JP3212566B2 - Thin film magnetic head having magnetoresistive thin film magnetic element and method of manufacturing the same - Google Patents

Thin film magnetic head having magnetoresistive thin film magnetic element and method of manufacturing the same

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JP3212566B2
JP3212566B2 JP01911599A JP1911599A JP3212566B2 JP 3212566 B2 JP3212566 B2 JP 3212566B2 JP 01911599 A JP01911599 A JP 01911599A JP 1911599 A JP1911599 A JP 1911599A JP 3212566 B2 JP3212566 B2 JP 3212566B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、外部磁界の変化に
応じて大きな抵抗変化を示す磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子を備えた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 having a magnetoresistive thin-film magnetic element which exhibits a large resistance change according to a change in an external magnetic field.

【0002】[0002]

【従来の技術】図30は、従来の薄膜磁気ヘッドの一例
を示す斜視図である。この例の薄膜磁気ヘッド150
は、ハードディスク装置などに搭載される浮上式のもの
である。この薄膜磁気ヘッド150のスライダ151
は、図30において符号155で示す側がディスク面の
移動方向の上流側に向くリーディング側であり、符号1
56で示す側がトレーリング側である。このスライダ1
51の磁気ディスクに対向する面では、レール状のAB
S面(エアーベアリング面:レール部の浮上面)151
a、151a、151bと、エアーグルーブ151c、
151cとが形成されている。そして、このスライダ1
51のトレーリング側の端面151dには、磁気コア部
157が設けられている。
2. Description of the Related Art FIG. 30 is a perspective view showing an example of a conventional thin film magnetic head. Thin-film magnetic head 150 of this example
Is a floating type mounted on a hard disk device or the like. The slider 151 of the thin-film magnetic head 150
In FIG. 30, the side indicated by reference numeral 155 is the leading side facing the upstream side in the moving direction of the disk surface, and
The side indicated by 56 is the trailing side. This slider 1
On the surface facing the magnetic disk 51, a rail-shaped AB
S surface (air bearing surface: floating surface of rail) 151
a, 151a, 151b and the air groove 151c,
151c are formed. And this slider 1
A magnetic core 157 is provided on the end surface 151d of the trailing side 51.

【0003】この例において示す薄膜磁気ヘッドの磁気
コア部157は、図31および図32に示す構造の複合
型磁気コア構造であり、スライダ151のトレーリング
側端面151d上に、MRヘッド(磁気抵抗効果型薄膜
磁気素子を利用した読出ヘッド)h1と、インダクティ
ブヘッド(書込ヘッド)h2とが積層されて構成されて
いる。
The magnetic core portion 157 of the thin film magnetic head shown in this example has a composite magnetic core structure having the structure shown in FIGS. 31 and 32, and has an MR head (magnetic resistance) A read head h1 using an effect type thin film magnetic element) and an inductive head (write head) h2 are stacked.

【0004】この例のMRヘッドh1は、スライダ15
1のトレーリング側端部に形成された磁性合金からなる
下部シールド層163上に、下部ギャップ層164が設
けられている。そして、下部ギャップ層164上には、
磁気抵抗効果型薄膜磁気素子165が積層されている。
この磁気抵抗効果素子層165上には、上部ギャップ層
166が形成され、その上に上部シールド層167が形
成されている。この上部シールド層167は、その上に
設けられるインダクティブヘッドh2の下部コア層と兼
用にされている。
[0004] The MR head h1 of this example includes a slider 15
A lower gap layer 164 is provided on a lower shield layer 163 made of a magnetic alloy and formed at one of the trailing side ends. Then, on the lower gap layer 164,
A magnetoresistive thin-film magnetic element 165 is stacked.
An upper gap layer 166 is formed on the magnetoresistive element layer 165, and an upper shield layer 167 is formed thereon. The upper shield layer 167 is also used as a lower core layer of the inductive head h2 provided thereon.

【0005】次に、インダクティブヘッドh2は、前記
上部シールド層167と兼用にされた下部コア層の上
に、ギャップ層174が形成され、その上に平面的に螺
旋状となるようにパターン化されたコイル176が形成
されている。前記コイル176は、絶縁材料層177に
囲まれている。絶縁材料層177の上に形成された上部
コア層178は、その先端部178aをABS面151
bにて下部コア層167に微小間隙をあけて対向し、そ
の基端部178bを下部コア層167と磁気的に接続さ
せて設けられている。また、上部コア層178の上に
は、アルミナなどからなる保護層179が設けられてい
る。
Next, in the inductive head h2, a gap layer 174 is formed on a lower core layer which is also used as the upper shield layer 167, and is patterned so as to have a planar spiral shape thereon. Coil 176 is formed. The coil 176 is surrounded by an insulating material layer 177. The upper core layer 178 formed on the insulating material layer 177 has its tip 178a at the ABS 151
b, the lower core layer 167 is opposed to the lower core layer 167 with a small gap therebetween, and its base end 178b is magnetically connected to the lower core layer 167. Further, a protective layer 179 made of alumina or the like is provided on the upper core layer 178.

【0006】前述の構造のMRヘッドh1は、ハードデ
ィスクのディスクなどの磁気記録媒体からの微小の漏れ
磁界の有無により、磁気抵抗効果素子層165の抵抗を
変化させ、この抵抗変化を読み取ることで磁気記録媒体
の記録内容を読み取るものである。次に、前述の構造の
インダクティブヘッドh2では、コイル176に記録電
流が与えられ、コイル176からコア層に記録電流が与
えられる。そして、前記インダクティブヘッドh2は、
磁気ギャップGの部分での下部コア層167と上部コア
層178の先端部からの漏れ磁界により、ハードディス
クなどの磁気記録媒体に磁気信号を記録するものであ
る。
The MR head h1 having the above-described structure changes the resistance of the magnetoresistive element layer 165 in accordance with the presence or absence of a minute leakage magnetic field from a magnetic recording medium such as a hard disk, and reads the change in resistance to read the magnetic resistance. This is for reading the recorded contents of a recording medium. Next, in the inductive head h2 having the above-described structure, a recording current is supplied to the coil 176, and a recording current is supplied from the coil 176 to the core layer. And the inductive head h2 is:
A magnetic signal is recorded on a magnetic recording medium such as a hard disk by a leakage magnetic field from the tip of the lower core layer 167 and the upper core layer 178 at the magnetic gap G.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述の構造の薄膜磁気
ヘッドのMRヘッドh1に用いられる磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子165にあっては、一般に、磁化がピン止め
された磁性層と非磁性導電層と磁化が回転可能とされた
フリー磁性層とを積層した多層構造とされている。 ま
た、この種の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子165の最適
動作のためには、フリー磁性層が多数の磁区を形成する
ことによって生じるバルクハウゼンノイズを抑制するた
めに、フリー磁性層を単磁区化するためのバイアスが必
要とされている。
In the magnetoresistive thin-film magnetic element 165 used for the MR head h1 of the thin-film magnetic head having the above-described structure, generally, the magnetic layer whose magnetization is pinned and the non-magnetic conductive layer are used. It has a multilayer structure in which a layer and a free magnetic layer whose magnetization is rotatable are stacked. Further, in order to optimize the operation of this type of magnetoresistive thin-film magnetic element 165, the free magnetic layer is formed into a single magnetic domain in order to suppress Barkhausen noise caused by forming a large number of magnetic domains. There is a need for a bias to

【0008】従来、この種のバイアスを印加するために
は、磁気抵抗効果型薄膜磁気素子165の両側に硬磁性
体からなるバイアス層を設け、このバイアス層からの漏
れ磁束を利用した誘導磁気異方性を利用し、フリー磁性
層を単磁区化しているが、この硬磁性体のバイアス層を
利用した手段の外にも、フリー磁性層を単磁区化するた
めにより良好なバイアス印加手段が研究されている状況
にある。
Conventionally, in order to apply this kind of bias, a bias layer made of a hard magnetic material is provided on both sides of a magnetoresistive thin film magnetic element 165, and an induced magnetic field utilizing leakage magnetic flux from this bias layer is provided. Although the free magnetic layer is made into a single magnetic domain using anisotropy, research has been conducted on a better bias applying means for making the free magnetic layer into a single magnetic domain in addition to the means using this hard magnetic material bias layer. Being in a situation.

【0009】本発明は上記事情に鑑み、磁気抵抗効果を
奏する磁性層を有する磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備
えた薄膜磁気ヘッドにおいて、磁性層を単磁区化するた
めに好ましい下地層構造として異方性磁界が良好な範囲
であり、単磁区化のためのバイアスが良好に付加される
ようにした磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁
気ヘッドの提供を目的とする。
In view of the above circumstances, the present invention provides a thin-film magnetic head provided with a magneto-resistance effect type thin-film magnetic element having a magnetic layer exhibiting a magneto-resistance effect. It is an object of the present invention to provide a thin-film magnetic head having a magnetoresistive thin-film magnetic element in which an isotropic magnetic field is within a preferable range and a bias for forming a single magnetic domain is favorably applied.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、フリー磁性層
を備えた積層体を有し外部磁界の変化に応じて電気抵抗
が変化する磁気抵抗効果型薄膜磁気素子が基板の下地層
上に形成されるとともに、前記下地層がターゲットに対
して基板を相対移動させると同時にターゲットから発生
された粒子の堆積により前記基板上に形成されたもので
あり、且つ、下地層形成時にターゲットからの粒子の堆
積領域に対して基板を通過させた方向と交差する方向に
テクスチュアが形成されてなり、このテクスチュアの方
向に前記磁気抵抗効果型薄膜磁気素子のフリー磁性層
トラック幅方向が揃えられてなることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a magnetoresistive thin film magnetic element having a laminated body provided with a free magnetic layer and having an electric resistance that changes in response to a change in an external magnetic field. The underlayer is formed on the substrate by depositing particles generated from the target at the same time that the underlayer moves the substrate relative to the target, and the particles from the target are formed when the underlayer is formed. In the direction that intersects with the
The texture is formed, and this texture
The track width direction of the free magnetic layer of the magnetoresistive thin film device is characterized by comprising aligned countercurrent.

【0011】本発明は、フリー磁性層を備えた積層体を
有し外部磁界の変化に応じて電気抵抗が変化する磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子が基板の下地層上に形成されると
ともに、前記下地層にターゲットから発生された粒子の
堆積により形成されたテクスチュアが形成され、このテ
クスチュアの方向に前記磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
フリー磁性層のトラック幅方向が揃えられてなることを
特徴とする。
According to the present invention, there is provided a magnetoresistive thin film magnetic element having a laminated body having a free magnetic layer and having an electric resistance which changes in response to a change in an external magnetic field, is formed on a base layer of a substrate. Particles generated from the target
A texture formed by the deposition is formed, and the texture of the magnetoresistive thin film magnetic element is oriented in the direction of the texture .
It is characterized in that the track width direction of the free magnetic layer is aligned.

【0012】本発明は、反強磁性層と、この反強磁性層
に接して形成されてこの反強磁性層による交換結合磁界
により一定方向に磁化が固定された固定磁性層と、前記
固定磁性層に非磁性導電層を介し形成されて前記固定磁
性層の磁化方向と交差する方向に磁化が揃えられたフリ
ー磁性層とを備えた磁気抵抗効果型の薄膜磁気素子が、
基板上に形成された下地層上に設けられるとともに、前
記下地層がターゲットに対して基板を相対移動させると
同時にターゲットから発生された粒子の堆積により前記
基板上に形成されたものであり、且つ、下地層形成時に
ターゲットからの粒子の堆積領域に対して基板を通過さ
せた方向と交差する方向にテクスチュアが形成されてな
り、このテクスチュアの方向に、前記磁気抵抗効果型の
薄膜磁気素子のフリー磁性層のトラック幅方向が揃えら
れてなることを特徴とする。
The present invention provides an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer formed in contact with the antiferromagnetic layer and having a magnetization fixed in a certain direction by an exchange coupling magnetic field generated by the antiferromagnetic layer, A magnetoresistive thin-film magnetic element comprising a free magnetic layer formed in a layer with a non-magnetic conductive layer interposed therebetween and having magnetization aligned in a direction intersecting with the magnetization direction of the fixed magnetic layer,
Along with being provided on a base layer formed on the substrate, the base layer is formed on the substrate by deposition of particles generated from the target while moving the substrate relative to the target, and The texture should not be formed in a direction that intersects with the direction in which the substrate is passed through the deposition area of the particles from the target when the underlayer is formed.
That is , the track width direction of the free magnetic layer of the magnetoresistive thin film magnetic element is aligned with the direction of the texture .

【0013】本発明構成において、反強磁性層と、この
反強磁性層に接して形成されてこの反強磁性層による交
換結合磁界により一定方向に磁化が固定された固定磁性
層と、前記固定磁性層に非磁性導電層を介し形成されて
前記固定磁性層の磁化方向と交差する方向に磁化が揃え
られたフリー磁性層とを備えた磁気抵抗効果型の薄膜磁
気素子が、基板上に形成された下地層上に設けられると
ともに、前記下地層にターゲットから発生された粒子の
堆積により形成されたテクスチュアが形成され、このテ
クスチュアの方向に前記フリー磁性層のトラック幅方向
が揃えられてなることを特徴とするものでも良い。
In the structure of the present invention, an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer formed in contact with the antiferromagnetic layer and having a magnetization fixed in a certain direction by an exchange coupling magnetic field generated by the antiferromagnetic layer; A magnetoresistive thin-film magnetic element comprising a free magnetic layer formed on a magnetic layer via a nonmagnetic conductive layer and having a magnetization aligned in a direction crossing the magnetization direction of the fixed magnetic layer is formed on a substrate. Provided on the underlayer, and the particles generated from the target on the underlayer .
A texture formed by deposition may be formed, and the track width direction of the free magnetic layer may be aligned in the direction of the texture.

【0014】先に記載の発明構成において、反強磁性層
が、X−Mn合金、Pt−Mn−X’合金(ただし、前
記組成式においてXはPt,Pd,Ir,Rh,Ruの中か
ら選択される1種または2種以上を示し、X’はPd,
Ir,Rh,Ru,Au,Ag,Cr,Niの中から選択され
る1種または2種以上を示す。)のいずれかからなるこ
とを特徴とするものでも良い。PtMn合金は、従来か
ら反強磁性層として使用されているNiMn合金やFe
Mn合金などに比べて耐食性に優れ、しかも、ブロッキ
ング温度が高く、交換結合磁界(交換異方性磁界)も大
きいので、好ましい材料である。
In the above-described invention, the antiferromagnetic layer may be made of an X-Mn alloy or a Pt-Mn-X 'alloy (where X is a member selected from the group consisting of Pt, Pd, Ir, Rh, and Ru). X ′ represents one or more selected, and X ′ is Pd,
One or more selected from Ir, Rh, Ru, Au, Ag, Cr, and Ni. ) May be used. PtMn alloys include NiMn alloys and Fe, which are conventionally used as antiferromagnetic layers.
It is a preferable material because it has excellent corrosion resistance, a high blocking temperature, and a large exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) as compared with a Mn alloy or the like.

