRエレメント材料
として、より高感度な磁気抵抗変化を示すものが望まれ
ている。
Conventionally, in a magnetoresistive thin-film magnetic head, a portion where a resistance is changed by sensing a signal magnetic field (hereinafter, referred to as a portion).
For the MR element, a NiFe alloy (hereinafter, abbreviated as permalloy) is used. Even if Permalloy has good soft magnetic properties, the magnetoresistance change rate is about 3% at the maximum, and when used for an MR element for a magnetic recording medium having a small size and a large capacity, the magnetoresistance change rate is small. Insufficient. For this reason, a material exhibiting a more sensitive change in magnetoresistance is desired as an MR element material.

【0004】これに対して、最近では2層構造の磁性膜
において、2つの磁性膜の磁化のなす角に依存して電気
抵抗が変化するスピンバルブ現象、あるいは多層構造の
磁性膜において、隣合う磁性膜の磁化のなす角に依存し
て電気抵抗が大きく変化する現象が報告されている。
On the other hand, recently, in a magnetic film having a two-layer structure, a spin valve phenomenon in which the electric resistance changes depending on the angle between the magnetizations of the two magnetic films, or in a magnetic film having a multilayer structure, adjacent to each other. It has been reported that the electrical resistance greatly changes depending on the angle formed by the magnetization of the magnetic film.

【0005】このような、磁気抵抗効果素子の第1の例
として、人工格子型と呼ばれるFe/CrやCo/Cu
等の強磁性膜と非磁性膜をある条件で互いに積層してな
る多層膜により、巨大な磁気抵抗変化、最大で100%
を越える大きな磁気抵抗変化が現れることが知られてい
る(Phys.Rev.Lett.,Vol.61,2472(1988),Phys.Rev.Let
t.,Vol.64,2304(1990))。また、非磁性膜の厚さを変化
させると、磁気抵抗変化率が周期的に変化することが報
告されており、この変化は、非磁性膜の厚さにより磁性
膜が周期的に強磁性結合もしくは反強磁性結合となるた
めに生じると説明されている。多層膜の電気抵抗を結合
状態で比較すると、反強磁性結合状態で高く、強磁性結
合状態で低い。
As a first example of such a magneto-resistance effect element, an artificial lattice type Fe / Cr or Co / Cu
Giant magnetoresistive change, up to 100%
It is known that a large magnetoresistive change exceeding that of Phys. Rev. Lett., Vol. 61, 2472 (1988), Phys. Rev. Let
t., Vol. 64, 2304 (1990)). It has also been reported that when the thickness of the nonmagnetic film is changed, the rate of change in magnetoresistance changes periodically. Alternatively, it is described that this occurs due to antiferromagnetic coupling. When the electric resistance of the multilayer film is compared in the coupled state, it is high in the antiferromagnetic coupling state and low in the ferromagnetic coupling state.

【0006】一方、磁気抵抗効果素子において、反強磁
性結合状態の高い磁気抵抗効果膜を用いると、その結合
力が大きいことから飽和磁界が大きくなる。そこで、反
強磁性結合状態を用いずに、磁化が平行である状態と反
平行である状態の間で抵抗が異なることを利用する方式
がいくつか報告されている。
On the other hand, when a magnetoresistive effect film having a high antiferromagnetic coupling state is used in a magnetoresistive effect element, the saturation magnetic field increases due to its large coupling force. Therefore, there have been reported a number of methods using the difference in resistance between a state where the magnetization is parallel and a state where the magnetization is antiparallel, without using the antiferromagnetic coupling state.

【0007】すなわち、磁気抵抗効果素子の第2の例と
して、保磁力の異なる2種類の膜を用い、この保磁力の
差を利用して両磁性膜の磁化を反平行状態にして磁気抵
抗変化を実現した例がある(日本応用磁気学会誌 Vol.1
5,No.5 813(1991)、いわゆる新庄型)。
That is, as a second example of the magnetoresistance effect element, two types of films having different coercive forces are used, and the magnetization of both magnetic films is changed to an anti-parallel state by utilizing the difference between the coercive forces. (The Journal of the Japan Society of Applied Magnetics Vol.1
5, No.5 813 (1991), so-called Shinjo type).

【0008】さらに、磁気抵抗効果素子の第3の例とし
て、非磁性膜を挟んだ2つの磁性膜の一方に反強磁性膜
による交換バイアスを及ぼして磁化を固着し、もう一方
の磁性膜が外部磁界で磁化反転することにより、非磁性
膜を挟んで磁性膜の磁化方向が互いに平行および反平行
となる状態を作り出して、大きな磁気抵抗変化を実現し
た例がある(Phys.Rev.B.,Vol.45806(1992) ,J.Appl.P
hys.,Vol.69,4774(1991)、いわゆるスピンバルブ型)。
Further, as a third example of the magnetoresistive effect element, an exchange bias by an antiferromagnetic film is applied to one of two magnetic films sandwiching a nonmagnetic film to fix magnetization, and the other magnetic film is There is an example in which a magnetization reversal by an external magnetic field creates a state in which the magnetization directions of a magnetic film are parallel and antiparallel to each other across a non-magnetic film, thereby realizing a large magnetoresistance change (Phys. Rev. B. , Vol.45806 (1992), J.Appl.P
hys., Vol. 69, 4774 (1991), so-called spin valve type).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ここで、図68に従来
の磁気抵抗効果素子を示し、その課題について説明す
る。
FIG. 68 shows a conventional magnetoresistive element, and its problem will be described.

【0010】本発明の第1の課題は以下に示すものであ
る。
The first object of the present invention is as follows.

【0011】従来の磁気抵抗効果素子は、例えば下地膜
202a、軟磁性膜202b、非磁性膜202c、信号
磁界に応答する透磁率の高い軟磁性膜202d、および
保護膜202eが順次積層され、さらに、パターニング
された保護膜202e上にリード201が形成されてな
るものである。このような構成においては、トラック幅
に相当する領域Aの両端にリード201を接続するため
のコンタクト領域Bを有する。ここで、コンタクト領域
Bには、軟磁性膜202dが存在するため、この部分か
らも記録情報を感知する。このためオフトラックしたと
きに隣接トラックからの情報も混入し、S/Nも悪くな
りトラック幅も明確にならない。例えば、200Mb/in
ch2 の記録密度の場合、トラック幅は7μm、トラック
間距離は2μm程度である。この場合、トラック幅は比
較的大きく出力も大きいので、コンタクト領域Bを1μ
m程度以下に設定すれば、コンタクト領域Bは隣接トラ
ック上には存在せず、トラック間距離1μm以下のオフ
トラックなら隣接トラックからの漏洩出力(クロストー
ク)も無視できた。
In a conventional magnetoresistive element, for example, a base film 202a, a soft magnetic film 202b, a nonmagnetic film 202c, a soft magnetic film 202d having a high magnetic permeability responding to a signal magnetic field, and a protective film 202e are sequentially laminated. The lead 201 is formed on the patterned protective film 202e. In such a configuration, contact areas B for connecting the leads 201 are provided at both ends of the area A corresponding to the track width. Here, since the soft magnetic film 202d exists in the contact region B, the recorded information is also sensed from this portion. For this reason, when the track is off-track, information from the adjacent track is also mixed, the S / N is deteriorated, and the track width is not clear. For example, 200 Mb / in
If the recording density of ch 2, the track width is 7 [mu] m, distance between tracks is approximately 2 [mu] m. In this case, since the track width is relatively large and the output is large, the contact area B is 1 μm.
When the distance was set to about m or less, the contact area B did not exist on the adjacent track, and the leakage output (crosstalk) from the adjacent track could be neglected in the off-track with the inter-track distance of 1 μm or less.

【0012】しかしながら、例えば面密度10Gb/inch
2 では、トラック幅が1μm、トラック間距離が0.2
μm程度になるため、出力自体も小さくなり、オフトラ
ック時にコンタクト領域Bが隣接トラック上に存在する
ことになり、隣接トラックからの漏洩出力も無視できな
い。これを避けるためには、コンタクト領域Bをトラッ
ク間距離である0.2μm程度に小さくすればよいが、
量産に際しオーミックコンタクト不良が発生しやすくな
る。
However, for example, an area density of 10 Gb / inch
In the case of 2 , the track width is 1 μm and the distance between tracks is 0.2
Since the thickness is on the order of μm, the output itself is also small, and the contact area B exists on the adjacent track during off-track, and the leakage output from the adjacent track cannot be ignored. To avoid this, the contact area B may be reduced to about 0.2 μm, which is the distance between tracks.
Ohmic contact failure is likely to occur during mass production.

【0013】上述したように、面密度が10Gb/inch2
に近づくにつれて、オフトラック時のコンタクト領域B
での隣接トラックからの漏洩出力が無視できなくなり、
それを避けようとコンタクト領域Bの面積を小さくする
とオーミックコンタクトをとることすら難しくなるとい
う問題がある。
As described above, the area density is 10 Gb / inch 2
, The contact area B during off-track
The leakage output from adjacent tracks at
If the area of the contact region B is reduced to avoid such a problem, there is a problem that it is difficult to make an ohmic contact even.

【0014】本発明の第2の課題は以下に示すものであ
る。
The second object of the present invention is as follows.

【0015】従来からの異方性磁気抵抗効果を利用した
磁気抵抗効果素子において、トラック幅を正確に規定す
る方法としては、図69に示すように、軟磁性膜202
dのトラック幅に相当する領域を信号磁界の流入方向に
延出させる方法である。この場合、磁気抵抗効果素子の
信号磁界方向の反磁界が低減されて透磁率が高くなるの
で、信号磁界に対する感度が向上する。さらに、同様の
感度向上の観点から磁気抵抗効果素子の一部を信号磁界
の流入方向と反対方向に延出させる方法も知られてい
る。しかしながら、いずれの場合においても、図69に
示すように、抵抗変化を検知するためのセンス電流が湾
曲して流れるために、センス電流と磁化のなす角に応じ
て抵抗が変化する異方性磁気抵抗効果を利用した薄膜磁
気ヘッドにおいては、信号磁界に応答して磁気抵抗変化
膜の磁化方向が変化しても抵抗変化率が不充分で、安定
した出力が得られない。特に、トラック幅が狭くなるに
したがってセンス電流の湾曲が大きくなるため、安定し
た出力を得ることが極めて困難になるという問題があ
る。
In a conventional magnetoresistive element utilizing the anisotropic magnetoresistance effect, a method for accurately defining the track width is as shown in FIG.
This is a method of extending a region corresponding to the track width of d in the inflow direction of the signal magnetic field. In this case, the demagnetizing field in the signal magnetic field direction of the magnetoresistive effect element is reduced and the magnetic permeability is increased, so that the sensitivity to the signal magnetic field is improved. Further, a method of extending a part of the magnetoresistive effect element in a direction opposite to the inflow direction of the signal magnetic field is also known from the viewpoint of the same sensitivity improvement. However, in any case, as shown in FIG. 69, since the sense current for detecting the resistance change flows in a curved manner, the resistance changes according to the angle between the sense current and the magnetization. In a thin film magnetic head utilizing the resistance effect, even if the magnetization direction of the magnetoresistive film changes in response to a signal magnetic field, the rate of change in resistance is insufficient and a stable output cannot be obtained. In particular, since the curvature of the sense current increases as the track width decreases, there is a problem that it is extremely difficult to obtain a stable output.

【0016】本発明の第3の課題は以下に示すものであ
る。
The third object of the present invention is as follows.

【0017】従来の磁気抵抗効果素子には、図70
(A)および図70(B)に示すような非磁性膜を挟持
した2つの磁性膜からなり、センス電流を信号磁界方向
に通電し、センス電流による磁界をバイアス磁界として
磁性膜に印加するタイプがある(J.Appl.Phys.53(3),25
96,1982 )。図70中205は下磁性膜、206は非磁
性膜、207は上磁性膜、208a,208bはリード
をそれぞれ示す。同図において、センス電流は、例えば
リード208aより入り、208bより流れ出る。この
ような構成の磁気抵抗効果素子は、センス電流により発
生する磁界の影響を受ける。上磁性膜207には下磁性
膜205と非磁性膜206に流れる電流による磁界が印
加されるものと考えて、各層の膜厚が伝導電子の平均自
由行程以下の場合におけるセンス電流による磁界の大き
さは以下の式(1)で求められる。なお、平均自由行程
は、バルク状のCuの場合、300Kで約300オング
ストロームである。
FIG. 70 shows a conventional magnetoresistive element.
(A) and two magnetic films sandwiching a non-magnetic film as shown in FIG. 70 (B), in which a sense current flows in the signal magnetic field direction and a magnetic field due to the sense current is applied to the magnetic film as a bias magnetic field. (J. Appl. Phys. 53 (3), 25
96, 1982). In FIG. 70, reference numeral 205 denotes a lower magnetic film, 206 denotes a non-magnetic film, 207 denotes an upper magnetic film, and 208a and 208b denote leads. In the figure, a sense current enters, for example, from a lead 208a and flows out from a 208b. The magnetoresistance effect element having such a configuration is affected by a magnetic field generated by a sense current. Considering that a magnetic field due to a current flowing through the lower magnetic film 205 and the non-magnetic film 206 is applied to the upper magnetic film 207, the magnitude of the magnetic field due to the sense current when the thickness of each layer is equal to or less than the mean free path of conduction electrons. Is obtained by the following equation (1). The mean free path is about 300 angstroms at 300 K in the case of bulk Cu.

【0018】 Hx1〜J*(t+d)/2 …(1) 例えば、電流密度J=2×107 A/cm2 、下磁性膜2
05の厚さt=20オングストローム、非磁性膜206
の幅d=50オングストロームのとき、Hx 〜700
(A/m)=9(エルステッド)となる。
H x1 to J * (t + d) / 2 (1) For example, current density J = 2 × 10 7 A / cm 2 , lower magnetic film 2
05, thickness t = 20 angstroms, non-magnetic film 206
When the width d = 50 angstroms, H x 700700
(A / m) = 9 (Oersted).

【0019】また、下磁性膜205にかかる磁界Hx2
上磁性膜207と非磁性膜206に流れる電流に起因す
るものであるのでHx2=−Hx1となる。
The magnetic field H x2 applied to the lower magnetic film 205 is H x2 = −H x1 because it is caused by the current flowing through the upper magnetic film 207 and the non-magnetic film 206.

【0020】したがって、このような条件では上磁性膜
207と下磁性膜205の磁気モーメントは、各層の異
方性磁界がパーマロイ薄膜のように小さい場合(〜3エ
ルステッド)には磁化は反平行になる。しかしながら、
素子エッジ部では、反磁界の影響でエッジカーリングウ
ォールと呼ばれる磁壁が存在し(IEEE Trans.Magn.,Vo
l.24,No.3,May 1988 )、実質上この部分がデッド領域
となる。
Therefore, under these conditions, the magnetic moments of the upper magnetic film 207 and the lower magnetic film 205 are antiparallel when the anisotropic magnetic field of each layer is as small as a permalloy thin film (up to 3 Oersted). Become. However,
At the element edge, there is a domain wall called an edge curling wall due to the effect of a demagnetizing field (IEEE Trans. Magn., Vo
l.24, No. 3, May 1988), this portion is substantially a dead area.

【0021】このような磁気抵抗効果素子においては、
各層内の磁気モーメントが層内で一様であれば素子のも
つ能力を最大限に利用できる。しかしながら、エッジカ
ーリングウォールが存在すると、磁気モーメントが一様
にならず、その部分では信号磁界に対する応答性が悪く
なる。したがって、磁気抵抗効果素子の再生出力はエッ
ジカーリングウォールの存在する割合だけ低下すること
になる。
In such a magnetoresistance effect element,
If the magnetic moment in each layer is uniform in the layer, the ability of the element can be used to the maximum. However, when the edge curling wall is present, the magnetic moment is not uniform, and the response to the signal magnetic field is deteriorated in that portion. Therefore, the reproduction output of the magnetoresistive element decreases by the proportion of the edge curling wall.

【0022】素子の幅方向に磁気異方性を付与した場
合、このエッジカーリングウォールの幅は以下の式
(2)により求められる(IEEE Trans.Magn.,Vol.24,N
o.3,May 1988 )。
When magnetic anisotropy is provided in the width direction of the element, the width of the edge curling wall is obtained by the following equation (2) (IEEE Trans. Magn., Vol. 24, N.
o.3, May 1988).

【0023】 πΔ/2={π3 s *d*t/(2*Hk )}0.5 …(2) ここで、Ms は飽和磁化、Hk は異方性磁界の大きさを
表す。例えば、上記の素子構成で、Hk =3エルステッ
ド、Ms =800Gの場合には、πΔ/2=0.2μm
となる。センス電流を流した場合は式(2)のHk はH
k +Hx となるので、πΔ/2=0.1μmとなる。
ΠΔ / 2 = {π 3 M s * d * t / (2 * H k )} 0.5 (2) where M s represents the saturation magnetization and H k represents the magnitude of the anisotropic magnetic field. . For example, in the above element configuration, when H k = 3 Oe and M s = 800 G, πΔ / 2 = 0.2 μm
Becomes When a sense current is applied, H k in equation (2) is H
Since the k + H x, the πΔ / 2 = 0.1μm.

【0024】面密度10Gb/inch2 の超高密度磁気記録
の場合、1ビット当たりの面積は約0.07μm2 とな
り、トラック幅は1μm以下になる。このとき、素子の
寸法も同程度(1μm角)のディメンジョンとなる。よ
って、エッジカーリングウォールの幅が素子全体に占め
る割合が20%にもなり、素子の80%しかアクティブ
な領域として使用できないという問題が生じる。この問
題は、磁性膜が2つの場合だけではなく、磁性膜と非磁
性膜を交互に積層した場合も同様に問題となる。
In the case of ultra-high density magnetic recording with an areal density of 10 Gb / inch 2 , the area per bit is about 0.07 μm 2 and the track width is 1 μm or less. At this time, the dimensions of the element are also about the same (1 μm square). Therefore, the ratio of the width of the edge curling wall to the entire device is as large as 20%, and only 80% of the device can be used as an active region. This problem becomes a problem not only in the case of two magnetic films but also in the case of alternately laminating magnetic films and non-magnetic films.

【0025】上述したように、磁性膜と非磁性膜が交互
に積層されてなる磁気抵抗効果素子においては、各層の
磁気モーメントが素子端部において端部に対して平行に
なろうとし、エッジカーリングウォールが発生する。素
子が微細化されるとこのエッジカーリングウォールの素
子全体に占める割合が大きくなる。また、極端な場合に
は、中央部付近の磁化も端部に対して平行な成分をもつ
ようになる。このため、磁気抵抗効果素子の再生出力が
低下するという問題がある。
As described above, in a magneto-resistance effect element in which magnetic films and non-magnetic films are alternately laminated, the magnetic moment of each layer tends to be parallel to the end of the element, and edge curling occurs. A wall occurs. When the element is miniaturized, the ratio of the edge curling wall to the entire element increases. In an extreme case, the magnetization near the center also has a component parallel to the end. Therefore, there is a problem that the reproduction output of the magnetoresistive effect element is reduced.

【0026】なお、反強磁性膜を前記磁気抵抗効果素子
の少なくとも片側に配置して、幅方向に一軸性を付与す
ればエッジカーリングウォールはなくなるが、実際開発
されているFeMn系の反強磁性膜は耐食性が非常に悪
いので、この反強磁性膜が外界に露出するような構成を
採ることはできない。
If an antiferromagnetic film is arranged on at least one side of the magnetoresistive element to give uniaxiality in the width direction, the edge curling wall will be eliminated. Since the film has very poor corrosion resistance, it is not possible to adopt a configuration in which this antiferromagnetic film is exposed to the outside.

【0027】本発明の第4の課題は以下に示すものであ
る。
The fourth object of the present invention is as follows.

【0028】従来のパーマロイ等を使用した磁気抵抗効
果素子の場合、磁性膜に現れる磁区の不可逆的な運動に
起因するバルクハウゼンノイズの発生が実用上の問題と
なっている。これを防ぐための技術としては、FeMn
等の反強磁性膜を積層して交換バイアスを得ることや、
素子の両端の近傍に磁性体を配置すること等により磁性
膜を単磁区化することが提案されている(IEEE MAG-14,
521(1978) ,特開昭64−1112号)。
In the case of a conventional magnetoresistive element using permalloy or the like, the occurrence of Barkhausen noise due to irreversible motion of magnetic domains appearing in a magnetic film is a practical problem. As a technique for preventing this, FeMn
To obtain an exchange bias by stacking antiferromagnetic films such as
It has been proposed to arrange a magnetic film into a single magnetic domain by disposing a magnetic material near both ends of the element (IEEE MAG-14,
521 (1978), JP-A-64-1112).

【0029】しかしながら、従来は、単層または各磁性
膜の磁化が同じ向きである多層の磁性膜に対して、上述
したように、一方向のバイアス磁界を印加して単磁区化
することは試みられているが、磁性膜が3層以上になり
各磁性膜の磁化が同じ向きではなく、例えば反平行状態
である場合に各磁性膜を単磁区化する技術は未だ報告さ
れていない。
However, conventionally, as described above, it has been attempted to apply a unidirectional bias magnetic field to a single magnetic layer or a multilayer magnetic film in which the magnetization of each magnetic film has the same direction. However, there is no report yet on a technique for forming each magnetic film into a single magnetic domain when the number of magnetic films is three or more and the magnetization of each magnetic film is not in the same direction, for example, in an antiparallel state.

【0030】本発明の第5の課題は以下に示すものであ
る。
The fifth object of the present invention is as follows.

【0031】図70に示すように、信号磁界方向と抵抗
変化を検知するためのセンス電流の方向が略平行である
従来の薄膜磁気抵抗効果素子の場合、磁束密度が最も高
い媒体対向面側にリードが配置されるので、通常磁気抵
抗効果素子の長さを信号磁界方向と同じ方向に10μm
程度とり、磁気抵抗効果素子の透磁率を高くして信号磁
界方向の反磁界を低減させている。したがって、磁気抵
抗効果素子の信号磁界方向の長さが、それと直交するト
ラック幅方向よりも長くなっている。しかしながら、記
録媒体より媒体対向面から離れるにつれ、磁気抵抗効果
素子に流入した磁束は漏洩するので、磁気抵抗効果素子
において抵抗が変化するのは、媒体対向面より1〜2μ
mの領域のみとなり、感度が低下するという問題があ
る。また、磁気抵抗効果素子の長さを10μm程度と大
きくとっているので、抵抗値が大きくなり、これに伴っ
て発熱によるジョンソンノイズが大きくなる。
As shown in FIG. 70, in the case of a conventional thin film magnetoresistive element in which the direction of a signal magnetic field and the direction of a sense current for detecting a change in resistance are substantially parallel, the direction of the medium facing surface where the magnetic flux density is the highest is increased. Since the leads are arranged, the length of the magnetoresistive element is usually set to 10 μm in the same direction as the signal magnetic field direction.
To some extent, the permeability of the magnetoresistive element is increased to reduce the demagnetizing field in the signal magnetic field direction. Therefore, the length of the magnetoresistive element in the signal magnetic field direction is longer than that in the track width direction orthogonal thereto. However, since the magnetic flux flowing into the magnetoresistive element leaks away from the medium facing surface with respect to the recording medium, the resistance of the magnetoresistive effect element changes by 1 to 2 μm from the medium facing surface.
There is a problem that only the region of m is provided, and the sensitivity is reduced. Further, since the length of the magnetoresistive element is set to be as large as about 10 μm, the resistance value increases, and accordingly, Johnson noise due to heat generation increases.

【0032】本発明の第6の課題は以下に示すものであ
る。
The sixth object of the present invention is as follows.

【0033】上述したスピンバルブ型の磁気抵抗効果素
子では、上磁性膜の磁化は上磁性膜上に形成された例え
ばFeMn等の反強磁性膜と交換結合させて磁化固着せ
しめる一方、下磁性膜の磁化を信号磁界で磁化反転させ
て隣合う磁性膜の磁化を互いに平行状態または反平行状
態として抵抗変化を検知することが行われている。
In the above-described spin-valve type magnetoresistive element, the magnetization of the upper magnetic film is exchange-coupled with an antiferromagnetic film such as FeMn formed on the upper magnetic film to fix the magnetization, while the lower magnetic film is fixed. Is performed by reversing the magnetization of the magnetic film with a signal magnetic field to make the magnetizations of adjacent magnetic films parallel or antiparallel to each other to detect a change in resistance.

【0034】しかしながら、このように反強磁性膜によ
る交換バイアスを及ぼし、磁気抵抗効果素子における2
つの磁性膜の一方を磁化固着膜とした場合は、従来10
6 A/cm2 以上の大電流を通電して抵抗変化率を測定す
ると、発熱によりたびたび抵抗変化率が著しく低下する
という問題がある。
However, the exchange bias is exerted by the antiferromagnetic film as described above, and the exchange bias in the magnetoresistive effect element is reduced.
When one of the two magnetic films is a fixed magnetization film,
When the resistance change rate is measured by passing a large current of 6 A / cm 2 or more, there is a problem that the resistance change rate is often significantly reduced due to heat generation.

【0035】本発明は上記第1〜第6の課題を鑑みてな
されたものである。
The present invention has been made in view of the first to sixth problems.

【0036】すなわち、本発明の第1の発明は、トラッ
ク幅を厳密に規定でき、オフトラック時の隣接トラック
からのクロストークの影響が小さく、しかもリードとの
オーミックコンタクトも良好な磁気抵抗効果素子を具備
した薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。
That is, according to the first aspect of the present invention, a magnetoresistive element capable of strictly defining a track width, having little influence of crosstalk from an adjacent track during off-track, and having good ohmic contact with a lead. It is an object of the present invention to provide a thin-film magnetic head having:

【0037】本発明の第2の発明は、感度が良好で、し
かも安定した出力が得られる磁気抵抗効果素子を具備し
た薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。
A second object of the present invention is to provide a thin-film magnetic head provided with a magnetoresistive element having good sensitivity and capable of obtaining a stable output.

【0038】本発明の第3の発明は、エッジカーリング
ウォールがなく、大きな出力が得られる磁気抵抗効果素
子を具備した薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とす
る。
A third object of the present invention is to provide a thin-film magnetic head having a magnetoresistive element capable of obtaining a large output without an edge curling wall.

【0039】本発明の第4の発明は、バルクハウゼンノ
イズの少ない、3層以上の磁性膜を有する磁気抵抗効果
素子を具備した薄膜磁気ヘッドを提供することを目的と
する。
A fourth object of the present invention is to provide a thin-film magnetic head provided with a magnetoresistive element having three or more magnetic films with little Barkhausen noise.

【0040】本発明の第5の発明は、センス電流が信号
磁界方向に通電されても感度が良好で、かつ発熱による
ジョンソンノイズの小さい磁気抵抗効果素子を具備した
薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。
A fifth invention of the present invention is to provide a thin film magnetic head having a magnetoresistive effect element which has good sensitivity even when a sense current is applied in the direction of a signal magnetic field and has a small Johnson noise due to heat generation. Aim.

【0041】本発明の第6の発明は、大電流が通電され
ても発熱による抵抗変化率の低下がほとんどない、磁化
固着膜を有する磁気抵抗効果素子を具備した薄膜磁気ヘ
ッドを提供することを目的とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a thin-film magnetic head including a magnetoresistive element having a magnetization fixed film, wherein the resistance change rate is hardly reduced even when a large current is applied. Aim.

【0042】[0042]

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するためになされた本発明は、スピンバルブ型、新庄
型または人工格子型の磁気抵抗効果素子を具備した薄膜
磁気ヘッドに関するものであって、基板上に、少なくと
も磁性膜、非磁性膜、および磁性膜が順次積層されてな
る基本構造を有している。ここで、前記磁性膜の材料と
しては、特に規定されない限り、Co、CoFe、Co
Ni、NiFe,センダスト、NiFeCo、Fe8
等を挙げることができる。さらに、Co100-x Fe
x (0<x≦40原子%)からなる磁性膜は、抵抗変化
率が大きくかつ低Hcを示すので好ましい。磁性膜の膜
厚は1〜20nmであることが好ましい。なお、本発明に
おいて前記磁性膜は、強磁性、フェリ磁性のいずれを示
すものであってもよい。また、非磁性膜の材料として
は、Mn、Fe、Ni、Cu、Al、Pd、Pt、R
h、Ru、Ir、Au、またはAg等の非磁性金属やC
uPd、CuPt、CuAu、CuNi合金等を挙げる
ことができる。非磁性膜の膜厚は0.5〜20nmである
ことが好ましく、0.8〜5nmであることが特に好まし
い。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention relates to a thin-film magnetic head having a spin-valve type, Shinjo type or artificial lattice type magnetoresistive element. Has a basic structure in which at least a magnetic film, a non-magnetic film, and a magnetic film are sequentially laminated on a substrate. Here, as the material of the magnetic film, Co, CoFe, Co
Ni, NiFe, Sendust, NiFeCo, Fe 8 N
And the like. Further, Co 100-x Fe
A magnetic film made of x (0 <x ≦ 40 at%) is preferable because it has a large resistance change rate and low Hc. The thickness of the magnetic film is preferably 1 to 20 nm. In the present invention, the magnetic film may be any one of ferromagnetic and ferrimagnetic. The materials of the nonmagnetic film include Mn, Fe, Ni, Cu, Al, Pd, Pt, and R.
non-magnetic metal such as h, Ru, Ir, Au, or Ag, and C
uPd, CuPt, CuAu, CuNi alloy and the like can be mentioned. The thickness of the nonmagnetic film is preferably 0.5 to 20 nm, particularly preferably 0.8 to 5 nm.

【0043】さらに、本発明の薄膜磁気ヘッドは、上述
したような磁性膜と非磁性膜が交互に複数周期に順次積
層された構造を有する磁気抵抗効果素子を具備するもの
であってもよく、また、ここでの磁気抵抗効果素子は、
前記磁性膜と交換結合する強磁性膜、反強磁性膜等を有
していても構わない。
Further, the thin-film magnetic head of the present invention may include a magnetoresistive element having a structure in which the magnetic film and the non-magnetic film are alternately stacked in a plurality of cycles as described above. Also, the magnetoresistive element here is
It may have a ferromagnetic film, an antiferromagnetic film, and the like, which are exchange-coupled with the magnetic film.