【0015】先に記載の発明構成において、下地層形成
時にターゲットからの粒子の堆積領域に対して基板を通
過させた方向と直交する方向に下地層のテクスチュアが
形成されてなることが好ましい。次に先に記載の発明構
成において、前記フリー磁性層の厚さ方向両側に各々非
磁性導電層と固定磁性層と反強磁性層が形成されたデュ
アル型構造とされてなるものでも良い。本発明におい
て、前記固定磁性層とフリー磁性層の少なくとも一方が
非磁性層を介して2つに分断され、分断された層どうし
で磁化の向きが反平行のフェリ磁性状態とされてなるこ
とを特徴とする構造でも良い。更に本発明において、反
強磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層とが積層された
積層体の両側にフリー磁性層の磁化の向きを揃えるため
のバイアス層が形成されてなることが好ましい。
In the above-described invention, it is preferable that the texture of the underlayer is formed in a direction perpendicular to the direction in which the substrate is passed through the deposition area of the particles from the target when the underlayer is formed. Next, in the configuration of the invention described above, a dual-type structure in which a nonmagnetic conductive layer, a fixed magnetic layer, and an antiferromagnetic layer are formed on both sides in the thickness direction of the free magnetic layer, respectively, may be used. In the present invention, at least one of the pinned magnetic layer and the free magnetic layer is divided into two via a nonmagnetic layer, and the divided layers are in a ferrimagnetic state in which magnetization directions are antiparallel to each other. A characteristic structure may be used. Further, in the present invention, it is preferable that a bias layer for aligning the magnetization direction of the free magnetic layer is formed on both sides of the laminate in which the antiferromagnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, and the free magnetic layer are stacked.

【0016】次に本発明方法は、反強磁性層と固定磁性
層と非磁性導電層とフリー磁性層を備えた磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子を基板の下地層上に形成して薄膜磁気ヘ
ッドを製造する方法であり、ターゲットから発生させた
スパッタ粒子を基板上に堆積させて下地層を形成する際
に、スパッタ粒子の堆積領域中を基板を移動させながら
下地層の成膜を行って基板の移動方向に対して交差する
方向にテクスチュアを有する下地層を形成し、この下地
層上に前記反強磁性層と固定磁性層と非磁性導電層とフ
リー磁性層を備えた磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を形成
し、該磁気抵抗効果型薄膜磁気素子のフリー磁性層のト
ラック幅方向を前記テクスチュアの方向に揃えることを
特徴とする。更に本発明方法は、トラック幅方向に磁場
を付加しながらフリー磁性層の成膜を行うことでフリー
磁性層に誘導磁気異方性を付与することを特徴とする。
The present process then fixed magnetic and antiferromagnetic layer
A method of manufacturing a thin-film magnetic head by forming a magnetoresistive thin-film magnetic element having a magnetic layer, a non-magnetic conductive layer, and a free magnetic layer on an underlayer of a substrate. When forming the underlayer by depositing the underlayer, the underlayer is formed while moving the substrate in the deposition region of the sputtered particles , and intersects the moving direction of the substrate.
An underlayer having texture in the direction is formed.
The antiferromagnetic layer, the pinned magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, and the
Forming a magnetoresistive thin-film magnetic element with a Lee magnetic layer
And, wherein the align track width direction of the free magnetic layer of the magnetoresistive thin film element in the direction of the texture. Further, the method of the present invention is characterized in that the free magnetic layer is provided with induced magnetic anisotropy by forming the free magnetic layer while applying a magnetic field in the track width direction.

【0017】本発明方法において、前記反強磁性層と固
定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層を形成後に反強
磁性層が固定磁性層に交換結合磁界を作用させるための
アニール処理を行うことを特徴とする。本発明方法にお
いて、前記交換結合磁界を作用させるための反強磁性層
のアニール処理後にトラック幅方向に磁場を印加してフ
リー磁性層をアニールし、フリー磁性層に誘導磁気異方
性を付与することを特徴とする方法でも良い。
In the method of the present invention, after forming the antiferromagnetic layer, the pinned magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, and the free magnetic layer, the antiferromagnetic layer performs an annealing process for applying an exchange coupling magnetic field to the pinned magnetic layer. It is characterized by the following. In the method of the present invention, after the annealing treatment of the antiferromagnetic layer for applying the exchange coupling magnetic field, a magnetic field is applied in the track width direction to anneal the free magnetic layer, thereby imparting induced magnetic anisotropy to the free magnetic layer. A method characterized by the above may be used.

【0018】ターゲットから飛来する粒子を基板上に堆
積させて下地層を形成する場合、ターゲットからの粒子
の堆積領域に対して基板を移動させながら成膜すると、
粒子堆積領域に対して移動する基板の移動方向とほぼ直
交する方向に、スパッタ粒子の方向性入射の影響が強く
なり、下地層表面にテクスチュアと称される筋状の凹凸
が生成する。この凹凸筋状のテクスチュアを有する下地
層上に形成された他の層はテクスチュアに応じてテクス
チュアの配向方向に結晶の配向性が制御される結果、テ
クスチュアの方向に沿うようにフリー磁性層の磁化容易
軸が配向し易くなる。この結果、下地層のテクスチュア
の方向にバイアス層からバイアスを印加することでフリ
ー磁性層の磁区が揃い易くなり、フリー磁性層の単磁区
化が円滑になされる。よって、磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子のフリー磁性層にバイアスが印加され易くなり、バ
ルクハウゼンノイズの少ないスムーズな抵抗変化が得ら
れ易くなる。
In the case where particles coming from a target are deposited on a substrate to form an underlayer, film formation is performed while moving the substrate with respect to a region where particles from the target are deposited.
In a direction substantially perpendicular to the direction of movement of the substrate moving with respect to the particle deposition region, the effect of the directional incidence of sputtered particles becomes stronger, and streaky irregularities called textures are generated on the surface of the underlayer. The other layer formed on the underlayer having the texture with the uneven streaks controls the orientation of the crystal in the direction of the texture according to the texture, so that the magnetization of the free magnetic layer follows the texture The easy axis is easily oriented. As a result, by applying a bias from the bias layer in the texture direction of the underlayer, the magnetic domains of the free magnetic layer can be easily aligned, and the single magnetic domain of the free magnetic layer can be smoothly formed. Therefore, a bias is easily applied to the free magnetic layer of the magnetoresistive thin film magnetic element, and a smooth resistance change with little Barkhausen noise is easily obtained.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の薄膜磁気ヘッドの
第1実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 「第1実施形態」図1は本発明の第1実施形態の薄膜磁
気ヘッドに備えられる基板と磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子の一例を示す断面図である。なお、この第1実施形態
の薄膜磁気ヘッドにおいて全体の概略構造は図30〜図
32を基に先に説明した構造の薄膜磁気ヘッド150と
同等であるが、MRヘッドh1に設けられている磁気抵
抗効果素子と、その下に設けられる下地層が異なってい
る。よって、図1に示す第1実施形態の構造において
は、基板と下地層と磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の部分
について説明し、その他のスライダ部分とインダクティ
ブヘッド(書込ヘッド)部分の構造については図30〜
図32に示す構造と同等であるのでそれらの部分の説明
を省略する。前記薄膜磁気ヘッドは、ハードディスク装
置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部な
どに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を検出
するものである。また、ハードディスクなどの磁気記録
媒体の移動方向は図1のZ方向であり、磁気記録媒体か
らの洩れ磁界の方向は図1のY方向である。なお、薄膜
磁気ヘッドのスライダ部分の構成とインダクティブヘッ
ドの構成は図30〜図32に示す構成以外にも種々のも
のがあるので、図30〜図32の構成は一例であり、そ
の他の種々の構造のスライダとインダクティブヘッドに
以下に説明する構成を採用しても良いのは勿論である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of a thin-film magnetic head according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 1 is a sectional view showing an example of a substrate and a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a first embodiment of the present invention. The overall structure of the thin-film magnetic head of the first embodiment is the same as that of the thin-film magnetic head 150 having the structure described above with reference to FIGS. A resistance effect element is different from an underlayer provided thereunder. Therefore, in the structure of the first embodiment shown in FIG. 1, the substrate, the underlayer, and the magnetoresistive thin-film magnetic element will be described, and the other structures of the slider and the inductive head (write head) will be described. FIG.
Since the structure is the same as that shown in FIG. 32, the description of those portions will be omitted. The thin-film magnetic head is provided at a trailing end of a flying slider provided in a hard disk device, and detects a recording magnetic field of a hard disk or the like. The moving direction of the magnetic recording medium such as a hard disk is the Z direction in FIG. 1, and the direction of the leakage magnetic field from the magnetic recording medium is the Y direction in FIG. It should be noted that the configuration of the slider portion of the thin-film magnetic head and the configuration of the inductive head include various configurations in addition to the configurations shown in FIGS. 30 to 32. Therefore, the configurations in FIGS. It is a matter of course that the configuration described below may be employed for the slider and the inductive head having the structures.

【0020】この形態においてAl23−TiC(商品
名:アルチック)等のセラミックあるいはSiなどから
なる硬質材料製の基板Kの上に、アルミナ(Al23
などの絶縁体からなる保護層S1が形成され、保護層S1
上に下部シールド層S2が形成され、この下部シールド
層S2の上にアルミナ(Al23)、Al-N、Ta25
などの絶縁体からなる下地層S3が形成され、この下地
層S3上に磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR1が形成され
ている。
In this embodiment, alumina (Al 2 O 3 ) is placed on a substrate K made of a hard material made of ceramic or Si such as Al 2 O 3 —TiC (trade name: Altic).
A protective layer S1 made of an insulator such as
A lower shield layer S2 is formed thereon, and alumina (Al 2 O 3 ), Al—N, Ta 2 O 5 is formed on the lower shield layer S2.
An underlayer S3 made of an insulating material such as the above is formed, and a magnetoresistive thin-film magnetic element MR1 is formed on the underlayer S3.

【0021】この形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子M
R1は、いわゆるボトム型のシングルスピンバルブの一
例であり、下地膜1と反強磁性層2と固定磁性層3と非
磁性導電層4とフリー磁性層5と保護層7が積層された
断面等脚台形状とされ、その左右両側傾斜部分側に各々
ハードバイアス層(硬質磁性層)6と導電層8とが積層
されて構成されており、ハードバイアス層6が図1のX
方向に磁化されることによりフリー磁性層5の磁化が図
1の矢印に示すようにX方向に揃えられて単磁区化され
ている。
The magnetoresistance effect type thin film magnetic element M of this embodiment
R1 is an example of a so-called bottom type single spin valve, and has a cross section in which a base film 1, an antiferromagnetic layer 2, a fixed magnetic layer 3, a nonmagnetic conductive layer 4, a free magnetic layer 5, and a protective layer 7 are laminated. The base has a trapezoidal shape, and a hard bias layer (hard magnetic layer) 6 and a conductive layer 8 are laminated on the left and right inclined portions, respectively.
By magnetizing in the direction, the magnetization of the free magnetic layer 5 is aligned in the X direction as shown by the arrow in FIG.

【0022】ここで、固定磁性層3は、反強磁性層11
に接して形成され、磁場中アニール(熱処理)を施すこ
とにより、前記固定磁性層3と反強磁性層2との界面に
て交換結合磁界(交換異方性磁界)が発生され、例えば
図1に示すように、前記固定磁性層3の磁化が、図示Y
方向に固定されている。
Here, the pinned magnetic layer 3 is
By performing annealing (heat treatment) in a magnetic field, an exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) is generated at the interface between the fixed magnetic layer 3 and the antiferromagnetic layer 2. As shown in FIG.
The direction is fixed.

【0023】前記積層構造において、一例として下地膜
1はTaなどの非磁性体からなり、前記固定磁性層3は
Co膜、NiFe合金膜、CoNiFe合金膜、CoF
e合金膜などからなり、フリー磁性層5はNiFe合金
膜、非磁性導電層4はCuなどの非磁性導電膜からな
り、保護層7はTaなどの非磁性膜からなる。
In the laminated structure, for example, the underlayer 1 is made of a non-magnetic material such as Ta, and the fixed magnetic layer 3 is made of a Co film, a NiFe alloy film, a CoNiFe alloy film, a CoF
The free magnetic layer 5 is formed of a NiFe alloy film, the nonmagnetic conductive layer 4 is formed of a nonmagnetic conductive film such as Cu, and the protective layer 7 is formed of a nonmagnetic film such as Ta.

【0024】また、本発明において前記反強磁性層2
は、PtMn合金で形成されていることが好ましい。P
tMn合金は従来から反強磁性層として使用されている
NiMn合金やFeMn合金などに比べて耐食性に優
れ、しかもブロッキング温度が高く、交換結合磁界(交
換異方性磁界)も大きい。また本発明では、前記PtM
n合金に代えて、X−Mn(ただしXは、Pd,Ir,
Rh,Ruのいずれか1種、または2種以上の元素であ
る)合金、あるいは、Pt−Mn−X’(ただしX’は
Pd,Ir,Rh,Ru,Au,Agのいずれか1種ま
たは2種以上の元素である)合金で形成されていてもよ
い。反強磁性層2はその交換結合磁界により隣接する固
定磁性層3の磁化の向きをピン止めして図1のY方向に
向ける作用を奏する。また、前記2元系のX−Mn合金
において、元素Xの含有量はX=37〜63原子%(3
7原子%以上、63原子%以下;以下特に規定しない限
り、〜で示す数値範囲の上限と下限は以上、以下を意味
する。)の範囲が好ましく、X=44〜57原子%の範
囲がより好ましい。更に、前記3元系のPt−Mn−
X’合金において、Ptの含有量は37〜63原子%の
範囲(37原子%以上、63原子%以下)が好ましく、
元素X’の含有量はX’=0.2〜10原子%の範囲が
好ましい。また、3元系のPt−Mn−X’合金におい
て、Pt+X’の含有量は44〜57原子%の範囲がよ
り好ましい。これらの適正な組成範囲の合金を用いてこ
れをアニール処理することで大きな交換結合磁界を発生
する反強磁性層2を得ることができ、特にPt−Mn合
金であれば800(Oe)を超える交換結合磁界を有
し、交換結合磁界を失うブロッキング温度が380℃の
極めて高い優れた反強磁性層2を得ることができる。
In the present invention, the antiferromagnetic layer 2
Is preferably formed of a PtMn alloy. P
The tMn alloy has excellent corrosion resistance, a high blocking temperature, and a large exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) as compared with a NiMn alloy, a FeMn alloy, or the like which has been conventionally used as an antiferromagnetic layer. In the present invention, the PtM
X-Mn (where X is Pd, Ir,
An alloy of any one of Rh and Ru, or two or more elements), or Pt-Mn-X '(where X' is any one of Pd, Ir, Rh, Ru, Au, Ag or (Which is two or more elements). The antiferromagnetic layer 2 has an effect of pinning the magnetization direction of the adjacent fixed magnetic layer 3 by the exchange coupling magnetic field and directing the magnetization direction to the Y direction in FIG. Further, in the binary X-Mn alloy, the content of the element X is X = 37 to 63 atomic% (3
7 atomic% or more and 63 atomic% or less; unless otherwise specified, the upper and lower limits of the numerical range indicated by means the following and above. ) Is preferable, and the range of X = 44 to 57 atomic% is more preferable. Further, the ternary Pt-Mn-
In the X ′ alloy, the content of Pt is preferably in the range of 37 to 63 atomic% (37 atomic% or more and 63 atomic% or less),
The content of the element X 'is preferably in the range of X' = 0.2 to 10 atomic%. In the ternary Pt-Mn-X 'alloy, the content of Pt + X' is more preferably in the range of 44 to 57 atomic%. The antiferromagnetic layer 2 that generates a large exchange coupling magnetic field can be obtained by annealing the alloy having an appropriate composition range, and particularly when the alloy is a Pt-Mn alloy, the antiferromagnetic layer exceeds 800 (Oe). An excellent antiferromagnetic layer 2 having an exchange coupling magnetic field and having a very high blocking temperature of 380 ° C. at which the exchange coupling magnetic field is lost can be obtained.