【0044】本発明の薄膜磁気ヘッドの磁気抵抗変化素
子の信号磁界に対する応答は、磁界に対して線形ではな
い。もし信号処理の都合上、線形性が要求される場合に
は、センス電流に平行な方向にバイアス磁界をかける手
段を設けることが必要となる。 また、磁化容易軸がセ
ンス電流と平行な向きの場合には、センス電流による磁
界が作用すると、2つの磁性膜の磁化は互いに逆向きに
磁化容易軸からある角度だけ磁化回転する。この角度
は、磁性膜の異方性磁界、センス電流による磁界、およ
び反磁界のバランスで決まる角度であり、0度から90
度までの値をとることが可能である。信号磁界が作用す
ると、2つの磁性膜の磁化は平行になる向きに、互いに
逆方向に回転し、電気抵抗は減少する。もし、磁気抵抗
変化素子の信頼性から許される最大のセンス電流による
磁界で、信号磁界が作用しないときの互いの磁化がなす
角度が直角になっている場合には、信号磁界に対する電
気抵抗変化の線形性がよい。
The response of the magnetoresistive element of the thin-film magnetic head of the present invention to the signal magnetic field is not linear with respect to the magnetic field. If linearity is required for signal processing, it is necessary to provide a means for applying a bias magnetic field in a direction parallel to the sense current. When the easy axis is in a direction parallel to the sense current, when a magnetic field is generated by the sense current, the magnetizations of the two magnetic films rotate in a direction opposite to each other by a certain angle from the easy axis. This angle is an angle determined by the balance between the anisotropic magnetic field of the magnetic film, the magnetic field generated by the sense current, and the demagnetizing field.
Values up to degrees are possible. When a signal magnetic field acts, the magnetizations of the two magnetic films rotate in directions parallel to each other and in opposite directions, and the electric resistance decreases. If the magnetic field due to the maximum sense current allowed by the reliability of the magnetoresistive element is perpendicular to the angle between the magnetizations when no signal magnetic field acts, the change in electrical resistance with respect to the signal magnetic field Good linearity.

【0045】本発明では、2つの磁性膜の磁化は信号磁
界が0の状態で互いに逆向きで容易軸方向を向き、電気
抵抗が最大値をとる。したがって、磁気抵抗変化素子の
可能な電気抵抗変化をすべて利用できるため、大きな出
力を得ることができる。また、本発明の構成によれば、
磁化回転を利用して磁界を検出するので高周波数での磁
界検出が可能である。
In the present invention, the magnetizations of the two magnetic films are opposite to each other in a state where the signal magnetic field is 0 and are oriented in the easy axis direction, and the electric resistance has the maximum value. Therefore, since all possible changes in electric resistance of the magnetoresistive element can be used, a large output can be obtained. According to the configuration of the present invention,
Since the magnetic field is detected using the magnetization rotation, the magnetic field can be detected at a high frequency.

【0046】以下、本発明の磁気抵抗効果素子を具体的
に説明する。
Hereinafter, the magnetoresistance effect element of the present invention will be described in detail.

【0047】本発明の第1の発明は、少なくとも2つの
磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜とを有す
る磁気抵抗効果素子を具備し、前記磁性膜のうち実質的
に外部磁界に応答する磁性膜の幅がリード間距離以下で
あることを特徴とする薄膜磁気ヘッドを提供する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetoresistive effect element having at least two magnetic films and a non-magnetic film sandwiched between the magnetic films, wherein the magneto-resistance effect element is substantially external to the magnetic films. Provided is a thin-film magnetic head, wherein a width of a magnetic film responding to a magnetic field is equal to or less than a distance between leads.

【0048】第1の発明においては、実質的に信号磁界
に応答する少なくとも1つの磁性膜がトラック幅で加工
され、例えば、トラック幅より若干大きめの非磁性膜あ
るいは他の磁性膜のトラック幅以外の部分で、リードと
磁気抵抗効果素子の電気的コンタクトをとることが好ま
しい。
In the first invention, at least one magnetic film substantially responding to a signal magnetic field is processed with a track width, for example, a non-magnetic film slightly larger than the track width or other than the track width of another magnetic film. It is preferable to make electrical contact between the lead and the magnetoresistive effect element at the portion.

【0049】また、すべての磁性膜および非磁性膜を厳
密にトラック幅で加工し、磁化固着用の反強磁性膜や硬
質磁性膜をトラック幅より若干大きめに加工し、前記反
強磁性膜や硬質磁性膜のトラック幅以外の部分にリード
(コンタクト領域)を設けることが好ましい。あるい
は、例えば、導電性の下地膜を設け、リードとのコンタ
クト領域は少なくとも下地膜を残し、少なくとも軟磁性
膜はコンタクト領域をエッチングにより除去することが
好ましい。このような第1の発明では、リードは、実質
的に信号磁界に応答する磁性膜の外側に配置される。
Further, all the magnetic films and non-magnetic films are strictly processed with a track width, and the antiferromagnetic film and the hard magnetic film for fixing the magnetization are processed to be slightly larger than the track width. It is preferable to provide a lead (contact region) in a portion other than the track width of the hard magnetic film. Alternatively, for example, it is preferable to provide a conductive base film, leave at least the base film in the contact region with the lead, and remove the contact region of at least the soft magnetic film by etching. In such a first aspect, the lead is disposed outside the magnetic film that substantially responds to the signal magnetic field.

【0050】第1の発明では、磁気記録媒体の磁化情報
に応答する領域は厳密にリード間のみとなる。これによ
り、トラック間距離よりも小さいオフトラックなら隣接
トラックからのクロストークも無視できる程度に小さく
でき、また、トラック幅を厳密に規定できる。
In the first aspect, the area responding to the magnetization information of the magnetic recording medium is strictly only between the leads. As a result, if an off-track is smaller than the inter-track distance, crosstalk from an adjacent track can be reduced to a negligible level, and the track width can be strictly defined.

【0051】また、コンタクト領域は、完全に信号磁界
に応答しないので、コンタクト領域を隣接トラック上ま
で伸びるほど大きくできる。これにより、上述のような
適切な工程をとることにより、リードと磁気抵抗効果素
子のオーミックコンタクトも確保することができる。
Since the contact region does not completely respond to the signal magnetic field, the contact region can be enlarged as it extends over the adjacent track. Thus, the ohmic contact between the lead and the magnetoresistive element can be ensured by taking the above-described appropriate steps.

【0052】なお、第1の発明は、多層構造の磁気抵抗
効果素子だけでなく、シャントバイアス方式の磁気抵抗
効果素子にも適用することができる。
The first invention can be applied not only to a magneto-resistance effect element having a multilayer structure but also to a shunt-bias type magneto-resistance effect element.

【0053】本発明の第2の発明は、少なくとも2つの
磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜とを有
し、スピン依存散乱による磁気抵抗変化を利用した磁気
抵抗効果素子を具備し、前記磁気抵抗効果素子における
実質的に信号磁界に応答する磁性膜の少なくとも一部が
信号磁界と同じ方向に延出していることを特徴とする薄
膜磁気ヘッドを提供する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetoresistive element having at least two magnetic films and a nonmagnetic film sandwiched between the magnetic films and utilizing a magnetoresistance change due to spin-dependent scattering. A thin film magnetic head, wherein at least a part of a magnetic film in the magnetoresistive element that responds substantially to a signal magnetic field extends in the same direction as the signal magnetic field.

【0054】第2の発明において、信号磁界方向に延出
した磁性膜は、少なくとも2つの磁性膜の一つと交換結
合している強磁性膜であってもよいし、少なくとも2つ
の磁性膜の一つであってもよい。なお、信号磁界方向に
延出した磁性膜は、記録媒体に向う方向(信号磁界流入
方向)およびその反対方向のいずれに延出していてもよ
く、両方向に延出していてもよい。
In the second invention, the magnetic film extending in the signal magnetic field direction may be a ferromagnetic film exchange-coupled to one of the at least two magnetic films, or a magnetic film extending from the at least two magnetic films. It may be one. The magnetic film extending in the signal magnetic field direction may extend in either the direction toward the recording medium (the signal magnetic field inflow direction) or the opposite direction, or may extend in both directions.

【0055】また、第2の発明においては、信号磁界流
入方向に延出した磁性まっくを媒体対向面に露出させ、
磁気抵抗効果素子を構成する他の層を媒体対向面からリ
セスさせることが好ましい。このとき、特にCu等から
なる非磁性膜や必要に応じて形成される交換バイアス印
加用のFeMn等からなる反強磁性膜等の耐食性の低い
層を媒体対向面からリセスさせてヘッド内部に存在させ
ることが好ましい。さらに、やはり耐食性に問題のある
リードと磁気抵抗効果素子との電気的コンタクトを媒体
対向面からリセスした層においてとることにより、リー
ドをヘッド内部に存在させることが好ましい。
Further, in the second invention, the magnetic black extending in the signal magnetic field inflow direction is exposed on the medium facing surface,
It is preferable that other layers constituting the magnetoresistive element are recessed from the medium facing surface. At this time, a layer having low corrosion resistance, such as a nonmagnetic film made of Cu or the like and an antiferromagnetic film made of FeMn or the like for applying an exchange bias formed as necessary is recessed from the medium facing surface to be present inside the head. Preferably. Furthermore, it is preferable that the lead be present inside the head by making electrical contact between the lead having a problem with corrosion resistance and the magnetoresistive element in a layer recessed from the medium facing surface.

【0056】第2の発明では、信号磁界方向に延出させ
た磁性膜の信号磁界方向の反磁界が低減されるので、得
られる薄膜磁気ヘッドの感度が向上する。しかも、この
とき、抵抗値がセンス電流と磁性膜の磁化のなす角に依
存しないスピン依存散乱による磁気抵抗変化を利用して
いるので、センス電流が湾曲して流れても常に安定した
出力を得ることができる。さらに、特に実質的に信号磁
界に応答する磁性膜以外の層に媒体対向面からリセスさ
せた構造にすれば、ヘッド外部に露出させると耐食性に
問題のある反強磁性膜を用いたスピンバルブ型の磁気抵
抗効果素子を具備した高感度の薄膜磁気ヘッドを高い信
頼性で得ることができる。また、このとき、反強磁性膜
とこれによって磁化が固着された磁性膜がヘッド内部に
存在し、実質的に信号磁界に応答する磁性膜が媒体対向
面で露出していれば、様々な素子構造、例えば磁性膜が
3層以上の場合や、あらゆるバイアス方式(バルクハウ
ゼンノイズ対策用)の構造に適用することができる。さ
らに、この構造により、狭トラックであってもトラック
幅を正確に規定することができる。また、第2の発明に
おいては、実質的に信号磁界に応答する磁性膜がトラッ
ク幅方向に延出していてもよい。
In the second aspect, the demagnetizing field in the signal magnetic field direction of the magnetic film extending in the signal magnetic field direction is reduced, so that the sensitivity of the obtained thin-film magnetic head is improved. Moreover, at this time, a stable output is always obtained even if the sense current is curved and flows, since the resistance value uses a magnetoresistance change due to spin-dependent scattering that does not depend on the angle between the sense current and the magnetization of the magnetic film. be able to. Furthermore, a spin valve type using an antiferromagnetic film that has a problem of corrosion resistance when exposed to the outside of the head, especially if the structure is recessed from the medium facing surface to a layer other than the magnetic film that substantially responds to the signal magnetic field. A highly sensitive thin-film magnetic head having the above-described magnetoresistive element can be obtained with high reliability. At this time, if the antiferromagnetic film and the magnetic film having the magnetization fixed by the antiferromagnetic film exist inside the head and the magnetic film substantially responding to the signal magnetic field is exposed from the medium facing surface, various elements may be used. The present invention can be applied to a structure, for example, a structure having three or more magnetic films, or a structure of any bias method (for measures against Barkhausen noise). Further, with this structure, the track width can be accurately defined even for a narrow track. In the second aspect, the magnetic film substantially responding to the signal magnetic field may extend in the track width direction.

【0057】本発明の第3の発明は、少なくとも2つの
磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜とを有す
る磁気抵抗効果素子を具備し、前記磁性膜の一つがトラ
ック幅方向に延出し、かつ、他の磁性膜の幅に対応する
部分の厚さが他の部分よりも厚く形成されており、信号
磁界が0の場合に前記磁性膜のそれぞれの磁化のトラッ
ク幅方向の成分が互いに反平行であることを特徴とする
薄膜磁気ヘッドを提供する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a magnetoresistive element having at least two magnetic films and a non-magnetic film sandwiched between the magnetic films, wherein one of the magnetic films is in a track width direction. And the thickness of the portion corresponding to the width of the other magnetic film is formed to be thicker than the other portion, and when the signal magnetic field is 0, the magnetization of the magnetic film in the track width direction is zero. Provided is a thin-film magnetic head, wherein components are antiparallel to each other.

【0058】また、本発明の第3の発明は、少なくとも
2つの磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜
と、前記磁性膜の一つと交換結合した強磁性膜とを有す
る磁気抵抗効果素子を具備し、前記強磁性膜がトラック
幅方向に延出し、信号磁界が0の場合に前記強磁性膜の
磁化方向がトラック幅方向と略平行であることを特徴と
する薄膜磁気ヘッドを提供する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a magnetic device comprising at least two magnetic films, a non-magnetic film sandwiched between the magnetic films, and a ferromagnetic film exchange-coupled to one of the magnetic films. A thin film magnetic head comprising a resistance effect element, wherein the ferromagnetic film extends in the track width direction, and when the signal magnetic field is zero, the magnetization direction of the ferromagnetic film is substantially parallel to the track width direction. I will provide a.

【0059】すなわち、第3の発明の第1の態様におい
ては、一部がトラック幅方向に延出した磁性膜の厚さを
他の磁性膜の幅の部分だけ厚くする。したがって、磁性
膜の厚さが変化する部分から漏洩磁路を発生させること
ができ、この磁界が他の磁性膜のトラック幅方向端部に
印加されるので、他の磁性膜のエッジカーリングウォー
ルを取り除くことが可能となる。
That is, in the first aspect of the third invention, the thickness of the magnetic film partially extending in the track width direction is increased by the width of the other magnetic film. Therefore, a leakage magnetic path can be generated from the portion where the thickness of the magnetic film changes, and this magnetic field is applied to the end of the other magnetic film in the track width direction, so that the edge curling wall of the other magnetic film is removed. It can be removed.

【0060】さらに、第3の発明の第2の態様において
は、一部がトラック幅方向に延出した強磁性膜が、2つ
の磁性膜の1つと交換結合する。したがって、この強磁
性膜と交換結合した磁性膜のトラック幅方向の端部にバ
イアス磁界が印加されるので、磁性膜のエッジカーリン
グウォールを取り除くことが可能となる。ここで、2つ
の磁性膜の1つと交換結合する強磁性膜は、高い比抵抗
を有していることが好ましい。なお、第3の発明では、
一部がトラック幅方向に延出した磁性膜には、硬質磁性
膜等によりトラック幅方向バイアス磁界が印加されるこ
とが好ましい。
Further, in the second aspect of the third invention, the ferromagnetic film partially extending in the track width direction is exchange-coupled with one of the two magnetic films. Therefore, a bias magnetic field is applied to the end of the magnetic film exchange-coupled with the ferromagnetic film in the track width direction, so that the edge curling wall of the magnetic film can be removed. Here, it is preferable that the ferromagnetic film exchange-coupled with one of the two magnetic films has a high specific resistance. In the third invention,
It is preferable that a bias magnetic field in the track width direction is applied to the magnetic film partially extending in the track width direction by a hard magnetic film or the like.

【0061】第3の発明において、例えば、2つの磁性
膜にトラック幅方向と略平行で互いに逆方向のバイアス
磁界が印加される。このとき、少なくとも一方の磁性膜
には、上述したように、トラック幅方向端部にもバイア
ス磁界が充分印加されるので、この磁性膜の端部に磁極
がほとんど発生せず、反磁界がなくなり、エッジカーリ
ングウォールが取り除かれる。したがって、素子幅が小
さくなる、狭トラックとなってもエッジカーリングウォ
ールの発生を抑え、再生出力の低下を防止することがで
きる。
In the third aspect, for example, bias magnetic fields substantially parallel to the track width direction and opposite to each other are applied to the two magnetic films. At this time, as described above, the bias magnetic field is sufficiently applied to at least one of the magnetic films also at the end in the track width direction, so that almost no magnetic pole is generated at the end of the magnetic film and the demagnetizing field is eliminated. The edge curling wall is removed. Therefore, even when the track width becomes small or the track becomes narrow, the generation of edge curling wall can be suppressed, and the reproduction output can be prevented from lowering.

【0062】本発明の第4の発明は、3層以上の奇数層
の磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜とを有
し、信号磁界が0の場合に隣合う前記磁性膜の磁化方向
が略反平行状態である磁気抵抗効果素子を具備し、トラ
ック幅方向における前記磁気抵抗効果素子の両側に、そ
れぞれトラック幅方向と略平行方向であって互いに略同
一方向に磁化された2つのバイアス印加用の硬質磁性体
が配置され、かつ、信号磁界0の場合に前記磁気抵抗効
果素子における最上層および最下層の磁性膜と2つのバ
イアス印加用の硬質磁性体の磁化方向が略同一であるこ
とを特徴とする薄膜磁気ヘッドを提供する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an odd-numbered magnetic film having three or more layers, and a non-magnetic film sandwiched between the magnetic films. A magnetoresistive element in which a magnetization direction of the film is substantially anti-parallel; and magnetized in both directions substantially parallel to the track width direction and substantially in the same direction on both sides of the magnetoresistive element in the track width direction. The two hard magnetic materials for bias application are arranged, and when the signal magnetic field is 0, the magnetization directions of the uppermost and lowermost magnetic films and the two hard magnetic materials for bias application in the magnetoresistive element are changed. A thin-film magnetic head characterized by being substantially the same is provided.

【0063】また、本発明の第4の発明は、4層以上の
偶数層の磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜
とを有し、信号磁界0の場合に隣合う前記磁性膜の磁化
方向が略反平行状態である磁気抵抗効果素子を有し、ト
ラック幅方向における前記磁気抵抗効果素子の両側に、
それぞれ前記磁性膜の表面と略直交な方向であって互い
に略反対方向に磁化された2つのバイアス印加用の硬質
磁性体が前記磁気抵抗効果素子の両側に配置され、か
つ、信号磁界0の場合に前記磁気抵抗効果素子における
最上層および最下層の磁性膜と2つのバイアス印加用の
硬質磁性体の磁化方向が時計回りまたは反時計回りの関
係を満足することを特徴とする薄膜磁気ヘッドを提供す
る。
A fourth invention of the present invention has four or more even-numbered magnetic films and a non-magnetic film sandwiched between the magnetic films, and is adjacent to each other when the signal magnetic field is zero. A magnetoresistive element in which the magnetization direction of the magnetic film is substantially anti-parallel, and on both sides of the magnetoresistive element in the track width direction,
Two hard magnetic bodies for bias application, each magnetized in a direction substantially perpendicular to the surface of the magnetic film and in a direction substantially opposite to each other, are arranged on both sides of the magnetoresistive element, and when no signal magnetic field is applied. A thin film magnetic head wherein the magnetization directions of the uppermost and lowermost magnetic films and the two bias applying hard magnetic materials in the magnetoresistive element satisfy a clockwise or counterclockwise relationship. I do.

【0064】第4の発明において、磁性膜数が奇数の場
合に各磁性膜を単磁区化するための手段としては、例え
ば磁性膜に隣接して設置された永久磁石による磁界が使
用される。なお、このときセンス電流を信号磁界方向に
通電し、永久磁石による磁界とこのセンス電流による電
流磁界を組み合わせて使用してもよい。
In the fourth aspect of the present invention, when the number of magnetic films is an odd number, as a means for converting each magnetic film into a single magnetic domain, for example, a magnetic field by a permanent magnet provided adjacent to the magnetic film is used. At this time, a sense current may be supplied in the signal magnetic field direction, and the magnetic field generated by the permanent magnet may be used in combination with the current magnetic field generated by the sense current.

【0065】一方、磁性膜数が偶数の場合に各磁性膜を
単磁区化するための手段として、例えば磁性膜に隣接し
て配置された垂直磁化膜による磁界が使用される。ま
た、この場合も信号磁界方向に通電されるセンス電流に
よる電流磁界を併せて使用することが好ましい。
On the other hand, when the number of magnetic films is even, as a means for dividing each magnetic film into a single magnetic domain, for example, a magnetic field by a perpendicular magnetization film arranged adjacent to the magnetic film is used. Also in this case, it is preferable to use a current magnetic field generated by a sense current supplied in the signal magnetic field direction.

【0066】第4の発明では、各磁性膜には、永久磁石
または垂直磁化膜からの一様磁界さらにはセンス電流に
よる電流磁界と、他の磁性膜からの静磁界の和がバイア
ス磁界として印加される。したがって、永久磁石または
垂直磁化膜から発生する磁界の強度や多層膜との距離間
隔、センス電流の大きさ、多層膜の寸法等を制御して、
永久磁石または垂直磁化膜からの一様磁界と電流磁界お
よび静磁界とのバランスをとることによって、信号磁界
が0の場合に磁化方向が互いに略反平行状態である各磁
性膜に対してそれぞれの向きにバイアス磁界を印加する
ことができ、各磁性膜を単磁区化することができる。
In the fourth invention, the sum of a uniform magnetic field from a permanent magnet or a perpendicular magnetization film, a current magnetic field generated by a sense current, and a static magnetic field from another magnetic film is applied to each magnetic film as a bias magnetic field. Is done. Therefore, by controlling the strength of the magnetic field generated from the permanent magnet or the perpendicular magnetization film, the distance between the magnetic film and the multilayer film, the magnitude of the sense current, the dimensions of the multilayer film, etc.
By balancing the uniform magnetic field from the permanent magnet or the perpendicular magnetic film with the current magnetic field and the static magnetic field, when the signal magnetic field is 0, the respective magnetic films whose magnetization directions are substantially antiparallel to each other are respectively set. A bias magnetic field can be applied in the direction, and each magnetic film can be made into a single magnetic domain.

【0067】本発明の第5の発明は、少なくとも2つの
磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜とを有
し、抵抗変化を検知するためのセンス電流の方向が信号
磁界方向と略平行である磁気抵抗効果素子を具備し、前
記磁気抵抗効果素子上に少なくとも3つの電流端子がそ
れぞれ離隔して並設されていることを特徴とする薄膜磁
気ヘッドを提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided at least two magnetic films and a non-magnetic film sandwiched between the magnetic films, and a direction of a sense current for detecting a resistance change is a signal magnetic field direction. And a magnetoresistive element substantially parallel to the thin film magnetic head, wherein at least three current terminals are arranged in parallel on the magnetoresistive element at a distance from each other.

【0068】第5の発明においては、隣合う電流端子間
の磁性膜の2つの領域に流れる電流の方向が異なる場合
と隣合う電流端子間の磁性膜の2つの領域に流れる電流
の方向が同じ場合がある。ただし、磁性膜の単磁区化の
観点から、隣合う電流端子間の磁性膜の2つの領域に流
れる電流を同一方向とすることが好ましい。
In the fifth invention, the direction of the current flowing in the two regions of the magnetic film between the adjacent current terminals is different from the direction of the current flowing in the two regions of the magnetic film between the adjacent current terminals. There are cases. However, from the viewpoint of forming the magnetic film into a single magnetic domain, it is preferable that the currents flowing in the two regions of the magnetic film between the adjacent current terminals be in the same direction.

【0069】第5の発明では、センス電流が信号磁界方
向に通電され、記録媒体から磁気抵抗効果素子に流入す
る磁束の密度が最も高い媒体対向面側にもリードが配置
され、実質上この部分がデッド領域となるので、、磁気
抵抗効果素子の信号磁界方向の長さをトラック幅方向の
長さよりも長く設定することが好ましい。すなわち、上
述したように、磁気抵抗効果素子の信号磁界方向の長さ
を長く設定することにより、実質的に信号磁界に応答す
る磁性膜の信号磁界方向の反磁界が低減され透磁率が向
上する。ただし、このとき、磁気抵抗効果素子に流れた
磁束は媒体対向面から離れるほど大きく漏洩するので、
第5の発明においては、通常、隣合う電流端子間の磁性
膜の2つの領域のうち媒体対向面側の領域に流れる電流
で磁性膜の抵抗変化が検知される。
According to the fifth aspect, the sense current is applied in the signal magnetic field direction, and the lead is also arranged on the medium facing surface side where the density of the magnetic flux flowing from the recording medium into the magnetoresistive element is highest. Therefore, it is preferable to set the length of the magnetoresistive element in the signal magnetic field direction longer than the length in the track width direction. That is, as described above, by setting the length of the magnetoresistive element in the signal magnetic field direction to be long, the demagnetizing field in the signal magnetic field direction of the magnetic film that substantially responds to the signal magnetic field is reduced, and the magnetic permeability is improved. . However, at this time, the magnetic flux flowing to the magnetoresistive element leaks away from the medium facing surface.
In the fifth aspect, normally, a change in resistance of the magnetic film is detected by a current flowing in a region on the medium facing surface side among two regions of the magnetic film between adjacent current terminals.

【0070】しかも、第5の発明では、磁気抵抗効果素
子の媒体対向面と反対側にも第3番目の端子が設けられ
ているので、磁性膜全体を単磁区化してバルクハウゼン
ノイズを取り除くことができ、感度向上を図ることがで
きる。さらに、隣合う電流端子間の磁性膜の2つの領域
のうち、抵抗変化を検知する領域と、抵抗変化を検知し
ない領域に流れる電流値をそれぞれ適宜制御することに
より、発熱によるジョンソンノイズを抑えることも可能
である。なお、第5の発明は、多層構造の磁気抵抗効果
素子だけでなく、シャントバイアス方式の磁気抵抗効果
素子にも適用することができる。
Further, in the fifth aspect, since the third terminal is also provided on the side opposite to the medium facing surface of the magnetoresistive element, the entire magnetic film is made into a single magnetic domain to remove Barkhausen noise. And sensitivity can be improved. In addition, of the two regions of the magnetic film between the adjacent current terminals, a current value flowing in a region where a resistance change is detected and a current value flowing in a region where a resistance change is not detected are appropriately controlled, thereby suppressing Johnson noise due to heat generation. Is also possible. The fifth invention can be applied not only to a magnetoresistive element having a multilayer structure but also to a shunt bias type magnetoresistive element.

【0071】本発明の第6の発明は、少なくとも2つの
磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜とを有
し、前記磁性膜の一つは信号磁界が印加されてもその磁
化方向が実質的に保持される磁化固着膜である磁気抵抗
効果素子を具備し、抵抗変化を検知するためのセンス電
流は、前記センス電流による磁界の方向が磁化固着膜で
ある磁性膜の磁化方向と略同一方向となるように通電さ
れることを特徴とする薄膜磁気ヘッドを提供する。
A sixth invention of the present invention has at least two magnetic films and a non-magnetic film sandwiched between the magnetic films, and one of the magnetic films is provided even when a signal magnetic field is applied. A sense current for detecting a change in resistance, wherein the direction of a magnetic field caused by the sense current is the magnetization of a magnetic film that is a magnetization fixed film. A thin-film magnetic head characterized in that current is supplied so as to be substantially the same as the direction.

【0072】第6の発明において、磁化固着膜となる磁
性膜は、例えば反強磁性膜との交換結合によって磁化固
着され、他の磁性膜が信号磁界に応答する磁界検出膜と
なる。このとき、信号磁界が0の場合の2つの磁性膜の
磁化方向を略直交とすることが好ましい。
In the sixth aspect, the magnetic film serving as the magnetization fixed film is magnetization fixed by, for example, exchange coupling with an antiferromagnetic film, and the other magnetic film becomes a magnetic field detection film responding to a signal magnetic field. At this time, it is preferable that the magnetization directions of the two magnetic films when the signal magnetic field is 0 are substantially orthogonal.

【0073】第6の発明では、抵抗変化を検知するため
のセンス電流は、このセンス電流が電流磁界の方向が磁
化固着膜となる磁性膜の磁化方向と略同一方向となるよ
うに磁化固着膜となる磁性膜の磁化方向と略直交方向に
通電される。したがって、打電粒が通電されたことに伴
う発熱により、反強磁性膜等と磁化固着膜となる磁性膜
との交換結合力が低下しても、磁化固着膜となる磁性膜
には、その磁化方向と略同一方向に大きな電流磁界が印
加されるので、磁化固着膜となる磁性膜の磁化方向が不
安定となることに起因する抵抗変化率の低下を防止する
ことが可能となる。
According to the sixth aspect of the present invention, the sense current for detecting the resistance change is such that the direction of the current magnetic field is substantially the same as the magnetization direction of the magnetic film serving as the magnetization fixed film. Is applied in a direction substantially perpendicular to the magnetization direction of the magnetic film. Therefore, even if the exchange coupling force between the antiferromagnetic film or the like and the magnetic film serving as the magnetization pinned film is reduced due to heat generated by the electrified particles being energized, the magnetic film serving as the magnetization fixed film retains its magnetization. Since a large current magnetic field is applied in substantially the same direction as the direction, it is possible to prevent a decrease in the rate of change in resistance due to the magnetization direction of the magnetic film serving as the magnetization fixed film becoming unstable.

【0074】[0074]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。 実施例A 図1(A)は本発明の第1の発明の一実施例を示す斜視
図である。図中10は基板を示す。基板10上には、F
eMn等からなる反強磁性膜11あるいはCoPt等か
らなる硬質磁性膜が形成されている。反強磁性膜11上
には、NiFe等からなる下磁性膜12、Cu等からな
る非磁性膜13、およびNiFe等からなる上磁性膜1
4が形成されている。さらに、上磁性膜14上には、T
i,SiO2 等からなる保護膜15が形成されている。
非磁性膜13、上磁性膜14、および保護膜15、並び
に下磁性膜12の一部は、能動領域以外の領域がエッチ
ングにより除去されている。エッチングにより除去した
能動領域以外の下磁性膜12上にCu/Cr等からなる
リード16が形成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. Embodiment A FIG. 1A is a perspective view showing an embodiment of the first invention of the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes a substrate. On the substrate 10, F
An antiferromagnetic film 11 made of eMn or the like or a hard magnetic film made of CoPt or the like is formed. On the antiferromagnetic film 11, a lower magnetic film 12 made of NiFe or the like, a nonmagnetic film 13 made of Cu or the like, and an upper magnetic film 1 made of NiFe or the like.
4 are formed. Further, on the upper magnetic film 14, T
A protective film 15 made of i, SiO 2 or the like is formed.
In the non-magnetic film 13, the upper magnetic film 14, the protective film 15, and a part of the lower magnetic film 12, regions other than the active region are removed by etching. A lead 16 made of Cu / Cr or the like is formed on the lower magnetic film 12 other than the active region removed by etching.

【0075】図1(A)に示す磁気抵抗効果素子におい
て、下磁性膜12の磁化は全体が反強磁性膜11により
固着されており、上磁性膜14のコンタクト領域Bはエ
ッチング除去されているため磁気抵抗効果素子の能動領
域は厳密にリード間Aとなる。このため、コンタクト領
域Bは記録情報を検出しないので、コンタクト領域Bも
大きくとることができる。
In the magnetoresistive element shown in FIG. 1A, the entire magnetization of the lower magnetic film 12 is fixed by the antiferromagnetic film 11, and the contact region B of the upper magnetic film 14 is removed by etching. Therefore, the active region of the magnetoresistive effect element is exactly between the leads A. For this reason, since the contact area B does not detect the recording information, the contact area B can be made large.

【0076】また、後述のようにリード16の形成直前
に、コンタクト領域Bの非磁性膜13、上磁性膜14、
および保護膜15、並びに下磁性膜12の一部をエッチ
ング除去して洗浄するため、コンタクト領域Bのオーミ
ックコンタクトを確実にとることができる。
As will be described later, immediately before the formation of the lead 16, the nonmagnetic film 13, the upper magnetic film 14,
In addition, since the protective film 15 and a part of the lower magnetic film 12 are removed by etching and washed, an ohmic contact in the contact region B can be reliably obtained.

【0077】この素子において、コンタクト領域Bの非
磁性膜13はエッチングにより除去されているが、必ず
しも除去する必要はない。また、コンタクト領域Bの下
磁性膜12は、部分的にエッチング除去されているが、
まったくエッチング除去しなくてもよく、反強磁性膜1
1や硬質磁性膜が導電性をもつ場合には全部エッチング
除去してもよい。
In this device, the nonmagnetic film 13 in the contact region B has been removed by etching, but it is not always necessary to remove it. The lower magnetic film 12 of the contact region B is partially etched away,
The antiferromagnetic film 1 does not need to be removed by etching at all.
If the hard magnetic film 1 or the hard magnetic film has conductivity, it may be entirely removed by etching.

【0078】この場合、FeMnで固着されている側の
磁性膜の膜厚は、反対側の磁性膜より大きい方が好まし
い。このように設定することにより、トラック幅が狭い
ときにおいても、上下磁性膜の磁化の反平行状態を実現
しやすい。
In this case, it is preferable that the thickness of the magnetic film fixed on the side of FeMn is larger than that of the magnetic film on the opposite side. With such a setting, even when the track width is narrow, it is easy to realize the antiparallel state of the magnetization of the upper and lower magnetic films.

【0079】図1(B),(C)および図2(A)〜
(D)は、本発明の第1の発明の他の実施例を示す斜視
図である。具体的には、図1(B)は、コンタクト領域
Bの非磁性膜13も一部残存させたものを示す。図1
(C)は、コンタクト領域Bの下磁性膜12をすべてエ
ッチングして除去したものを示す。図2(A)は、導電
性の下地膜17の能動領域上に反強磁性膜11あるいは
硬質磁性膜、下磁性膜12、非磁性膜13、上磁性膜1
4、および保護膜15を順次形成し、下地膜17のコン
タクト領域上にリード16を形成したものを示す。図2
(B)は、導電性の下地膜17の能動領域上に下磁性膜
12、非磁性膜13、上磁性膜14、反強磁性膜11あ
るいは硬質磁性膜、および保護膜15を順次形成し、下
地膜17のコンタクト領域上にリード16を形成したも
のを示す。図2(C)は、反強磁性膜11あるいは硬質
磁性膜上に下磁性膜12、非磁性膜13、中間磁性膜1
8、非磁性膜13、上磁性膜14、および保護膜15を
順次形成し、コンタクト領域Bに一部残存させた下磁性
膜12上にリード16を形成したものを示す。この磁気
抵抗効果素子は、下磁性膜12の磁化は反強磁性膜11
あるいは硬質磁性膜により固着され、中間磁性膜18お
よび上磁性膜14が信号磁界に応答するタイプのもので
ある。図2(D)は、導電性の下地膜17の能動領域A
上に下磁性膜12、非磁性膜13、中間磁性膜18、非
磁性膜13、上磁性膜14、反強磁性膜11あるいは硬
質磁性膜、および保護膜15を順次形成し、下地膜17
のコンタクト領域B上にリード16を形成したものを示
す。この磁気抵抗効果素子は、上磁性膜14の磁化は反
強磁性膜11あるいは硬質磁性膜により固着され、中間
磁性膜18および下磁性膜12が信号磁界に応答するタ
イプのものである。
FIGS. 1B and 1C and FIGS.
(D) is a perspective view showing another embodiment of the first invention of the present invention. Specifically, FIG. 1B shows a structure in which a part of the nonmagnetic film 13 in the contact region B is also left. FIG.
(C) shows a state where the lower magnetic film 12 of the contact region B is entirely removed by etching. FIG. 2A shows an antiferromagnetic film 11 or a hard magnetic film, a lower magnetic film 12, a nonmagnetic film 13, and an upper magnetic film 1 on an active region of a conductive base film 17.
4 and the protective film 15 are sequentially formed, and the lead 16 is formed on the contact region of the base film 17. FIG.
(B), a lower magnetic film 12, a nonmagnetic film 13, an upper magnetic film 14, an antiferromagnetic film 11 or a hard magnetic film, and a protective film 15 are sequentially formed on an active region of a conductive base film 17, The lead 16 is formed on the contact region of the base film 17. FIG. 2C shows the lower magnetic film 12, the nonmagnetic film 13, and the intermediate magnetic film 1 on the antiferromagnetic film 11 or the hard magnetic film.
8, a non-magnetic film 13, an upper magnetic film 14, and a protective film 15 are sequentially formed, and a lead 16 is formed on the lower magnetic film 12 partially left in the contact region B. In this magnetoresistive element, the magnetization of the lower magnetic film 12 is
Alternatively, the intermediate magnetic film 18 and the upper magnetic film 14 are fixed by a hard magnetic film and respond to a signal magnetic field. FIG. 2D shows the active region A of the conductive base film 17.
A lower magnetic film 12, a non-magnetic film 13, an intermediate magnetic film 18, a non-magnetic film 13, an upper magnetic film 14, an antiferromagnetic film 11 or a hard magnetic film, and a protective film 15 are sequentially formed thereon.
In which the leads 16 are formed on the contact region B of FIG. In this magnetoresistive element, the magnetization of the upper magnetic film 14 is fixed by the antiferromagnetic film 11 or the hard magnetic film, and the intermediate magnetic film 18 and the lower magnetic film 12 respond to a signal magnetic field.

【0080】なお、本発明の第1の発明にかかる磁気抵
抗効果素子の作製工程の一例を図3(A)〜(E)に示
す。
FIGS. 3A to 3E show an example of a manufacturing process of the magnetoresistive element according to the first invention of the present invention.

【0081】まず、図3(A)に示すように、基板10
上に反強磁性膜11あるいは硬質磁性膜、下磁性膜1
2、非磁性膜13、上磁性膜14、および保護膜15を
順次形成し、略短冊状となるようにすべての膜をエッチ
ングする。次いで、図3(B)に示すように、基板10
および保護膜15上に逆テーパレジスト19を形成して
パターニングする。これを蒸着装置等の真空容器中に載
置し、図3(C)に示すように、逆スパッタを行いコン
タクト領域の保護膜15、上磁性層14、および非磁性
膜13、並びに下磁性膜12の一部をエッチングする。
First, as shown in FIG.
Antiferromagnetic film 11 or hard magnetic film, lower magnetic film 1
2. A non-magnetic film 13, an upper magnetic film 14, and a protective film 15 are sequentially formed, and all the films are etched so as to have a substantially strip shape. Next, as shown in FIG.
Then, an inverse taper resist 19 is formed on the protective film 15 and patterned. This is placed in a vacuum vessel such as a vapor deposition device, and reverse sputtering is performed to protect the contact region with the protective film 15, the upper magnetic layer 14, the nonmagnetic film 13, and the lower magnetic film, as shown in FIG. 12 is etched.

【0082】次いで、図3(D)に示すように、真空を
破らずにCr/Cu16´を順次成膜する。その後、図
3(E)に示すように、アセトン等を用いて超音波洗浄
することによりリフトオフし、本発明の第1の発明にか
かる磁気抵抗効果素子を得る。 実施例B1 図4は本発明の第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子の一実施例を示す斜視図である。
Next, as shown in FIG. 3D, Cr / Cu 16 'is sequentially formed without breaking the vacuum. Thereafter, as shown in FIG. 3E, lift-off is performed by ultrasonic cleaning using acetone or the like, and a magnetoresistive element according to the first invention of the present invention is obtained. Embodiment B1 FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of a spin-valve magnetoresistive element according to the second invention of the present invention.

【0083】基板20上にNiFe合金等からなる下磁
性膜21が形成されている。この下磁性膜21はその端
面が媒体対向面に露出するように延出されている。下磁
性膜21上にはCu等からなる非磁性膜22、NiFe
合金等からなる上磁性膜23、および反強磁性膜24が
順次形成されており、これらの膜は媒体対向面に露出し
ないようにエッチングにより所定の部分が除去されてい
る。反強磁性膜24上には、リード25が形成されてい
る。
A lower magnetic film 21 made of a NiFe alloy or the like is formed on a substrate 20. The lower magnetic film 21 extends so that its end face is exposed to the medium facing surface. On the lower magnetic film 21, a nonmagnetic film 22 made of Cu or the like, NiFe
An upper magnetic film 23 and an antiferromagnetic film 24 made of an alloy or the like are sequentially formed, and predetermined portions of these films are removed by etching so as not to be exposed to the medium facing surface. Leads 25 are formed on the antiferromagnetic film 24.

【0084】次に、図4に示す磁気抵抗効果素子の作製
方法を図5(A)〜(C)に示す。なお、図5(A)〜
(C)は図5のA方向から見た断面を示す。
Next, FIGS. 5A to 5C show a method of manufacturing the magnetoresistive element shown in FIG. In addition, FIG.
(C) shows a cross section viewed from the direction A in FIG.

【0085】まず、基板20上に信号磁界に応答する下
磁性膜21を厚さ約8nmでスパッタリングにより成膜す
る。次いで、図5(A)に示すように、この後に成膜す
る反強磁性膜24等の膜を成膜する部分以外にレジスト
層26を形成する。次いで、図5(B)に示すように、
リフトオフ法で非磁性膜22を厚さ約2nmで、上磁性膜
23を厚さ約4nmで、反強磁性膜24を厚さ約14nmで
成膜する。このとき、下磁性膜21の表面を清浄する目
的でこれらの膜を成膜する前にスパッタエッチングを行
うことが望ましい。
First, a lower magnetic film 21 responsive to a signal magnetic field is formed on a substrate 20 to a thickness of about 8 nm by sputtering. Next, as shown in FIG. 5A, a resist layer 26 is formed in a portion other than a portion where a film such as an antiferromagnetic film 24 to be formed later is formed. Next, as shown in FIG.
The non-magnetic film 22 is formed with a thickness of about 2 nm, the upper magnetic film 23 with a thickness of about 4 nm, and the antiferromagnetic film 24 with a thickness of about 14 nm by a lift-off method. At this time, it is desirable to perform sputter etching before forming these films for the purpose of cleaning the surface of the lower magnetic film 21.

【0086】次いで、図5(C)に示すように、レジス
ト層26を除去した後、一部の下磁性膜21をエッチン
グにより除去してパターニングする。最後に、リフトオ
フ法で反強磁性膜24上にリード25を形成することに
より図4に示すような磁気抵抗効果素子が得られる。
Next, as shown in FIG. 5C, after the resist layer 26 is removed, a part of the lower magnetic film 21 is removed by etching and patterned. Finally, a lead 25 is formed on the antiferromagnetic film 24 by a lift-off method, thereby obtaining a magnetoresistive element as shown in FIG.

【0087】また、ここでは下磁性膜21のみを成膜し
てからリフトオフ法で他の磁性膜等を成膜しているが、
非磁性膜22として耐食性の良い材料を用いることによ
り、下磁性膜21、非磁性膜22を成膜した後にリフト
オフ法で他の磁性膜等を成膜することができる。この場
合、下磁性膜21、非磁性膜22が媒体対向面に露出す
る構造となる。
In this case, only the lower magnetic film 21 is formed, and then another magnetic film or the like is formed by the lift-off method.
By using a material having good corrosion resistance as the nonmagnetic film 22, another magnetic film or the like can be formed by a lift-off method after forming the lower magnetic film 21 and the nonmagnetic film 22. In this case, the structure is such that the lower magnetic film 21 and the non-magnetic film 22 are exposed on the medium facing surface.

【0088】さらに、図5(B)において、上記ではレ
ジスト層26を形成した後に、非磁性膜22を続けて形
成したが、レジスト層26を形成した後に、さらに下磁
性膜26と同じ材料の磁性膜を厚さ数nm、例えば3nm程
度で形成し、その上に非磁性膜22、上磁性膜23、お
よび反強磁性膜24を順次形成してもよい。 実施例B2 図6は、本発明の第2の発明にかかるスピンバルブ型磁
気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。この
図6に示す磁気抵抗効果素子は、図7(A)〜(C)に
示すようにして作製される。
Further, in FIG. 5B, the nonmagnetic film 22 is formed continuously after the formation of the resist layer 26 in the above, but after the formation of the resist layer 26, the nonmagnetic film 22 is further formed of the same material as the lower magnetic film 26. A magnetic film may be formed with a thickness of several nm, for example, about 3 nm, and a non-magnetic film 22, an upper magnetic film 23, and an antiferromagnetic film 24 may be sequentially formed thereon. Embodiment B2 FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention of the present invention. The magnetoresistive element shown in FIG. 6 is manufactured as shown in FIGS. 7A to 7C.

【0089】まず、図7(A)に示すように、基板20
上にNiFe合金等からなる下磁性膜21を厚さ約8nm
で、Cu等からなる非磁性膜22を厚さ約2nmで、Ni
Fe合金等からなる上磁性膜23を厚さ約4nmで、Fe
Mn等からなる反強磁性膜24を厚さ約14nmで順次形
成する。次いで、反強磁性膜24上にレジスト層26を
形成する。
First, as shown in FIG.
A lower magnetic film 21 made of a NiFe alloy or the like is
Then, the nonmagnetic film 22 made of Cu or the like is
The upper magnetic film 23 made of an Fe alloy or the like is
An antiferromagnetic film 24 made of Mn or the like is sequentially formed with a thickness of about 14 nm. Next, a resist layer 26 is formed on the antiferromagnetic film 24.

【0090】次いで、図7(B)に示すように、これら
多層膜に所望のテーパ角が付くような条件でイオンビー
ムエッチングを行い、レジスト層26を除去し、実施例
B1と同様にしてリード25を形成する。
Next, as shown in FIG. 7B, ion beam etching is performed under such a condition that a desired taper angle is formed on these multilayer films, the resist layer 26 is removed, and the lead is formed in the same manner as in Example B1. 25 are formed.

【0091】次いで、図7(C)に示すように、通常の
ヘッド作製工程で用いられるヘッド摺動面の研磨方法に
より基板20を研磨してデプス方向に追い込む。このと
き、反強磁性膜24が外部に露出しなければ非磁性膜2
2,上磁性膜23に研磨が及んでも問題ない。このよう
にして図6に示す磁気抵抗効果素子が作製される。
Next, as shown in FIG. 7C, the substrate 20 is polished by a head sliding surface polishing method used in a normal head manufacturing process and driven in the depth direction. At this time, if the antiferromagnetic film 24 is not exposed to the outside, the nonmagnetic film 2
2. There is no problem even if the upper magnetic film 23 is polished. Thus, the magnetoresistive element shown in FIG. 6 is manufactured.

【0092】本発明の第2の発明は、実施例B1および
B2の磁気抵抗効果素子を基本構造として、様々な素子
構造、例えば磁性膜が3層以上のものや、様々なバルク
ハウゼン対策用のバイアス方式を採用したものについて
応用可能である。以下にこれらの様々な素子構造に本発
明の第2の発明を応用した場合の実施例を示す。 実施例B3 図8は、本発明の第2の発明にかかるスピンバルブ型磁
気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。この
図8に示す磁気抵抗効果素子は、図9(A)〜(D)に
示すようにして作製される。
The second invention of the present invention is based on the basic structure of the magnetoresistive elements of Examples B1 and B2, and has various element structures, for example, those having three or more magnetic films, and various measures against Barkhausen. It can be applied to the one that adopts the bias method. Examples in which the second invention of the present invention is applied to these various element structures will be described below. Embodiment B3 FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention of the present invention. The magnetoresistive element shown in FIG. 8 is manufactured as shown in FIGS.

【0093】図9(A)に示すように、基板20上にS
iO2 膜27を成膜し、CF4 ガスを用いてRIE(リ
アクティブイオンエッチング)を行い、所望の形状の溝
28を形成する。このとき、ヘッド部に影響のない所
に、研磨の際にストッパーが確認できる程度の大きさの
同様な溝を作製しておく。
As shown in FIG. 9A, the S
An iO 2 film 27 is formed, and RIE (reactive ion etching) is performed using a CF 4 gas to form a groove 28 having a desired shape. At this time, a similar groove having such a size that a stopper can be confirmed at the time of polishing is prepared in a place where the head portion is not affected.

【0094】次いで、図9(B)に示すように、FeM
n等からなる反強磁性膜24を厚さ約14nmで、NiF
e等からなる下磁性膜21を厚さ約4nmで、Cu等から
なる非磁性膜22を厚さ約2nmで、さらに研磨の際のス
トッパーとしてポリシリコン膜29を厚さ約0.5nmで
形成する。
Next, as shown in FIG.
The antiferromagnetic film 24 made of n.
The lower magnetic film 21 made of e or the like has a thickness of about 4 nm, the nonmagnetic film 22 made of Cu or the like has a thickness of about 2 nm, and a polysilicon film 29 has a thickness of about 0.5 nm as a stopper during polishing. I do.

【0095】次いで、図9(C)に示すように、ストッ
パーの途中までまたはストッパーがほぼなくなるまで表
面を研磨した後、CF4 ガスを用いてCDE(ケミカル
ドライエッチング)を行いストッパーであるポリシリコ
ンを除去する。その後、図9(D)に示すように、Ni
Fe等からなる上磁性膜23を厚さ約8nmで形成する。
以下、実施例B1と同様の方法で上磁性膜23上に非磁
性膜22、上磁性膜23、および反強磁性膜24をさら
に成膜して、図8の構造の磁気抵抗効果素子が得られ
る。
Next, as shown in FIG. 9C, the surface is polished to a point in the middle of the stopper or until the stopper almost disappears, and then CDE (chemical dry etching) is performed using CF 4 gas to perform polysilicon as the stopper. Is removed. Thereafter, as shown in FIG.
An upper magnetic film 23 made of Fe or the like is formed with a thickness of about 8 nm.
Thereafter, a nonmagnetic film 22, an upper magnetic film 23, and an antiferromagnetic film 24 are further formed on the upper magnetic film 23 in the same manner as in Example B1 to obtain a magnetoresistive element having the structure of FIG. Can be

【0096】本実施例では、このように信号磁界に応答
する磁性膜の両側に反強磁性膜によって磁化固着された
磁性膜を配置することにより、抵抗変化率を約2倍に向
上させることができる。また、両反強磁性膜による磁性
膜の磁化の固着方向を信号磁界方向とし、信号磁界に応
答する磁性膜の容易軸方向をトラック幅方向にして、磁
化を直交させることにより、さらに感度が向上する。ま
た、信号磁界に応答する磁性膜のみを媒体対向面に露出
させ、反強磁性膜とこれに磁化固着された磁性膜をヘッ
ド内部に作製しているので高い信頼性を持つ薄膜磁気ヘ
ッドが得られる。 実施例B4 図10は、本発明の第2の発明にかかるスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。こ
の図10に示す磁気抵抗効果素子は、図11(A)〜
(C)に示すようにして作製される。
In this embodiment, by arranging the magnetic films which are fixed by the antiferromagnetic film on both sides of the magnetic film responding to the signal magnetic field, the rate of change in resistance can be improved about twice. it can. In addition, the sensitivity is further improved by making the magnetization direction of the magnetic film by the antiferromagnetic film the signal magnetic field direction and the easy axis direction of the magnetic film responding to the signal magnetic field to the track width direction to make the magnetization orthogonal to each other. I do. In addition, only the magnetic film that responds to the signal magnetic field is exposed on the medium facing surface, and an antiferromagnetic film and a magnetic film that is magnetization-fixed to the antiferromagnetic film are manufactured inside the head, so that a highly reliable thin-film magnetic head is obtained. Can be Embodiment B4 FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention of the present invention. The magnetoresistance effect element shown in FIG.
It is manufactured as shown in FIG.

【0097】図11(A)に示すように、基板20上に
CoZrNb等からなるアモルファス膜35を厚さ約1
5nmで成膜し、次いで、CoFeまたはCo等からなる
下磁性膜21を厚さ約4nmで、Cu等からなる非磁性膜
22を厚さ約3nmで、CoFeまたはCo等からなる上
磁性膜23を厚さ約4nmで、FeMn等からなる反強磁
性膜24を厚さ約14nmで順次形成する。さらに、反強
磁性膜24上にレジスト層26を形成する。
As shown in FIG. 11A, an amorphous film 35 made of CoZrNb or the like having a thickness of about 1
The lower magnetic film 21 made of CoFe or Co is about 4 nm thick, the nonmagnetic film 22 made of Cu or the like is about 3 nm thick, and the upper magnetic film 23 made of CoFe or Co is formed. Is formed to a thickness of about 4 nm, and an antiferromagnetic film 24 of FeMn or the like is sequentially formed to a thickness of about 14 nm. Further, a resist layer 26 is formed on the antiferromagnetic film 24.

【0098】次いで、図11(B)に示すように、これ
らの多層膜をイオンビームエッチング等でエッチング
し、レジスト層26を除去し、さらに、エッチングされ
た多層膜の後部に所望形状のレジスト層32を形成す
る。その後、図11(C)に示すように、アモルファス
膜35が残るように多層膜をエッチングする。なお、こ
こで、イオンビームエッチングを行ってもよいが、一般
に、アモルファスが結晶に比べて酸等の溶剤に溶解しに
くいことを利用して、下磁性膜21から反強磁性膜24
まで溶解し、アモルファス膜35を溶解しない溶剤を選
択して化学エッチングを行ってもよい。このときアモル
ファス膜35は、軟磁気特性が得られていれば多少のオ
ーバーエッチングは許容され、逆に下磁性膜21が残存
してもよい。このような化学エッチングを行うことによ
り、アモルファス膜35をオーバーエッチングすること
を防止できる。
Next, as shown in FIG. 11B, these multilayer films are etched by ion beam etching or the like to remove the resist layer 26. Further, a resist layer having a desired shape is formed at the rear of the etched multilayer film. 32 are formed. Thereafter, as shown in FIG. 11C, the multilayer film is etched so that the amorphous film 35 remains. Here, ion beam etching may be performed, but in general, the lower magnetic film 21 to the antiferromagnetic film 24 are used by utilizing the fact that amorphous is harder to dissolve in a solvent such as acid than crystal.
Alternatively, chemical etching may be performed by selecting a solvent that does not dissolve the amorphous film 35 and dissolves the amorphous film 35. At this time, the amorphous film 35 may be slightly over-etched if soft magnetic characteristics are obtained, and the lower magnetic film 21 may remain. By performing such chemical etching, over-etching of the amorphous film 35 can be prevented.

【0099】最後に、実施例B1と同様にしてリード2
5を形成し、通常のヘッド作製工程で用いられるヘッド
摺動面の研磨を施してデプス方向に追い込んで図10に
示す構造の磁気抵抗効果素子が得られる。
Finally, lead 2 was made in the same manner as in Example B1.
5 is formed, and the head sliding surface used in a normal head manufacturing process is polished and driven in the depth direction to obtain a magnetoresistive element having a structure shown in FIG.

【0100】本実施例では、強磁性膜であるアモルファ
ス膜35とCoFeまたはCo等からなる下磁性膜21
とは交換結合しているため、アモルファス特有の良好な
軟磁気特性(低保磁力)とCo系磁性膜によるスピンバ
ルブ型磁気抵抗効果素子特有の高い抵抗変化率を備えた
薄膜磁気ヘッドが得られる。さらに、アモルファス膜3
5は、高抵抗であるためセンス電流の分流が小さく、感
度が落ちることがない。また、アモルファス膜35とC
o系下磁性膜21との間に極薄い(厚さ約1nm)絶縁膜
を形成してもよく、アモルファス膜35は、フェライト
やNiFeに添加元素を加えたNiFeNb、NiFe
Mo等からなる高抵抗強磁性膜でもよい。 実施例B5 図12は、本発明の第2の発明にかかるスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。こ
の図12に示す磁気抵抗効果素子は、図13(A)〜
(C)に示すようにして作製される。
In this embodiment, the amorphous film 35 which is a ferromagnetic film and the lower magnetic film 21 made of CoFe or Co are used.
And a thin film magnetic head having good soft magnetic characteristics (low coercive force) unique to amorphous and high resistance change rate unique to a spin-valve magnetoresistive element made of a Co-based magnetic film. . Further, the amorphous film 3
Since No. 5 has a high resistance, the shunt of the sense current is small, and the sensitivity does not decrease. The amorphous film 35 and C
An extremely thin (about 1 nm thick) insulating film may be formed between the O-based lower magnetic film 21 and the amorphous film 35 formed of NiFeNb or NiFeNb obtained by adding an additional element to ferrite or NiFe.
A high resistance ferromagnetic film made of Mo or the like may be used. Embodiment B5 FIG. 12 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention of the present invention. The magnetoresistive element shown in FIG.
It is manufactured as shown in FIG.

【0101】図13(A)に示すように、基板20上に
NiFeからなる下磁性膜33を厚さ約8nmで成膜し、
次いで、Cuからなる非磁性膜22を厚さ約3nmで、C
oFeまたはCoからなる高保磁力の上磁性膜34を厚
さ約8nmでスパッタリングにより順次形成する。さら
に、上磁性膜34上にレジスト層26を形成する。
As shown in FIG. 13A, a lower magnetic film 33 made of NiFe is formed on the substrate 20 to a thickness of about 8 nm.
Next, a non-magnetic film 22 made of Cu is formed to a thickness of about 3 nm by C
An upper magnetic film 34 of high coercive force made of oFe or Co is sequentially formed with a thickness of about 8 nm by sputtering. Further, a resist layer 26 is formed on the upper magnetic film 34.

【0102】次いで、図13(B)に示すように、これ
らの多層膜をイオンビームエッチング等でエッチング
し、レジスト層26を除去し、さらに、エッチングされ
た多層膜の後部に所望形状のレジスト層32を形成す
る。その後、図13(C)に示すように、下磁性膜33
が残るようにイオンビームエッチング等でエッチングす
る。このとき下磁性膜33は、軟磁気特性が得られてい
れば多少のオーバーエッチングが許容され、逆に非磁性
膜22が残存していてもよい。
Next, as shown in FIG. 13B, these multilayer films are etched by ion beam etching or the like to remove the resist layer 26. Further, a resist layer having a desired shape is formed on the rear portion of the etched multilayer film. 32 are formed. Thereafter, as shown in FIG.
Is etched by ion beam etching or the like so as to remain. At this time, the lower magnetic film 33 may be slightly over-etched if soft magnetic characteristics are obtained, and conversely, the non-magnetic film 22 may remain.

【0103】最後に、実施例B1と同様にしてリード2
5を形成し、通常のヘッド作製工程で用いられるヘッド
摺動面の研磨を施してデプス方向に追い込んで図12に
示す構造の磁気抵抗効果素子が得られる。
Finally, lead 2 was made in the same manner as in Example B1.
5 is formed, and the head sliding surface used in a normal head manufacturing process is polished and driven in the depth direction to obtain a magnetoresistive element having a structure shown in FIG.

【0104】このような構成にすることにより、本実施
例では、CoFeまたはCoを着磁すればFeMnを使
用せずに上磁性膜34の磁化を固着できる。また、例え
ばCoFeまたはCoの着磁方向を信号磁界方向にし、
リード25を図12に示すように配置し、センス電流か
ら生じる電流磁が界で信号磁界が0の場合の下磁性膜3
3の磁化をトラック幅方向に印加することで、信号磁界
に対して高い抵抗変化率を得ることができる。
With this configuration, in the present embodiment, if CoFe or Co is magnetized, the magnetization of the upper magnetic film 34 can be fixed without using FeMn. Further, for example, the magnetization direction of CoFe or Co is set to the signal magnetic field direction,
The leads 25 are arranged as shown in FIG. 12, and the lower magnetic film 3 when the current magnetic field generated from the sense current is a field and the signal magnetic field is 0 is set.
By applying the magnetization of No. 3 in the track width direction, a high resistance change rate with respect to the signal magnetic field can be obtained.

【0105】また、このように下磁性膜33を上磁性膜
34より大きく形成することにより、下磁性膜33、非
磁性膜22および上磁性膜34が同形状の新庄型磁気抵
抗効果素子で問題となるHcの増大は大幅に軽減でき
る。また、高保磁力膜を媒体対向面に露出して配置する
と、媒体への影響等が懸念されるが、本構造のように高
保磁力膜を媒体対向面から離れて配置すればこのような
問題は解消される。 実施例B6 図14は、本発明の第2の発明にかかるスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。こ
の図14に示す磁気抵抗効果素子は、図15(A)〜
(C)に示すようにして作製される。
Further, since the lower magnetic film 33 is formed larger than the upper magnetic film 34, the lower magnetic film 33, the non-magnetic film 22 and the upper magnetic film 34 have a problem in the Shinjo type magnetoresistive element having the same shape. Hc can be greatly reduced. In addition, if the high coercive force film is disposed so as to be exposed on the medium facing surface, the influence on the medium may be concerned. Will be resolved. Embodiment B6 FIG. 14 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention of the present invention. The magnetoresistance effect element shown in FIG.
It is manufactured as shown in FIG.

【0106】図15(A)に示すように、基板20上に
CoFeまたはCo等からなる厚さ4nmの下磁性膜2
1、Cu等からなる厚さ約3nmの非磁性膜22、および
CoFeまたはCo等からなる厚さ4nmの上磁性膜23
を順次形成する。さらに、上磁性膜23上の所定部分に
レジスト層26を形成する。
As shown in FIG. 15A, a lower magnetic film 2 made of CoFe, Co, or the like having a thickness of 4 nm is formed on a substrate 20.
1. Non-magnetic film 22 made of Cu or the like and having a thickness of about 3 nm, and upper magnetic film 23 made of CoFe or Co or the like having a thickness of 4 nm
Are sequentially formed. Further, a resist layer 26 is formed on a predetermined portion of the upper magnetic film 23.