【0025】次に、前記下地層S3は、1つの例では、
図2に概略構成を示す基板公転型のスパッタ装置により
形成されたものである。基板公転型のスパッタ装置と
は、第2図に概略構造を示すように回転型の搬送装置
(回転テーブル等)Hの上に、元基板K1を複数載置で
きるように構成され、搬送装置Hの上面側に所定間隔離
間してターゲットTが配置され、これら全体が真空チャ
ンバの内部に備えられ、ターゲットTから出された粒子
をターゲットTに対向する位置に搬送された元基板K1
上に堆積させて元基板K1上にターゲットの組成に合わ
せた所望の層を形成することができる装置である。な
お、ターゲットTの構成粒子を発生させて元基板K1上
に堆積させるための機構は種々のものが知られている
が、特に制限されるものではなく、ターゲットTに電極
を接続して高周波高電圧を印加して構成粒子を発生させ
るスパッタ装置構造、あるいは、イオンビームを用いて
ターゲットTの構成粒子をたたき出す形式のイオンビー
ムスパッタ装置構造など、通常知られたスパッタ装置構
造を適宜適用して差し支えない。
Next, the underlayer S3 is, in one example,
It is formed by a substrate revolving type sputtering apparatus whose schematic configuration is shown in FIG. The substrate revolving type sputtering apparatus is configured so that a plurality of original substrates K1 can be placed on a rotary type transporting apparatus (rotary table or the like) H as schematically shown in FIG. The targets T are arranged on the upper surface side of the substrate with a predetermined distance therebetween, and the entirety of the targets T is provided inside the vacuum chamber, and the particles emitted from the targets T are transported to a position facing the targets T.
This is an apparatus capable of forming a desired layer according to the composition of the target on the original substrate K1 by depositing on the substrate. Various mechanisms are known for generating the constituent particles of the target T and depositing them on the original substrate K1, but are not particularly limited. A commonly known sputter device structure such as a sputter device structure that generates constituent particles by applying a voltage, or an ion beam sputter device structure that strikes constituent particles of a target T using an ion beam may be appropriately applied. Absent.

【0026】図2に示すスパッタ装置では、ターゲット
Tとその搬送装置Hの位置関係のみを示してスパッタ粒
子を発生させるための装置あるいは真空チャンバは省略
して記載した。図2に示すスパッタ装置で重要なこと
は、元基板K1に形成されたオリエンテーションフラッ
ト部(基板の結晶配向性等を示すために円板状の基板外
周部に設けられている直線状の切欠部分)OFを搬送装
置Hによる元基板K1の搬送方向前方側に位置させた状
態でターゲットTの近傍のスパッタ粒子堆積領域を通過
させることである。ここでスパッタ粒子堆積領域に対し
てオリエンテーションフラット部OF側から元基板K1
をスパッタ粒子の堆積領域に導入し、粒子の堆積後にス
パッタ粒子堆積領域からオリエンテーションフラット部
OF側を先頭として元基板K1を導出すると、元基板K1
がスパッタ粒子堆積領域に導入される際と導出される際
に、図5の矢印で示すように元基板K1に飛来するスパ
ッタ粒子の方向性入射により元基板K1のオリエンテー
ションフラット部OFに平行な方向に沿う凹凸からなる
筋状のテクスチュア170が元基板K1上に多数生成さ
れる。このテクスチュア170は0.5〜50nm程度
の凹凸部が直線状の筋状に延在されたものであり、図4
はテクスチュア170を備えた元基板K1のオリエンテ
ーションフラット部OFに対して垂直方向に切断した場
合の断面構造を示す。
In the sputtering apparatus shown in FIG. 2, only the positional relationship between the target T and the transporting apparatus H is shown, and a device for generating sputter particles or a vacuum chamber is omitted. What is important in the sputtering apparatus shown in FIG. 2 is that an orientation flat portion formed on the original substrate K1 (a linear cutout portion provided on the outer periphery of a disk-shaped substrate to indicate the crystal orientation of the substrate, etc.) And (2) passing the sputtered particle deposition region near the target T in a state where the OF is located on the front side in the transport direction of the original substrate K1 by the transport device H. Here, the original substrate K1 is placed from the orientation flat portion OF side with respect to the sputter particle deposition region.
Is introduced into the deposition region of the sputtered particles, and after the particles are deposited, the original substrate K1 is derived from the sputtered particle deposition region with the orientation flat portion OF side as the head.
The direction parallel to the orientation flat portion OF of the original substrate K1 due to the directional incidence of the sputtered particles flying on the original substrate K1 as shown by arrows in FIG. Are formed on the original substrate K1. In this texture 170, irregularities of about 0.5 to 50 nm are extended in a linear streak.
Shows a cross-sectional structure of the original substrate K1 provided with the texture 170 when cut in a direction perpendicular to the orientation flat portion OF.

【0027】そして、本実施形態ではこのテクスチュア
170がその長さ方向を図1に示すフリー磁性層5の磁
化を揃える方向、即ち、図1においてX方向に平行に揃
えるように形成されている。換言すると、図1のX方向
に沿う積層体の幅がトラック幅Twとされるので、この
トラック幅方向に下地層S3のテクスチュア170を平
行あるいはほぼ平行に揃えることになる。なお、下地層
S3のテクスチュア170とトラック幅方向は完全平行
であることが好ましいが、磁気抵抗効果素子として抵抗
変化に悪影響が及ばない程度の範囲でこれらの角度が数
度程度ずれていても差し支えない。ここで、通常、元基
板K1から薄膜磁気ヘッドを複数製造するには、元基板
K1に必要な数の層の堆積をスパッタ等の薄膜形成法で
行うとともに、元基板K1上に平面的に複数の薄膜磁気
ヘッド素子を形成し、元基板K1の一部分とともに薄膜
磁気ヘッド素子毎に元基板K1を切り出し、切り出した
元基板K1の一部分をスライダとして加工することで、
スライダの切り出しと同時にスライダ上に図1に示す構
造の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR1を備えた薄膜磁
気ヘッドを得ることがなされる。また、前述の工程にお
いて元基板K1上に形成される保護層S1と下部シールド
層S2は、図2に示す基板公転型のスパッタ装置を用い
て成膜しても、基板固定型のスパッタ装置を用いて成膜
しても差し支えない。更に、下地層S3の上に形成する
磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR1を成膜する場合に用
いるスパッタ装置にあっても、基板固定型、基板公転型
のいずれの構成のスパッタ装置を用いても差し支えな
い。
In the present embodiment, the texture 170 is formed so that its length direction is aligned in the direction for aligning the magnetization of the free magnetic layer 5 shown in FIG. 1, that is, in parallel to the X direction in FIG. In other words, since the width of the stacked body along the X direction in FIG. 1 is the track width Tw, the textures 170 of the underlying layer S3 are aligned parallel or almost parallel to the track width direction. It is preferable that the texture 170 of the underlayer S3 and the track width direction be completely parallel. However, even if these angles are deviated by several degrees as long as the resistance change is not adversely affected as a magnetoresistive element. Absent. Here, usually, in order to manufacture a plurality of thin film magnetic heads from the original substrate K1, a necessary number of layers are deposited on the original substrate K1 by a thin film forming method such as sputtering, and a plurality of layers are planarly formed on the original substrate K1. By forming the thin film magnetic head element of the above, cutting out the original substrate K1 for each thin film magnetic head element together with a part of the original substrate K1, and processing the part of the cut out original substrate K1 as a slider,
Simultaneously with the cutting of the slider, a thin film magnetic head having the magnetoresistive thin film magnetic element MR1 having the structure shown in FIG. 1 on the slider is obtained. In addition, the protective layer S1 and the lower shield layer S2 formed on the original substrate K1 in the above-described process can be formed using the substrate revolving type sputtering apparatus shown in FIG. It can be used to form a film. Further, the sputtering apparatus used for forming the magnetoresistive thin-film magnetic element MR1 formed on the underlayer S3 may be used, or a substrate fixed type or substrate revolving type sputtering apparatus may be used. No problem.

【0028】このため、元基板K1から切り出して多数
の薄膜磁気ヘッドが製造されたものにあっては、切り出
した元基板Kの一部分が図1に示す基板Kを構成する。
従って元基板K1上の下地層S3のテクスチュア170の
方向が、図1に示す下地層S3の上面側にもそのまま残
り、その方向は図1のX方向に向くことになる。以上の
ようにテクスチュアが形成された下地層S3上に、下地
膜1と反強磁性層2と固定層3と非磁性導電層4とフリ
ー磁性層5と保護層7を形成して磁気抵抗効果型薄膜磁
気素子MR1が形成された構造を採用すると、フリー磁
性層5の磁化容易軸の方向がテクスチュア170の方向
に沿うようにフリー磁性層5が生成されるので、テクス
チュア170の形状効果によりフリー磁性層5の誘導磁
気異方性が付けられてフリー磁性層5の磁化の向きが図
1のX方向に向き易くなる。 なお、理解を容易にする
ために、元基板K1と磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR1
の位置関係を図3に示しておくが、実際の磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子MR1は厚さ数10〜数100Åの薄膜
の積層体であるので、図3に示すものよりはるかに小さ
いが、図3では磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR1を元
基板K1上に拡大して記載してある。
For this reason, in the case where a large number of thin-film magnetic heads are cut out from the original substrate K1, a part of the extracted original substrate K constitutes the substrate K shown in FIG.
Therefore, the direction of the texture 170 of the underlying layer S3 on the original substrate K1 remains on the upper surface side of the underlying layer S3 shown in FIG. 1, and the direction is oriented in the X direction of FIG. The underlayer 1, antiferromagnetic layer 2, pinned layer 3, nonmagnetic conductive layer 4, free magnetic layer 5, and protective layer 7 are formed on the underlayer S3 on which the texture is formed as described above. When the structure in which the type thin film magnetic element MR1 is formed is employed, the free magnetic layer 5 is generated such that the direction of the easy axis of the free magnetic layer 5 is along the direction of the texture 170. Since the induced magnetic anisotropy of the magnetic layer 5 is provided, the direction of the magnetization of the free magnetic layer 5 is easily oriented in the X direction in FIG. In order to facilitate understanding, the original substrate K1 and the magnetoresistive thin-film magnetic element MR1
FIG. 3 shows that the actual magnetoresistive thin-film magnetic element MR1 is a laminate of thin films having a thickness of several tens to several hundreds of degrees, and therefore is much smaller than that shown in FIG. In FIG. 3, the magnetoresistive thin film magnetic element MR1 is shown enlarged on the original substrate K1.

【0029】図1における磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
MR1では、前記導電層8からフリー磁性層5、非磁性
導電層4、及び固定磁性層3にセンス電流が与えられ
る。記録媒体から図1に示す図示Y方向に磁界が与えら
れると、フリー磁性層5の磁化は図示X方向からY方向
に変動し、このときの非磁性導電層4とフリー磁性層5
との界面、及び非磁性導電層4と固定磁性層3との界面
でスピンに依存した伝導電子の散乱が起こることによ
り、電気抵抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出
される。この際、固定磁性層3の磁化の向きは反強磁性
層2による異方性磁界により固定されているが、フリー
磁性層5の磁化の向きは回転できるので、磁気記録媒体
からの漏れ磁界が作用した状態になることでフリー磁性
層5の磁化の向きが回転する結果、磁気抵抗変化が起こ
る。そして、その場合、フリー磁性層5の磁化の回転が
円滑になされるためには、フリー磁性層5に図1のX方
向に一軸異方性が付与されていてフリー磁性層5が単磁
区化されていることが好ましいので、下地層S3のテク
スチュア170の方向に沿って一軸異方性が付与された
フリー磁性層5であるならば、バルクハウゼンノイズの
生じないスムーズな抵抗変化が得られ易くなる。また、
ハードバイアス層6によってフリー磁性層5にバイアス
を付加する場合にバイアス印加を円滑に行い得る結果と
してフリー磁性層5の磁化の回転が円滑になされるよう
になる。
In the magnetoresistive thin film magnetic element MR 1 shown in FIG. 1, a sense current is supplied from the conductive layer 8 to the free magnetic layer 5, the nonmagnetic conductive layer 4 and the fixed magnetic layer 3. When a magnetic field is applied from the recording medium in the Y direction shown in FIG. 1, the magnetization of the free magnetic layer 5 changes from the X direction shown in the figure to the Y direction, and the nonmagnetic conductive layer 4 and the free magnetic layer 5
The scattering of spin-dependent conduction electrons occurs at the interface between the magnetic layer and the nonmagnetic conductive layer 4 and the pinned magnetic layer 3, thereby changing the electrical resistance and detecting a leakage magnetic field from the recording medium. At this time, the magnetization direction of the fixed magnetic layer 3 is fixed by the anisotropic magnetic field by the antiferromagnetic layer 2, but since the magnetization direction of the free magnetic layer 5 can be rotated, the leakage magnetic field from the magnetic recording medium is reduced. As a result of the action, the direction of magnetization of the free magnetic layer 5 rotates, resulting in a change in magnetoresistance. In this case, in order to rotate the magnetization of the free magnetic layer 5 smoothly, the free magnetic layer 5 is given uniaxial anisotropy in the X direction of FIG. If the free magnetic layer 5 is provided with uniaxial anisotropy along the direction of the texture 170 of the underlayer S3, a smooth resistance change without Barkhausen noise can be easily obtained. Become. Also,
When a bias is applied to the free magnetic layer 5 by the hard bias layer 6, the bias can be applied smoothly, and as a result, the rotation of the magnetization of the free magnetic layer 5 becomes smooth.

【0030】ところで、図1において非磁性導電層4の
厚さ方向上下には、固定磁性層3とフリー磁性層5をそ
れぞれ単層構造として設けたが、これらを複層構造とす
ることもできる。巨大磁気抵抗変化を示すメカニズム
は、非磁性導電層4と固定磁性層3とフリー磁性層5と
の界面で生じる伝導電子のスピン依存散乱によるもので
あり、Cuの非磁性導電層4に対してスピン依存散乱が
大きな組み合わせとしてCo層が例示できるので、固定
磁性層3をCo以外の材料で形成した場合に固定磁性層
3の非磁性導電層4側の部分を図1の2点鎖線で示すよ
うに薄いCo層3aで形成し、フリー磁性層5の非磁性
導電層4側の部分を図1の2点鎖線で示すように薄いC
o層5aで構成しても良い。
In FIG. 1, the fixed magnetic layer 3 and the free magnetic layer 5 are respectively provided as a single-layer structure above and below the non-magnetic conductive layer 4 in the thickness direction, but they may be formed as a multi-layer structure. . The mechanism showing the giant magnetoresistance change is due to spin-dependent scattering of conduction electrons generated at the interface between the nonmagnetic conductive layer 4, the pinned magnetic layer 3, and the free magnetic layer 5. Since the Co layer can be exemplified as a combination having a large spin-dependent scattering, when the pinned magnetic layer 3 is formed of a material other than Co, the portion of the pinned magnetic layer 3 on the nonmagnetic conductive layer 4 side is shown by a two-dot chain line in FIG. The portion of the free magnetic layer 5 on the side of the nonmagnetic conductive layer 4 is formed as a thin C layer 3a as shown by a two-dot chain line in FIG.
It may be composed of the o layer 5a.