【0107】次いで、図15(B)に示すように、イオ
ンビームエッチング等によりレジスト層26以外の部分
の非磁性膜22および上磁性膜23を除去する。次い
で、図15(C)に示すように、非磁性膜22および上
磁性膜23よりも前後に延出して残るように下磁性膜2
1をイオンビームエッチング等により除去し、前述の方
法でリード部を形成して図14に示す構造の磁気抵抗効
果素子が得られる。
Next, as shown in FIG. 15B, the non-magnetic film 22 and the upper magnetic film 23 other than the resist layer 26 are removed by ion beam etching or the like. Then, as shown in FIG. 15C, the lower magnetic film 2 extends so as to extend back and forth beyond the nonmagnetic film 22 and the upper magnetic film 23.
1 is removed by ion beam etching or the like, and a lead portion is formed by the method described above, whereby a magnetoresistive element having the structure shown in FIG. 14 is obtained.

【0108】図14に示す構造において、下磁性膜21
の下地膜として、前記したようにCoZrNb等からな
るアモルファス膜を成膜し、媒体対向面に露出する部分
をアモルファス膜とし、アモルファス膜の中間部に下磁
性膜21から上磁性膜23が積層されるようにしてもよ
い。また、上磁性膜23上に反強磁性膜や硬質磁性膜を
成膜し、少なくとも非磁性膜22、上磁性膜23、反強
磁性膜または硬質磁性膜がヘッド内部に存在し、下磁性
膜またはアモルファス膜が媒体対向面に露出するように
してもよい。
In the structure shown in FIG.
As described above, an amorphous film made of CoZrNb or the like is formed as described above, and a portion exposed to the medium facing surface is an amorphous film. You may make it. Further, an antiferromagnetic film or a hard magnetic film is formed on the upper magnetic film 23, and at least the nonmagnetic film 22, the upper magnetic film 23, the antiferromagnetic film or the hard magnetic film exists inside the head, and the lower magnetic film Alternatively, the amorphous film may be exposed on the medium facing surface.

【0109】この場合、反強磁性膜や硬質磁性膜は、上
磁性膜23の磁化を固着する働きをする。このとき、磁
化方向はトラック幅方向でも、トラック幅方向に略直交
する方向でもよい。例えば、上磁性膜23の磁化がトラ
ック幅方向に固着されている場合は、下磁性膜21の容
易軸もトラック幅方向であるため、上磁性膜23と下磁
性膜21の磁化は反平行となり、静磁結合する。このた
め、ノイズ抑制の効果は大きいが、感度が落ちる。一
方、上磁性膜23の磁化がトラック幅方向に略直交する
方向に固着されている場合は、下磁性膜21の容易軸は
トラック幅方向であるため、上磁性膜23と下磁性膜2
1の磁化は略直交し、信号磁界で平行、反平行が実現で
きる。このため、感度は充分とれるが、ノイズ抑制の効
果が小さくなる。
In this case, the antiferromagnetic film or the hard magnetic film functions to fix the magnetization of the upper magnetic film 23. At this time, the magnetization direction may be a track width direction or a direction substantially orthogonal to the track width direction. For example, when the magnetization of the upper magnetic film 23 is fixed in the track width direction, since the easy axis of the lower magnetic film 21 is also in the track width direction, the magnetizations of the upper magnetic film 23 and the lower magnetic film 21 become antiparallel. , Magnetostatically coupled. Therefore, the effect of noise suppression is great, but the sensitivity is reduced. On the other hand, when the magnetization of the upper magnetic film 23 is fixed in a direction substantially orthogonal to the track width direction, the easy axis of the lower magnetic film 21 is in the track width direction.
The magnetizations 1 are substantially orthogonal, and parallel and antiparallel can be realized by a signal magnetic field. Therefore, the sensitivity is sufficient, but the effect of noise suppression is reduced.

【0110】また、媒体対向面に露出する部分をアモル
ファス膜にする場合には、図16に示すように、ノイズ
を抑制するために、アモルファス膜35aおよび35b
の間にTa等からなる非磁性膜37を介在させることが
好ましい。これは、アモルファス膜35を積層構造にす
ることにより、上下アモルファス膜35の磁化が静磁結
合し、より磁化の容易軸方向がトラック幅方向に向き易
くなり、磁壁の発生が抑制できるためである。また、こ
のとき、上磁性膜23との結合により下側のアモルファ
ス膜35bの磁化に逆向きの磁界がかかるので、下側の
アモルファス膜35bは上側のアモルファス膜35aに
比べて膜厚を厚くしてもよい。
When the portion exposed to the medium facing surface is made of an amorphous film, as shown in FIG. 16, the amorphous films 35a and 35b are used to suppress noise.
It is preferable to interpose a nonmagnetic film 37 made of Ta or the like between them. This is because, by forming the amorphous film 35 into a laminated structure, the magnetizations of the upper and lower amorphous films 35 are magnetostatically coupled, and the axis of easy magnetization is more likely to be oriented in the track width direction, thereby suppressing the generation of domain walls. . At this time, a magnetic field in a direction opposite to the magnetization of the lower amorphous film 35b is applied due to the coupling with the upper magnetic film 23, so that the lower amorphous film 35b is made thicker than the upper amorphous film 35a. You may.

【0111】なお、この構造においては、トラック幅が
狭い場合、多層膜の占める面積が小さくなり、感度の低
下を招く恐れがある。これに対しては、下磁性膜21の
形状を図17に示すようにすることにより、トラック幅
に依存せず高感度な磁気抵抗効果素子とすることができ
る。 実施例B7 図18は、本発明の第2の発明にかかるスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。こ
の図18に示す磁気抵抗効果素子は、図19(A)〜
(E)に示すようにして作製される。
In this structure, when the track width is small, the area occupied by the multilayer film becomes small, and the sensitivity may be lowered. On the other hand, by making the shape of the lower magnetic film 21 as shown in FIG. 17, a high-sensitivity magnetoresistive element can be obtained regardless of the track width. Embodiment B7 FIG. 18 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention of the present invention. The magnetoresistance effect element shown in FIG.
It is manufactured as shown in FIG.

【0112】図19(A)に示すように、基板20上に
CoFeまたはCo等からなる厚さ約4nmの下磁性膜2
1、Cu等からなる厚さ約3nmの非磁性膜22、CoF
eまたはCo等からなる厚さ約4nmの上磁性膜23、F
eMn等からなる厚さ約14nmの反強磁性膜24、Ti
等からなる厚さ約10nmの保護膜15を順次形成する。
さらに、保護膜15上の所定部分にレジスト層26を形
成する。
As shown in FIG. 19A, a lower magnetic film 2 made of CoFe, Co, or the like having a thickness of about 4 nm is formed on a substrate 20.
1. Non-magnetic film 22 made of Cu or the like and having a thickness of about 3 nm;
e, Co, etc., about 4 nm thick upper magnetic film 23, F
an anti-ferromagnetic film 24 of eMn or the like having a thickness of about 14 nm;
A protective film 15 having a thickness of about 10 nm is sequentially formed.
Further, a resist layer 26 is formed on a predetermined portion on the protective film 15.

【0113】次いで、図19(B)に示すように、非磁
性膜22、上磁性膜23、反強磁性膜24、および保護
膜15をイオンビームエッチング等によりエッチングす
る。次に、図19(C)に示すような形状にパターニン
グされたレジスト層26を形成し、下磁性膜21から保
護膜15までをイオンビームエッチング等でエッチング
する。
Next, as shown in FIG. 19B, the nonmagnetic film 22, the upper magnetic film 23, the antiferromagnetic film 24, and the protective film 15 are etched by ion beam etching or the like. Next, a resist layer 26 patterned into a shape as shown in FIG. 19C is formed, and the portions from the lower magnetic film 21 to the protective film 15 are etched by ion beam etching or the like.

【0114】次いで、このレジスト層26は除去せず、
図19(D)に示すように、硬質磁性膜36を成膜す
る。レジスト層26を除去した後、図19(E)に示す
ように、硬質磁性膜36、下磁性膜21、保護膜15上
に、所望の形状にレジスト層26´を形成する。その
後、イオンビームエッチング等でエッチングし、前述し
た方法でリード25を形成して図18に示す構造の磁気
抵抗効果素子を得る。
Next, without removing the resist layer 26,
As shown in FIG. 19D, a hard magnetic film 36 is formed. After removing the resist layer 26, a resist layer 26 'having a desired shape is formed on the hard magnetic film 36, the lower magnetic film 21, and the protective film 15, as shown in FIG. Thereafter, etching is performed by ion beam etching or the like, and the leads 25 are formed by the above-described method to obtain a magnetoresistive element having a structure shown in FIG.

【0115】このように、下磁性膜21の両側に硬質磁
性膜36を配置する構造にすることで、信号磁界に応答
する磁性膜の多磁区性に起因するバルクハウゼンノイズ
を抑制でき、反強磁性膜24がヘッド内部に存在するた
め、高い信頼性をもった薄膜磁気ヘッドを作製できる。
As described above, by arranging the hard magnetic films 36 on both sides of the lower magnetic film 21, Barkhausen noise caused by the multi-domain property of the magnetic film responding to the signal magnetic field can be suppressed. Since the magnetic film 24 exists inside the head, a thin film magnetic head having high reliability can be manufactured.

【0116】さらに、図18に示すように、硬質磁性膜
36の磁化方向がトラック幅方向、反強磁性膜11の磁
化方向が信号磁界方向となるようにそれぞれの着磁方向
を制御することで下磁性膜21と上磁性膜23の磁化方
向を、信号磁界が0の場合に略直交させることができ、
これら磁化方向が互いに反平行状態の素子に比べさらに
高感度なヘッドが得られる。
Further, as shown in FIG. 18, the respective magnetization directions are controlled such that the magnetization direction of the hard magnetic film 36 becomes the track width direction and the magnetization direction of the antiferromagnetic film 11 becomes the signal magnetic field direction. The magnetization directions of the lower magnetic film 21 and the upper magnetic film 23 can be made substantially orthogonal when the signal magnetic field is 0,
A head with higher sensitivity can be obtained as compared with an element in which these magnetization directions are antiparallel to each other.

【0117】なお、ここで、下磁性膜21は媒体対向面
側にのみ延出している、すなわち多層膜部が下磁性膜2
1のヘッド内部の側端部に存在するような構造でもよ
い。さらに、この下磁性膜21の下地膜として前述のよ
うにCoZrNb等からなるアモルファス膜を成膜し、
媒体対向面に露出する部分がアモルファス膜であり、中
間部に下磁性膜21から保護膜15までの多層膜が媒体
対向面からリセスした構造でもよい。
Here, the lower magnetic film 21 extends only to the medium facing surface side, that is, the multilayer film portion is
A structure that exists at a side end inside one head may be used. Further, an amorphous film made of CoZrNb or the like is formed as a base film of the lower magnetic film 21 as described above,
A structure may be employed in which a portion exposed to the medium facing surface is an amorphous film, and a multilayer film from the lower magnetic film 21 to the protective film 15 is recessed from the medium facing surface in an intermediate portion.

【0118】このとき、硬質磁性膜36の膜厚は、下磁
性膜21と等しくてもよいが、反強磁性膜24の上磁性
膜23に及ぼす交換結合力と、硬質磁性膜36が下磁性
膜21に及ぼす異方性磁界の大きさ等を考慮、調節でき
る範囲であれば、調節すれば、上磁性膜23に至るほど
厚くてもよく、逆に硬質磁性膜36が下磁性膜21に比
べて薄くてもよい。ただし、硬質磁性膜36の漏洩磁界
による影響を考慮すると、図示されるように硬質磁性膜
36が下磁性膜21に比べて薄い方が望ましい。
At this time, the thickness of the hard magnetic film 36 may be equal to that of the lower magnetic film 21. However, the exchange coupling force exerted on the upper magnetic film 23 of the antiferromagnetic film 24 and the hard magnetic film 36 If the thickness can be adjusted in consideration of the magnitude of the anisotropic magnetic field exerted on the film 21 and the like, if it is adjusted, the thickness may be as thick as the upper magnetic film 23. It may be thinner than that. However, considering the influence of the leakage magnetic field of the hard magnetic film 36, it is desirable that the hard magnetic film 36 be thinner than the lower magnetic film 21 as shown in the figure.

【0119】ここで、さらに反強磁性膜24の上磁性膜
23に及ぼす交換結合力と、硬質磁性膜36が下磁性膜
21に及ぼす異方性磁界の大きさ等を考慮、調節すれ
ば、硬質磁性膜36と下磁性膜21とは必ずしも結合し
ていなくても良く、また硬質磁性膜36は媒体対向面に
露出させず、ヘッド内部に形成しても良い。
Here, if the exchange coupling force exerted on the upper magnetic film 23 of the antiferromagnetic film 24 and the magnitude of the anisotropic magnetic field exerted on the lower magnetic film 21 by the hard magnetic film 36 are further adjusted and taken into consideration, The hard magnetic film 36 and the lower magnetic film 21 do not necessarily have to be bonded, and the hard magnetic film 36 may be formed inside the head without being exposed to the medium facing surface.

【0120】また、実施例B3で示す埋め込み方法で、
図20に示すように、硬質磁性膜36、磁気的絶縁膜3
0を順次形成し、この硬質磁性膜36との静磁結合で下
磁性膜21の単磁区化を行うことができる。
Further, by the embedding method shown in the embodiment B3,
As shown in FIG. 20, the hard magnetic film 36, the magnetic insulating film 3
0 are sequentially formed, and the lower magnetic film 21 can be made into a single magnetic domain by magnetostatic coupling with the hard magnetic film 36.

【0121】さらに、ここで用いられる硬質磁性膜にお
いて、その磁化は膜面内方向に向いていることが望まし
い。これは、例えば図18に示すように、硬質磁性膜を
磁化固着される磁性膜(図15中の下磁性膜21)の両
側に配置した場合、硬質磁性膜の磁化が垂直成分を持っ
ているとすると、下磁性膜21の磁化固着へ悪影響をも
たらすだけでなく、上磁性膜23へ漏洩磁界が発生し、
磁化状態の制御が困難となる。
Further, in the hard magnetic film used here, it is desirable that the magnetization is directed in the in-plane direction of the film. For example, as shown in FIG. 18, when the hard magnetic film is disposed on both sides of the magnetic film (the lower magnetic film 21 in FIG. 15) to which the magnetization is fixed, the magnetization of the hard magnetic film has a perpendicular component. In this case, not only does the adverse effect on the magnetization fixation of the lower magnetic film 21 occur, but also a leakage magnetic field is generated in the upper magnetic film 23,
It becomes difficult to control the magnetization state.

【0122】また、図20に示すように、硬質磁性膜を
磁化固着される磁性膜(図20中の下磁性膜21)と磁
気的絶縁膜30を介して積層した場合、硬質磁性膜の磁
化が垂直成分を持っているとすると、下磁性膜21の磁
化を面内固着することができなくなり、下磁性膜の軟磁
気特性にも悪影響を及ぼす。この硬質磁性膜の磁化の方
向は、その結晶構造に大きく依存している。すなわち、
硬質磁性膜においてhcp(002)配向が強くなる
と、磁化は膜面垂直方向に向き易くなる。そこで、この
hcp(002)配向を抑制することにより、磁化は膜
面垂直方向には向き難くなり、磁化固着のためのバイア
ス膜として良好な硬質磁性膜を得ることができる。
As shown in FIG. 20, when a hard magnetic film is laminated with a magnetic film (the lower magnetic film 21 in FIG. 20) to be fixed with a magnetic insulating film 30, the magnetization of the hard magnetic film is reduced. Has a perpendicular component, the magnetization of the lower magnetic film 21 cannot be fixed in-plane, which adversely affects the soft magnetic characteristics of the lower magnetic film. The direction of magnetization of this hard magnetic film largely depends on its crystal structure. That is,
When the hcp (002) orientation becomes strong in the hard magnetic film, the magnetization tends to be oriented in the direction perpendicular to the film surface. Thus, by suppressing the hcp (002) orientation, the magnetization is less likely to be oriented in the direction perpendicular to the film surface, and a good hard magnetic film can be obtained as a bias film for fixing the magnetization.

【0123】一方、磁気ヘッド作製プロセスにおいて、
硬質磁性膜はリフトオフ法で作製する場合が多い。リフ
トオフ法は、いわばレジスト層内に形成した穴内に硬質
磁性膜をスパッタリングにより成膜するので、この方法
においては成膜後のレジスト層の除去を円滑にかつバリ
が出ないようにするために、ターゲットと基板を対向さ
せる必要がある。しかし、硬質磁性膜は、ターゲットと
基板を対向させてスパッタリングにより形成するとhc
p(002)配向し易くなるという問題がある。
On the other hand, in the magnetic head manufacturing process,
Hard magnetic films are often produced by a lift-off method. In the lift-off method, so to speak, a hard magnetic film is formed by sputtering in a hole formed in the resist layer.In this method, in order to remove the resist layer after film formation smoothly and to prevent burrs, The target and the substrate need to be opposed. However, when a hard magnetic film is formed by sputtering with a target and a substrate facing each other, hc
There is a problem that the p (002) orientation is likely to occur.

【0124】ここでは、この問題を解決するために、h
cp(002)配向を抑制する目的で、硬質磁性膜の下
地膜としてCoZrNbアモルファス膜を用いた。この
ときの結晶性を示すX線回折の結果を図21(A)およ
び図21(B)に示す。具体的には、図21(A)はC
oPt硬質磁性膜を厚さ30nmで成膜したときの結果を
示し、図21(B)は下地膜としてCoZrNbアモル
ファス膜を厚さ20nmで成膜した後、その上にCoPt
硬質磁性膜を厚さ30nmで成膜したときの結果を示す。
図21から明らかなように、アモルファス膜を下地膜に
用いた場合には、CoPt硬質磁性膜のhcp(00
2)配向は抑制されている。また、このときの角型比に
ついても、CoPtの場合は0.6であり、CoZrN
b/CoPtの場合は0.85と高く、アモルファス膜
の下地膜を有する方が磁化が面内に向き易くなることが
分かる。このように、硬質磁性膜を磁化固着のためのバ
イアス膜として用いる場合には、アモルファス膜の下地
膜を用いることが有効であることが分った。
Here, in order to solve this problem, h
For the purpose of suppressing the cp (002) orientation, a CoZrNb amorphous film was used as a base film of the hard magnetic film. The results of X-ray diffraction showing the crystallinity at this time are shown in FIGS. 21A and 21B. Specifically, FIG.
FIG. 21 (B) shows the result when an oPt hard magnetic film was formed with a thickness of 30 nm, and a CoZrNb amorphous film was formed as a base film with a thickness of 20 nm, and then CoPt was formed thereon.
The results when a hard magnetic film is formed with a thickness of 30 nm are shown.
As is apparent from FIG. 21, when the amorphous film is used as the base film, the hcp (00) of the CoPt hard magnetic film is used.
2) The orientation is suppressed. Also, the squareness ratio at this time is 0.6 in the case of CoPt and CoZrN
In the case of b / CoPt, it is as high as 0.85, and it can be seen that the magnetization is easily oriented in the plane when the underlayer of the amorphous film is provided. As described above, it has been found that when a hard magnetic film is used as a bias film for fixing magnetization, it is effective to use a base film of an amorphous film.

【0125】したがって、図18および図20に示す場
合において、硬質磁性膜のに下地膜としてアモルファス
膜を形成することにより、さらにノイズ抑制効果を高
め、軟磁気特性の劣化防止により透磁率が向上し、より
高い感度の磁気抵抗効果素子を得ることができる。
Therefore, in the case shown in FIGS. 18 and 20, by forming an amorphous film as a base film on the hard magnetic film, the noise suppressing effect is further enhanced, and the magnetic permeability is improved by preventing the deterioration of the soft magnetic characteristics. Thus, a magnetoresistive element having higher sensitivity can be obtained.

【0126】なお、このアモルファス膜は、斜方入射ス
パッタリングにより形成した場合でも上記と同様の効果
が認められた。さらに、このアモルファス膜の効果は、
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子のみならず、通常の単
層膜の磁気抵抗効果素子にも応用することができる。
The same effect as described above was recognized even when the amorphous film was formed by oblique incidence sputtering. Furthermore, the effect of this amorphous film is
The present invention can be applied not only to a spin-valve magnetoresistive element but also to a normal single-layer magnetoresistive element.

【0127】さらに、上述したような硬質磁性膜として
は、高保磁力微粒子層を好適に用いることができる。以
下には、具体的に磁気抵抗効果素子に高保磁力微粒子を
磁化容易軸を揃えて付着させ、交換バイアスを印加する
例について説明する。すなわち、高保磁力微粒子は、磁
気抵抗効果素子上に直接接触した状態で配置されるため
に、交換バイアスが磁気抵抗効果素子に印加される。ま
た、微粒子間は相互作用が弱いため、軟磁性膜と直接接
合しても、保磁力の低下が小さい。さらに、微粒子の大
きさは、磁化固着領域(受動領域)に比べて十分小さ
い。したがって、受動領域全面に均一に交換バイアスが
加わる。微粒子は、バイアス磁界を与えたい方向に磁化
容易軸を揃えて付着されるので、面内一方向に分散の小
さいバイアス磁界が印加される。微粒子は一軸磁気異方
性が存在するため、保磁力を越える強い信号磁界が入っ
てきても、もとの磁化状態に復帰することができる。
Further, as the hard magnetic film as described above, a high coercive force fine particle layer can be suitably used. Hereinafter, a specific example in which high coercive force fine particles are attached to the magnetoresistive element with their easy axes of magnetization aligned and an exchange bias is applied will be described. That is, since the high coercive force fine particles are arranged in a state of being in direct contact with the magnetoresistive element, an exchange bias is applied to the magnetoresistive element. Further, since the interaction between the fine particles is weak, the coercive force does not decrease much even when the fine particles are directly bonded to the soft magnetic film. Further, the size of the fine particles is sufficiently smaller than the magnetization fixed region (passive region). Therefore, the exchange bias is uniformly applied to the entire surface of the passive region. Since the fine particles are attached with their axes of easy magnetization aligned in the direction in which the bias magnetic field is to be applied, a bias magnetic field with small dispersion is applied in one direction in the plane. Since the fine particles have uniaxial magnetic anisotropy, even if a strong signal magnetic field exceeding the coercive force enters, the particles can return to the original magnetization state.

【0128】したがって、高保磁力微粒子を磁気抵抗効
果素子に付着させてバイアス磁界を与えることにより、
信頼性が高い、高品質な薄膜磁気ヘッドを提供すること
が可能である。
Therefore, by applying the bias magnetic field by attaching the high coercive force fine particles to the magnetoresistive effect element,
It is possible to provide a highly reliable and high quality thin film magnetic head.

【0129】図22は、硬質磁性膜として高保磁力微粒
子層を有する磁気抵抗効果素子を示す断面図である。基
板40上にCuからなるシャントバイアス膜41および
Ni80Fe20からなる磁気抵抗効果膜42が積層されて
いる。このシャントバイアス膜41および磁気抵抗効果
膜42は断面が矩形状にパターニングされている。ま
た、センス電流が流せるように磁気抵抗効果膜42上に
はリード43が形成されている。また、磁気抵抗効果膜
42の両端部を覆うように基板40上には、FeCo系
高保磁力微粒子層44が形成されている。この高保磁力
微粒子は、長軸方向が磁化容易軸である針状結晶をして
おり、断面における長手方向に沿ってこの磁化容易軸が
配向されている。
FIG. 22 is a sectional view showing a magnetoresistive element having a high coercive force fine particle layer as a hard magnetic film. A shunt bias film 41 made of Cu and a magnetoresistive film 42 made of Ni 80 Fe 20 are laminated on a substrate 40. The cross section of the shunt bias film 41 and the magnetoresistive film 42 is patterned in a rectangular shape. A lead 43 is formed on the magnetoresistive film 42 so that a sense current can flow. Further, a FeCo-based high coercive force fine particle layer 44 is formed on the substrate 40 so as to cover both end portions of the magnetoresistive effect film 42. The high coercive force fine particles are needle-like crystals whose major axis is the easy axis of magnetization, and the easy axis of magnetization is oriented along the longitudinal direction in the cross section.

【0130】このような構成の磁気抵抗効果素子につい
て、センス電流の通電方向と略直交する方向に信号磁界
を印加して、磁気抵抗効果素子の抵抗と磁界との関係を
調べたところ、抵抗−磁界曲線においてバルクハウゼン
ノイズに伴う不連続点は観察されなかった。
With respect to the magnetoresistive element having such a configuration, a signal magnetic field was applied in a direction substantially perpendicular to the direction in which the sense current was applied, and the relationship between the resistance of the magnetoresistive element and the magnetic field was examined. No discontinuity point associated with Barkhausen noise was observed in the magnetic field curve.

【0131】この磁気抵抗効果素子は次のようにして作
製される。まず、基板40上にスパッタリングによりC
uを厚さ5nm、Ni80Fe20を厚さ20nmで順次形成す
る。次いで、この2つの膜を5μm×50μmの矩形状
にパターニングする。さらに、Ni80Fe20上にCuを
スパッタリングにより成膜し、パターニングしてリード
を形成する。このとき、リード間隔によりトラック幅
(能動領域)が規定される。
This magneto-resistance effect element is manufactured as follows. First, C is formed on the substrate 40 by sputtering.
u is sequentially formed with a thickness of 5 nm, and Ni 80 Fe 20 is formed with a thickness of 20 nm. Next, the two films are patterned into a rectangular shape of 5 μm × 50 μm. Further, Cu is deposited on Ni 80 Fe 20 by sputtering and patterned to form leads. At this time, the track width (active area) is defined by the read interval.

【0132】次に、FeCo合金微粒子を有機系バイン
ダーと混合して塗料とし、これを磁気抵抗効果素子パタ
ーンの長手方向に沿って磁界を印加しながら素子全面に
塗布する。さらに、この上にレジストを塗布した後に、
素子の両端部に高保磁力微粒子層44が10μm×10
0μmの寸法で残存するように露光、現像する。このよ
うにして図22に示す磁気抵抗効果素子が得られる。
Next, FeCo alloy fine particles are mixed with an organic binder to form a paint, which is applied over the entire surface of the element while applying a magnetic field along the longitudinal direction of the magnetoresistive element pattern. Furthermore, after applying resist on this,
A high coercive force fine particle layer 44 at both ends of the device is 10 μm × 10
Exposure and development are performed so as to remain at a size of 0 μm. Thus, the magnetoresistance effect element shown in FIG. 22 is obtained.

【0133】塗料中の高保磁力微粒子の体積密度(すな
わち充填率)は約40%である。また、高保磁力微粒子
の長軸が配列している方向(磁化容易軸方向)の残留磁
化量は、飽和磁化量の約90%である。なお、磁性微粒
子の形状は、長軸方向が約200〜300nm、短軸方向
が約40nmである。
The volume density (that is, the filling rate) of the high coercive force fine particles in the paint is about 40%. The amount of residual magnetization in the direction in which the long axes of the high coercive force fine particles are arranged (the direction of the axis of easy magnetization) is about 90% of the amount of saturation magnetization. The shape of the magnetic fine particles is about 200 to 300 nm in the major axis direction and about 40 nm in the minor axis direction.

【0134】また、図22においては、高保磁力微粒子
層44は、磁気抵抗効果膜42の両端にのみ形成されて
いるが、図23に示すように、非磁性の磁気的絶縁膜4
5を能動領域に形成し、磁気抵抗効果膜42全面に高保
磁力微粒子層44を形成してもよい。なお、図23は断
面図であるので、リード43上まで高保磁力微粒子層4
4が形成されているように見えるが、実際は、磁気抵抗
効果膜42近傍のみが高保磁力微粒子層44で覆われて
おりリード43は露出するので、センス電流は供給でき
る。
In FIG. 22, the high coercive force fine particle layer 44 is formed only on both ends of the magnetoresistive effect film 42. However, as shown in FIG.
5 may be formed in the active region, and the high coercive force fine particle layer 44 may be formed on the entire surface of the magnetoresistive film 42. Since FIG. 23 is a sectional view, the high coercive force fine particle layer 4
Although it looks as if the lead 4 is formed, actually, only the vicinity of the magnetoresistive film 42 is covered with the high coercive force fine particle layer 44 and the lead 43 is exposed, so that a sense current can be supplied.

【0135】高保磁力微粒子層44における磁化の分散
は、一般に薄膜形成される単層の硬質磁性膜よりも小さ
い。したがって、このように能動領域において非磁性の
磁気的絶縁膜45で高保磁力微粒子層44と磁気抵抗効
果膜42を離隔することにより、薄膜形成の場合に発生
する硬質磁性膜の分散磁化成分から生じる磁束の能動領
域への流入による軟磁性劣化が緩和される。このため、
より良好な軟磁性が能動領域で得ることができる。
The dispersion of magnetization in the high coercive force fine particle layer 44 is generally smaller than that of a single-layer hard magnetic film formed as a thin film. Therefore, by separating the high coercive force fine particle layer 44 and the magnetoresistive effect film 42 by the nonmagnetic magnetic insulating film 45 in the active region in this way, the magnetic flux is generated from the dispersed magnetization component of the hard magnetic film generated when the thin film is formed. Soft magnetic degradation due to the influx of the magnetic flux into the active region is reduced. For this reason,
Better soft magnetism can be obtained in the active region.

【0136】このとき、高保磁力微粒子層44が磁気抵
抗効果素子の下側にある構造においても同様な効果が得
られる。なお、高保磁力微粒子層44の表面の凹凸は、
磁気的絶縁膜45の表面の平坦度に影響される。
At this time, a similar effect can be obtained even in a structure in which the high coercive force fine particle layer 44 is located below the magnetoresistive element. The irregularities on the surface of the high coercivity fine particle layer 44 are as follows:
It is affected by the flatness of the surface of the magnetic insulating film 45.

【0137】さらに、上述した例においては、高保磁力
微粒子としてFeCo合金微粒子を用い、塗料中の充填
率は約40%に設定したが、この充填率や高保磁力微粒
子の材料を変えることによって、バイアス磁界を変化さ
せることができる。例えば、高保磁力微粒子の材料とし
て、γ−酸化鉄を用いることによりバイアス磁界は約1
/3になることが確認され、塗料中の充填率を高くする
ことにより、バイアス磁界が増加することも分かった。
また、高保磁力微粒子の材料として、Coを添加したγ
−酸化鉄、酸化クロム、鉄を用いても同様の効果が得ら
れた。
Further, in the above-described example, FeCo alloy fine particles were used as the high coercive force fine particles, and the filling ratio in the paint was set to about 40%. However, by changing the filling ratio and the material of the high coercive force fine particles, the bias was increased. The magnetic field can be changed. For example, by using γ-iron oxide as the material of the high coercive force fine particles, the bias magnetic field can be reduced to about 1
It was confirmed that the bias magnetic field was increased by increasing the filling rate in the paint.
In addition, as a material of the high coercive force fine particles,
-Similar effects were obtained using iron oxide, chromium oxide, and iron.

【0138】以上の図22〜23に示す磁気抵抗効果素
子においては、高保磁力微粒子層44は縦バイアス膜と
して機能している。一方、動作点バイアスは、磁気抵抗
効果膜42の下に設けられたシャントバイアス膜41に
流れるシャント電流により付与されている。
In the magnetoresistance effect element shown in FIGS. 22 and 23, the high coercive force fine particle layer 44 functions as a vertical bias film. On the other hand, the operating point bias is given by a shunt current flowing through the shunt bias film 41 provided below the magnetoresistive effect film 42.

【0139】図24は高保磁力微粒子層を有する磁気抵
抗効果素子の他の例を示す断面図である。ここでは、シ
リコン基板46上の受動領域にエッチングにより角型の
穴を形成し、その穴内に高保磁力微粒子層44を形成し
表面を平坦化して、その上に磁気抵抗効果膜42および
リード43を形成する。
FIG. 24 is a sectional view showing another example of a magnetoresistive element having a high coercive force fine particle layer. Here, a rectangular hole is formed in the passive region on the silicon substrate 46 by etching, a high coercive force fine particle layer 44 is formed in the hole, the surface is flattened, and the magnetoresistive film 42 and the lead 43 are formed thereon. Form.

【0140】図25は図24に示す磁気抵抗効果素子の
平面図である。高保磁力微粒子層44を穴内に形成する
とき、すなわち高保磁力微粒子を含む塗料を穴内に充填
して加熱するときに、図中の破線矢印で示す方向(磁気
抵抗効果膜の長手方向に対して約45度の角度)に磁界
を印加して着磁した。この磁気抵抗効果素子の抵抗と磁
界との関係を調べたところ、バルクハウゼンノイズは抑
制され、しかも良好な動作点バイアスが印加されている
ことが分かった。
FIG. 25 is a plan view of the magnetoresistive element shown in FIG. When the high coercive force fine particle layer 44 is formed in the hole, that is, when the paint containing the high coercive force fine particles is filled in the hole and heated, the direction indicated by the broken arrow in the drawing (about the longitudinal direction of the magnetoresistive film). (An angle of 45 degrees) and a magnetic field was applied. Examination of the relationship between the resistance and the magnetic field of the magnetoresistive element revealed that Barkhausen noise was suppressed and that a good operating point bias was applied.

【0141】この磁気抵抗効果素子は次のようにして作
製される。まず、シリコン基板46にマスキングを施し
てケミカルエッチングを行い、6μmの間隔をおいて深
さ約5μmの穴を形成する。次に、FeCo合金微粒子
を有機バインダーと混合して塗料とし、これをシリコン
基板46全面に塗布し、図25に示す破線矢印の方向に
磁界を印加しながら加熱して有機バインダーを除去して
高保磁力微粒子層44を形成する。さらに、これにポリ
ッシング処理を施して穴以外の部分に形成された高保磁
力微粒子層44を除去し、シリコン基板46の平坦化を
行う。
This magnetoresistive element is manufactured as follows. First, the silicon substrate 46 is subjected to masking and chemical etching to form holes having a depth of about 5 μm at intervals of 6 μm. Next, FeCo alloy fine particles are mixed with an organic binder to form a paint, which is applied to the entire surface of the silicon substrate 46, and heated while applying a magnetic field in the direction of the dashed arrow shown in FIG. The magnetic fine particle layer 44 is formed. Further, this is subjected to a polishing treatment to remove the high coercive force fine particle layer 44 formed in a portion other than the hole, and the silicon substrate 46 is flattened.

【0142】次いで、このシリコン基板46上にスパッ
タリングにより磁気抵抗効果膜42を厚さ約20nmで形
成した後、この膜を30μm×2μmのストライプ形状
にパターニングする。その後、Cuを厚さ約200nmで
形成し、パターニングしてリード43を形成する。
Next, after forming a magnetoresistive film 42 with a thickness of about 20 nm on the silicon substrate 46 by sputtering, this film is patterned into a stripe shape of 30 μm × 2 μm. Thereafter, Cu is formed to a thickness of about 200 nm, and is patterned to form leads 43.

【0143】このリード43と高保磁力微粒子層44の
位置関係は、適宜選択することができる。例えば、リー
ド間隔よりも、高保磁力微粒子層44の間隔が短けれ
ば、高保磁力微粒子層44の間隔でトラック幅を規定す
ることができる。
The positional relationship between the lead 43 and the high coercive force fine particle layer 44 can be appropriately selected. For example, if the interval between the high coercive force fine particle layers 44 is shorter than the lead interval, the track width can be defined by the interval between the high coercive force fine particle layers 44.

【0144】さらに、図22〜25は、異方性磁気抵抗
効果を利用する磁気抵抗効果素子に高保磁力微粒子層を
適用した例であるが、次に、スピン依存散乱による磁気
抵抗効果を利用する磁気抵抗効果素子に高保磁力微粒子
層を用いた例について説明する。図26はスピン依存散
乱による磁気抵抗効果を利用する磁気抵抗効果素子を示
す断面図である。この磁気抵抗効果素子は次のようにし
て作製される。
Further, FIGS. 22 to 25 show examples in which a high coercive force fine particle layer is applied to a magnetoresistive element utilizing anisotropic magnetoresistive effect. Next, a magnetoresistive effect by spin-dependent scattering will be utilized. An example in which a high coercive force fine particle layer is used for a magnetoresistive element will be described. FIG. 26 is a cross-sectional view showing a magnetoresistive element using a magnetoresistive effect by spin-dependent scattering. This magnetoresistive effect element is manufactured as follows.

【0145】まず、基板40上にCo90Fe10からなる
下磁性膜47を厚さ8nmで、Cuからなる非磁性膜48
を厚さ3nmで、Co90Fe10膜からなる上磁性膜49を
厚さ8nmでそれぞれスパッタリングにより形成する。こ
の多層膜をストライプ形状にパターニングし、上磁性膜
49上にリード43を形成する。次いで、これにFeC
o合金微粒子を用いて高保磁力微粒子層44を、その高
保磁力微粒子の磁化容易軸がストライプの長手方向に揃
うように形成する。
First, a lower magnetic film 47 of Co 90 Fe 10 having a thickness of 8 nm and a non-magnetic film 48 of Cu
Is formed with a thickness of 3 nm and an upper magnetic film 49 of a Co 90 Fe 10 film with a thickness of 8 nm by sputtering. This multilayer film is patterned into a stripe shape, and leads 43 are formed on the upper magnetic film 49. Next, this was added to FeC
The high coercive force fine particle layer 44 is formed using o-alloy fine particles so that the axis of easy magnetization of the high coercive force fine particles is aligned with the longitudinal direction of the stripe.

【0146】このような構成の磁気抵抗効果素子におい
ては、高保磁力微粒子層44と直接接触している上磁性
膜49の磁化がストライプの長手方向に固着される。一
方、下磁性膜47は信号磁界に追随して磁化の回転が可
能となる。その結果、信号磁界に応じて非磁性膜48を
挟持した上下磁性膜47,49の磁化方向の間のなす角
が変化する。このため、スピン依存散乱による抵抗変化
が発生する。この高保磁力微粒子層44は、トラック幅
に相当する領域に形成してあればよい。また、磁化の向
きは、ストライプの長手方向に限らず、ストライプの幅
方向であってもよい。
In the magnetoresistive element having such a configuration, the magnetization of the upper magnetic film 49 which is in direct contact with the high coercivity fine particle layer 44 is fixed in the longitudinal direction of the stripe. On the other hand, the lower magnetic film 47 can rotate its magnetization following the signal magnetic field. As a result, the angle between the magnetization directions of the upper and lower magnetic films 47 and 49 sandwiching the nonmagnetic film 48 changes according to the signal magnetic field. Therefore, a resistance change due to spin-dependent scattering occurs. The high coercive force fine particle layer 44 may be formed in a region corresponding to the track width. The direction of magnetization is not limited to the longitudinal direction of the stripe, but may be the width direction of the stripe.

【0147】さらに以上は、高保磁力微粒子層44が磁
気抵抗効果膜42と直接接触させた例であり、このよう
に高保磁力微粒子層44が磁気抵抗効果膜42と直接接
触することにより両者が交換結合している。これに対
し、高保磁力微粒子層44と磁気抵抗効果膜42が非磁
性物質を挟持して接する場合であっても、両者が静磁結
合することによりバイアス磁界を印加することができ
る。 実施例B8 図27に、本発明の第2の発明をヨークタイプ型再生ヘ
ッドに適用した例を示す。このヨークタイプ型再生ヘッ
ドは、軟磁性体50と軟磁性ヨーク51との間の磁気ギ
ャップにより磁束を取り込んで素子部52に導くもので
ある。
The above is an example in which the high coercive force fine particle layer 44 is brought into direct contact with the magnetoresistive effect film 42. Are combined. On the other hand, even when the high coercive force fine particle layer 44 and the magnetoresistive film 42 are in contact with each other with a non-magnetic material interposed therebetween, a bias magnetic field can be applied by the magnetostatic coupling between them. Embodiment B8 FIG. 27 shows an example in which the second invention of the present invention is applied to a yoke type reproducing head. This yoke type reproducing head takes in a magnetic flux by a magnetic gap between the soft magnetic body 50 and the soft magnetic yoke 51 and guides it to the element section 52.

【0148】また、図28に、本発明の第2の発明を垂
直記録用ヘッドに適用した例を示す。ここでは、軟磁性
体50が記録用主磁極を兼ねている。場合によっては、
リードを紙面において手前に延在させ、記録用コイル5
3として使用してもよい。
FIG. 28 shows an example in which the second invention of the present invention is applied to a perpendicular recording head. Here, the soft magnetic body 50 also serves as the main magnetic pole for recording. In some cases,
The lead is extended toward the front in the drawing, and the recording coil 5 is extended.
It may be used as 3.

【0149】いずれの場合も軟磁性体50は後方にも延
在させているが、これは反磁界を減少させて再生感度を
向上させるためである。 実施例B9 図29は、本発明の第2の発明にかかるスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。こ
の図29に示す磁気抵抗効果素子は、図30(A)〜
(C)に示すようにして作製される。
In each case, the soft magnetic body 50 is also extended backward, in order to reduce the demagnetizing field and improve the reproduction sensitivity. Embodiment B9 FIG. 29 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention of the present invention. The magnetoresistance effect element shown in FIG.
It is manufactured as shown in FIG.

【0150】図30(A)に示すように、基板20上に
NiFe等からなる下磁性膜21を厚さ約8nmで成膜
し、この上にレジスト層26を形成してパターニングす
る。次いで、図30(B)に示すように、リフトオフ法
でCu等からなる非磁性膜22を厚さ約3nmで成膜し、
その後レジスト層26を除去する。次いで、図30
(C)に示すように、NiFe等からなる上磁性膜23
を厚さ約8nmで成膜する。このとき、下磁性膜21の表
面を清浄する目的でスパッタエッチングをするほうが望
ましい。
As shown in FIG. 30A, a lower magnetic film 21 made of NiFe or the like is formed on a substrate 20 to a thickness of about 8 nm, and a resist layer 26 is formed thereon and patterned. Next, as shown in FIG. 30B, a non-magnetic film 22 made of Cu or the like is formed to a thickness of about 3 nm by a lift-off method,
After that, the resist layer 26 is removed. Then, FIG.
As shown in (C), the upper magnetic film 23 made of NiFe or the like
Is formed to a thickness of about 8 nm. At this time, it is desirable to perform sputter etching for the purpose of cleaning the surface of the lower magnetic film 21.

【0151】次に、図29に示すように、上下磁性膜2
1,23と、非磁性膜22を一括して所望の形状に、通
常の半導体プロセスを用いてパターニング後、リフトオ
フ法でリード25を作製する。このとき、リード25は
上磁性膜23の段差部分よりも内側に作製することが望
ましい。
Next, as shown in FIG.
After patterning the non-magnetic film 22 into a desired shape collectively using a normal semiconductor process, the lead 25 is manufactured by a lift-off method. At this time, it is desirable that the lead 25 is formed inside the step portion of the upper magnetic film 23.

【0152】このような構造にすることにより、信号磁
界の無い初期状態では、上下磁性膜21,23の非磁性
膜22で分離されている部分の磁化は、センス電流や膜
形状でトラック幅方向に互いに反平行状態であり、上下
磁性膜21,23が結合している部分の磁化は平行であ
る。外部からの信号磁界が流入すると、初期状態で反平
行であった非磁性膜22で分離されている部分の磁化が
平行となり、抵抗が変化し薄膜磁気ヘッドとしての役割
を果たす。また、非磁性膜22が媒体対向面に露出して
いないため耐蝕性も問題も無い。
With such a structure, in the initial state where there is no signal magnetic field, the magnetization of the portions of the upper and lower magnetic films 21 and 23 separated by the non-magnetic film 22 is changed by the sense current and the film shape in the track width direction. The magnetization of the portion where the upper and lower magnetic films 21 and 23 are coupled is parallel. When a signal magnetic field from the outside flows in, the magnetization of the portion separated by the non-magnetic film 22, which was antiparallel in the initial state, becomes parallel, the resistance changes, and the film functions as a thin-film magnetic head. Further, since the nonmagnetic film 22 is not exposed on the medium facing surface, there is no problem with corrosion resistance.

【0153】図31(A)は、本発明の第2の発明にか
かる他のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を示す。ここ
で、下磁性膜21に交換結合した軟磁性膜31は、媒体
対向面から離れた部分が露出部分に比べてトラック幅方
向の寸法が大きい。これにより、軟磁性膜31の磁化は
トラック幅方向に向き易くなる。このとき、図31
(A)に示すように、軟磁性膜31の両端に隣接して硬
質磁性膜36を配置するか、または図31(B)に示す
ように、硬質磁性膜36あるいは反強磁性膜を両端に積
層する等の手段によりバイアスを加えることにより、軟
磁性膜31を単磁区化することが容易となる。さらに、
前記したように、軟磁性膜31は、分流を抑制できるこ
と、硬質磁性膜や反強磁性膜に対する配向の影響を抑制
できること等の理由から、アモルファス膜であることが
望ましく、その材料としては例えばCoZrNb等が挙
げられる。このとき、寸法が広くなる部分は、角が直角
になるよりも丸みを持った曲線であることが単磁区化に
おいて好ましい。
FIG. 31A shows another spin-valve magnetoresistive element according to the second invention of the present invention. Here, the soft magnetic film 31 exchange-coupled to the lower magnetic film 21 has a larger dimension in the track width direction at a portion away from the medium facing surface than at an exposed portion. Thereby, the magnetization of the soft magnetic film 31 is easily oriented in the track width direction. At this time, FIG.
As shown in FIG. 31A, a hard magnetic film 36 is disposed adjacent to both ends of the soft magnetic film 31 or, as shown in FIG. By applying a bias by means such as lamination, it becomes easy to make the soft magnetic film 31 into a single magnetic domain. further,
As described above, the soft magnetic film 31 is desirably an amorphous film because it can suppress the branch flow and can suppress the influence of the orientation on the hard magnetic film and the antiferromagnetic film. The material thereof is, for example, CoZrNb. And the like. At this time, it is preferable that the portion where the dimension is wide is a curve having a rounded corner rather than a right angle in terms of a single magnetic domain.

【0154】ここで、特に、硬質磁性膜36を軟磁性膜
31の両端部に積層する場合においては、硬質磁性膜3
6からの漏れ磁界を抑制するために、図32に示すよう
に、軟磁性膜31上にのみ積層されることが望ましい。
この図32に示すような磁気抵抗効果素子は、図33
(A)〜(D)に示すようにして作製される。
Here, especially when the hard magnetic film 36 is laminated on both ends of the soft magnetic film 31, the hard magnetic film 3
In order to suppress the leakage magnetic field from the magnetic layer 6, it is preferable that the magnetic field is laminated only on the soft magnetic film 31, as shown in FIG.
The magnetoresistance effect element as shown in FIG.
It is manufactured as shown in (A) to (D).

【0155】図33(A)に示すように、基板20上に
CoZrNb等からなる厚さ約15nmの軟磁性膜31、
CoFeまたはCo等からなる厚さ約4nmの下磁性膜2
1、Cu等からなる厚さ約3nmの非磁性膜22、CoF
eまたはCo等からなる厚さ約4nmの上磁性膜23、F
eMn等からなる厚さ約14nmの反強磁性膜24、厚さ
約10nm程度の保護膜15を順次形成する。さらに、保
護膜15上の所定部分にレジスト層26をパターニング
して形成する。なお、このとき保護膜15は、分流を防
ぐために高抵抗である必要があり、さらに後のエッチン
グを安定して行うことができるものである必要がある。
したがって、保護膜15としては、酸化層を作りにくい
Pd、Pt等の貴金属が適している。また、Ti等から
なる保護膜上にPd等からなる膜を積層した多層構造で
あることが特に好ましい。
As shown in FIG. 33A, a soft magnetic film 31 made of CoZrNb or the like and having a thickness of about 15 nm
Lower magnetic film 2 of about 4 nm in thickness made of CoFe or Co, etc.
1. Non-magnetic film 22 made of Cu or the like and having a thickness of about 3 nm;
e, Co, etc., about 4 nm thick upper magnetic film 23, F
An antiferromagnetic film 24 made of eMn or the like and having a thickness of about 14 nm and a protective film 15 having a thickness of about 10 nm are sequentially formed. Further, a resist layer 26 is formed on a predetermined portion of the protective film 15 by patterning. At this time, the protective film 15 needs to have a high resistance in order to prevent shunting, and it needs to be able to stably perform the subsequent etching.
Therefore, as the protective film 15, a noble metal such as Pd or Pt, which hardly forms an oxide layer, is suitable. Further, it is particularly preferable to have a multilayer structure in which a film made of Pd or the like is laminated on a protective film made of Ti or the like.

【0156】次いで、図33(B)に示すように、下磁
性膜21から保護膜15までをイオンビームエッチング
等でエッチングする。次に、図33(C)に示すよう
に、硬質磁性膜36をリフトオフ法で形成する。次い
で、軟磁性膜31、保護膜15,21〜24、硬質磁性
膜36上に、図33(D)に示すような形状のレジスト
層26を形成する。その後、イオンビームエッチング等
でエッチングし、前述したようにリードをリフトオフ法
で形成することにより、図32に示すような構造の磁気
抵抗効果素子が得られる。
Next, as shown in FIG. 33B, the portions from the lower magnetic film 21 to the protective film 15 are etched by ion beam etching or the like. Next, as shown in FIG. 33C, a hard magnetic film 36 is formed by a lift-off method. Next, a resist layer 26 having a shape as shown in FIG. 33D is formed on the soft magnetic film 31, the protective films 15, 21 to 24, and the hard magnetic film 36. Thereafter, etching is performed by ion beam etching or the like, and a lead is formed by a lift-off method as described above, whereby a magnetoresistive element having a structure as shown in FIG. 32 is obtained.

【0157】上記構造において、磁束の吸い込みを考慮
すると、図34に示すようなパターン形状のレジスト層
26´とすることにより、より高い感度のヘッドを得る
ことができる。すなわち、図34では、媒体対向面と反
対側に多層膜が延出して、この部分で磁壁の発生が予想
されるので、硬質磁性膜36部分も媒体対向面と反対側
に延出する形状としている。このようなレジスト層26
´を用い、イオンビームエッチング等でエッチングし、
リードをリフトオフ法で形成することにより、図35に
示すような構造の磁気抵抗効果素子が得られる。
In the above-mentioned structure, considering the absorption of magnetic flux, a head having higher sensitivity can be obtained by using the resist layer 26 'having a pattern shape as shown in FIG. That is, in FIG. 34, the multilayer film extends on the side opposite to the medium facing surface, and the occurrence of domain walls is expected at this part. Therefore, the hard magnetic film 36 also has a shape extending to the side opposite to the medium facing surface. I have. Such a resist layer 26
′, Etching by ion beam etching, etc.
By forming the leads by the lift-off method, a magnetoresistive element having a structure as shown in FIG. 35 is obtained.

【0158】上述したように、図32および図34に示
す磁気抵抗効果素子は、硬質磁性膜36が軟磁性膜31
の上に積層される構造であるが、図36に示すように、
硬質磁性膜36を軟磁性膜31の下に積層してもよい。
このような構造にすることにより、硬質磁性膜36の配
向を制御する下地膜を用いることができる。下地膜とし
ては、例えば、硬質磁性膜36がCoNiまたはCoC
rからなる場合Crを用いることが好ましい。
As described above, in the magnetoresistive element shown in FIGS. 32 and 34, the hard magnetic film 36 is
It is a structure that is laminated on the above, as shown in FIG.
The hard magnetic film 36 may be laminated below the soft magnetic film 31.
With such a structure, a base film for controlling the orientation of the hard magnetic film 36 can be used. As the base film, for example, the hard magnetic film 36 is made of CoNi or CoC.
When r is used, it is preferable to use Cr.

【0159】図36に示す磁気抵抗効果素子は、図37
(A)〜(C)に示すようにして作製される。まず、図
37(A)に示すように、基板20上に硬質磁性膜30
を成膜し、所望の形状にパターニングする。次いで、図
37(B)に示すように、軟磁性膜31、下磁性膜2
1、非磁性膜22、上磁性膜23、反強磁性膜24、保
護膜15を順次成膜する。次いで、図37(C)に示す
ように、多層膜を所望の形状にパターニングする。その
後、図33(D)や図34に示すように、硬質磁性膜3
6、軟磁性膜31、および多層膜を一括パターニングす
ることにより、図36に示す構造の磁気抵抗効果素子が
得られる。 実施例B10 図38は本発明の第2の発明にかかるスピンバルブ型磁
気抵抗効果素子にシールド層を組み合わせた場合の実施
例を示す断面図である。図14に示すような信号磁界方
向にセンス電流を通電する構造のスピンバルブ型磁気抵
抗効果素子を作製し、これに図38に示すようにしてシ
ールド層を配置した。このとき、上部シールド層61と
媒体対向面側のリード62を接触させ、この電位をアー
スとし、もう一方のリードを高電位とする。このような
構造とすることにより、ヘッド摺動時に媒体と接触した
場合でも、電位が乱れることなく、高い信頼性の薄膜磁
気ヘッドが得られる。この薄膜磁気ヘッドは、下部シー
ルド層63上にSiO2 等の絶縁層64を形成し、図1
4と同様な方法で素子部65を形成し、さらに絶縁層6
4を形成してパターニングし、最後に上部シールド層6
1を形成することにより作製される。 実施例B11 本発明の第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子の構造上の寸法を図39を参照して説明する。
The magnetoresistance effect element shown in FIG.
It is manufactured as shown in (A) to (C). First, as shown in FIG. 37A, a hard magnetic film 30
Is formed and patterned into a desired shape. Next, as shown in FIG. 37B, the soft magnetic film 31, the lower magnetic film 2
1. A non-magnetic film 22, an upper magnetic film 23, an antiferromagnetic film 24, and a protective film 15 are sequentially formed. Next, as shown in FIG. 37C, the multilayer film is patterned into a desired shape. Thereafter, as shown in FIG. 33 (D) and FIG.
6, the soft magnetic film 31 and the multilayer film are collectively patterned to obtain a magnetoresistive element having the structure shown in FIG. Embodiment B10 FIG. 38 is a sectional view showing an embodiment in which a shield layer is combined with a spin-valve magnetoresistive element according to the second invention of the present invention. A spin-valve magnetoresistive element having a structure in which a sense current flows in the direction of a signal magnetic field as shown in FIG. 14 was manufactured, and a shield layer was arranged thereon as shown in FIG. At this time, the upper shield layer 61 is brought into contact with the lead 62 on the medium facing surface side, this potential is grounded, and the other lead is made high potential. With such a structure, a highly reliable thin-film magnetic head can be obtained without disturbing the potential even when the head comes into contact with the medium during sliding. In this thin-film magnetic head, an insulating layer 64 such as SiO 2 is formed on a lower shield layer 63, and FIG.
4. An element portion 65 is formed in the same manner as in
4 is formed and patterned, and finally the upper shield layer 6 is formed.
1 is formed. Example B11 The structural dimensions of a spin-valve magnetoresistive element according to the second invention of the present invention will be described with reference to FIG.

【0160】この構造においては、信号磁界が0の場合
に硬質磁性膜36によって軟磁性膜31の磁化方向を制
御しなければならない。したがって、硬質磁性膜36の
膜厚、磁化量をそれぞれthard、Mshardとし、軟磁性
膜31の膜厚、磁化量をtamo 、Msamo としたとき、
hard×Mshardがtamo ×Msamo と等しいか、また
は大きくなるように膜材料や膜厚を適宜選択することが
好ましい。
In this structure, when the signal magnetic field is 0, the magnetization direction of the soft magnetic film 31 must be controlled by the hard magnetic film 36. Therefore, when the film thickness and the magnetization amount of the hard magnetic film 36 are respectively t hard and Ms hard and the film thickness and the magnetization amount of the soft magnetic film 31 are t amo and Ms amo ,
It is preferable to appropriately select a film material and a film thickness so that t hard × Ms hard is equal to or larger than t amo × Ms amo .

【0161】さらに、この磁気抵抗効果素子を薄膜磁気
ヘッドとして用いる場合、ヘッドの先端部が媒体からの
信号磁界によって飽和されないために、軟磁性膜31は
厚い方がよい。さらに、軟磁性膜31の磁化応答を下磁
性膜21に伝えなければならない。したがって、下磁性
膜21の信号磁界応答層の膜厚、磁化量をそれぞれt
s.v.、Mss.v.とすると、tamo ×Msamo がts.v.×
Mss.v.と等しいかまたは大きくなるように膜材料や膜
厚を適宜選択することが好ましい。
When the magnetoresistive element is used as a thin-film magnetic head, the soft magnetic film 31 is preferably thicker so that the tip of the head is not saturated by the signal magnetic field from the medium. Further, the magnetization response of the soft magnetic film 31 must be transmitted to the lower magnetic film 21. Accordingly, the thickness and the magnetization amount of the signal magnetic field response layer of the lower magnetic film 21 are respectively set to t.
Assuming that sv and Ms sv , t amo × Ms amo is t sv ×
It is preferable to appropriately select a film material and a film thickness so as to be equal to or larger than Ms sv .

【0162】次に、リセス距離cについて説明する。従
来、磁気抵抗効果膜としてNiFe単層膜を用いた場
合、デプスは特性長と同レベルが良いと考えられてい
た。しかしながら、本発明の薄膜磁気ヘッドは、巨大磁
気抵抗効果を示す多層膜を用いており、抵抗変化率が大
きいため、リセス距離cは特性長の数倍程度でもよい。
Next, the recess distance c will be described. Conventionally, when a single-layer NiFe film is used as the magnetoresistive film, it has been considered that the depth is as good as the characteristic length. However, the thin film magnetic head of the present invention uses a multilayer film exhibiting a giant magnetoresistance effect and has a large rate of change in resistance. Therefore, the recess distance c may be several times the characteristic length.

【0163】一方、突出部分の磁壁発生の抑制を考慮す
ると、突出部分は小さい方がよい。すなわち、リセス距
離cは小さい方がよい。このため、図39中の多層膜の
信号磁界方向の長さaに比べて距離cが等しいか、また
は小さくなるように寸法を適宜設定することが好まし
い。ただし、軟磁性膜31の膜厚を薄くすると、軟磁性
膜31の磁壁はネール磁壁となり易くなる。この場合、
ネール磁壁は磁壁幅が大きいため、リセス距離cを長く
することができる。 実施例B12 図40(A)は、2つの磁性膜の磁化容易軸が媒体対向
面と略平行で、かつセンス電流方向と略直交である本発
明の第2の発明にかかる磁気抵抗効果素子の一例を示す
斜視図である。図40(A)において、磁性膜71およ
び72は厚さ50nmのCoFe膜からなる。なお、磁性
膜72は、その信号磁界方向の長さが磁性膜71の長さ
より長くなるように形成されている。磁性膜71および
72の間には、Cuからなる厚さ数10nmの非磁性膜7
3が挟持されており、磁気抵抗効果素子を構成してい
る。この多層膜の側面には、リード74および75が接
続されており、直流電流が通電可能になっている。
On the other hand, in consideration of suppressing the generation of the domain wall at the protruding portion, the smaller the protruding portion is, the better. That is, the smaller the recess distance c, the better. Therefore, it is preferable to appropriately set the dimensions so that the distance c is equal to or smaller than the length a of the multilayer film in the signal magnetic field direction in FIG. However, when the thickness of the soft magnetic film 31 is reduced, the domain wall of the soft magnetic film 31 tends to be a Neel domain wall. in this case,
Since the Neel domain wall has a large domain wall width, the recess distance c can be increased. Embodiment B12 FIG. 40A shows a magnetoresistive element according to the second invention of the present invention in which the axes of easy magnetization of the two magnetic films are substantially parallel to the medium facing surface and substantially orthogonal to the sense current direction. It is a perspective view showing an example. In FIG. 40A, the magnetic films 71 and 72 are made of a 50 nm thick CoFe film. The magnetic film 72 is formed such that the length in the signal magnetic field direction is longer than the length of the magnetic film 71. A non-magnetic film 7 made of Cu and having a thickness of several tens nm is provided between the magnetic films 71 and 72.
3 are sandwiched, and constitute a magnetoresistive element. Leads 74 and 75 are connected to side surfaces of the multilayer film so that a direct current can flow.

【0164】このような構成においては、どちらの磁性
膜71,72の磁化も交換結合による固着はしていな
い。また、2つの磁性膜71,72には、それぞれの磁
化容易軸が互いに略平行に、しかもセンス電流方向とは
略直交するように、磁気異方性を付与しておく。
In such a configuration, the magnetizations of both magnetic films 71 and 72 are not fixed by exchange coupling. The two magnetic films 71 and 72 are provided with magnetic anisotropy such that their easy axes of magnetization are substantially parallel to each other and substantially perpendicular to the sense current direction.