【0031】次に、第1の実施形態においては、オリエ
ンテーションフラット部OFに平行なテクスチュアを形
成して、テクスチュアの方向にトラック幅方向を合わせ
て磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR1のフリー磁性層5
を形成したが、オリエンテーションフラット部OFに直
角方向にテクスチュアを形成し、この方向のテクスチュ
アに合わせてフリー磁性層5のトラック幅方向を合わせ
て磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR1を形成するなら
ば、先の第1実施形態と同等の効果を得ることができ
る。これは、基板結晶方位と関係なく、テクスチュアの
みに合わせてフリー磁性層の誘導磁気異方性の方位が揃
うことに起因している。
Next, in the first embodiment, a texture is formed parallel to the orientation flat portion OF, and the free magnetic layer 5 of the magnetoresistive thin film magnetic element MR1 is aligned with the direction of the texture in the track width direction.
However, if a texture is formed in a direction perpendicular to the orientation flat portion OF, and the track width direction of the free magnetic layer 5 is aligned with the texture in this direction to form the magnetoresistive thin film magnetic element MR1, An effect equivalent to that of the first embodiment can be obtained. This is due to the fact that the directions of the induced magnetic anisotropy of the free magnetic layer are aligned in accordance with only the texture irrespective of the substrate crystal orientation.

【0032】「第2実施形態」図6は本発明の第2実施
形態の薄膜磁気ヘッドに備えられる基板と磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子の一例を示す断面図である。なお、この
第2実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて全体の概略構造
は図30〜図32を基に先に説明した構造の薄膜磁気ヘ
ッド150と同等であるが、MRヘッドh1に設けられ
ている磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR2と、その下に
設けられる下地層が異なっている。よって、図6に示す
第2実施形態の構造においては、基板と下地層と磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子MR2の部分について説明し、そ
の他のスライダ部分とインダクティブヘッド(書込ヘッ
ド)部分の構造については説明を省略する。更に図6に
示す第2実施形態の構造においては、基板と下地層を省
略して記載したが、基板構造と下地層の構造は図1に示
した第1実施形態の構造と同等であるので詳細な説明は
省略する。
Second Embodiment FIG. 6 is a sectional view showing an example of a substrate and a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a second embodiment of the present invention. The overall structure of the thin-film magnetic head according to the second embodiment is similar to that of the thin-film magnetic head 150 having the structure described above with reference to FIGS. The resistive thin-film magnetic element MR2 is different from the underlayer provided thereunder. Therefore, in the structure of the second embodiment shown in FIG. 6, the substrate, the underlayer, the magnetoresistive thin-film magnetic element MR2 will be described, and the other structures of the slider portion and the inductive head (write head) will be described. Will not be described. Further, in the structure of the second embodiment shown in FIG. 6, the substrate and the underlayer are omitted, but the structure of the substrate and the underlayer is the same as the structure of the first embodiment shown in FIG. Detailed description is omitted.

【0033】この第2実施形態の構造において先に説明
した第1実施形態の構造と異なるのは、磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子MR2の構造である。この実施形態の磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子MR2は、いわゆるトップ型の
シングルスピンバルブ構造であって、図6の下から順に
下地膜1とフリー磁性層5と非磁性導電層4と固定磁性
層3と反強磁性層2と保護層7が積層された断面台形状
とされ、その左右両側傾斜部分に各々ハードバイアス層
6と導電層8とが積層されて構成されており、ハードバ
イアス層6が図1のX方向に磁化されることによりフリ
ー磁性層5の磁化が図1の矢印に示すようにX方向に揃
えられている。
The structure of the second embodiment differs from the structure of the first embodiment described above in the structure of the magnetoresistive thin film magnetic element MR2. The magnetoresistive thin-film magnetic element MR2 of this embodiment has a so-called top-type single spin valve structure, and includes a base film 1, a free magnetic layer 5, a nonmagnetic conductive layer 4, and a fixed magnetic layer in order from the bottom in FIG. 3, the anti-ferromagnetic layer 2, and the protective layer 7 have a trapezoidal cross section, and a hard bias layer 6 and a conductive layer 8 are laminated on both left and right inclined portions, respectively. Are magnetized in the X direction in FIG. 1 so that the magnetization of the free magnetic layer 5 is aligned in the X direction as shown by the arrow in FIG.

【0034】本第2実施形態の下地膜1とフリー磁性層
5と非磁性導電層4と固定磁性層3と保護層7の構成材
料は先の第1実施形態の場合と同等とされる。また、反
強磁性層5を構成する材料も同等であるがその好ましい
組成範囲は若干異なる。反強磁性層5を構成する2元系
のX−Mn合金において、元素Xの含有量はX=37〜
63原子%(37原子%以上、63原子%以下)の範囲
が好ましいが、X=47〜57原子%の範囲がより好ま
しい。更に、前記3元系のPt−Mn−X’合金におい
て、Ptの含有量は37〜63原子%の範囲が好まし
く、元素X’の含有量はX’=0.2〜10原子%の範
囲が好ましい。また、3元系のPt−Mn−X’合金に
おいて、Pt+X’の含有量は47〜57原子%の範囲
がより好ましい。
The constituent materials of the underlayer 1, the free magnetic layer 5, the nonmagnetic conductive layer 4, the fixed magnetic layer 3, and the protective layer 7 of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. The materials constituting the antiferromagnetic layer 5 are the same, but their preferred composition ranges are slightly different. In the binary X-Mn alloy constituting the antiferromagnetic layer 5, the content of the element X is X = 37 to
A range of 63 at% (37 at% or more and 63 at% or less) is preferable, but a range of X = 47 to 57 at% is more preferable. Further, in the ternary Pt-Mn-X 'alloy, the content of Pt is preferably in the range of 37 to 63 atomic%, and the content of element X' is in the range of X '= 0.2 to 10 atomic%. Is preferred. In the ternary Pt-Mn-X 'alloy, the content of Pt + X' is more preferably in the range of 47 to 57 atomic%.

【0035】この第2実施形態の構造においても基板の
下地層のテクスチュアの方向をフリー磁性層5の磁化の
向きと揃える(図6のX方向に揃える)ことで、テクス
チュア170の形状効果によりフリー磁性層5の誘導磁
気異方性が付けられてフリー磁性層5の磁化の向きが図
1のX方向に向き易くなる。即ち、フリー磁性層5の磁
気異方性(異方性磁界)を好ましい範囲に調整すること
ができる。
Also in the structure of the second embodiment, the orientation of the texture of the underlayer of the substrate is aligned with the direction of the magnetization of the free magnetic layer 5 (aligned in the X direction of FIG. 6), so that the free effect of the texture 170 is achieved. Since the induced magnetic anisotropy of the magnetic layer 5 is provided, the direction of the magnetization of the free magnetic layer 5 is easily oriented in the X direction in FIG. That is, the magnetic anisotropy (anisotropic magnetic field) of the free magnetic layer 5 can be adjusted to a preferable range.

【0036】「第3実施形態」図7は本発明の第3実施
形態の薄膜磁気ヘッドに備えられる基板と磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子の一例を示す断面図である。なお、この
第3実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて全体の概略構造
は図30〜図32を基に先に説明した構造の薄膜磁気ヘ
ッド150と同等であるが、MRヘッドh1に設けられ
ている磁気抵抗効果型薄膜磁気素子と、その下に設けら
れる下地層が異なっている。よって、図7に示す第3実
施形態の構造においては、基板と下地層と磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子の部分について説明し、その他のスライ
ダ部分とインダクティブヘッド(書込ヘッド)部分の構
造については説明を省略する。更に図7に示す第3実施
形態の構造においては、基板と下地層を省略して記載し
たが、基板構造と下地層の構造は図1に示した第1実施
形態の構造と同等であるので詳細な説明は省略する。
Third Embodiment FIG. 7 is a sectional view showing an example of a substrate and a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a third embodiment of the present invention. The overall structure of the thin-film magnetic head according to the third embodiment is similar to that of the thin-film magnetic head 150 having the structure described above with reference to FIGS. The resistive thin-film magnetic element is different from an underlayer provided thereunder. Therefore, in the structure of the third embodiment shown in FIG. 7, the substrate, the underlayer, and the magnetoresistive thin film magnetic element will be described, and the other structures of the slider portion and the inductive head (write head) will be described. Description is omitted. Further, in the structure of the third embodiment shown in FIG. 7, the substrate and the underlayer are omitted, but the structure of the substrate and the underlayer is equivalent to the structure of the first embodiment shown in FIG. Detailed description is omitted.

【0037】この第3実施形態の構造において先に説明
した第1実施形態の構造と異なるのは、磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子MR3の構造である。この実施形態の磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子MR3は、いわゆるデュアル型
スピンバルブ構造であり、図7の下から順に下地膜1と
反強磁性層2と固定磁性層3と非磁性導電層4とフリー
磁性層5と非磁性導電層4と固定磁性層3と反強磁性層
2と保護層7が積層された断面台形状とされ、その左右
両側傾斜部分側に各々ハードバイアス層6と導電層8と
が積層されて構成されており、ハードバイアス層6が図
1のX方向に磁化されることによりフリー磁性層5の磁
化が図1の矢印に示すようにX方向に揃えられている。
The structure of the third embodiment differs from the structure of the first embodiment described above in the structure of the magnetoresistive thin film magnetic element MR3. The magnetoresistive thin-film magnetic element MR3 of this embodiment has a so-called dual-type spin valve structure, and includes a base film 1, an antiferromagnetic layer 2, a fixed magnetic layer 3, a nonmagnetic conductive layer 4, It has a trapezoidal cross section in which a free magnetic layer 5, a nonmagnetic conductive layer 4, a pinned magnetic layer 3, an antiferromagnetic layer 2, and a protective layer 7 are laminated, and a hard bias layer 6 and a conductive layer The hard bias layer 6 is magnetized in the X direction in FIG. 1 so that the magnetization of the free magnetic layer 5 is aligned in the X direction as shown by the arrow in FIG.

【0038】本第3実施形態の下地膜1と固定磁性層3
と非磁性導電層4とフリー磁性層5と保護層7の構成材
料は先の第1実施形態の場合と同等とされる。また、反
強磁性層2を構成する材料も同等である。
Underlayer 1 and pinned magnetic layer 3 of the third embodiment
The constituent materials of the nonmagnetic conductive layer 4, the free magnetic layer 5, and the protective layer 7 are the same as those in the first embodiment. The materials constituting the antiferromagnetic layer 2 are also the same.

【0039】この第3実施形態の構造においても基板の
下地層のテクスチュアの方向をフリー磁性層5の磁化の
向きと揃えることで、テクスチュア170の形状効果に
よりフリー磁性層5の誘導磁気異方性が付けられてフリ
ー磁性層5の磁化の向きが図1のX方向に向き易くな
る。即ち、フリー磁性層5の磁気異方性(異方性磁界)
を好ましい範囲に調整することができる。
Also in the structure of the third embodiment, the orientation of the texture of the underlayer of the substrate is aligned with the direction of the magnetization of the free magnetic layer 5, so that the induced magnetic anisotropy of the free magnetic layer 5 is obtained by the shape effect of the texture 170. , The direction of magnetization of the free magnetic layer 5 is easily turned in the X direction in FIG. That is, the magnetic anisotropy (anisotropic magnetic field) of the free magnetic layer 5
Can be adjusted to a preferable range.

【0040】「第4実施形態」図8は本発明における第
4実施形態の薄膜磁気ヘッドに備えられる下地層S3と
磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の一例を模式図的に示した
図である。なお、この第4実施形態の薄膜磁気ヘッドに
おいて全体の概略構造は図30〜図32を基に先に説明
した構造の薄膜磁気ヘッド150と同等であるが、MR
ヘッドh1に設けられている磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子と、その下に設けられる下地層が異なっている。よっ
て、図8に示す第4実施形態の構造においては、基板と
下地層と磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の部分について説
明し、その他のスライダ部分とインダクティブヘッド
(書込ヘッド)部分の構造については説明を省略する。
更に図8に示す第3実施形態の構造においては、基板部
分を省略して記載したが、基板部分の構造は図1に示し
た第1実施形態の構造と同等であるので詳細な説明は省
略する。
Fourth Embodiment FIG. 8 is a diagram schematically showing an example of an underlayer S3 and a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a fourth embodiment of the present invention. The overall structure of the thin-film magnetic head according to the fourth embodiment is similar to that of the thin-film magnetic head 150 having the structure described above with reference to FIGS.
The magnetoresistive thin-film magnetic element provided in the head h1 is different from the underlying layer provided thereunder. Therefore, in the structure of the fourth embodiment shown in FIG. 8, the substrate, the underlayer, and the magnetoresistive thin film magnetic element will be described, and the other structures of the slider and the inductive head (write head) will be described. Description is omitted.
Further, in the structure of the third embodiment shown in FIG. 8, the substrate portion is omitted, but the structure of the substrate portion is the same as the structure of the first embodiment shown in FIG. I do.

【0041】図8に示す磁気抵抗効果型薄膜磁気素子M
R4は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、及び
フリー磁性層が一層ずつ形成され、反強磁性層が底部側
に設けられた、いわゆるボトム型シングルスピンバルブ
薄膜磁気素子の1種であり、最も下に形成された層は、
Taなどの非磁性材料で形成された下地膜10であり、
この下地膜10の下に基板側の下地層S3が設けられた
構造となる。図8では前記下地膜10の上に、反強磁性
層11が形成され、前記反強磁性層11の上に、第1の
固定磁性層12が形成されている。そして図8に示すよ
うに前記第1の固定磁性層12の上には非磁性中間層1
3が形成され、さらに前記非磁性中間層13の上に第2
の固定磁性層14が形成されている。前記第lの固定磁
性層12及び第2の固定磁性層14は、例えばCo膜、
NiFe合金、CoNiFe合金、CoFe合金などで
形成されている。
The magnetoresistive thin film magnetic element M shown in FIG.
R4 is a so-called bottom type single spin-valve thin film magnetic element in which an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a free magnetic layer are formed one by one, and the antiferromagnetic layer is provided on the bottom side. The seed, the lowest layer formed,
A base film 10 made of a nonmagnetic material such as Ta;
The structure is such that a base layer S3 on the substrate side is provided under the base film 10. 8, an antiferromagnetic layer 11 is formed on the underlayer 10, and a first fixed magnetic layer 12 is formed on the antiferromagnetic layer 11. Then, as shown in FIG. 8, the non-magnetic intermediate layer 1 is formed on the first pinned magnetic layer 12.
3 is further formed on the non-magnetic intermediate layer 13.
Is formed. The first fixed magnetic layer 12 and the second fixed magnetic layer 14 are, for example, a Co film,
It is formed of a NiFe alloy, a CoNiFe alloy, a CoFe alloy, or the like.

【0042】また本発明では、前記反強磁性層11はP
tMn合金で形成されていることが好ましい。PtMn
合金は、従来から反強磁性層として使用されているNi
Mn合金やFeMn合金などに比べて耐食性に優れ、し
かも、ブロッキング温度が高く、交換結合磁界(交換異
方性磁界)も大きい。また本発明では、前記PtMn合
金に代えて、X−Mn(ただしXは、Pd,Ir,R
h,Ruのいずれか1種、または2種以上の元素であ
る)合金、あるいは、Pt−Mn−X’(ただしX’
は、Pd,Ir,Rh,Ru,Au,Agのいずれか1
種または2種以上の元素である)合金で形成されていて
もよい。また、これら各合金の組成については、先の第
1実施形態の構造のX−Mn合金およびPt−Mn−
X’合金と同等で良い。
In the present invention, the antiferromagnetic layer 11 is made of P
It is preferable to be formed of a tMn alloy. PtMn
The alloy is Ni, which is conventionally used as an antiferromagnetic layer.
Compared to Mn alloys, FeMn alloys, etc., they have excellent corrosion resistance, a high blocking temperature, and a large exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field). In the present invention, instead of the PtMn alloy, X-Mn (where X is Pd, Ir, R
h, Ru, or one or more of these elements) alloy, or Pt—Mn—X ′ (where X ′
Is any one of Pd, Ir, Rh, Ru, Au, and Ag
Or two or more kinds of alloys). Further, regarding the composition of each of these alloys, the X-Mn alloy and the Pt-Mn-
It may be equivalent to X 'alloy.

【0043】ところで図8に示す第1の固定磁性層12
及び第2の固定磁性層14に示されている矢印は、それ
ぞれの磁気モーメントの大きさ及びその方向を表してお
り、前記磁気モーメントの大きさは、飽和磁化(Ms)
と膜厚(t)とをかけた値で選定される。
The first pinned magnetic layer 12 shown in FIG.
The arrows shown on the second pinned magnetic layer 14 indicate the magnitude and direction of each magnetic moment, and the magnitude of the magnetic moment is determined by the saturation magnetization (Ms).
And the film thickness (t).

【0044】図8に示す第lの固定磁性層12と第2の
固定磁性層14とは同じ材質、例えばCo膜で形成さ
れ、しかも第2の固定磁性層14の膜厚tP2が、第1
の固定磁性層12の膜厚tP1よりも大きく形成されて
いるために、第2の固定磁性層14の方が第1の固定磁
性層12に比べ磁気モーメントが大きくなっている。な
お、本実施形態では、第1の固定磁性層12及び第2の
固定磁性層14が異なる磁気モーメントを有することを
必要としており、従って、第1の固定磁性層12の膜厚
tP1が第2の固定磁性層14の膜厚tP2より厚く形成
されていてもよい。図8に示すように第1の固定磁性層
12は図示Y方向、すなわち記録媒体から離れる方向
(ハイト方向)に磁化されており、非磁性中間層13を
介して対向する第2の固定磁性層14の磁化は前記第l
の固定磁性層12の磁化方向と反平行(フェリ状態)に
磁化されている。
The first fixed magnetic layer 12 and the second fixed magnetic layer 14 shown in FIG. 8 are formed of the same material, for example, a Co film, and the thickness tP 2 of the second fixed magnetic layer 14 is 1
Is larger than the thickness tP 1 of the fixed magnetic layer 12, the second fixed magnetic layer 14 has a larger magnetic moment than the first fixed magnetic layer 12. In this embodiment, the first pinned magnetic layer 12 and the second pinned magnetic layer 14 need to have different magnetic moments. Therefore, the film thickness tP 1 of the first pinned magnetic layer 12 is The second pinned magnetic layer 14 may be formed to be thicker than the thickness tP 2 . As shown in FIG. 8, the first pinned magnetic layer 12 is magnetized in the Y direction in the drawing, that is, in the direction away from the recording medium (height direction), and opposes via the non-magnetic intermediate layer 13. The magnetization of the 14
Are magnetized antiparallel to the magnetization direction of the fixed magnetic layer 12 (ferri state).

【0045】第1の固定磁性層12は、反強磁性層11
に接して形成され、磁場中アニール(熱処理)を施すこ
とにより、前記第1の固定磁性層12と反強磁性層11
との界面にて交換結合磁界(交換異方性磁界)が発生
し、例えば図1に示すように、前記第1の固定磁性層1
2の磁化が、図示Y方向に固定される。前記第1の固定
磁性層12の磁化が、図示Y方向に固定されると、非磁
性中間層12を介して対向する第2の固定磁性層14の
磁化は、第1の固定磁性層12の磁化と反平行の状態で
固定される。
The first pinned magnetic layer 12 includes the antiferromagnetic layer 11
The first pinned magnetic layer 12 and the antiferromagnetic layer 11 are formed by being subjected to annealing (heat treatment) in a magnetic field.
An exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) is generated at the interface with the first fixed magnetic layer 1 as shown in FIG.
2 is fixed in the illustrated Y direction. When the magnetization of the first fixed magnetic layer 12 is fixed in the Y direction in the drawing, the magnetization of the second fixed magnetic layer 14 opposed via the non-magnetic intermediate layer 12 becomes the magnetization of the first fixed magnetic layer 12. It is fixed in a state antiparallel to the magnetization.

【0046】交換結合磁界が大きいほど、第1の固定磁
性層12の磁化と第2の固定磁性層14の磁化を安定し
て反平行状態に保つことが可能であり、特に本実施形態
では反強磁性層11としてブロッキング温度が高く、し
かも第1の固定磁性層12との界面で大きい交換結合磁
界(交換異方性磁界)を発生させるPtMn合金を使用
することで、前記第1の固定磁性層12及び第2の固定
磁性層14の磁化状態を熱的にも安定して保つことがで
きる。
As the exchange coupling magnetic field is larger, the magnetization of the first fixed magnetic layer 12 and the magnetization of the second fixed magnetic layer 14 can be more stably maintained in an antiparallel state. By using a PtMn alloy having a high blocking temperature and generating a large exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) at the interface with the first fixed magnetic layer 12 as the ferromagnetic layer 11, the first fixed magnetic layer The magnetization states of the layer 12 and the second pinned magnetic layer 14 can be kept thermally stable.

【0047】以上のように本実施形態では、第1の固定
磁性層12と第2の固定磁性層14との膜厚比を適正な
範囲内に収めることによって、交換結合磁界(Hex)
を大きくでき、第1の固定磁性層12と第2の固定磁性
層14の磁化を、熱的にも安定した反平行状態(フェリ
状態)に保つことができ、レかも△MR(抵抗変化率)
\を従来と同程度に確保することが可能である。
As described above, in the present embodiment, the exchange coupling magnetic field (Hex) is set by keeping the thickness ratio between the first fixed magnetic layer 12 and the second fixed magnetic layer 14 within an appropriate range.
And the magnetizations of the first pinned magnetic layer 12 and the second pinned magnetic layer 14 can be maintained in a thermally stable anti-parallel state (ferri-state). )
\ Can be secured to the same extent as before.

【0048】次に、図8に示す第1の固定磁性層12と
第2の固定磁性層14との間に介在する非磁性中間層1
3に関して説明する。本発明では、第lの固定磁性層1
2と第2の固定磁性層14との間に介在する非磁性中間
層13は、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち
l種あるいは2種以上の合金で形成されていることが好
ましい。
Next, the non-magnetic intermediate layer 1 interposed between the first pinned magnetic layer 12 and the second pinned magnetic layer 14 shown in FIG.
3 will be described. In the present invention, the first fixed magnetic layer 1
The non-magnetic intermediate layer 13 interposed between the second pinned magnetic layer 14 and the second pinned magnetic layer 14 may be formed of one or more alloys of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, and Cu. preferable.

【0049】図8に示すように、第2の固定磁性層14
の上には、Cuなどで形成された非磁性導電層15が形
成され、さらに前記非磁性導電層15の上にフリー磁性
層16が形成されている。図8に示すようにフリー磁性
層16は、2層で形成されており、前記非磁性導電層1
5に接する側に形成された符号17の層はCo膜で形成
されている。またもう一方の層18は、NiFe合金
や、CoFe合金、あるいはCoNiFe合金などで形
成されている。なお非磁性導電層15に接する側にCo
膜の層17を形成する理由は、Cuにより形成された前
記非磁性導電層15との界面での金属元素等の拡散を防
止でき、また、△MR(抵抗変化率)を大きくできるか
らである。なお符号19はTaなどで形成された保護層
である。
As shown in FIG. 8, the second pinned magnetic layer 14
A nonmagnetic conductive layer 15 made of Cu or the like is formed thereon, and a free magnetic layer 16 is formed on the nonmagnetic conductive layer 15. As shown in FIG. 8, the free magnetic layer 16 is formed of two layers,
The layer denoted by reference numeral 17 formed on the side in contact with 5 is formed of a Co film. The other layer 18 is formed of a NiFe alloy, a CoFe alloy, a CoNiFe alloy, or the like. Note that Co on the side in contact with the nonmagnetic conductive layer 15
The reason for forming the film layer 17 is that diffusion of a metal element or the like at the interface with the nonmagnetic conductive layer 15 formed of Cu can be prevented, and ΔMR (resistance change rate) can be increased. . Reference numeral 19 denotes a protective layer formed of Ta or the like.

【0050】また、図9に示す磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子MR4の左右両側には、例えばCo−Pt合金やC
o−Cr−Pt合金などで形成されたハードバイアス層
130及びCuやWで形成された導電層131が形成さ
れており、前記ハードバイアス層130のバイアス磁界
の影響を受けて、前記フリー磁性層16の磁化は、図示
X方向に磁化された状態となっている。
On the right and left sides of the magnetoresistive thin film magnetic element MR4 shown in FIG.
A hard bias layer 130 made of an o-Cr-Pt alloy or the like and a conductive layer 131 made of Cu or W are formed, and the free magnetic layer The magnetization 16 is magnetized in the X direction in the figure.

【0051】この第4実施形態の構造においても基板の
下地層のテクスチュアの方向をフリー磁性層16の磁化
の向きと同じX方向に揃えることで、テクスチュア17
0の形状効果によりフリー磁性層16の誘導磁気異方性
が付けられてフリー磁性層16の磁化の向きが図9のX
方向に向き易くなる。即ち、フリー磁性層16の磁気異
方性(異方性磁界)を好ましい範囲に調整することがで
きる。
Also in the structure of the fourth embodiment, the texture direction of the underlayer of the substrate is aligned in the X direction, which is the same as the magnetization direction of the free magnetic layer 16, so that the texture 17
The induced magnetic anisotropy of the free magnetic layer 16 is given by the shape effect of 0, and the magnetization direction of the free magnetic layer 16 becomes X in FIG.
It becomes easy to turn in the direction. That is, the magnetic anisotropy (anisotropic magnetic field) of the free magnetic layer 16 can be adjusted to a preferable range.

【0052】図8、9における磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子MR4では、前記導電層からフリー磁性層16、非
磁性導電層15、及び第2の固定磁性層14にセンス電
流が与えられる。記録媒体から図8、9に示す図示Y方
向に磁界が与えられると、フリー磁性層16の磁化は図
示X方向からY方向に変動し、このときの非磁性導電層
15とフリー磁性層16との界面、及び非磁性導電層1
5と第2の固定磁性層14との界面でスピンに依存した
伝導電子の散乱が起こることにより、電気抵抗が変化
し、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
In the magnetoresistive thin film magnetic element MR4 shown in FIGS. 8 and 9, a sense current is supplied from the conductive layer to the free magnetic layer 16, the nonmagnetic conductive layer 15, and the second fixed magnetic layer 14. When a magnetic field is applied from the recording medium in the Y direction shown in FIGS. 8 and 9, the magnetization of the free magnetic layer 16 changes from the X direction shown in the figure to the Y direction, and the nonmagnetic conductive layer 15 and the free magnetic layer 16 Interface and nonmagnetic conductive layer 1
The scattering of the conduction electrons depending on the spin occurs at the interface between the magnetic layer 5 and the second pinned magnetic layer 14, thereby changing the electric resistance and detecting the leakage magnetic field from the recording medium.

【0053】ところで前記センス電流は、実際には、第
1の固定磁性層12と非磁性中間層13の界面などにも
流れる。前記第1の固定磁性層12は△MRに直接関与
せず、前記第1の固定磁性層12は、△MRに関与する
第2の固定磁性層14を適正な方向に固定するための、
いわば補助的な役割を担った層となっている。このため
センス電流が、第1の固定磁性層12及び非磁性中間層
13に流れることは、シャントロス(電流ロス)になる
が、このシャントロスの量は非常に少なく、本実施形態
では、従来とほぼ同程度の△MRを得ることが可能とな
っている。
Incidentally, the sense current actually flows also at the interface between the first pinned magnetic layer 12 and the non-magnetic intermediate layer 13. The first pinned magnetic layer 12 is not directly involved in ΔMR, and the first pinned magnetic layer 12 is for fixing the second pinned magnetic layer 14 involved in ΔMR in an appropriate direction.
In other words, it is a layer that plays an auxiliary role. For this reason, the flow of the sense current through the first pinned magnetic layer 12 and the non-magnetic intermediate layer 13 causes a shunt loss (current loss), but the amount of the shunt loss is very small. It is possible to obtain a ΔMR that is almost the same as that of the above.

【0054】「第5実施形態」図10、11は、本発明
の第5の実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造
を模式図的に示した横断面図である。この形態の磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子MR5は、図8のボトム型スピン
バルブ薄膜磁気素子の膜構成を逆にして形成したトップ
型シングルスピンバルブ薄膜磁気素子構造である。即
ち、図10、11に示す磁気抵抗効果型薄膜磁気素子M
R5では、下地層S3の上に、下地膜10、NiFe膜2
2、Co膜23(NiFe膜22とCo膜23を合わせ
てフリー磁性層21)、非磁性導電層24、第2の固定
磁性層25、非磁性中間層26、第1の固定磁性層2
7、反強磁性層28、及び保護層29の順で積層されて
いる。前記反強磁性層28は、先の第2実施形態の反強
磁性層11と同等のPtMn合金あるいはX−Mn合金
で形成されていることが好ましい。
Fifth Embodiment FIGS. 10 and 11 are cross sectional views schematically showing the structure of a magnetoresistive thin film magnetic element according to a fifth embodiment of the present invention. The magnetoresistive thin film magnetic element MR5 of this embodiment has a top single spin valve thin film magnetic element structure formed by reversing the film configuration of the bottom spin valve thin film magnetic element of FIG. That is, the magnetoresistive thin film magnetic element M shown in FIGS.
In R5, the base film 10, the NiFe film 2 are formed on the base layer S3.
2. Co film 23 (free magnetic layer 21 including NiFe film 22 and Co film 23), nonmagnetic conductive layer 24, second pinned magnetic layer 25, nonmagnetic intermediate layer 26, first pinned magnetic layer 2
7, an antiferromagnetic layer 28, and a protective layer 29 are stacked in this order. The antiferromagnetic layer 28 is preferably formed of a PtMn alloy or an X-Mn alloy equivalent to the antiferromagnetic layer 11 of the second embodiment.