【0165】信号磁界Hが作用しない場合には、2つの
磁性膜71,72の磁化M1 ,M2は、センス電流Iに
よる磁界の作用で、図40(B)に示すM1 ,M2 のよ
うに互いに略反平行であって磁化容易軸と略平行な方向
に向く。このときの電気抵抗は最も大きい。これに対
し、図40(A)に示す矢印方向の信号磁界Hが作用す
る場合には、磁性膜71,72の磁化M1 ,M2 はそれ
ぞれ図40(B)のM1H,M2Hのように、互いに逆方向
に回転する。すなわち、M1 ,M2 のなす角は180°
から図40(B)に示すφ(°)まで変化する。信号磁
界が強ければ、この角φは0°に近づき、0°で電気抵
抗が最小となる。
[0165] When the signal magnetic field H does not act, the magnetization M 1, M 2 of the two magnetic films 71 and 72, by the action of the magnetic field by the sense current I, M 1, M 2 shown in FIG. 40 (B) As shown in FIG. 5, the directions are substantially antiparallel to each other and substantially parallel to the axis of easy magnetization. The electric resistance at this time is the largest. On the other hand, when the signal magnetic field H in the direction of the arrow shown in FIG. 40 (A) acts, the magnetizations M 1 and M 2 of the magnetic films 71 and 72 become M 1H and M 2H of FIG. So that they rotate in opposite directions. That is, the angle between M 1 and M 2 is 180 °
To φ (°) shown in FIG. 40 (B). If the signal magnetic field is strong, the angle φ approaches 0 °, and at 0 °, the electric resistance becomes minimum.

【0166】したがって、信号磁界Hにより、磁性膜7
1,72の磁化M1 ,M2 を略反平行から略平行まで変
化させることができ、スピン依存散乱による10%以上
の電気抵抗変化のすべてを利用することができる。さら
に、CoFe膜の異方性磁気抵抗効果による電気抵抗変
化は2%以下であるので、得られる薄膜磁気ヘッドにお
いては信号磁界に対する電気抵抗変化を大きく取り出せ
る。
Therefore, the signal magnetic field H causes the magnetic film 7
The magnetizations M 1 and M 2 of 1,72 can be changed from substantially anti-parallel to substantially parallel, and all the electric resistance changes of 10% or more due to spin-dependent scattering can be used. Further, since the change in electric resistance due to the anisotropic magnetoresistance effect of the CoFe film is 2% or less, a large change in electric resistance with respect to the signal magnetic field can be obtained in the obtained thin-film magnetic head.

【0167】なお、2つの磁性膜の磁化を安定化させる
ためには、磁性膜の端部に現れる磁価がほぼ等量である
ことが望ましい。このため、2つの磁性膜の飽和磁束密
度Msと膜厚tの積がほぼ一致することが望ましい(M
1 ・t1 〜Ms2 ・t2 )。したがって、Ms1 ・t
1 〜Ms2 ・t2 となるように磁性膜の材料・寸法を決
定することが好ましい。
In order to stabilize the magnetizations of the two magnetic films, it is desirable that the magnetic valencies appearing at the ends of the magnetic films be substantially equal. For this reason, it is desirable that the product of the saturation magnetic flux density Ms and the film thickness t of the two magnetic films substantially match (M
s 1 · t 1 ~Ms 2 · t 2). Therefore, Ms 1 · t
It is preferable to determine the material and dimensions of the magnetic film so as to be 1 to Ms 2 · t 2 .

【0168】図41(A)は、2つの磁性膜の磁化容易
軸が媒体対向面と略平行でかつンス電流方向と略直交で
ある本発明の第2の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他
の例を示す斜視図である。この例では、磁気抵抗効果素
子の端部に磁性膜からなるフラックスガイド76を取り
付けた以外は図40(A)と同じである。この構成によ
れば、媒体からの信号磁界は、フラックスガイド76を
通って磁気抵抗効果素子に導かれる。このフラックスガ
イド76の材料は、軟磁気特性を示すものであればよ
く、構造は単層でも多層でもよい。図41(A)および
図41(B)では、フラックスガイド76と磁気抵抗効
果素子が同じ幅で併置されているようになっているが、
両者の幅は異なっていてもよいし、両者の一部が重なり
合っていてもよい。また、このようなフラックスガイド
76は、磁気抵抗効果素子の媒体と反対側の端部に配置
されてもよいし、記録媒体側および記録媒体と反対側の
両方に配置されてもよい。また、図40および図41で
は、リード74および75は、磁気抵抗効果素子と同じ
厚さで併置されているようになっているが、フラックス
ガイド76の場合と同様に、両者の厚さは異なっていて
もよいし、両者の一部が重なり合っていてもよい。
FIG. 41A shows another example of the magnetoresistive element according to the second invention of the present invention in which the axes of easy magnetization of the two magnetic films are substantially parallel to the medium facing surface and substantially orthogonal to the direction of the current flow. It is a perspective view which shows the example of. This example is the same as FIG. 40A except that a flux guide 76 made of a magnetic film is attached to the end of the magnetoresistive element. According to this configuration, the signal magnetic field from the medium is guided to the magnetoresistive element through the flux guide 76. The material of the flux guide 76 only needs to exhibit soft magnetic characteristics, and the structure may be a single layer or a multilayer. In FIG. 41 (A) and FIG. 41 (B), the flux guide 76 and the magnetoresistive element are juxtaposed with the same width.
The widths of the two may be different, or a part of the two may overlap. Further, such a flux guide 76 may be disposed at the end of the magnetoresistive element opposite to the medium, or may be disposed both on the recording medium side and on the side opposite to the recording medium. Also, in FIGS. 40 and 41, the leads 74 and 75 are juxtaposed with the same thickness as the magnetoresistive effect element, but the thicknesses of both are different as in the case of the flux guide 76. Or a part of both may overlap.

【0169】図42も本発明の第2の発明の磁気抵抗効
果素子の他の例を示したものであり、非磁性導電膜77
上に磁性膜72が形成されていること以外は図40
(A)と同じである。非磁性導電膜77を設けた理由は
以下の通りである。
FIG. 42 also shows another example of the magnetoresistance effect element according to the second aspect of the present invention.
40 except that a magnetic film 72 is formed thereon.
Same as (A). The reason for providing the non-magnetic conductive film 77 is as follows.

【0170】本発明のように薄い磁性膜を有する素子に
おいては、一般に磁性膜の構造は下地膜の種類や結晶構
造に敏感である。例えばアルミナスパッタ膜上のNiF
e膜は結晶性が悪いが、Cu、Ta、Tiからなる薄い
下地膜を設けることにより、fccに配向し易い傾向が
あることが知られている。また、結晶性が悪い磁性膜
は、格子の不規則性に起因する固有の電気抵抗が大き
く、このような磁性膜では、全電気抵抗に対するスピン
依存散乱による電気抵抗の割合が小さく、結果としてス
ピンの平行、反平行での抵抗変化率が減少してしまう。
In an element having a thin magnetic film as in the present invention, the structure of the magnetic film is generally sensitive to the type of underlying film and the crystal structure. For example, NiF on alumina sputtered film
It is known that the e-film has poor crystallinity, but tends to be easily oriented to fcc by providing a thin underlayer made of Cu, Ta, and Ti. In addition, a magnetic film having poor crystallinity has a large intrinsic electric resistance due to lattice irregularity. In such a magnetic film, the ratio of electric resistance due to spin-dependent scattering to the total electric resistance is small, and as a result, the spin resistance is low. , The resistance change rate in parallel and antiparallel is reduced.

【0171】図42に示した磁気抵抗効果素子では、非
磁性導電膜77の電気抵抗が小さい場合、センス電流I
が分流されて出力低下を招く恐れがあるが、スピン依存
散乱には膜面垂直方向の電流も寄与するため、非磁性導
電膜77の電気抵抗が小さくても全体としての電気抵抗
変化が大きくなる場合もある。また、分流した電流によ
り発生する磁界は、2つの磁性膜71,72の磁化方向
を互いに略反平行にするようには働かず互いに略平行に
するように働くため、2つの磁性膜71,72の磁化方
向はセンス電流Iによる磁界のみでは互いに略反平行に
はなりにくくなるが、反磁界等で2つの磁性膜71,7
2の磁化方向が略反平行になった場合には、信号磁界に
対する電気抵抗変化は大きくとれる。
In the magnetoresistive element shown in FIG. 42, when the electric resistance of the nonmagnetic conductive film 77 is small, the sense current I
Is shunted, which may cause a decrease in output. However, since the current in the direction perpendicular to the film surface also contributes to the spin-dependent scattering, even if the electric resistance of the nonmagnetic conductive film 77 is small, the change in electric resistance as a whole increases. In some cases. Also, the magnetic field generated by the divided current does not act to make the magnetization directions of the two magnetic films 71 and 72 substantially antiparallel to each other but to make them substantially parallel to each other. It is difficult for the magnetization directions of the two magnetic films 71 and 7 to be substantially antiparallel to each other only by the magnetic field generated by the sense current I.
When the magnetization directions of the two become substantially antiparallel, a large change in electric resistance with respect to the signal magnetic field can be obtained.

【0172】図43(A)は、2つの磁性膜の磁化容易
軸がセンス電流方向および信号磁界方向と略平行である
本発明の第2の発明の磁気抵抗効果素子の一例を示す斜
視図である。磁気抵抗効果素子およびリードの構成は図
40(A)と同じである。
FIG. 43A is a perspective view showing an example of a magnetoresistive element according to the second invention of the present invention in which the axes of easy magnetization of the two magnetic films are substantially parallel to the sense current direction and the signal magnetic field direction. is there. The configurations of the magnetoresistive element and the lead are the same as those in FIG.

【0173】信号磁界およびセンス電流による磁界が作
用しない場合には、図43(B)に示すように、非磁性
膜73を介した磁性膜71および72の交換結合によ
り、2つの磁性膜71,72の磁化M01,M02の方向が
互いに略平行であって磁化容易軸方向を向いている。こ
れに対し、センス電流Iを流すと、図43(C)に示す
ように、2つの磁性膜71,72の磁化方向を互いに逆
方向に回転させる電流磁界が発生し、磁性膜71,72
の異方性磁界と反磁界等のバランスで2つの磁性膜7
1,72の磁化M01,M02の互いになす角がある角度ψ
(°)になったところで安定する。さらに、信号磁界H
が作用すると、磁化M01,M02は信号磁界Hの方向に回
転し電気抵抗が変化する。もしψが90°付近であると
すると、電気抵抗変化は弱い信号磁界Hに対しては線形
となり、波型歪みが少くなり、信号処理はし易くなる。
When the signal magnetic field and the magnetic field due to the sense current do not act, as shown in FIG. 43 (B), the two magnetic films 71 and 72 are exchange-coupled via the non-magnetic film 73. The directions of the magnetizations M 01 and M 02 of the 72 are substantially parallel to each other and point in the direction of the easy axis of magnetization. On the other hand, when the sense current I is applied, as shown in FIG. 43 (C), a current magnetic field for rotating the magnetization directions of the two magnetic films 71 and 72 in directions opposite to each other is generated, and the magnetic films 71 and 72 are generated.
Magnetic film 7 with a balance between anisotropic magnetic field and demagnetizing field
An angle が あ る between the magnetizations M 01 , M 02 of 1,72 that forms an angle 互 い に
It stabilizes when it reaches (°). Further, the signal magnetic field H
Acts, the magnetizations M 01 and M 02 rotate in the direction of the signal magnetic field H, and the electrical resistance changes. If ψ is around 90 °, the change in electric resistance is linear with respect to a weak signal magnetic field H, the waveform distortion is reduced, and the signal processing is facilitated.

【0174】図44,図45は、2つの磁性膜の磁化容
易軸が媒体対向面と平行でかつセンス電流方向と略直交
である本発明の第2の発明にかかる磁気抵抗効果素子に
おいて、磁気抵抗効果素子の動作点を変えるためのバイ
アス磁界を印加する方法を示す説明図である。
FIGS. 44 and 45 show the magneto-resistance effect element according to the second invention of the present invention in which the axes of easy magnetization of the two magnetic films are parallel to the medium facing surface and substantially perpendicular to the sense current direction. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a method of applying a bias magnetic field for changing an operating point of a resistance effect element.

【0175】図44では、2つの磁性膜71および7
2、並びに非磁性膜73からなる磁気抵抗効果素子は図
40(A)と同じであるが、センス電流isを通電する
リード81が磁気抵抗効果素子と交差する形状となって
いる。また、これらの磁気抵抗効果素子およびリード8
1は、シールド層78により挟持されている。このよう
な構成において、センス電流isは端子79から供給さ
れ、磁気抵抗効果素子を通過し、端子80から出た後磁
気抵抗効果素子を横切って磁気抵抗効果素子にバイアス
磁界を印加する。この場合、磁気抵抗効果素子とリード
81が交差する部分では、電流の作る磁界は磁気抵抗効
果素子の磁化困難軸方向に作用する。したがって、2つ
の磁性膜71,72の磁化方向は反平行ではなく、この
バイアス磁界の方向に少し回転する。
In FIG. 44, two magnetic films 71 and 7
2 and the magnetoresistive element composed of the non-magnetic film 73 are the same as those in FIG. 40A, except that the lead 81 for supplying the sense current is crosses the magnetoresistive element. In addition, these magnetoresistive elements and leads 8
1 is held between the shield layers 78. In such a configuration, the sense current is supplied from the terminal 79, passes through the magnetoresistive element, exits from the terminal 80, crosses the magnetoresistive element, and applies a bias magnetic field to the magnetoresistive element. In this case, the magnetic field generated by the current acts in the direction of the hard axis of the magnetoresistance effect element at the portion where the lead 81 intersects with the magnetoresistance effect element. Therefore, the magnetization directions of the two magnetic films 71 and 72 are not antiparallel, but rotate slightly in the direction of the bias magnetic field.

【0176】図45は、このバイアス磁界の発生原理を
説明した断面図である。端子79,80の幅は磁気抵抗
効果素子の長手方向(電流方向)の長さより短く、シー
ルド層78、磁性膜71,73,およびリード81で閉
磁路を構成している。これにより、磁界発生効率が良好
となる。なお、図中83は記録媒体を示す。
FIG. 45 is a sectional view for explaining the principle of generation of the bias magnetic field. The width of the terminals 79 and 80 is shorter than the length of the magnetoresistive element in the longitudinal direction (current direction), and the shield layer 78, the magnetic films 71 and 73, and the leads 81 form a closed magnetic circuit. Thereby, the magnetic field generation efficiency is improved. In the figure, reference numeral 83 denotes a recording medium.

【0177】また、このときシールド層78に挟持され
ており、磁気抵抗効果素子が埋設されている磁気ギャッ
プ層78´を通常の材料であるAl2 3 あるいはSi
2から、熱伝導性に優れ、薄膜形成プロセスに適した
SiC、Si3 4 、またはダイヤモンドに変更するこ
とにより、磁気抵抗効果素子に流し得るセンス電流を増
加させることができる。これにより、再生出力が大きく
なると共に薄膜磁気ヘッドの信頼性および製造における
歩留りが向上する。
At this time, the magnetic gap layer 78 'sandwiched by the shield layer 78 and in which the magnetoresistive element is buried is made of a normal material such as Al 2 O 3 or Si.
By changing from O 2 to SiC, Si 3 N 4 , or diamond which has excellent thermal conductivity and is suitable for a thin film forming process, it is possible to increase the sense current that can flow to the magnetoresistive element. As a result, the reproduction output is increased, and the reliability of the thin-film magnetic head and the yield in manufacturing are improved.

【0178】下記表1から分かるように、SiC、ダイ
ヤモンド(もしくはダイヤモンド様のカーボン)は、A
2 3 、SiO2 よりもはるかに熱伝導率が高い材料
である。すなわち、磁気抵抗効果素子にセンス電流を流
した時の磁気抵抗効果素子の温度上昇を抑えることがで
きる。このことは、磁気抵抗効果素子に流し得る最大セ
ンス電流を増加できることを意味する。したがって、セ
ンス電流の大きさに比例する再生出力の向上および再生
S/Nの改良を実現できる。
As can be seen from Table 1 below, SiC and diamond (or diamond-like carbon) correspond to A
It is a material having much higher thermal conductivity than l 2 O 3 and SiO 2 . That is, it is possible to suppress a temperature rise of the magnetoresistive element when a sense current flows through the magnetoresistive element. This means that the maximum sense current that can flow through the magnetoresistive element can be increased. Therefore, it is possible to improve the reproduction output and the reproduction S / N in proportion to the magnitude of the sense current.

【0179】また、SiCやSi3 4 は、Al
2 3 、SiO2 よりも緻密な膜となるので、絶縁性お
よび平坦性に優れる膜を容易に得ることができる。さら
に、SiC、Si3 4 、ダイヤモンドは、Al
2 3 、SiO2 よりもエッチングし易いため、高精度
の薄膜プロセスが可能となる。その結果、薄膜磁気ヘッ
ドの信頼性が向上し、製造における歩留りが向上する。
Further, SiC and Si 3 N 4 are made of Al
Since the film is denser than 2 O 3 and SiO 2 , a film having excellent insulating properties and flatness can be easily obtained. Further, SiC, Si 3 N 4 and diamond are Al
Since it is easier to etch than 2 O 3 and SiO 2 , a highly accurate thin film process can be performed. As a result, the reliability of the thin-film magnetic head is improved, and the production yield is improved.

【0180】[0180]

【表1】 実施例C1 以下の実施例C1では、他の磁性膜よりも大きい幅を持
つ磁性膜のトラック幅方向の反磁界が小さくなり、ま
た、硬質磁性膜等によりトラック幅方向にバイアス磁界
が印加されるので、この磁性膜の磁化をトラック幅方向
に向けることができる。
[Table 1] Example C1 In the following example C1, the demagnetizing field in the track width direction of a magnetic film having a width larger than that of other magnetic films is reduced, and a bias magnetic field is applied in the track width direction by a hard magnetic film or the like. Therefore, the magnetization of the magnetic film can be directed in the track width direction.

【0181】また、この磁性膜の厚みが変化する部分か
ら漏洩磁界を発生させることができ、その磁界が他の磁
性膜の端部に印加されるので他の磁性膜のエッジカーリ
ングウォールも取り除くことができる。
Further, a leakage magnetic field can be generated from the portion where the thickness of the magnetic film changes, and the magnetic field is applied to the end of the other magnetic film, so that the edge curling wall of the other magnetic film is also removed. Can be.

【0182】よって、トラック幅が小さくなり素子幅が
小さくなってもエッジカーリングウォールをなくし、再
生出力の低下をなくすことができる。
Therefore, even if the track width is reduced and the element width is reduced, the edge curling wall can be eliminated, and the decrease in the reproduction output can be prevented.

【0183】図46は、本発明の第3の発明にかかる磁
気抵抗効果素子を示す斜視図である。図中90は基板を
示す。基板90上には、CoZrNb等からなる強磁性
膜91が形成されている。強磁性膜91上には、NiF
e等からなる下磁性膜92、CuあるいはAl2 3
からなる非磁性膜93、およびNiFe等からなる上磁
性膜94が順次形成されている。下磁性膜92、非磁性
膜93、および上磁性膜94は、強磁性膜91の幅より
も小さい幅となるようにエッチングによりパターニング
されている。
FIG. 46 is a perspective view showing a magnetoresistance effect element according to the third invention of the present invention. In the figure, 90 indicates a substrate. On the substrate 90, a ferromagnetic film 91 made of CoZrNb or the like is formed. On the ferromagnetic film 91, NiF
A lower magnetic film 92 made of e or the like, a non-magnetic film 93 made of Cu or Al 2 O 3 or the like, and an upper magnetic film 94 made of NiFe or the like are sequentially formed. The lower magnetic film 92, the nonmagnetic film 93, and the upper magnetic film 94 are patterned by etching so as to have a width smaller than the width of the ferromagnetic film 91.

【0184】また、上磁性膜94上には、Cu/Cr等
からなるリード95a,95bが形成されている。ま
た、基板90上であって強磁性膜91の両側には、Co
Pt等からなる硬質磁性膜96が形成されている。
On the upper magnetic film 94, leads 95a and 95b made of Cu / Cr or the like are formed. On the substrate 90 and on both sides of the ferromagnetic film 91, Co
A hard magnetic film 96 made of Pt or the like is formed.

【0185】このような構成の磁気抵抗効果素子におい
て、センス電流はリード95bより入り、95aより流
れ出ており、強磁性膜91と下磁性膜92にはx方向の
電流磁界が印加され、上磁性膜94には−x方向の電流
磁界が印加される。また、硬質磁性膜96はx方向に磁
化されており、さらに強磁性膜91、下磁性膜92、上
磁性膜94はx軸に略平行な方向に磁化容易軸が誘導さ
れている。
In the magnetoresistive element having such a configuration, the sense current enters from the lead 95b and flows out of the lead 95a. A current magnetic field in the x direction is applied to the ferromagnetic film 91 and the lower magnetic film 92, and the upper magnetic A current magnetic field in the −x direction is applied to the film 94. The hard magnetic film 96 is magnetized in the x direction, and the easy axis of magnetization of the ferromagnetic film 91, the lower magnetic film 92, and the upper magnetic film 94 is guided in a direction substantially parallel to the x axis.

【0186】この磁気抵抗効果素子においては、図49
に示すように、強磁性膜91にはx方向の強いバイアス
磁界HB が印加されることになり、その磁化M1 はx方
向を向く。下磁性膜92の磁化M2 はセンス電流による
磁界のみならず強磁性膜91の磁化M1 と交換結合する
ため、同様にx方向を向く。さらに、下磁性膜92の端
部92aに漏洩磁界Hが発生し、これが上磁性膜94に
印加されることになる。その大きさは上磁性膜94のト
ラック幅方向の中央では、ほぼ下磁性膜92の反磁界と
同じになり、Hd 〜4πMs *t/wと与えられる。こ
こで、Ms は下磁性膜92の飽和磁化、tはその厚さ、
wはx軸に略平行な方向(トラック幅方向)の幅であ
る。例えば、4πMs =10000ガウス、t=100
オングストローム、w=1μmの場合、Hd 〜100エ
ルステッドの大きさとなる。当然のことながら、上磁性
膜94の端部においてはもっと大きな磁界となる。した
がって、上磁性膜94の磁化M3 は、電流磁界と下磁性
膜92からの磁界Hのため−x方向を向き、エッジカー
リングウォールも小さくなり、中央部の磁化もx軸に平
行なものとなる。
In this magnetoresistance effect element, FIG.
As shown in, it will be a strong bias magnetic field H B of the x-direction is applied to the ferromagnetic film 91, the magnetization M 1 is directed to the x-direction. Since the magnetization M 2 of the lower magnetic film 92 is exchange-coupled not only with the magnetic field generated by the sense current but also with the magnetization M 1 of the ferromagnetic film 91, the magnetization M 2 is also directed in the x direction. Further, a leakage magnetic field H is generated at the end 92 a of the lower magnetic film 92, and is applied to the upper magnetic film 94. In its size at the center of the track width direction of the upper magnetic film 94, substantially the same as the demagnetizing field of the lower magnetic film 92 is given a H d ~4πM s * t / w . Here, M s is the saturation magnetization of the lower magnetic film 92, t is its thickness,
w is the width in a direction substantially parallel to the x-axis (track width direction). For example, 4πM s = 10000 Gauss, t = 100
For Angstroms, w = 1 μm, the magnitude is H d 100100 Oersted. Naturally, a larger magnetic field is generated at the end of the upper magnetic film 94. Accordingly, the magnetization M 3 of the upper magnetic film 94, the direction of the -x direction for the magnetic field H from the current field and the lower magnetic film 92, becomes small edge curling walls, as the magnetization of the central portion is also parallel to the x-axis Become.

【0187】なお、図47に示すように、下磁性膜92
をトラック幅方向に延出させ、かつ非磁性膜93と上磁
性膜94の下部を他の部分よりも厚く形成してもよく、
図48に示すように、硬質磁性膜96を下磁性膜92上
に直接形成してもよい。 実施例C2 以下の実施例C2〜C6では、2つの磁性膜の形状をそ
れぞれ変える。具体的に、2つの磁性膜の反磁界の最小
方向がそれぞれ略直交するようにする。そのため、反強
磁性膜や高保磁力膜等により一方もしくは双方の磁性膜
にバイアス磁界を印加しなくとも、互いに略直交方向に
磁化が向いて安定となる。したがって、センス電流や記
録媒体との摩擦によって発熱が生じても、磁化はそれぞ
れ安定方向を向いたままで互いに略直交の関係は損なわ
れない。
As shown in FIG. 47, the lower magnetic film 92
May be extended in the track width direction, and the lower portions of the nonmagnetic film 93 and the upper magnetic film 94 may be formed thicker than other portions.
As shown in FIG. 48, the hard magnetic film 96 may be formed directly on the lower magnetic film 92. Example C2 In the following Examples C2 to C6, the shapes of the two magnetic films are respectively changed. Specifically, the minimum directions of the demagnetizing fields of the two magnetic films are set to be substantially orthogonal to each other. Therefore, even if a bias magnetic field is not applied to one or both magnetic films by an antiferromagnetic film, a high coercive force film, or the like, the magnetizations are oriented in directions substantially orthogonal to each other and become stable. Therefore, even if heat is generated due to the sense current or friction with the recording medium, the magnetizations remain in the stable directions and the substantially orthogonal relationship is not lost.

【0188】また、スピン依存散乱による抵抗変化は、
2つの磁性膜が積層された領域でしか起こらない。した
がって、CoやCo90Fe10膜等のように、異方性磁気
抵抗効果の小さい材料を選択すれば、リードの配置によ
らず、積層幅でトラック幅を規定することができる。
The resistance change due to spin-dependent scattering is
This occurs only in the region where the two magnetic films are stacked. Therefore, if a material having a small anisotropic magnetoresistance effect such as a Co or Co 90 Fe 10 film is selected, the track width can be defined by the lamination width regardless of the arrangement of the leads.

【0189】図50に示すように、基板100上にCo
90Fe10からなる強磁性膜101を厚さ8nmで形成し、
これを2μm×20μmの寸法の矩形状にパターニング
した。次に、強磁性膜101の中央部に、Co90Fe10
からなる磁性膜103を厚さ8nmで形成し、2μm×2
μmの寸法の矩形状にパターニングする。次いで、Cu
からなる非磁性膜102を厚さ3nmで形成し、さらにC
90Fe10からなる磁性膜103を厚さ8nmで形成し
た。続いて、この非磁性膜102および非磁性膜102
上の磁性膜103を2μm×20μmの寸法の矩形状
に、その長手方向が強磁性膜101の長手方向と略直交
するようにしてパターニングした。次いで、強磁性膜1
01の端部上にCuを厚さ200nmで形成し、パターニ
ングしてリード104を形成した。このようにして磁気
抵抗効果素子を作製した。このとき、強磁性膜101と
上層の磁性膜103の磁化容易軸の方向は矢印で示した
ように略直交しており、強磁性膜101と下層の磁性膜
103とが交換結合している。
As shown in FIG. 50, Co
The ferromagnetic film 101 consisting of 90 Fe 10 was formed in a thickness of 8 nm,
This was patterned into a rectangular shape having a size of 2 μm × 20 μm. Next, Co 90 Fe 10
A magnetic film 103 of 8 nm in thickness and 2 μm × 2
It is patterned into a rectangular shape having a size of μm. Then, Cu
A non-magnetic film 102 made of 3 nm thick is formed.
a magnetic film 103 consisting o 90 Fe 10 was formed in a thickness of 8 nm. Subsequently, the non-magnetic film 102 and the non-magnetic film 102
The upper magnetic film 103 was patterned into a rectangular shape having a size of 2 μm × 20 μm so that its longitudinal direction was substantially perpendicular to the longitudinal direction of the ferromagnetic film 101. Next, the ferromagnetic film 1
A lead 104 was formed by forming a 200 nm-thick Cu layer on the end of No. 01 and patterning it. Thus, a magnetoresistance effect element was manufactured. At this time, the directions of the axes of easy magnetization of the ferromagnetic film 101 and the upper magnetic film 103 are substantially orthogonal as indicated by arrows, and the ferromagnetic film 101 and the lower magnetic film 103 are exchange-coupled.

【0190】この磁気抵抗効果素子の抵抗変化率の信号
磁界依存性を図51に示す。なお、抵抗変化率は、下記
式(3)により算出した。また、信号磁界はセンス電流
の通電方向に略直交する方向、すなわち強磁性膜101
の長手方向と略直交する方向に流入する。
FIG. 51 shows the signal magnetic field dependence of the resistance change rate of this magnetoresistive element. In addition, the resistance change rate was calculated by the following equation (3). In addition, the signal magnetic field is applied in a direction substantially perpendicular to the direction in which the sense current flows, that is, the ferromagnetic film 101.
Flows in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the.

【0191】 抵抗変化率=(最大抵抗値−飽和抵抗値)/飽和抵抗値 …(3) 図51から分かるように、信号磁界が0の場合におい
て、動作点バイアスが良好に印加されている。抵抗変化
率の挙動は、信号磁界方向と上層の磁性膜103の磁化
方向が略平行である場合には、信号磁界の増加につれて
抵抗変化率は減少する。一方、信号磁界方向と上層の磁
性膜103の磁化方向が略反平行である場合には、信号
磁界の増加につれて抵抗変化率は増加する。例えば、信
号磁界が約6kA/mで上層の磁性膜103の磁化反転が発
生し、抵抗変化率はほぼ0に低下する。なお、図52に
示す磁気抵抗効果素子は、上層の磁性膜103の一端面
が、強磁性膜101の側面と同一面上となるT字型の構
造であるが、この強磁性膜101と上層の磁性膜103
とは、略直交に交差する十字型の構造でも同じ効果を発
揮できる。 実施例C3 図52に示すように、基板100上にCo90Fe10から
なる強磁性膜101を厚さ8nmで形成し、これを2μm
×20μmの寸法の矩形状にパターニングし、その中央
部上にCo90Fe10からなる磁性膜103を厚さ8nmで
形成し、2μm×2μmの寸法の矩形状にパターニング
した。次に、成膜装置に設置したヘルムホルツコイルに
より4kA/mの静磁界を発生させて、パターニングされた
強磁性膜101の短辺方向と一致させた。次いで、静磁
中で全面に、Cuからなる非磁性膜102を厚さ3nm
で、Co90Fe10からなる磁性膜103を厚さ8nmで形
成し、さらにFeMnからなる反強磁性膜105を厚さ
15nmで形成した。この後、非磁性膜102、非磁性膜
102上の磁性膜103、および反強磁性膜105を2
μm×20μmの寸法の矩形状に、その長手方向が強磁
性膜101の長手方向と略直交するようにしてパターニ
ングした。次いで、強磁性膜101の端部上にCuを厚
さ200nmで形成し、パターニングしてリード104を
形成した。このようにして磁気抵抗効果素子を作製し
た。このとき、強磁性膜101と上層の磁性膜103の
磁化容易軸の方向は矢印で示したように略直交してお
り、強磁性膜101と下層の磁性膜103とは交換結合
している。
Resistance change rate = (maximum resistance value−saturated resistance value) / saturated resistance value (3) As can be seen from FIG. 51, when the signal magnetic field is 0, the operating point bias is favorably applied. When the signal magnetic field direction and the magnetization direction of the upper magnetic film 103 are substantially parallel, the resistance change rate decreases as the signal magnetic field increases. On the other hand, when the signal magnetic field direction and the magnetization direction of the upper magnetic film 103 are substantially anti-parallel, the resistance change rate increases as the signal magnetic field increases. For example, when the signal magnetic field is about 6 kA / m, the magnetization reversal of the upper magnetic film 103 occurs, and the resistance change rate decreases to almost zero. The magnetoresistance effect element shown in FIG. 52 has a T-shaped structure in which one end surface of the upper magnetic film 103 is flush with the side surface of the ferromagnetic film 101. Magnetic film 103
The same effect can be obtained with a cross-shaped structure that intersects substantially orthogonally. Example C3 As shown in FIG. 52, a ferromagnetic film 101 made of Co 90 Fe 10 was formed on a substrate 100 to a thickness of 8 nm, and this was
It was patterned into a rectangular shape having a size of × 20 μm, and a magnetic film 103 made of Co 90 Fe 10 was formed on the central portion with a thickness of 8 nm, and was patterned into a rectangular shape having a size of 2 μm × 2 μm. Next, a static magnetic field of 4 kA / m was generated by a Helmholtz coil installed in the film forming apparatus, and was made to coincide with the short side direction of the patterned ferromagnetic film 101. Next, a non-magnetic film 102 made of Cu is formed to a thickness of 3 nm
Then, a magnetic film 103 made of Co 90 Fe 10 was formed with a thickness of 8 nm, and an antiferromagnetic film 105 made of FeMn was formed with a thickness of 15 nm. Thereafter, the non-magnetic film 102, the magnetic film 103 on the non-magnetic film 102, and the anti-ferromagnetic film 105 are
It was patterned into a rectangular shape having a size of μm × 20 μm such that the longitudinal direction thereof was substantially perpendicular to the longitudinal direction of the ferromagnetic film 101. Next, Cu was formed with a thickness of 200 nm on the end portion of the ferromagnetic film 101 and patterned to form a lead 104. Thus, a magnetoresistance effect element was manufactured. At this time, the directions of the axes of easy magnetization of the ferromagnetic film 101 and the upper magnetic film 103 are substantially orthogonal as indicated by arrows, and the ferromagnetic film 101 and the lower magnetic film 103 are exchange-coupled.