【0055】次に図10、11に示す第1の固定磁性層
27と第2の固定磁性層25との間に介在する非磁性中
間層26は、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのう
ち1種あるいは2種以上の合金で形成されていることが
好ましい。図10、11に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子では、第1の固定磁性層27の膜厚tP1は、第2
の固定磁性層25の膜厚tP2と異なる値で形成され、
例えば前記第1の固定磁性層27の膜厚tP1の方が、
第2の固定磁性層25の膜厚tP2よりも厚く形成され
ている。また前記第1の固定磁性層27の磁化が、図示
Y方向に磁化され、前記第2の固定磁性層25の磁化は
図示Y方向と逆の方向に磁化されて、第1の固定磁性層
27と第2の固定磁性層25磁化はフェリ状態となって
いる。なお図11に示すように、下地膜10から保護層
29までの積層体部分の左右両側には、ハードバイアス
層130と導電層131が形成されており、前記ハード
バイアス層130が図示X方向に磁化されていることに
よって、フリー磁性層21の磁化が図示X方向に揃えら
れている。
Next, the nonmagnetic intermediate layer 26 interposed between the first fixed magnetic layer 27 and the second fixed magnetic layer 25 shown in FIGS. 10 and 11 is made of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, Cu It is preferable to be formed of one or more alloys among them. In the spin-valve thin film magnetic element shown in FIGS. 10 and 11, the thickness tP 1 of the first pinned magnetic layer 27 is
Is formed with a value different from the thickness tP 2 of the fixed magnetic layer 25,
For example, the thickness tP 1 of the first pinned magnetic layer 27 is
The second pinned magnetic layer 25 is formed to be thicker than the thickness tP 2 . The magnetization of the first pinned magnetic layer 27 is magnetized in the Y direction in the figure, and the magnetization of the second pinned magnetic layer 25 is magnetized in the direction opposite to the Y direction in the figure. The magnetization of the second pinned magnetic layer 25 is in a ferri state. As shown in FIG. 11, a hard bias layer 130 and a conductive layer 131 are formed on the left and right sides of the laminated body portion from the base film 10 to the protective layer 29, and the hard bias layer 130 is moved in the X direction in the drawing. By being magnetized, the magnetization of the free magnetic layer 21 is aligned in the X direction in the figure.

【0056】この第5実施形態の構造においても基板の
下地層のテクスチュアの方向をフリー磁性層21の磁化
の向きと揃えることで、テクスチュア170の形状効果
によりフリー磁性層21の誘導磁気異方性が付けられて
フリー磁性層21の磁化の向きが図10、11のX方向
に向き易くなる。即ち、フリー磁性層21の磁気異方性
(異方性磁界)を好ましい範囲に調整することができ
る。
Also in the structure of the fifth embodiment, the orientation of the texture of the underlayer of the substrate is aligned with the direction of the magnetization of the free magnetic layer 21, so that the induced magnetic anisotropy of the free magnetic layer 21 is formed by the shape effect of the texture 170. And the direction of magnetization of the free magnetic layer 21 is easily oriented in the X direction in FIGS. That is, the magnetic anisotropy (anisotropic magnetic field) of the free magnetic layer 21 can be adjusted to a preferable range.

【0057】図10、11における磁気抵抗効果型薄膜
磁気素子MR5では、前記導電層からフリー磁性層2
1、非磁性導電層24、及び固定磁性層25、27にセ
ンス電流が与えられる。記録媒体から図10、11に示
す図示Y方向に磁界が与えられると、フリー磁性層21
の磁化は図示X方向からY方向に変動し、このとぎの非
磁性導電層24とフリー磁性層21との界面、及び非磁
性導電層24と第2の固定磁性層25との界面でスピン
に依存した伝導電子の散乱が起こることにより、電気抵
抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
In the magnetoresistive thin film magnetic element MR5 shown in FIGS.
1. A sense current is applied to the nonmagnetic conductive layer 24 and the fixed magnetic layers 25 and 27. When a magnetic field is applied from the recording medium in the Y direction shown in FIGS.
Changes from the X direction to the Y direction in the figure, and spins at the interface between the nonmagnetic conductive layer 24 and the free magnetic layer 21 and at the interface between the nonmagnetic conductive layer 24 and the second pinned magnetic layer 25. When the dependent scattering of conduction electrons occurs, the electric resistance changes, and a leakage magnetic field from the recording medium is detected.

【0058】「第6実施形態」図12は本発明の第6実
施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を模式図的
に示した横断面図、図13は図12に示す磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た構造を
模式的に示した断面図である。この磁気抵抗効果型薄膜
磁気素子MR6は、フリー磁性層を中心としてその上下
に非磁性導電層、固定磁性層、及び反強磁性層が1層ず
つ形成された、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜磁
気素子である。このデュアルスピンバルブ型薄膜磁気素
子では、フリー磁性層/非磁性導電層/固定磁性層のこ
の3層の組合わせが2組存在するため前述のシングルス
ピンバルブ型薄膜磁気素子に比べて大きな△MRを期待
でき、高密度記録化に対応できるものとなっている。
Sixth Embodiment FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a magnetoresistive thin film magnetic element according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a magnetoresistive effect shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a type thin film magnetic element viewed from a surface facing a recording medium. This magnetoresistive thin-film magnetic element MR6 is a so-called dual spin-valve thin-film magnetic element in which a nonmagnetic conductive layer, a fixed magnetic layer, and an antiferromagnetic layer are formed above and below a free magnetic layer. It is. In this dual spin-valve thin-film magnetic element, since there are two combinations of these three layers of the free magnetic layer / non-magnetic conductive layer / fixed magnetic layer, a larger ΔMR than the aforementioned single spin-valve thin-film magnetic element. , And can respond to high-density recording.

【0059】図12に示す磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
MR6は、基板側の下地層S3の上に、下地膜30、反強
磁性層31、第1の固定磁性層(下)32、非磁性中問
層(下)33、第2の固定磁性層(下)34、非磁性導
電層35、フリー磁性層36(符号37,39はCo
膜、符号38はNiFe合金膜)、非磁性導電層40、
第2の固定磁性層(上)41、非磁性中間層(上)4
2、第1の固定磁性層(上)43、反強磁性層44、及
び保護層45の順で積層されている。なお、図13に示
すように下地膜30から保護層45までの積層体の両側
には、ハードバイアス層130と導電層131が形成さ
れている。
In the magnetoresistive thin film magnetic element MR6 shown in FIG. 12, an underlayer 30, an antiferromagnetic layer 31, a first fixed magnetic layer (lower) 32, The intermediate layer (lower) 33, the second pinned magnetic layer (lower) 34, the nonmagnetic conductive layer 35, the free magnetic layer 36 (reference numerals 37 and 39 indicate Co
Film, reference numeral 38 is a NiFe alloy film), a nonmagnetic conductive layer 40,
Second pinned magnetic layer (upper) 41, non-magnetic intermediate layer (upper) 4
2, a first pinned magnetic layer (upper) 43, an antiferromagnetic layer 44, and a protective layer 45 are stacked in this order. As shown in FIG. 13, a hard bias layer 130 and a conductive layer 131 are formed on both sides of the stacked body from the base film 30 to the protective layer 45.

【0060】図12、13に示すスピンバルブ型薄膜磁
気素子の反強磁性層31,44は、先の実施形態で述べ
たPtMn合金あるいはX−Mn合金で形成されている
ことが好ましい。
The antiferromagnetic layers 31 and 44 of the spin-valve thin-film magnetic element shown in FIGS. 12 and 13 are preferably formed of the PtMn alloy or the X-Mn alloy described in the above embodiment.

【0061】次に図12、13に示す第1の固定磁性層
(下)32,(上)43と第2の固定磁性層、(下)3
4,(上)41との間に介在する非磁性中間層33,4
2は、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種
あるいは2種以上の合金で形成されていることが好まし
い。
Next, the first fixed magnetic layers (lower) 32 and (upper) 43 and the second fixed magnetic layer (lower) 3 shown in FIGS.
4, (upper) non-magnetic intermediate layer 33, 4 interposed between
2 is preferably made of one or more alloys of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, and Cu.

【0062】図12、13に示すように、フリー磁性層
36よりも下側に形成された第1の固定磁性層(下)3
2の膜厚TP1は、非磁性中間層33を介して形成され
た第2の固定磁性層(下)34の膜厚tP2に比べて薄
く形成されている。一方、フリー磁性層36よりも上側
に形成されている第1の固定磁性層(上)43の膜厚t
1は、非磁性中間層42を介して形成された第2の固
定磁性層41(上)の膜厚tP2に比べ厚く形成されて
いる。そして、第1の固定磁性層(下)32,(上)4
3の磁化は共に図示Y方向と反対方向に磁化されてお
り、第2の固定磁性層(下)34,(上)41の磁化は
図示Y方向に磁化された状態になっている。
As shown in FIGS. 12 and 13, a first fixed magnetic layer (lower) 3 formed below the free magnetic layer 36.
2 having a thickness TP 1 is thinner than the thickness tP 2 of the second pinned magnetic layer (lower) 34 formed with a nonmagnetic intermediate layer 33. On the other hand, the film thickness t of the first pinned magnetic layer (upper) 43 formed above the free magnetic layer 36
P 1 is formed to be thicker than the thickness tP 2 of the second pinned magnetic layer 41 (upper) formed via the nonmagnetic intermediate layer 42. Then, the first fixed magnetic layer (lower) 32, (upper) 4
3 are both magnetized in the direction opposite to the illustrated Y direction, and the magnetizations of the second pinned magnetic layers (lower) 34 and (upper) 41 are magnetized in the illustrated Y direction.

【0063】図8及び図9に示すシングルスピンバルブ
型簿膜素子の場合にあっては、第1の固定磁性層のMs
・tP1と第2の固定磁性層のMs・tP2が異なるよう
に膜厚などを調節し、第1の固定磁性層の磁化の向き
は、図示Y方向あるいは図示Y方向と反対方向のどちら
でもよい。しかし、図12、13に示すデュアルスピン
バルブ型薄膜磁気素子にあっては、第1の固定磁性層
(下)32,(上)43の磁化が共に同じ方向に向くよ
うにする必要性があり、そのために、本実施形態では、
第1の固定磁性層(下)32,(上)43の磁気モーメ
ントMs・tP1と、第2の固定磁性層(下)34,
(上)41の磁気モーメントMs・tP2との調整、及
び熱処理中に印加する磁場の方向及びその大きさを適正
に調節することデュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子と
して満足に機能させることができる。
In the case of the single spin valve type thin film element shown in FIGS. 8 and 9, Ms of the first fixed magnetic layer
The film thickness is adjusted so that tP 1 and Ms · tP 2 of the second pinned magnetic layer are different, and the magnetization direction of the first pinned magnetic layer is either the illustrated Y direction or the opposite direction to the illustrated Y direction. May be. However, in the dual spin-valve thin film magnetic element shown in FIGS. 12 and 13, it is necessary to make the magnetizations of the first pinned magnetic layers (bottom) 32 and (top) 43 both point in the same direction. Therefore, in this embodiment,
The magnetic moment Ms · tP 1 of the first fixed magnetic layer (lower) 32 and (upper) 43 and the second fixed magnetic layer (lower) 34,
(Upper) Adjustment of the magnetic moment Ms · tP 2 of 41 and proper adjustment of the direction and magnitude of the magnetic field applied during the heat treatment can function satisfactorily as a dual spin-valve thin film magnetic element.

【0064】ここで、第1の固定磁性層(下)32,
(上)43の磁化を共に同じ方向に向けておくのは、前
記第1の固定磁性層(下)32,(上)43の磁化と反
平行になる第2の固定磁性層(下)34,(上)41の
磁化を共に同じ方向に向けておくためであり、その理由
について以下に説明する。
Here, the first pinned magnetic layer (lower) 32,
The reason why both the magnetizations of the (upper) 43 are oriented in the same direction is that the first fixed magnetic layer (lower) 32 and the second fixed magnetic layer (lower) 34 which are antiparallel to the magnetization of the (upper) 43. , (Upper) 41 are to be directed in the same direction, and the reason will be described below.

【0065】前述したように、スピンバルブ型薄膜磁気
素子の△MRは、固定磁性層の固定磁化とフリー磁性層
の変動磁化との関係によって得られるものであるが、本
発明のように固定磁性層が第1の固定磁性層と第2の固
定磁性層の2層に分断された場合にあっては、前記△M
Rに直接関与する固定磁性層の層は第2の固定磁性層で
あり、第1の固定磁性層は、前記第2の固定磁性層の磁
化を、一定方向に固定しておくためのいわば補助的な役
割を担っている。
As described above, ΔMR of the spin-valve thin-film magnetic element is obtained by the relationship between the fixed magnetization of the fixed magnetic layer and the fluctuating magnetization of the free magnetic layer. When the layer is divided into two layers, a first pinned magnetic layer and a second pinned magnetic layer,
The layer of the pinned magnetic layer directly involved in R is a second pinned magnetic layer, and the first pinned magnetic layer is an auxiliary for fixing the magnetization of the second pinned magnetic layer in a fixed direction. Role.

【0066】仮に図12、13に示す第2の固定磁性層
(下)34,(上)41の磁化が互いに反対方向に固定
されているとすると、例えば第2の固定磁性層(上)4
1の固定磁化と、フリー磁性層36の変動磁化との関係
では抵抗が大きくなっても、第2の固定磁性層(下)3
4の固定磁化と、フリー磁性層36の変動磁化との関係
では抵抗が非常に小さくなってしまい、結局、デュアル
スピンバルブ型薄膜磁気素子における△MRは、図8や
図9に示すシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子の△M
Rよりも小さくなってしまう。
Assuming that the magnetizations of the second fixed magnetic layers (lower) 34 and (upper) 41 shown in FIGS. 12 and 13 are fixed in opposite directions, for example, the second fixed magnetic layer (upper) 4
Regarding the relationship between the fixed magnetization of No. 1 and the fluctuating magnetization of the free magnetic layer 36, even if the resistance increases, the second fixed magnetic layer (lower) 3
In the relationship between the fixed magnetization of No. 4 and the fluctuating magnetization of the free magnetic layer 36, the resistance becomes extremely small. As a result, ΔMR in the dual spin-valve thin film magnetic element becomes the single spin valve shown in FIGS.型 M of type thin film magnetic element
It becomes smaller than R.