【0192】この磁気抵抗効果素子の抵抗変化率の信号
磁界依存性を図53に示す。図53から分かるように、
信号磁界が0の場合においては、磁性膜103の磁化が
互いに略直交して動作点バイアスが印加されている。信
号磁界を負の方向へ増加させると、反強磁性膜105に
より上層の磁性膜103に交換バイアスが印加されてい
るため、約12kA/mまで上層の磁性膜103では磁化反
転が生じず、2つの磁性膜の磁化は互いに略反平行状態
を保っていることが確認できる。一方、信号磁界を正の
方向に増加させると、互いに磁化方向が略平行になるこ
とで抵抗変化率は減少する。
FIG. 53 shows the signal magnetic field dependence of the resistance change rate of the magnetoresistive element. As can be seen from FIG.
When the signal magnetic field is zero, the operating point bias is applied while the magnetizations of the magnetic film 103 are substantially orthogonal to each other. When the signal magnetic field is increased in the negative direction, since an exchange bias is applied to the upper magnetic film 103 by the antiferromagnetic film 105, the magnetization reversal does not occur in the upper magnetic film 103 up to about 12 kA / m. It can be confirmed that the magnetizations of the two magnetic films are substantially kept in an antiparallel state. On the other hand, when the signal magnetic field is increased in the positive direction, the magnetization directions become substantially parallel to each other, so that the resistance change rate decreases.

【0193】なお、ここで、反強磁性膜105の代わり
にCoPt等からなる硬質磁性膜を用いる場合、硬質磁
性膜を上層の磁性膜103の長手方向に沿って磁化する
ことにより同様の効果が得られる。 実施例C4 実施例C3では、磁性膜の磁化を固着するのに反強磁性
膜や硬質磁性膜を用いているが、図54に示すようなリ
ード配置を構成して電流磁界を利用することも可能であ
る。すなわち、強磁性膜101と上層の磁性膜103お
よび非磁性膜102の積層膜とを、強磁性膜101とこ
の積層膜と、が下層の磁性膜103を挟持するようにし
て、しかも略直交するようにして積層する。さらに、強
磁性膜101および上層の磁性膜103の両端部にリー
ド104を図54に示すように形成して、強磁性膜10
1と上層の磁性膜103および非磁性膜102の積層膜
のそれぞれにセンス電流IS のほぼ半分(IS /2)が
流れるようにする。
When a hard magnetic film made of CoPt or the like is used instead of the antiferromagnetic film 105, the same effect can be obtained by magnetizing the hard magnetic film along the longitudinal direction of the upper magnetic film 103. can get. Embodiment C4 In the embodiment C3, an antiferromagnetic film or a hard magnetic film is used to fix the magnetization of the magnetic film. However, it is also possible to configure a lead arrangement as shown in FIG. 54 and use a current magnetic field. It is possible. That is, the ferromagnetic film 101 and the laminated film of the upper magnetic film 103 and the non-magnetic film 102 are substantially perpendicular to each other so that the ferromagnetic film 101 and the laminated film sandwich the lower magnetic film 103. Are stacked as described above. Further, leads 104 are formed at both ends of the ferromagnetic film 101 and the upper magnetic film 103 as shown in FIG.
Almost half (I S / 2) of the sense current I S flows through each of the stacked film of the first and upper magnetic films 103 and the non-magnetic film 102.

【0194】このような構成を有する磁気抵抗効果素子
では、強磁性膜101に流れるセンス電流で、上層の磁
性膜103は図中M2 の方向に磁化される。一方、上層
の磁性膜103および非磁性膜102に流れる電流で強
磁性膜101は図中M1 の方向に磁化される。すなわ
ち、それぞれの電流によって、磁化が互いに略直交方向
に向き易くなる。したがって、センス電流を分流して略
直交方向に流すことにより誘起された電流磁界は、強磁
性膜101と上層の磁性膜103との磁化を略直交させ
て動作点バイアスを安定化する。 実施例C5 実施例C2において使用された強磁性膜または磁性膜と
して、単層の膜ではなく、磁性膜と非磁性膜との積層膜
を使用しても同様の効果が現れた。例えば、実施例C2
におけるCo90Fe108nm/Co90Fe108nm/Cu3
nm/Co90Fe108nm/Co90Fe108nm多層膜をCo
90Fe108nm/Co90Fe108nm/Cu3nm/Co90
108nm/ML1、ML1/Co90Fe108nm/Cu3
nm/Co90Fe108nm/ML1としても同様の効果が得
られた。ただし、ML1は、Co90Fe101nm/(Cu
0.6nm/Co90Fe101nm)×n(n=6)の積層膜
を意味する。なお、ML1におけるCo90Fe10を5nm
程度に厚くしてn=1としても同様に効果があった。実
施例C6 実施例C3において使用された強磁性膜として、単層の
膜ではなく、磁性膜と非磁性膜との積層膜を使用しても
同様の効果が現れた。例えば、実施例C3におけるFe
Mn15nm/Co90Fe108nm/Cu3nm/Co90Fe
108nm/Co90Fe108nm多層膜において、FeMn1
5nm/Co90Fe108nm/Cu3nm/Co90Fe108nm
/ML1としても同様の効果が得られた。ただし、ML
1は、実施例C5と同じである。また、ML1における
Co90Fe10を5nm程度に厚くしてn=1としても同様
に効果があった。 実施例D1 図55は本発明の第4の発明において磁性膜数が多数で
ある場合の一実施例を示す概略図である。この磁気抵抗
効果素子は、基板上に3つの磁性膜131,132,1
33が非磁性膜134,135を介して積層されてお
り、信号磁界が0の時に、磁性膜131,133と磁性
膜132の磁化の向きは、弱いRKKY的な相互作用等
によって略反平行となっている。
[0194] In the magnetoresistance effect element having such a structure, the sense current flowing through the ferromagnetic film 101, an upper magnetic film 103 is magnetized in the direction of drawing in M 2. On the other hand, the ferromagnetic film 101 in the current flowing through the upper magnetic film 103 and the nonmagnetic film 102 is magnetized in the direction of drawing M 1. That is, the respective currents facilitate the magnetizations to be oriented in directions substantially orthogonal to each other. Therefore, the current magnetic field induced by shunting the sense current and flowing in the substantially orthogonal direction stabilizes the operating point bias by making the magnetizations of the ferromagnetic film 101 and the upper magnetic film 103 substantially orthogonal. Example C5 The same effect was obtained by using a laminated film of a magnetic film and a non-magnetic film instead of a single-layer film as the ferromagnetic film or the magnetic film used in Example C2. For example, in Example C2
In Co 90 Fe 10 8nm / Co 90 Fe 10 8nm / Cu3
nm / Co 90 Fe 10 8 nm / Co 90 Fe 10 8 nm
90 Fe 10 8 nm / Co 90 Fe 10 8 nm / Cu 3 nm / Co 90 F
e 10 8 nm / ML1, ML1 / Co 90 Fe 10 8 nm / Cu3
The same effect was obtained with nm / Co 90 Fe 10 8 nm / ML1. However, ML1 is Co 90 Fe 10 1 nm / (Cu
It means a laminated film of 0.6 nm / Co 90 Fe 10 1 nm) × n (n = 6). Note that Co 90 Fe 10 in ML1 is 5 nm.
The same effect was obtained even when the thickness was made as large as n = 1. Example C6 A similar effect was obtained even when a laminated film of a magnetic film and a non-magnetic film was used instead of a single-layer film as the ferromagnetic film used in Example C3. For example, in Example C3, Fe
Mn15nm / Co 90 Fe 10 8nm / Cu3nm / Co 90 Fe
In 10 8nm / Co 90 Fe 10 8nm multilayer film, FeMn1
5 nm / Co 90 Fe 10 8 nm / Cu 3 nm / Co 90 Fe 10 8 nm
The same effect was obtained with / ML1. However, ML
1 is the same as Example C5. The same effect was obtained by increasing the thickness of Co 90 Fe 10 in ML1 to about 5 nm and setting n = 1. Embodiment D1 FIG. 55 is a schematic view showing an embodiment in which the number of magnetic films is large in the fourth invention of the present invention. This magnetoresistive element has three magnetic films 131, 132, 1 on a substrate.
33 are laminated via the non-magnetic films 134 and 135, and when the signal magnetic field is 0, the magnetization directions of the magnetic films 131 and 133 and the magnetic film 132 are substantially antiparallel due to weak RKKY-like interaction and the like. Has become.

【0195】この多層膜の両側には、隣接してバイアス
磁界印加用の硬質磁性体としての永久磁石136a,1
36bが配置されており、磁性膜131,133と略同
一方向に磁化されている。このため、磁性膜131,1
32,133に略同一方向の磁界Hext を印加してい
る。さらに、磁性膜131,132,133は、それぞ
れが強磁性体なので、他の各磁性膜に対して静磁界を印
加している。
On both sides of the multilayer film, adjacent to the permanent magnets 136a, 136 as hard magnetic bodies for applying a bias magnetic field,
36b are arranged, and are magnetized in substantially the same direction as the magnetic films 131 and 133. For this reason, the magnetic films 131, 1
Magnetic fields H ext in substantially the same direction are applied to 32 and 133. Further, since each of the magnetic films 131, 132, and 133 is a ferromagnetic material, a static magnetic field is applied to each of the other magnetic films.

【0196】図56(A)〜図56(C)は、それぞれ
磁性膜131,132,133に対して加えられる磁界
の方向と強さを模式的に表したものである。磁性膜13
1,133に対しては永久磁石からの磁界Hext と磁性
膜132からの静磁界H21,H23が磁化方向と略同一方
向に加わる。また、磁性膜131,133からの静磁界
31,H13が磁化方向と略反対方向に加わるが、H21
31,H23>H13なので磁性膜131,133には磁化
方向と略同一方向にバイアス磁界が印加される。
FIGS. 56A to 56C schematically show the directions and strengths of the magnetic fields applied to the magnetic films 131, 132, and 133, respectively. Magnetic film 13
Static magnetic field H 21, H 23 from the magnetic field H ext and the magnetic film 132 from the permanent magnet is applied to the magnetization direction substantially same direction relative to 1,133. Although static magnetic field H 31, H 13 from the magnetic film 131 and 133 is applied to the magnetization direction substantially opposite directions, H 21>
Since H 31 and H 23 > H 13 , a bias magnetic field is applied to the magnetic films 131 and 133 in substantially the same direction as the magnetization direction.

【0197】これに対して、磁性膜132の場合、磁化
方向が磁性膜131,133の磁化方向と略反平行であ
るために、Hext が磁化方向と略反対方向に加わる。し
かしながら、磁性膜131,133からの静磁界H12
32はHext と略反対方向に加わるため、永久磁石の発
生する磁界Hext の強さと、永久磁石と多層膜の距離を
調節し(Hext <H12+H32)とすることにより、磁性
膜132にも磁化方向と略同一方向のバイアス磁界を印
加することができる。
On the other hand, in the case of the magnetic film 132, since the magnetization direction is substantially antiparallel to the magnetization directions of the magnetic films 131 and 133, H ext is applied in a direction substantially opposite to the magnetization direction. However, the static magnetic field H 12 from the magnetic films 131 and 133,
Since H 32 is applied to substantially the opposite direction and H ext, by the strength of the magnetic field H ext generated by the permanent magnet, to adjust the distance of the permanent magnet and the multilayer film and (H ext <H 12 + H 32), magnetic A bias magnetic field substantially in the same direction as the magnetization direction can be applied to the film 132.

【0198】なお、磁性膜の数が奇数の場合、信号磁界
が0の場合の磁化の反平行状態の安定化のためには、セ
ンス電流を磁性膜の磁化方向と略平行な方向に流すこと
が好ましい。 実施例D2 図57は本発明の第4の発明にかかる磁気抵抗効果素子
について、各磁性膜の磁化方向を説明するための概略図
である。この磁気抵抗効果素子は、基板上に4つの磁性
膜137,138,139,140が非磁性膜141,
142,143を介して積層されており、磁性膜13
7,139と磁性膜138,140の磁化方向は信号磁
界が0の時に互いに略反平行状態になっている。この多
層膜に対し各磁性膜の磁化方向と略直交方向にセンス電
流を通電すると、センス電流による電流磁界が各磁性膜
の磁化方向に対して略同一方向または略反対方向に加わ
る。
When the number of magnetic films is an odd number, in order to stabilize the antiparallel state of the magnetization when the signal magnetic field is 0, the sense current is caused to flow in a direction substantially parallel to the magnetization direction of the magnetic film. Is preferred. Example D2 FIG. 57 is a schematic diagram for explaining the magnetization direction of each magnetic film in the magnetoresistive element according to the fourth invention of the present invention. In this magnetoresistance effect element, four magnetic films 137, 138, 139, and 140 are formed on a substrate by a nonmagnetic film 141,
The magnetic films 13 are stacked via the layers 142 and 143.
The magnetization directions of 7, 139 and the magnetic films 138, 140 are substantially antiparallel to each other when the signal magnetic field is 0. When a sense current is applied to the multilayer film in a direction substantially orthogonal to the magnetization direction of each magnetic film, a current magnetic field due to the sense current is applied in a direction substantially the same as or substantially opposite to the magnetization direction of each magnetic film.

【0199】図58(A)〜図58(D)は、このとき
それぞれ磁性膜137,138,139,140に対し
て加えられる磁界の方向と強さを模式的に表したもので
ある。磁性膜137に対しては磁性膜138,139,
140、非磁性膜141,142,143に流れる電流
による磁界Hj6が磁化と略同一方向に加わり、静磁界は
磁性膜138,140からの磁界H21,H41が略同一方
向に、磁性膜139からの磁界H31が略反対方向に加わ
り、H21>H31>H41であるので、磁性膜137にかか
る磁界の総和は磁化方向と略同一方向になる。磁性膜1
38に対しては、磁性膜137、非磁性膜141に流れ
る電流による磁界Hj2が略同一方向に、磁性膜139,
140、非磁性膜142,143に流れる電流による磁
界Hj4が略反対方向に加わり(Hj2<Hj4)、静磁界は
12,H32が略同一方向、H42が略反対方向に加わる
(H12,H32>H42)。したがって、センス電流の大き
さや多層膜の寸法比を調節することによって、磁性膜1
38にかかる磁界の総和も磁化方向と略同一方向とな
る。このとき対称性により、磁性膜139は磁性膜13
8、磁性膜140は磁性膜137にかかる磁界と同じ大
きさの磁界が略反対方向にかかり、それぞれの磁化方向
も略反対方向なので、磁化方向と略同一方向にバイアス
磁界を印加することができる。
FIGS. 58A to 58D schematically show the directions and strengths of the magnetic fields applied to the magnetic films 137, 138, 139, and 140, respectively. For the magnetic film 137, the magnetic films 138, 139,
140, a magnetic field H j6 due to the current flowing through the non-magnetic films 141, 142, 143 is applied in substantially the same direction as the magnetization, and the static magnetic field is generated when the magnetic fields H 21 , H 41 from the magnetic films 138, 140 are applied in substantially the same direction. field H 31 from 139 is applied to the substantially opposite direction, since it is H 21> H 31> H 41 , the magnetic field of the sum according to the magnetic film 137 is the magnetization direction substantially the same direction. Magnetic film 1
38, the magnetic field H j2 caused by the current flowing through the magnetic film 137 and the non-magnetic film 141 is substantially in the same direction.
140, a magnetic field H j4 due to the current flowing through the non-magnetic films 142 and 143 is applied in substantially the opposite direction (H j2 <H j4 ), and the static magnetic field is applied to H 12 and H 32 in substantially the same direction and H 42 in substantially the opposite direction. (H 12 , H 32 > H 42 ). Therefore, by adjusting the magnitude of the sense current and the dimensional ratio of the multilayer film, the magnetic film 1
The sum of the magnetic fields applied to the direction 38 is also substantially the same as the magnetization direction. At this time, due to the symmetry, the magnetic film 139 becomes the magnetic film 13.
8. A magnetic field having the same magnitude as the magnetic field applied to the magnetic film 137 is applied to the magnetic film 140 in substantially the opposite direction, and the respective magnetization directions are also substantially opposite directions, so that a bias magnetic field can be applied in the substantially same direction as the magnetization direction. .

【0200】ここで、本発明の第4の発明においては、
上述したように磁性膜数が偶数の場合、多層膜の磁化の
略反平行状態をより安定させるために、図59に示すよ
うに、バイアス磁界印加用の硬質磁性体として垂直磁化
膜144a,144bが多層膜の両側に隣接して配置さ
れる。そして、最上層の磁性膜140と最下層の磁性膜
137は、その磁化方向と略同一方向に垂直磁化膜14
4a,144bからの磁界Hext が加わるような向きに
垂直磁化膜144a,144bが磁化されている。具体
的には、最上層の磁性膜140と最下層の磁性膜137
と垂直磁性膜144a,144bの磁化方向が図59に
示すような時計回りあるいは反時計回りの関係を満足す
ればよい。 実施例E1 図60は、本発明の第5の発明の一実施例を示す斜視図
である。図67において、Co90Fe10/Cu/Co90
Fe10の多層膜が短冊状にパターニングされている。こ
のとき、積層膜の短辺がトラック幅に相当する。
Here, in the fourth invention of the present invention,
When the number of magnetic films is even as described above, in order to further stabilize the substantially antiparallel state of magnetization of the multilayer film, as shown in FIG. 59, the perpendicular magnetization films 144a and 144b are used as hard magnetic materials for applying a bias magnetic field. Are disposed adjacent to both sides of the multilayer film. The uppermost magnetic film 140 and the lowermost magnetic film 137 are perpendicularly magnetized in the same direction as their magnetization directions.
The perpendicular magnetization films 144a and 144b are magnetized in such a direction as to apply the magnetic field Hext from 4a and 144b. Specifically, the uppermost magnetic film 140 and the lowermost magnetic film 137
And the magnetization directions of the perpendicular magnetic films 144a and 144b should satisfy the relationship of clockwise or counterclockwise as shown in FIG. Embodiment E1 FIG. 60 is a perspective view showing an embodiment of the fifth invention of the present invention. In FIG. 67, Co 90 Fe 10 / Cu / Co 90
A multilayer film of Fe 10 is patterned in a strip shape. At this time, the short side of the laminated film corresponds to the track width.

【0201】センス電流(図中IS )は、多層膜の長手
方向に流れる。その電流磁界で、下磁性膜151および
上磁性膜153は互いに略反平行状態に磁化される。セ
ンス電流Isは、多層膜の中央に設けられたリード15
4aから入り、二方向に分流して端部に設けられたリー
ド154b,154cから出て行く。そのため、中央の
リード154aを境にして、磁気抵抗効果素子に流れる
電流方向が逆になるため、下磁性膜151および上磁性
膜153の磁化方向はその中央のリード154aを境に
して略反平行になる。すなわち、図中、破線矢印で示し
た磁化M1 とM2 、およびM3 とM4 は、それぞれ上下
で組になっているが、同じ磁性膜で磁化M1 とM3 、M
2 とM4 は互いに略反平行になる。そのため、同じ磁性
膜で磁区を形成して静磁エネルギーを低下させる。その
結果、上下磁性膜の磁化方向を略反平行状態にするのに
必要なセンス電流を小さくできる。
A sense current (I S in the figure) flows in the longitudinal direction of the multilayer film. By the current magnetic field, the lower magnetic film 151 and the upper magnetic film 153 are magnetized substantially antiparallel to each other. The sense current Is is applied to the lead 15 provided at the center of the multilayer film.
4a, split in two directions, and exit from leads 154b and 154c provided at the ends. Therefore, the direction of the current flowing through the magnetoresistive element becomes opposite to the center lead 154a, so that the magnetization directions of the lower magnetic film 151 and the upper magnetic film 153 are substantially antiparallel to the center lead 154a. become. That, in the figure, the magnetization M 1 and M 2 shown by the broken line arrows, and M 3 and M 4 is has each set in the vertical magnetization M 1 and M 3 in the same magnetic layer, M
2 and M 4 are substantially anti-parallel to each other. Therefore, a magnetic domain is formed by the same magnetic film to reduce the magnetostatic energy. As a result, the sense current required to bring the magnetization directions of the upper and lower magnetic films into a substantially antiparallel state can be reduced.

【0202】また、信号磁界は多層膜の短辺方向から流
入してくる。そのため、上下磁性膜のアスペクト比が大
きいほど、反磁界が減少する形状となるため、飽和磁界
が減少して信号磁界に対する感度が向上する。したがっ
て、上下磁性膜の信号磁界方向の長さを長く設定するほ
ど感度は向上する。しかも、この上下磁性膜の磁化は、
上述したように上下磁性膜の長手方向にわたってセンス
電流が流れることで安定化する。
The signal magnetic field flows in from the short side direction of the multilayer film. Therefore, as the aspect ratio of the upper and lower magnetic films is larger, the demagnetizing field is shaped to be smaller, so that the saturation magnetic field is reduced and the sensitivity to the signal magnetic field is improved. Therefore, the sensitivity increases as the length of the upper and lower magnetic films in the signal magnetic field direction is set longer. Moreover, the magnetization of the upper and lower magnetic films is
As described above, the sensing current flows in the longitudinal direction of the upper and lower magnetic films to stabilize.

【0203】さらに、このとき、図61に示すように、
電流が流入するリード154aを延ばして、上下磁性膜
と分流させることにより、その電流磁界で動作点バイア
スを加えることも可能である。図68中、流入する電流
をIS として、上下磁性膜を流れる電流をIS1とIS3
し、動作点バイアス用にIS2を分流した。
Further, at this time, as shown in FIG.
By extending the lead 154a into which the current flows and dividing the lead 154a from the upper and lower magnetic films, an operating point bias can be applied by the current magnetic field. In FIG. 68, the inflowing current is I S , the currents flowing through the upper and lower magnetic films are I S1 and I S3, and I S2 is shunted for operating point bias.

【0204】この実施例E1に示す構造は、当然ながら
ヨークを用いて磁束を流入するタイプの磁気抵抗効果素
子にも適用できる。また、実施例E1に示す磁気抵抗効
果素子においては、例えば以下に示すような方法により
上下磁性膜のエッジカーリングウォールを取り除くこと
ができる。
The structure shown in the embodiment E1 can of course be applied to a magneto-resistance effect element of a type in which a magnetic flux flows by using a yoke. Further, in the magnetoresistance effect element shown in Example E1, the edge curling walls of the upper and lower magnetic films can be removed by the following method, for example.

【0205】まず、図62は、エッジカーリングウォー
ルを抑制するために、磁荷が現れる磁性膜の端部近傍に
FeMnからなる反強磁性膜155を形成した磁気抵抗
効果素子の断面図である。すなわち、この磁気抵抗効果
素子は、Co90Fe10/Cu/Co90Fe10の多層膜の
端面近傍に反強磁性膜155を配置した構造である。そ
れぞれの膜厚は、Co90Fe108nm/Cu3nm/Co90
Fe108nmである。この積層状態で磁気抵抗効果素子は
スピンバルブ構造となり、スピン依存散乱による抵抗変
化が発生する。また、反強磁性膜155は厚さ15nmで
形成されており、センス電流は、信号磁界方向に通電さ
れる。なお、図62中150は基板を示す。
First, FIG. 62 is a cross-sectional view of a magnetoresistive element in which an antiferromagnetic film 155 made of FeMn is formed near the end of a magnetic film where a magnetic charge appears in order to suppress an edge curling wall. That is, this magnetoresistive effect element has a structure in which the antiferromagnetic film 155 is arranged near the end face of the multilayer film of Co 90 Fe 10 / Cu / Co 90 Fe 10 . Each film thickness is Co 90 Fe 10 8 nm / Cu 3 nm / Co 90
Fe 10 8 nm. In this stacked state, the magnetoresistive element has a spin valve structure, and a resistance change occurs due to spin-dependent scattering. Further, the antiferromagnetic film 155 is formed with a thickness of 15 nm, and the sense current flows in the signal magnetic field direction. In addition, 150 in FIG. 62 indicates a substrate.

【0206】このとき、上下磁性膜の磁化方向は、電流
磁界によって図中M1 とM2 の矢印に示したように、そ
れぞれ略反平行となるが、電流磁界が印加されるだけで
は磁性膜の端面に磁荷が発生して、その反磁界によりエ
ッジカーリングウォールが生じる。この場合、図62に
示すように上磁性膜153の端部近傍に配置された反強
磁性膜155と上磁性膜153が交換結合することによ
り、上磁性膜153の端部近傍の磁化が固着される。そ
の結果、さらに上磁性膜153と下磁性膜151との間
で静磁結合が生じるため、直接反強磁性膜155に接し
ていない下磁性膜151でも端部近傍の磁化は端面を向
きやすくなる。その結果、エッジカーリングウォールの
発生が抑制されて、磁気抵抗効果素子の感度低下を防ぐ
ことができる。なお、この構造は、本発明の第5にかか
る磁気抵抗効果素子以外にも広く適用が可能である。
At this time, the magnetization directions of the upper and lower magnetic films are substantially antiparallel to each other as indicated by arrows M 1 and M 2 in the figure due to the current magnetic field. A magnetic charge is generated on the end face of the substrate, and an edge curling wall is generated by the demagnetizing field. In this case, as shown in FIG. 62, the antiferromagnetic film 155 arranged near the end of the upper magnetic film 153 and the upper magnetic film 153 are exchange-coupled, so that the magnetization near the end of the upper magnetic film 153 is fixed. Is done. As a result, magnetostatic coupling is further generated between the upper magnetic film 153 and the lower magnetic film 151, so that even in the lower magnetic film 151 not directly in contact with the antiferromagnetic film 155, the magnetization near the end is easily directed to the end face. . As a result, the occurrence of edge curling walls is suppressed, and a decrease in sensitivity of the magnetoresistive element can be prevented. Note that this structure can be widely applied other than the magnetoresistive element according to the fifth aspect of the present invention.

【0207】次に、上下磁性膜の磁束を環流させること
によって、エッジカーリングウォールによる磁性膜の特
性劣化を抑制する例について説明する。すなわち、ここ
では、図63に示すように、下磁性膜151の端面を覆
うような形状の磁性積層膜を作製することにより、磁束
の環流は起こりやすくなる。図63は、積層膜の短辺側
から見た断面図であり、センス電流は信号磁界方向に流
れるようになっている。
Next, an example will be described in which the magnetic flux of the upper and lower magnetic films is circulated to suppress the deterioration of the characteristics of the magnetic film due to the edge curling wall. That is, here, as shown in FIG. 63, by forming a magnetic laminated film having a shape covering the end face of the lower magnetic film 151, the recirculation of magnetic flux is likely to occur. FIG. 63 is a cross-sectional view as viewed from the short side of the stacked film, and the sense current flows in the signal magnetic field direction.

【0208】このような構造を作製する場合、まず、図
63(A)に示すように、基板150上に下磁性膜15
1としてCo90Fe10膜を形成し、パターニングする。
次いで、図63(B)に示すように、非磁性膜152と
してCu膜および上磁性膜153としてCo90Fe10
を全面に順次形成する。最後に、これを再度パターニン
グして、下磁性膜151端面を非磁性膜152および上
磁性膜153が覆う構造の磁気抵抗効果素子が得られ
る。
When manufacturing such a structure, first, as shown in FIG.
A Co 90 Fe 10 film is formed and patterned as 1.
Next, as shown in FIG. 63B, a Cu film as the nonmagnetic film 152 and a Co 90 Fe 10 film as the upper magnetic film 153 are sequentially formed on the entire surface. Finally, this is patterned again to obtain a magnetoresistive element having a structure in which the end surface of the lower magnetic film 151 is covered with the nonmagnetic film 152 and the upper magnetic film 153.

【0209】図中矢印に示されるように、センス電流に
より上磁性膜153および下磁性膜151は互いに略反
平行に磁化され、下磁性膜151の端面まで覆う上磁性
膜153により磁束は導かれ、上下磁性膜151,15
3を環流する。なお、この構造は、スピン依存散乱およ
び異方性磁気抵抗効果を用いる場合の両方に有用であ
る。
As shown by arrows in the figure, the upper magnetic film 153 and the lower magnetic film 151 are magnetized substantially antiparallel to each other by the sense current, and the magnetic flux is guided by the upper magnetic film 153 covering the end surface of the lower magnetic film 151. , Upper and lower magnetic films 151, 15
Reflux 3 This structure is useful for both the case where the spin-dependent scattering and the anisotropic magnetoresistance effect are used.