【0067】この問題は、本実施形態のように、固定磁
性層を非磁性中間層を介して2層に分断したデュアルス
ピンバルブ型薄膜磁気素子に限ったことではなく、他の
デュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子であっても同じこ
とであり、シングルスピンバルブ型薄膜磁気素子に比ベ
△MRを大きくでき、大きな出力を得ることができるデ
ュアルスピンパルブ型薄膜磁気素子の特性を発揮させる
には、フリー磁性層の上下に形成される固定磁性層の磁
化を共に同じ方向に固定しておく必要がある。
This problem is not limited to the dual spin-valve thin-film magnetic element in which the fixed magnetic layer is divided into two layers via the non-magnetic intermediate layer as in the present embodiment. The same applies to a thin-film magnetic element.To exhibit the characteristics of a dual spin-valve thin-film magnetic element that can increase the MR compared to a single spin-valve thin-film magnetic element and obtain a large output, The magnetizations of the fixed magnetic layers formed above and below the free magnetic layer must both be fixed in the same direction.

【0068】ところで本実施形態では、図12、13に
示すように、フリー磁性層36よりも下側に形成された
固定磁性層は、第2の固定磁性層(下)34のMs・t
2の方が、第1の固定磁性層(下)32のMs・tP1
に比べて大きくなっており、Ms・tP2の大きい第2
の固定磁性層(下)34の磁化が図示Y方向に固定され
ている。更に第2の固定磁性層34のMs・tP2と、
第1の固定磁性層32のMs・tP1とを足し合わせ
た、いわゆる合成磁気モーメントは、Ms・tP2の大
きい第2の固定磁性層34の磁気モーメントに支配さ
れ、図示Y方向に向けられている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the pinned magnetic layer formed below the free magnetic layer 36 is the Ms · t of the second pinned magnetic layer (lower) 34.
P 2 is Ms · tP 1 of the first pinned magnetic layer (lower) 32.
, The second of which Ms · tP 2 is large.
The magnetization of the fixed magnetic layer (lower) 34 is fixed in the Y direction in the figure. Further, Ms · tP 2 of the second pinned magnetic layer 34;
The so-called composite magnetic moment obtained by adding Ms · tP 1 of the first pinned magnetic layer 32 is controlled by the magnetic moment of the second pinned magnetic layer 34 having a large Ms · tP 2 , and is directed in the Y direction in the drawing. ing.

【0069】一方、フリー磁性層36よりも上側に形成
された固定磁性層は、第1の固定磁性層(上)43のM
s・tP1の方が、第2の固定磁性層(上)41のMs
・tP2に比べて大きくなっており、Ms・tP1の大き
い第1の固定磁性層(上)43の磁化が図示Y方向と反
対方向に固定されている。第1の固定磁性層(上)43
のMs・tP1と、第2の固定磁性層(上)41のMs
・tP2とを足した、いわゆる合成磁気モーメントは、
第1の固定磁性層(上)43のMs・tP1に支配さ
れ、図示Y方向と反対方向に向けられている。
On the other hand, the pinned magnetic layer formed above the free magnetic layer 36 is the M pin of the first pinned magnetic layer (upper) 43.
s · tP 1 is the Ms of the second pinned magnetic layer (upper) 41
· TP has become 2 larger than the magnetization of the Ms · tP 1 large first pinned magnetic layer (upper) 43 is fixed in the direction opposite to the Y direction. First pinned magnetic layer (upper) 43
Ms · tP 1 of the second pinned magnetic layer (upper) 41
The so-called synthetic magnetic moment obtained by adding tP 2 is
It is governed by Ms · tP 1 of the first pinned magnetic layer (upper) 43 and is directed in the direction opposite to the Y direction in the figure.

【0070】すなわち、図12、13に示すデュアルス
ピンバルブ型薄膜磁気素子では、フリー磁性層36の上
下で、第1の固定磁性層のMs・tP1と第2の固定磁
性層のMs・tP2を足して求めることができる合成磁
気モーメントの方向が反対方向になっているのである。
このためフリー磁性層36よりも下側で形成される図示
Y方向に向けられた合成磁気モーメントと、前記フリー
磁性層36よりも上側で形成される図示Y方向と反対方
向に向けられた合成磁気モーメントとが、図示左周りの
磁界を形成している。従って、前記合成磁気モーメント
によって形成される磁界により、第1の固定磁性層
(下)32,(上)43の磁化と第2の固定磁性層
(下)34,(上)41の磁化とがさらに安定したフェ
リ状態を保つことが可能である。
That is, in the dual spin-valve thin film magnetic element shown in FIGS. 12 and 13, Ms · tP 1 of the first fixed magnetic layer and Ms · tP 1 of the second fixed magnetic layer above and below the free magnetic layer 36. The direction of the resultant magnetic moment, which can be obtained by adding 2 , is opposite.
Therefore, the combined magnetic moment formed below the free magnetic layer 36 in the illustrated Y direction and the combined magnetic moment formed above the free magnetic layer 36 in the opposite direction to the illustrated Y direction. The moment forms a leftward magnetic field in the figure. Therefore, the magnetization of the first fixed magnetic layers (lower) 32 and (upper) 43 and the magnetizations of the second fixed magnetic layers (lower) 34 and (upper) 41 are caused by the magnetic field formed by the combined magnetic moment. Further, a stable ferri-state can be maintained.

【0071】更に、センス電流114は、主に比抵抗の
小さい非磁性導電層35,39を中心にして流れ、セン
ス電流114を流すことにより右ネジの法則によってセ
ンス電流磁界が形成されることになるが、センス電流1
14を図12の方向に流すことにより、フリー磁性層3
6の下側に形成された第1の固定磁性層(下)32/非
磁性中間層(下)33/第2の固定磁性層(下)の場所
にセンス電流が作るセンス電流磁界の方向を、前記第1
の固定磁性層(下)32/非磁性中間層(下)33/第
2の固定磁性層(下)の合成磁気モーメントの方向と一
致させることができ、さらに、フリー磁性層36よりも
上側に形成された第1の固定磁性層(上)43/非磁性
中間層(上)42/第2の固定磁性層(上)41の場所
にセンス電流が作るセンス電流磁界を、前記第1の固定
磁性層(上)43/非磁性中間層(上)42/第2の固
定磁性層(上)41の合成磁気モーメントの方向と一致
させることができる。
Further, the sense current 114 mainly flows around the non-magnetic conductive layers 35 and 39 having a small specific resistance. When the sense current 114 flows, the sense current magnetic field is formed by the right-hand rule. But the sense current 1
14 in the direction shown in FIG.
6, the direction of the sense current magnetic field generated by the sense current at the location of the first pinned magnetic layer (lower) 32 / non-magnetic intermediate layer (lower) 33 / second pinned magnetic layer (lower) formed below , The first
Of the pinned magnetic layer (lower) 32 / non-magnetic intermediate layer (lower) 33 / second pinned magnetic layer (lower) of the fixed magnetic layer (lower). The sense current magnetic field generated by the sense current at the location of the first pinned magnetic layer (upper) 43 / non-magnetic intermediate layer (upper) 42 / second pinned magnetic layer (upper) 41 is applied to the first pinned magnetic layer. The direction of the combined magnetic moment of the magnetic layer (upper) 43 / non-magnetic intermediate layer (upper) 42 / second pinned magnetic layer (upper) 41 can be matched.

【0072】センス電流磁界の方向と合成磁気モーメン
トの方向を一致させることのメリットに関しては後で詳
述するが、簡単に言えば、前記固定磁性層の熱的安定性
を高めることができることと、大きなセンス電流を流せ
ることができるので、再生出力を向上できるという、非
常に大きいメリットがある。センス電流磁界と合成磁気
モーメントの方向に関するこれらの関係は、フリー磁性
層36の上下に形成される固定磁性層の合成磁気モーメ
ントが図示左周りの磁界を形成しているからである。
The merit of making the direction of the sense current magnetic field coincide with the direction of the resultant magnetic moment will be described in detail later. In short, simply, it is possible to improve the thermal stability of the fixed magnetic layer. Since a large sense current can be passed, there is a very great merit that the reproduction output can be improved. The relationship between the sense current magnetic field and the direction of the resultant magnetic moment is because the resultant magnetic moment of the fixed magnetic layer formed above and below the free magnetic layer 36 forms a leftward magnetic field in the drawing.

【0073】通常、ハードディスク装置内の環境温度は
約200℃程度まで上昇し、さらに今後、記録媒体の回
転数や、センス電流の増大などによって、環境温度がさ
らに上昇する傾向にある。このように環境温度が上昇す
ると、交換結合磁界は低下するが、本実施形態によれ
ば、合成磁気モーメントで形成される磁界と、センス電
流磁界により、熱的にも安定して第1の固定磁性層
(下)32,(上)43の磁化と第2の固定磁性層
(下)34,(上)41の磁化とをフェリ状態に保つこ
とができる。
Normally, the ambient temperature in the hard disk drive rises to about 200 ° C., and in the future, the ambient temperature tends to further rise due to an increase in the number of revolutions of the recording medium, an increase in sense current, and the like. When the environmental temperature rises in this manner, the exchange coupling magnetic field decreases. However, according to the present embodiment, the first fixed state is thermally stabilized by the magnetic field formed by the combined magnetic moment and the sense current magnetic field. The magnetizations of the magnetic layers (lower) 32 and (upper) 43 and the magnetizations of the second fixed magnetic layers (lower) 34 and (upper) 41 can be maintained in a ferri-state.

【0074】前述した合成磁気モーメントによる磁界の
形成、及び、合成磁気モーメントによる磁界とセンス電
流磁界との方向関係は、本発明特有の構成であり、フリ
ー磁性層の上下に単層で形成され、しかも同じ方向に向
けられ固定磁化された固定磁性層を有する従来のデュア
ルスピンバルブ型薄膜磁気素子では、得ることがでぎな
いものとなっている。
The formation of the magnetic field by the combined magnetic moment and the directional relationship between the magnetic field by the combined magnetic moment and the sense current magnetic field are unique to the present invention, and are formed as a single layer above and below the free magnetic layer. Moreover, a conventional dual spin-valve thin-film magnetic element having a fixed magnetic layer oriented in the same direction and fixedly magnetized cannot be obtained.

【0075】また本実施形態では、フリー磁性層36よ
りも下側に形成された第1の固定磁性層(下)32のM
s・tP1を、第2の固定磁性層34のMs・tP2より
も大きくし、且つ、前記フリー磁性層36よりも上側に
形成された第1の固定磁性層43のMs・tP1を第2
の固定磁性層41のMs・tP2よりも小さくしてもよ
い。この場合においても、第1の固定磁性層(下)3
2,(上)43の磁化を得たい方向、すなわち図示Y方
向あるいは図示Y方向と反対方向に5k(Oe)以上の
磁界を印加することによって、フリー磁性層36の上下
に形成された第2の固定磁性層(下)34,(上)41
を同じ方向に向けて固定でき、しかも図示右回りのある
いは左回りの合成磁気モーメントによる磁界を形成でき
る。
In this embodiment, the M of the first pinned magnetic layer (lower) 32 formed below the free magnetic layer 36 is
The s · tP 1, second larger than Ms · tP 2 of the fixed magnetic layer 34, and the Ms · tP 1 of the first pinned magnetic layer 43 than the free magnetic layer 36 formed on the upper Second
May be smaller than Ms · tP 2 of the fixed magnetic layer 41. Also in this case, the first pinned magnetic layer (lower) 3
2, by applying a magnetic field of 5 k (Oe) or more in the direction in which the magnetization of 43 is desired to be obtained, that is, in the Y direction shown or in the opposite direction to the Y direction shown in FIG. Fixed magnetic layers (lower) 34, (upper) 41
Can be fixed in the same direction, and a magnetic field can be formed by a clockwise or counterclockwise resultant magnetic moment.

【0076】以上、図12、13に示したスピンバルブ
型薄膜磁気素子によれば、固定磁性層を非磁性中間層を
介して第1の固定磁性層と第2の固定磁性層との2層に
分断し、これら2層の固定磁性層問に発生する交換結合
磁界(RKKY相互作用)によって前記2層の固定磁性
層の磁化を反平行状態(フェリ状態)にすることによ
り、従来に比べて熱的にも安定した固定磁性層の磁化状
態を保つことができる。特に本実施形態では、反強磁性
層としてプロッキング温度が非常に高く、また第lの固
定磁性層との界面で大きい交換結合磁界(交換異方性磁
界)を発生するPtMn合金を使用することにより、第
1の固定磁性層と第2の固定磁性層との磁化状態を、よ
り熱的安定性に優れたものにできる。
As described above, according to the spin-valve type thin-film magnetic element shown in FIGS. And the magnetization of the two fixed magnetic layers is changed to an anti-parallel state (ferri state) by an exchange coupling magnetic field (RKKY interaction) generated between the two fixed magnetic layers. The thermally stable magnetization state of the fixed magnetic layer can be maintained. In particular, in the present embodiment, a PtMn alloy having a very high blocking temperature and generating a large exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) at the interface with the first fixed magnetic layer is used as the antiferromagnetic layer. Thereby, the magnetization states of the first fixed magnetic layer and the second fixed magnetic layer can be made more excellent in thermal stability.

【0077】さらに本実施形態では、反強磁性層として
PtMn合金など、第1の固定磁性層との界面で交換結
合磁界(交換異方性磁界)を発生させるために熱処理を
必要とする反強磁性材料を使用した場合に、第1の固定
磁性層のMs・tP1と第2の固定磁性層のMs・tP2
とを異なる値で形成し、さらに熱処理中の印加磁場の大
きさ及びその方向を適正に調節することによって、前記
第1の固定磁性層(及び第2の固定磁性層)の磁化を得
たい方向に磁化させることが可能である。
Further, in this embodiment, the antiferromagnetic layer, such as a PtMn alloy, which requires heat treatment to generate an exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) at the interface with the first pinned magnetic layer. When a magnetic material is used, Ms · tP 1 of the first fixed magnetic layer and Ms · tP 2 of the second fixed magnetic layer
Are formed with different values, and by appropriately adjusting the magnitude and direction of the applied magnetic field during the heat treatment, the direction in which the magnetization of the first pinned magnetic layer (and the second pinned magnetic layer) is to be obtained is obtained. Can be magnetized.

【0078】特に図12、13に示すデユアルスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子にあっては、第1の固定磁性層
(下)32,(上)43のMs・tP1と第2の固定磁
性層(下)34,(上)41のMs・tP2を適正に調
節し、さらに熱処理中の印加磁場の大きさ及びその方向
を適正に調節することによって、△MRに関与するフリ
ー磁性層36の上下に形成された2つの第2の固定磁性
層(下)34,(上)41の磁化を共に同じ方向に固定
でき、且つフリー磁性層36の上下に形成される合成磁
気モーメントを互いに反対方向に形成できることによっ
て、前記合成磁気モーメントによる磁界の形成、及び、
前記合成磁気モーメントによる磁界とセンス電流磁界と
の方向関係の形成ができ、固定磁性層の磁化の熱的安定
性をさらに向上させることが可能である。
In particular, in the dual spin-valve thin film magnetic element shown in FIGS. 12 and 13, Ms · tP 1 of the first fixed magnetic layer (lower) 32 and (upper) 43 and the second fixed magnetic layer ( By properly adjusting the Ms · tP 2 of the (lower) 34 and (upper) 41, and further appropriately adjusting the magnitude and direction of the applied magnetic field during the heat treatment, the upper and lower portions of the free magnetic layer 36 involved in ΔMR can be adjusted. The magnetizations of the two second pinned magnetic layers (lower) 34 and (upper) 41 formed in the same direction can be fixed in the same direction, and the combined magnetic moments formed above and below the free magnetic layer 36 are shifted in opposite directions. Being formed, formation of a magnetic field by the combined magnetic moment, and
The directional relationship between the magnetic field and the sense current magnetic field can be formed by the combined magnetic moment, and the thermal stability of the magnetization of the fixed magnetic layer can be further improved.