【0210】また、上述した図63においては、まず、
下磁性膜151をパターニングし、次いで非磁性膜15
2および上磁性膜153をパターニングすることによ
り、下磁性膜151の端面を覆う構造の磁気抵抗効果素
子を形成した。以下の図64においては、一回のパター
ニングで作製する例について説明する。
In FIG. 63 described above, first,
The lower magnetic film 151 is patterned, and then the non-magnetic film 15 is patterned.
2 and the upper magnetic film 153 were patterned to form a magnetoresistive element having a structure covering the end face of the lower magnetic film 151. In the following FIG. 64, an example of manufacturing by one patterning will be described.

【0211】図71は一回のパターニングで作製された
磁気抵抗効果素子を示す断面図である。なお、ここで
は、本発明の第5の発明にかかる磁気抵抗効果素以外の
センス電流方向と信号磁界方向が略直交する磁気抵抗効
果素子について、図63と同様にエッジカーリングウォ
ールを抑制した例を示す。まず、基板150上にリード
154を形成し、リード間でトラック幅を規定する。こ
の上に下磁性膜151/非磁性膜152/上磁性膜15
3を順次形成する。この実施例においては、Co90Fe
10/Cu/Co90Fe10の積層膜とした。最後に、この
積層膜をパターニングする。
FIG. 71 is a sectional view showing a magnetoresistive element manufactured by one patterning. Here, in the magnetoresistive element whose sense current direction and signal magnetic field direction are substantially orthogonal to each other other than the magnetoresistive element according to the fifth invention of the present invention, an example in which the edge curling wall is suppressed as in FIG. Show. First, the leads 154 are formed on the substrate 150, and the track width is defined between the leads. On this, the lower magnetic film 151 / non-magnetic film 152 / upper magnetic film 15
3 are sequentially formed. In this embodiment, Co 90 Fe
A laminated film of 10 / Cu / Co 90 Fe 10 was obtained. Finally, the laminated film is patterned.

【0212】トラック部分の積層膜は、リード154と
接触する部分で折れ曲がる形状となる。この折れ曲がっ
た部分で、磁化は磁荷を発生して静磁エネルギーを上昇
させる。その結果、上下磁性膜間で磁束が環流する静磁
結合が生じ、磁化の略反平行状態を作り出す。
The laminated film in the track portion has a shape that bends at a portion in contact with the lead 154. At the bent portion, the magnetization generates a magnetic charge and increases the magnetostatic energy. As a result, magnetostatic coupling occurs in which the magnetic flux circulates between the upper and lower magnetic films, and a substantially antiparallel state of magnetization is created.

【0213】さらに、図65は、再び本発明の第5の発
明のように、信号磁界方向にセンス電流を流すタイプの
磁気抵抗効果素子において、同様に段差や凹凸で磁性積
層膜の磁化の略反平行状態を作り出す例について説明す
る。図65において、基板150上に磁気抵抗効果素子
のセンス電流方向と平行な方向に沿って溝156が形成
されている。なお、ここでも下磁性膜151/非磁性膜
152/上磁性膜153はCo90Fe10/Cu/Co90
Fe10積層膜とした。
Further, FIG. 65 shows that, in the same manner as in the fifth invention of the present invention, in the magnetoresistive effect element of the type in which the sense current flows in the signal magnetic field direction, the magnetization of the magnetic laminated film is similarly caused by steps and irregularities. An example of creating an antiparallel state will be described. In FIG. 65, a groove 156 is formed on a substrate 150 along a direction parallel to the sense current direction of the magnetoresistive element. Note that even lower magnetic film 151 / a non-magnetic layer 152 / upper magnetic layer 153 is Co 90 Fe 10 / Cu / Co 90
An Fe 10 laminated film was used.

【0214】磁気抵抗効果素子は、紙面において奥に向
かって伸びており、信号磁界は紙面に対して垂直方向に
出入りする。センス電流IS は、リード154を通り、
図の左側から供給されてくる。そして、Co90Fe10
Cu/Co90Fe10積層膜を紙面において奥に向かって
流れて行く。したがって、この構造を本発明の第5の発
明に適用した場合、先の図61に示した磁気抵抗効果素
子とは異なり、磁気抵抗効果素子に流れる電流は、長手
方向にわたってすべて同方向となる。ただしこのときも
電流磁界により、上下磁性膜は、図中矢印のように略反
平行方向に磁化される。この上下磁性膜における磁化
は、溝156により形成されている段差の部分で磁束を
環流し静磁結合を行う。したがって、端面が露出してい
る構造よりも、磁荷が現れないためエッジカーリングウ
ォールの発生に伴う磁気抵抗効果特性の劣化が抑制でき
る。 実施例F 図66(A)は本発明の第6の発明にかかる磁気抵抗効
果素子の一実施例を示す。この磁気抵抗効果素子は、N
iFe等からなる磁性膜161、Cu等からなる非磁性
膜162、NiFe等からなる磁性膜163、FeMn
等からなる反強磁性膜164、およびTa等からなる保
護膜165が順次形成されてなるものである。なお、磁
性膜163の磁化は、反強磁性膜164の交換バイアス
により固着されている。また、保護膜165上には、リ
ード166が形成されている。上記構成を有する磁気抵
抗効果素子においては、信号磁界Hexが0の場合で磁性
膜161,163および反強磁性膜164の磁化方向は
図66(B)に示すようになる。
The magnetoresistive element extends rearward on the plane of the drawing, and the signal magnetic field enters and exits in a direction perpendicular to the plane of the drawing. The sense current I S passes through lead 154,
It is supplied from the left side of the figure. And Co 90 Fe 10 /
The Cu / Co 90 Fe 10 laminated film flows toward the back on the paper. Therefore, when this structure is applied to the fifth aspect of the present invention, unlike the magnetoresistive element shown in FIG. 61, the current flowing through the magnetoresistive element is all in the same direction over the longitudinal direction. However, also at this time, the upper and lower magnetic films are magnetized in a substantially antiparallel direction by the current magnetic field as shown by the arrow in the figure. The magnetization in the upper and lower magnetic films circulates the magnetic flux at the step formed by the groove 156 to perform magnetostatic coupling. Therefore, as compared with the structure in which the end face is exposed, the magnetic charge does not appear, so that the deterioration of the magnetoresistance effect characteristic due to the generation of the edge curling wall can be suppressed. Embodiment F FIG. 66A shows an embodiment of a magnetoresistive element according to the sixth invention of the present invention. This magnetoresistive element has N
a magnetic film 161 made of iFe or the like, a nonmagnetic film 162 made of Cu or the like, a magnetic film 163 made of NiFe or the like, FeMn
And an antiferromagnetic film 164 of Ta and the like, and a protective film 165 of Ta and the like are sequentially formed. The magnetization of the magnetic film 163 is fixed by the exchange bias of the antiferromagnetic film 164. Further, a lead 166 is formed on the protective film 165. In the magnetoresistive element having the above configuration, when the signal magnetic field Hex is 0, the magnetization directions of the magnetic films 161 and 163 and the antiferromagnetic film 164 are as shown in FIG.

【0215】次に、上記磁気抵抗効果素子を具備した薄
膜磁気ヘッドの使用方法について説明する。ここでは、
磁気抵抗効果素子には、106 〜107 A/cm2 程度の
高電流密度のセンス電流を通電する。このセンス電流に
よる電流磁界の強さは、前述のように10Oe程度のオ
ーダーとなり、ここで用いられた反強磁性膜のネール温
度やブロッキング温度が150〜300℃程度であるた
め、センス電流による発熱によりその一方向性が乱れ、
磁化固着ができなくなる。実際に、60〜90℃程度の
温度で長時間動作させると、交換結合力が劣化した。
Next, a method of using the thin-film magnetic head having the above-described magnetoresistive element will be described. here,
A sense current having a high current density of about 10 6 to 10 7 A / cm 2 is applied to the magnetoresistive element. As described above, the intensity of the current magnetic field due to the sense current is on the order of about 10 Oe, and since the Neel temperature and the blocking temperature of the antiferromagnetic film used here are about 150 to 300 ° C., heat generated by the sense current is generated. Disturbs that one-way,
The magnetization cannot be fixed. Actually, when operated at a temperature of about 60 to 90 ° C. for a long time, the exchange coupling force deteriorated.

【0216】図67は、センス電流の大きさと抵抗変化
率との関係を示すグラフである。センス電流が図66
(B)中において−x方向に通電される場合、すなわち
電流磁界が反強磁性膜の一方向性と同一方向に働く場合
(a)には、高電流密度でも抵抗変化率は維持される。
これに対して、センス電流が図66(B)中においてx
方向に通電される場合、すなわち電流磁界が反対方向に
働く場合(b)には、106 A/cm2 程度でも低下す
る。すなわち、センス電流の方向は、反強磁性膜の一方
向性と略同一方向に磁界を発生するように選択する必要
があることが分かる。
FIG. 67 is a graph showing the relationship between the magnitude of the sense current and the rate of change in resistance. FIG. 66 shows the sense current.
In (B), when current is applied in the −x direction, that is, when the current magnetic field acts in the same direction as the unidirectionality of the antiferromagnetic film (a), the resistance change rate is maintained even at a high current density.
On the other hand, the sense current becomes x in FIG.
When current flows in the opposite direction, that is, when the current magnetic field works in the opposite direction (b), the current magnetic field drops even at about 10 6 A / cm 2 . That is, it is understood that the direction of the sense current needs to be selected so as to generate a magnetic field in substantially the same direction as the unidirectionality of the antiferromagnetic film.

【0217】[0217]

【発明の効果】以上説明した如く本発明の薄膜磁気ヘッ
ドは以下に示す効果を奏する。すなわち、本発明の第1
の発明によれば、トラック幅を厳密に規定でき、オフト
ラック時の隣接トラックからのクロストークの影響が小
さく、しかもリードとのオーミックコンタクトも良好な
磁気抵抗効果素子を具備した薄膜磁気ヘッドが得られ
る。
As described above, the thin-film magnetic head of the present invention has the following effects. That is, the first of the present invention
According to the invention, a thin-film magnetic head having a magnetoresistive element which can precisely define a track width, is less affected by crosstalk from an adjacent track during off-track, and has good ohmic contact with a lead is obtained. Can be

【0218】本発明の第2の発明によれば、感度が良好
で、しかも安定した出力が得られる磁気抵抗効果素子を
具備した薄膜磁気ヘッドが得られる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to obtain a thin-film magnetic head having a magnetoresistive effect element having good sensitivity and capable of obtaining a stable output.

【0219】本発明の第3の発明によれば、エッジカー
リングウォールがなく、大きな出力が得られる磁気抵抗
効果素子を具備した薄膜磁気ヘッドが得られる。
According to the third aspect of the present invention, a thin-film magnetic head having a magnetoresistive element capable of obtaining a large output without an edge curling wall can be obtained.

【0220】本発明の第4の発明によれば、バルクハウ
ゼンノイズの少ない、3層以上の磁性膜を有する磁気抵
抗効果素子を具備した薄膜磁気ヘッドが得られる。
According to the fourth aspect of the present invention, a thin-film magnetic head having a magnetoresistive element having three or more magnetic films with little Barkhausen noise can be obtained.

【0221】本発明の第5の発明によれば、センス電流
が信号磁界方向に通電されても感度が良好で、かつ発熱
によるジョンソンノイズの小さい磁気抵抗効果素子を具
備した薄膜磁気ヘッドが得られる。
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to obtain a thin film magnetic head having a magnetoresistive effect element having good sensitivity even when a sense current is applied in the direction of a signal magnetic field and having small Johnson noise due to heat generation. .

【0222】本発明の第6の発明によれば、大電流が通
電されても発熱による抵抗変化率の低下がほとんどな
い、磁化固着膜を有する磁気抵抗効果素子を具備した薄
膜磁気ヘッドが得られる。
According to the sixth aspect of the present invention, a thin-film magnetic head having a magnetoresistive element having a magnetization fixed film, which hardly causes a decrease in resistance change rate due to heat generation even when a large current is applied, can be obtained. .

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

【図1】(A)〜(C)は第1の発明の一実施例を示す
斜視図。
FIGS. 1A to 1C are perspective views showing an embodiment of the first invention.

【図2】(A)〜(D)は第1の発明の他の実施例を示
す斜視図。
FIGS. 2A to 2D are perspective views showing another embodiment of the first invention.

【図3】(A)〜(E)は第1の発明にかかる磁気抵抗
効果素子の作製工程を示す断面図。
FIGS. 3A to 3E are cross-sectional views showing steps of manufacturing the magnetoresistive element according to the first invention.

【図4】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子の一実施例を示す斜視図。
FIG. 4 is a perspective view showing one embodiment of a spin-valve magnetoresistive element according to the second invention;

【図5】(A)〜(C)は図4に示す磁気抵抗効果素子
の作製工程を示す断面図。
5 (A) to 5 (C) are cross-sectional views showing steps of manufacturing the magnetoresistive element shown in FIG.

【図6】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子の他の実施例を示す斜視図。
FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図7】(A)〜(C)は図6に示す磁気抵抗効果素子
の作製工程を示す断面図。
FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views illustrating steps of manufacturing the magnetoresistive element shown in FIG.

【図8】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子の他の実施例を示す斜視図。
FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図9】(A)〜(D)は図8に示す磁気抵抗効果素子
の作製工程を示す断面図。
FIGS. 9A to 9D are cross-sectional views illustrating steps of manufacturing the magnetoresistance effect element shown in FIG.

【図10】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。
FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図11】(A)〜(C)は図10に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す断面図。
FIGS. 11A to 11C are cross-sectional views illustrating steps of manufacturing the magnetoresistive element shown in FIG.

【図12】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。
FIG. 12 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図13】(A)〜(C)は図12に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す断面図。
13A to 13C are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing the magnetoresistance effect element illustrated in FIG.

【図14】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。
FIG. 14 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図15】(A)〜(C)は図14に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す斜視図。
FIGS. 15A to 15C are perspective views showing steps of manufacturing the magnetoresistance effect element shown in FIG.

【図16】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。
FIG. 16 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図17】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。
FIG. 17 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図18】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。
FIG. 18 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図19】(A)〜(D)は図18に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す断面図、(E)は磁気抵抗効果素
子を示す平面図。
19A to 19D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the magnetoresistive element illustrated in FIG. 18, and FIG. 19E is a plan view illustrating the magnetoresistive element.

【図20】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。
FIG. 20 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図21】(A),(B)はCoPt硬質磁性膜の結晶
性を示すX線回折結果を示す特性図。
21A and 21B are characteristic diagrams showing X-ray diffraction results indicating the crystallinity of a CoPt hard magnetic film.

【図22】硬質磁性膜として高保磁力微粒子層を有する
磁気抵抗高か素子を示す断面図。
FIG. 22 is a sectional view showing a magnetoresistive element having a high coercive force fine particle layer as a hard magnetic film.

【図23】硬質磁性膜として高保磁力微粒子層を有する
磁気抵抗高か素子を示す断面図。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a magnetoresistive element having a high coercivity fine particle layer as a hard magnetic film.

【図24】硬質磁性膜として高保磁力微粒子層を有する
磁気抵抗高か素子を示す断面図。
FIG. 24 is a sectional view showing a magnetoresistive element having a high coercive force fine particle layer as a hard magnetic film.

【図25】図24に示す磁気抵抗効果素子の平面図。FIG. 25 is a plan view of the magnetoresistive element shown in FIG. 24;

【図26】硬質磁性膜として高保磁力微粒子層を有する
磁気抵抗高か素子を示す断面図。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing a magnetoresistive element having a high coercive force fine particle layer as a hard magnetic film.

【図27】第2の発明にかかるヨークタイプ型再生ヘッ
ドを示す側面図。
FIG. 27 is a side view showing a yoke type reproducing head according to the second invention.

【図28】第2の発明にかかる垂直記録方式用ヘッドを
示す側面図。
FIG. 28 is a side view showing the perpendicular recording head according to the second invention.

【図29】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。
FIG. 29 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図30】(A)〜(C)は図29に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す断面図。
FIGS. 30A to 30C are cross-sectional views illustrating steps of manufacturing the magnetoresistive element shown in FIG.

【図31】(A),(B)は第2の発明にかかるスピン
バルブ型磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図お
よび平面図。
FIGS. 31A and 31B are a perspective view and a plan view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図32】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。
FIG. 32 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図33】(A)〜(C)は図32に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す斜視図、(D)は図32に示す磁
気抵抗効果素子の平面図。
33A to 33C are perspective views showing steps of manufacturing the magnetoresistive element shown in FIG. 32, and FIG. 33D is a plan view of the magnetoresistive element shown in FIG.

【図34】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の作製工程を示す平面図。
FIG. 34 is a plan view showing another manufacturing step of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図35】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す平面図。
FIG. 35 is a plan view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図36】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。
FIG. 36 is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図37】(A)〜(C)は図36に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す斜視図。
37 (A) to (C) are perspective views showing steps for manufacturing the magnetoresistive element shown in FIG. 36.

【図38】第2の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す断面図。
FIG. 38 is a sectional view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention;

【図39】(A),(B)は第2の発明にかかるスピン
バルブ型磁気抵抗効果素子の寸法を説明するための斜視
図および平面図。
FIGS. 39A and 39B are a perspective view and a plan view for explaining dimensions of a spin-valve magnetoresistive element according to the second invention.

【図40】(A)は第2の発明のにかかるスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図、(B)
は磁性膜の磁化方向を示す概略図。
FIG. 40A is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention, and FIG.
3 is a schematic diagram showing the magnetization direction of the magnetic film.

【図41】(A)は第2の発明にかかるスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図、(B)は
磁性膜の磁化方向を示す概略図。
41A is a perspective view showing another embodiment of the spin-valve magnetoresistive element according to the second invention, and FIG. 41B is a schematic view showing the magnetization direction of the magnetic film.

【図42】第2の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。
FIG. 42 is a perspective view showing another embodiment of the magnetoresistance effect element according to the second invention.

【図43】(A)は第2の発明にかかる磁気抵抗効果素
子の他の実施例を示す斜視図、(B),(C)は磁性膜
の磁化方向を示す概略図。
FIG. 43 (A) is a perspective view showing another embodiment of the magnetoresistive element according to the second invention, and FIGS. 43 (B) and (C) are schematic views showing the magnetization direction of the magnetic film.

【図44】第2の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。
FIG. 44 is a perspective view showing another embodiment of the magnetoresistance effect element according to the second invention.

【図45】第2の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す断面図。
FIG. 45 is a sectional view showing another embodiment of the magnetoresistive element according to the second invention;

【図46】第3の発明にかかる磁気抵抗効果素子の一実
施例を示す斜視図。
FIG. 46 is a perspective view showing one embodiment of a magnetoresistance effect element according to the third invention.

【図47】第3の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。
FIG. 47 is a perspective view showing another embodiment of the magnetoresistive element according to the third invention.

【図48】第3の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。
FIG. 48 is a perspective view showing another embodiment of the magnetoresistance effect element according to the third invention.

【図49】第3の発明にかかる磁気抵抗効果素子におい
て磁化方向を説明するための概略図。
FIG. 49 is a schematic view for explaining a magnetization direction in the magnetoresistance effect element according to the third invention.

【図50】第3の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。
FIG. 50 is a perspective view showing another embodiment of the magnetoresistive element according to the third invention.

【図51】第3の発明にかかる磁気抵抗効果素子におけ
る信号磁界と抵抗変化率との関係を示すグラフ。
FIG. 51 is a graph showing the relationship between the signal magnetic field and the rate of change of resistance in the magnetoresistance effect element according to the third invention.

【図52】第3の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。
FIG. 52 is a perspective view showing another embodiment of the magnetoresistance effect element according to the third invention.

【図53】第3の発明にかかる磁気抵抗効果素子におけ
る信号磁界と抵抗変化率との関係を示すグラフ。
FIG. 53 is a graph showing the relationship between the signal magnetic field and the rate of change of resistance in the magnetoresistance effect element according to the third invention.

【図54】第3の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す平面図。
FIG. 54 is a plan view showing another embodiment of the magnetoresistance effect element according to the third invention.

【図55】第3の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。
FIG. 55 is a perspective view showing another embodiment of the magnetoresistive element according to the third invention;

【図56】第4の発明の一実施例を示す概略図。FIG. 56 is a schematic view showing an embodiment of the fourth invention.

【図57】(A)〜(C)は図56に示す磁気抵抗効果
素子の磁性膜の磁界の方向と強さを模式的に表した図。
57 (A) to (C) are diagrams schematically showing the direction and strength of a magnetic field of a magnetic film of the magnetoresistive element shown in FIG. 56.

【図58】第4の発明にかかる磁気抵抗効果素子の磁性
膜の磁化方向を示す概略図。
FIG. 58 is a schematic view showing the magnetization direction of the magnetic film of the magnetoresistive element according to the fourth invention.

【図59】(A)〜(D)は図58に示す磁気抵抗効果
素子の磁性膜の磁界の方向と強さを模式的に表した図。
59 (A) to 59 (D) are diagrams schematically showing the direction and strength of a magnetic field of a magnetic film of the magnetoresistive element shown in FIG. 58.

【図60】第4の発明の他の実施例を示す概略図。FIG. 60 is a schematic view showing another embodiment of the fourth invention.

【図61】(A)は第5の発明の一実施例を示す斜視
図、(B)は第5の発明にかかる磁気抵抗効果素子のリ
ードを示す平面図。
FIG. 61 (A) is a perspective view showing one embodiment of the fifth invention, and FIG. 61 (B) is a plan view showing a lead of the magnetoresistive element according to the fifth invention.

【図62】磁束を還流させた磁性積層膜の一例を示す断
面図。
FIG. 62 is a sectional view showing an example of a magnetic laminated film in which a magnetic flux is recirculated.

【図63】(A)〜(C)は図62に示す磁性積層膜の
作製工程を示す断面図。
63 (A) to 63 (C) are cross-sectional views showing steps for manufacturing the magnetic laminated film shown in FIG. 62.

【図64】磁束を還流させた磁性積層膜の他の例を示す
断面図。
FIG. 64 is a sectional view showing another example of the magnetic laminated film in which the magnetic flux is recirculated.

【図65】磁束を還流させた磁性積層膜の他の例を示す
断面図。
FIG. 65 is a sectional view showing another example of the magnetic laminated film in which the magnetic flux is recirculated.

【図66】(A)は第6の発明にかかる磁気抵抗効果素
子を示す斜視図、(B)は(A)に示す磁気抵抗効果素
子における磁性膜および反強磁性膜の磁化方向を示す概
略図。
FIG. 66A is a perspective view showing a magnetoresistive element according to a sixth invention, and FIG. 66B is a schematic view showing the magnetization directions of a magnetic film and an antiferromagnetic film in the magnetoresistive element shown in FIG. FIG.

【図67】第6の発明にかかる磁気抵抗効果素子のセン
ス電流の大きさと抵抗変化率との関係を示すグラフ。
FIG. 67 is a graph showing the relationship between the magnitude of the sense current and the rate of change in resistance of the magnetoresistive element according to the sixth invention.

【図68】従来の磁気抵抗効果素子を示す斜視図。FIG. 68 is a perspective view showing a conventional magnetoresistance effect element.

【図69】従来の磁気抵抗効果素子を部分的に示す平面
図。
FIG. 69 is a plan view partially showing a conventional magnetoresistance effect element.

【図70】(A),(B)は従来の磁気抵抗効果素子を
示す斜視図。
FIGS. 70A and 70B are perspective views showing a conventional magnetoresistance effect element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20,40,90,100,110,150…基
板、11,24,105,155,164…反強磁性
膜、12,21,33,47,92,111,151…
下磁性膜、13,22,37,48,93,102,1
12,134,135,141,142,143,16
2…非磁性膜、14,23,34,49,94,11
3,120,153…上磁性膜、15,165…保護
膜、16,25,43,62,74,75,81,95
a,95b,104,154,154a,154b,1
54c,166…リード、17…下地膜、18…中間磁
性膜、19…逆テーパレジスト、26,26´,32…
レジスト層、27…SiO2 膜、28,156…溝、2
9…ポリシリコン膜、30…磁気的絶縁層、31…軟磁
性膜、35,35a,35b…アモルファス膜、36,
125,126…硬質磁性膜、41…シャントバイアス
膜、42…磁気抵抗効果膜、44…高保磁力微粒子層、
45…磁気的絶縁膜、46…シリコン基板、50…軟磁
性体、51…軟磁性ヨーク、52…素子部、53…記録
用コイル、61…上部シールド層、63…下部シールド
層、64…絶縁層、71,72,103,131,13
2,133,137,138,139,140,16
1,163…磁性膜、73…導電膜、76…フラックス
ガイド、77…非磁性導電膜、78…シールド層、7
9,80…端子、83…記録媒体、91,101…強磁
性膜、92a…端部、96…硬質磁性膜、136a,1
36b…永久磁石、144a,144b…垂直磁化膜。
10, 20, 40, 90, 100, 110, 150 ... substrate, 11, 24, 105, 155, 164 ... antiferromagnetic film, 12, 21, 33, 47, 92, 111, 151 ...
Lower magnetic film, 13, 22, 37, 48, 93, 102, 1
12,134,135,141,142,143,16
2. Non-magnetic film, 14, 23, 34, 49, 94, 11
3, 120, 153: Upper magnetic film, 15, 165: Protective film, 16, 25, 43, 62, 74, 75, 81, 95
a, 95b, 104, 154, 154a, 154b, 1
54c, 166: Lead, 17: Underlayer, 18: Intermediate magnetic film, 19: Reverse taper resist, 26, 26 ', 32 ...
Resist layer, 27: SiO 2 film, 28, 156: groove, 2
9: polysilicon film, 30: magnetic insulating layer, 31: soft magnetic film, 35, 35a, 35b: amorphous film, 36,
125, 126: Hard magnetic film, 41: Shunt bias film, 42: Magnetoresistance effect film, 44: High coercive force fine particle layer,
45: magnetic insulating film, 46: silicon substrate, 50: soft magnetic material, 51: soft magnetic yoke, 52: element portion, 53: recording coil, 61: upper shield layer, 63: lower shield layer, 64: insulating Layers, 71, 72, 103, 131, 13
2,133,137,138,139,140,16
1,163: magnetic film, 73: conductive film, 76: flux guide, 77: non-magnetic conductive film, 78: shield layer, 7
9, 80 terminal, 83 recording medium, 91, 101 ferromagnetic film, 92a end, 96 hard magnetic film, 136a, 1
36b: permanent magnet, 144a, 144b: perpendicular magnetization film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 玲子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 岩崎 仁志 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平5−291037(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 5/39 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Reiko Kondo 1st station, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Hitoshi Iwasaki Komukai-Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Toshiba Research and Development Center Co., Ltd. (56) References JP-A-5-291037 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G11B 5/39

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 実質的に信号磁界に応答する磁界検出膜
と、信号磁界が印加されてもその磁化方向が実質的に保
持される磁化固着膜と、前記磁界検出膜および前記磁化
固着膜の間に挟持された非磁性膜とを備える磁気抵抗効
果素子、ならびに、前記磁気抵抗効果素子に接続され、
前記磁気抵抗効果素子の抵抗変化を検知するためのセン
ス電流を前記磁気抵抗効果素子へ通電する一対のリード
を備えた薄膜磁気ヘッドを使用するにあたり、前記セン
ス電流により前記磁化固着膜において発生する磁界の方
向が前記磁化固着膜の磁化方向と略同一となるように
流密度が10 6 A/cm 2 以上のセンス電流を通電するこ
とを特徴とする薄膜磁気ヘッドの使用方法。
A magnetic field detection film that substantially responds to a signal magnetic field; a magnetization fixed film whose magnetization direction is substantially maintained even when a signal magnetic field is applied; A magnetoresistive element including a non-magnetic film sandwiched therebetween, and connected to the magnetoresistive element,
In using a thin-film magnetic head having a pair of leads for supplying a sense current for detecting a change in resistance of the magnetoresistive element to the magnetoresistive element, a magnetic field generated in the magnetization fixed film by the sense current as conductive direction is substantially the same as the magnetization direction of the magnetization pinned film
A method of using a thin-film magnetic head, characterized in that a sense current having a current density of 10 6 A / cm 2 or more is supplied.
【請求項2】 実質的に信号磁界に応答する磁界検出膜
と、信号磁界が印加されてもその磁化方向が実質的に保
持される磁化固着膜と、前記磁界検出膜および前記磁化
固着膜の間に挟持された非磁性膜とを備える磁気抵抗効
果素子、ならびに、前記磁気抵抗効果素子に接続され、
前記磁気抵抗効果素子の抵抗変化を検知するためのセン
ス電流を前記磁気抵抗効果素子へ通電する一対のリード
を備えた薄膜磁気ヘッドを使用するにあたり、前記セン
ス電流により前記磁化固着膜において発生する磁界の方
向が前記磁化固着膜の磁化方向と略同一となるように
流密度が10 6 〜10 7 A/cm 2 のセンス電流を通電す
ることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの使用方法。
2. A magnetic field detection film that substantially responds to a signal magnetic field, a magnetization fixed film whose magnetization direction is substantially maintained even when a signal magnetic field is applied, and a magnetic field detection film and a magnetization fixed film. A magnetoresistive element including a non-magnetic film sandwiched therebetween, and connected to the magnetoresistive element,
In using a thin-film magnetic head having a pair of leads for supplying a sense current for detecting a change in resistance of the magnetoresistive element to the magnetoresistive element, a magnetic field generated in the magnetization fixed film by the sense current as conductive direction is substantially the same as the magnetization direction of the magnetization pinned film
A method of using a thin-film magnetic head, characterized in that a sense current having a current density of 10 6 to 10 7 A / cm 2 is applied .
【請求項3】 前記磁化固着膜に接して反強磁性膜が設
けられており、前記磁化固着膜および前記反強磁性膜は
交換結合していることを特徴とする請求項1または2
記載の薄膜磁気ヘッドの使用方法。
3. A has been antiferromagnetic film is provided in contact with the magnetization pinned layer, according to claim 1 or 2, wherein the magnetization pinned layer and the antiferromagnetic film is characterized by being exchange-coupled How to use thin film magnetic head.
【請求項4】 信号磁界が0のときに前記磁界検出膜お
よび前記磁化固着膜の磁化方向が略直交していることを
特徴とする請求項1または2に記載の薄膜磁気ヘッドの
使用方法。
4. The use of the thin-film magnetic head according to claim 1 or 2 magnetization direction of the magnetic field detecting film and the magnetization pinned layer when the signal magnetic field is zero, characterized in that the substantially orthogonal.
【請求項5】 前記磁気抵抗効果素子が磁気ギャップ層
に埋設され、1対のシールド層の間に挟まれていること
を特徴とする請求項1または2に記載の薄膜磁気ヘッド
の使用方法。
Wherein said magneto-resistive element is embedded in a magnetic gap layer, 1 use of thin-film magnetic head according to claim 1 or 2, characterized in that it is sandwiched between a pair of shield layers.
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