【0079】この第6実施形態の構造においても基板の
下地層のテクスチュアS3の方向をフリー磁性層36の
磁化の向きと揃えることで、テクスチュア170の形状
効果によりフリー磁性層36の誘導磁気異方性が付けら
れてフリー磁性層36の磁化の向きが図12、13のX
方向に向き易くなる。即ち、フリー磁性層36の磁気異
方性(異方性磁界)を好ましい範囲に調整することがで
きる。
Also in the structure of the sixth embodiment, the direction of the texture S 3 of the underlayer of the substrate is aligned with the direction of the magnetization of the free magnetic layer 36, and the induced magnetic anisotropy of the free magnetic layer 36 is formed by the shape effect of the texture 170. The orientation of the magnetization of the free magnetic layer 36 is given by X in FIGS.
It becomes easy to turn in the direction. That is, the magnetic anisotropy (anisotropic magnetic field) of the free magnetic layer 36 can be adjusted to a preferable range.

【0080】図12、13における磁気抵抗効果型薄膜
磁気素子MR6では、前記導電層からフリー磁性層3
6、非磁性導電層35、40及び第2の固定磁性層
(下)34、(上)41にセンス電流が与えられる。記
録媒体から図12、13に示す図示Y方向に磁界が与え
られると、フリー磁性層36の磁化は図示X方向からY
方向に変動し、このときの非磁性導電層35、40とフ
リー磁性層36との界面、及び非磁性導電層35、40
と第2の固定磁性層(下)34、(上)41との界面で
スピンに依存した伝導電子の散乱が起こることにより、
電気抵抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出され
る。
In the magnetoresistive thin film magnetic element MR6 shown in FIGS.
6. A sense current is applied to the nonmagnetic conductive layers 35 and 40 and the second pinned magnetic layers (lower) 34 and (upper) 41. When a magnetic field is applied from the recording medium in the illustrated Y direction shown in FIGS. 12 and 13, the magnetization of the free magnetic layer 36 changes from the illustrated X direction to Y direction.
Direction, and at this time, the interface between the nonmagnetic conductive layers 35 and 40 and the free magnetic layer 36 and the nonmagnetic conductive layers 35 and 40
And spin-dependent scattering of conduction electrons at the interface between the second pinned magnetic layer (lower) 34 and (upper) 41,
The electric resistance changes, and a leakage magnetic field from the recording medium is detected.

【0081】「第7実施形態」図14は、本発明の第7
の実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を記録
媒体との対向面から見た場合の模式的構造断面図、図1
5は図14に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒
体との対向面から見た場合の構造を模式的に示す断面図
である。この実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子M
R7においても図8〜図13に示す各スピンバルブ型薄
膜磁気素子と同様に、ハードディスク装置に設けられた
浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられ
て、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものであ
る。なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方
向は図示Z方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の
方向はY方向である。 この実施形態の磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子MR7は、固定磁性層のみならず、フリー
磁性層も非磁性中間層を介して第1のフリー磁性層と第
2のフリー磁性層の2層に分断されている。
[Seventh Embodiment] FIG. 14 shows a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the structure of the magnetoresistive thin-film magnetic element according to the first embodiment when viewed from a surface facing a recording medium.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the spin-valve thin film magnetic element shown in FIG. 14 when viewed from the surface facing the recording medium. The magnetoresistance effect type thin film magnetic element M of this embodiment
Similarly to the spin-valve thin-film magnetic elements shown in FIGS. 8 to 13, R7 is provided at the trailing end of a floating slider provided in a hard disk drive to detect a recording magnetic field of a hard disk or the like. Things. The moving direction of the magnetic recording medium such as a hard disk is the Z direction in the figure, and the direction of the leakage magnetic field from the magnetic recording medium is the Y direction. In the magnetoresistive thin film magnetic element MR7 of this embodiment, not only the fixed magnetic layer but also the free magnetic layer is divided into two layers of a first free magnetic layer and a second free magnetic layer via a nonmagnetic intermediate layer. Have been.

【0082】図14に示すように、基板側の下地層S3
の上に順に下地膜50、反強磁性層51、第1の固定磁
性層52、非磁性中間層53、第2の固定磁性層54、
非磁性導電層55、第1のフリー磁性層56、非磁性中
間層59、第2のフリー磁性層60、及び保護層61の
順に積層されている。前記各層を構成する材料は先の実
施形態のものと同等で良い。
As shown in FIG. 14, the underlayer S3 on the substrate side
A base film 50, an antiferromagnetic layer 51, a first fixed magnetic layer 52, a nonmagnetic intermediate layer 53, a second fixed magnetic layer 54,
The non-magnetic conductive layer 55, the first free magnetic layer 56, the non-magnetic intermediate layer 59, the second free magnetic layer 60, and the protective layer 61 are laminated in this order. The material constituting each of the layers may be the same as that of the previous embodiment.

【0083】第1の固定磁性層52及び第2の固定磁性
層54は、Co膜、NiFe合金、CoFe合金、ある
いはCoNiFe合金などで形成されている。また非磁
性中間層53は、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cu
のうち1種あるいは2種以上の合金で形成されているこ
とが好ましい。さらに非磁性導電層55はCuなどで形
成されている。前記第1の固定磁性層52の磁化と第2
の固定磁性層54の磁化は、互いに反平行に磁化された
フェリ状態となっており、例えば第1の固定磁性層52
の磁化は図示Y方向に、第2の固定磁性層54の磁化は
図示Y方向と反対方向に固定されている。このフェリ状
態の安定性を保つためには、大きい交換結合磁界が必要
であり、本実施形態では、より大きな交換結合磁界を得
るために、以下に示す種々の、適正化を行っている。
The first fixed magnetic layer 52 and the second fixed magnetic layer 54 are formed of a Co film, a NiFe alloy, a CoFe alloy, a CoNiFe alloy, or the like. The nonmagnetic intermediate layer 53 is made of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, Cu
It is preferable to be formed of one or more alloys among them. Further, the nonmagnetic conductive layer 55 is formed of Cu or the like. The magnetization of the first pinned magnetic layer 52 and the second
The pinned magnetic layer 54 is in a ferrimagnetic state in which the pinned magnetic layers 54 are magnetized in antiparallel to each other.
Is fixed in the illustrated Y direction, and the magnetization of the second pinned magnetic layer 54 is fixed in the direction opposite to the illustrated Y direction. In order to maintain the stability of the ferri state, a large exchange coupling magnetic field is necessary. In the present embodiment, various optimizations described below are performed to obtain a larger exchange coupling magnetic field.

【0084】図14に示す非磁性導電層55の上には、
第1のフリー磁性層56が形成されている。図14に示
すように前記第1のフリー磁性層56は2層で形成され
ており、非磁性導電層55に接する側にCo膜57が形
成されている。非磁性導電層55に接する側にCo膜5
7を形成するのは、第1に△MRを大きくできること、
第2に非磁性導電層55との拡散を防止するためであ
る。前記Co膜57の上にはNiFe合金膜58が形成
されている。さらに前記NiFe合金膜58上には、非
磁性中間層59が形成されている。そして前記非磁性中
間層59の上には、第2のフリー磁性層60が形成さ
れ、さらに前記第2のフリー磁性層60上にはTaなど
で形成された保護層61が形成されている。前記第2の
フリー磁性層60は、Co膜、NiFe合金、CoFe
合金、あるいはCoNiFe合金などで形成されてい
る。
On the non-magnetic conductive layer 55 shown in FIG.
A first free magnetic layer 56 is formed. As shown in FIG. 14, the first free magnetic layer 56 is formed of two layers, and a Co film 57 is formed on the side in contact with the nonmagnetic conductive layer 55. Co film 5 on the side in contact with nonmagnetic conductive layer 55
The first reason for forming 7 is that ΔMR can be increased,
The second reason is to prevent diffusion with the nonmagnetic conductive layer 55. On the Co film 57, a NiFe alloy film 58 is formed. Further, a non-magnetic intermediate layer 59 is formed on the NiFe alloy film 58. On the non-magnetic intermediate layer 59, a second free magnetic layer 60 is formed, and on the second free magnetic layer 60, a protective layer 61 made of Ta or the like is formed. The second free magnetic layer 60 is made of a Co film, a NiFe alloy, a CoFe
It is formed of an alloy or a CoNiFe alloy.

【0085】図15に示す下地膜50から保護層61ま
でのスピンバルブ膜は、その側面が傾斜面に削られ、前
記スピンバルブ膜は台形状で形成されている。前記スピ
ンバルブ膜の両側には、ハードバイアス層62,62及
び導電層63,63が形成されている。前記ハードバイ
アス層62は、Co−Pt合金やCo−Cr−Pt合金
などで形成されており、また前記導電層63は、Cuや
Crなどで形成されている。
The spin valve film from the base film 50 to the protective layer 61 shown in FIG. 15 has its side surface cut into an inclined surface, and the spin valve film is formed in a trapezoidal shape. Hard bias layers 62, 62 and conductive layers 63, 63 are formed on both sides of the spin valve film. The hard bias layer 62 is formed of a Co-Pt alloy or a Co-Cr-Pt alloy, and the conductive layer 63 is formed of Cu, Cr, or the like.

【0086】図14に示す第1のフリー磁性層56と第
2のフリー磁性層60の間には非磁性中間層59が介在
し、前記第1のフリー磁性層56と第2のフリー磁性層
60間に発生する交換結合磁界(RKKY相互作用)に
よって、前記第1のフリー磁性層56の磁化と第2のフ
リー磁性層60の磁化は互いに反平行状態(フェリ状
態)になっている。
A non-magnetic intermediate layer 59 is interposed between the first free magnetic layer 56 and the second free magnetic layer 60 shown in FIG. 14, and the first free magnetic layer 56 and the second free magnetic layer The magnetization of the first free magnetic layer 56 and the magnetization of the second free magnetic layer 60 are in an antiparallel state (ferri state) due to an exchange coupling magnetic field (RKKY interaction) generated between the layers 60.

【0087】図14に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
では、例えば第1のフリー磁性層56の膜厚tF1は、
第2のフリー磁性層60の膜厚tF2よりも小さく形成
されている。そして前記第1のフリー磁性層56のMs
・tF1は、第2のフリー磁性層60のMs・tF2より
も小さく設定されており、ハードバイアス層62から図
示X方向にバイアス磁界が与えられると、Ms・tF2
の大きい第2のフリー磁性層60の磁化が前記バイアス
磁界の影響を受けて図示X方向に揃えられ、前記第2の
フリー磁性層60との交換結合磁界(RKKY相互作
用)によりMs・tF 1の小さい第1のフリー磁性層5
6の磁化は図示X方向と反対方向に揃えられる。
A spin-valve thin-film magnetic element shown in FIG.
Then, for example, the film thickness tF of the first free magnetic layer 561Is
Thickness tF of second free magnetic layer 60TwoFormed smaller than
Have been. The Ms of the first free magnetic layer 56
・ TF1Is Ms · tF of the second free magnetic layer 60TwoThan
Is also set to be small, and the hard bias layer 62
When a bias magnetic field is applied in the indicated X direction, Ms · tFTwo
The magnetization of the second free magnetic layer 60 having a large
Under the influence of the magnetic field, they are aligned in the X direction shown in FIG.
Exchange coupling magnetic field with the free magnetic layer 60 (RKKY interaction
Ms · tF 1First free magnetic layer 5 having a small thickness
The magnetization of No. 6 is aligned in the direction opposite to the illustrated X direction.

【0088】図示Y方向から外部磁界が侵入してくる
と、前記第1のフリー磁性層56と第2のフリー磁性層
60の磁化はフェリ状態を保ちながら、前記外部磁界の
影響を受けて回転する。そして、△MRに寄与する第1
のフリー磁性層56の変動磁化と、第2の固定磁性層5
4の固定磁化(例えば図示Y方向と反対方向に磁化され
ている)との関係によって電気抵抗が変化し、外部磁界
が電気抵抗変化として検出される。また本実施形態で
は、第1のフリー磁性層60との間に介在する非磁性中
間層59は、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのう
ち1種あるいは2種以上の合金で形成されていることが
好ましい。
When an external magnetic field enters from the Y direction in the figure, the magnetizations of the first free magnetic layer 56 and the second free magnetic layer 60 rotate under the influence of the external magnetic field while maintaining a ferrimagnetic state. I do. And the first that contributes to ΔMR
Magnetization of the free magnetic layer 56 and the second pinned magnetic layer 5
The electrical resistance changes depending on the relationship with the fixed magnetization of No. 4 (for example, magnetized in the direction opposite to the Y direction in the figure), and the external magnetic field is detected as a change in the electrical resistance. In the present embodiment, the nonmagnetic intermediate layer 59 interposed between the first free magnetic layer 60 and the first free magnetic layer 60 is formed of one or more alloys of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, and Cu. Is preferred.

【0089】この第7実施形態の構造においても基板の
下地層S3のテクスチュアの方向をフリー磁性層56の
磁化の向きと揃えることで、テクスチュア170の形状
効果によりフリー磁性層56に誘導磁気異方性が付けら
れてフリー磁性層56の磁化の向きが図14、15のX
方向に向き易くなる。即ち、フリー磁性層56の磁気異
方性(異方性磁界)を好ましい範囲に調整することがで
きる。
Also in the structure of the seventh embodiment, the orientation of the texture of the underlayer S3 of the substrate is aligned with the direction of the magnetization of the free magnetic layer 56. 14 and 15, the direction of magnetization of the free magnetic layer 56 is
It becomes easy to turn in the direction. That is, the magnetic anisotropy (anisotropic magnetic field) of the free magnetic layer 56 can be adjusted to a preferable range.

【0090】「第8実施形態」図16は、本発明の第8
の実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を模式図的に
示した横断面図、図17は図16に示す磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子を記録媒体との対向面から見た場合の断面
構造を模式的に示す断面図である。この実施形態の磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子MR8は、図14、15に示す
スピンバルブ型薄膜磁気素子の積層の順番を逆にしたも
のである。即ち下から、基板側の下地膜S3上に、下地
膜70、第2のフリー磁性層71、非磁性中間層72、
第1のフリー磁性層73、非磁性導電層76、第2の固
定磁性層77、非磁性中間層78、第1の固定磁性層7
9、反強磁性層80、及び保護層81の順で積層されて
いる。前記下地膜70及び保護層81は例えばTaなど
で形成されている。前記反強磁性層80は、PtMn合
金あるいは前述のX−Mn合金で形成されていることが
好ましい。
[Eighth Embodiment] FIG. 16 shows an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing the magneto-resistance effect type thin-film magnetic element according to the embodiment; FIG. 17 is a cross-sectional view of the magneto-resistance effect type thin-film magnetic element shown in FIG. 16 as viewed from a surface facing a recording medium; It is sectional drawing which shows typically. The magnetoresistive thin-film magnetic element MR8 of this embodiment is obtained by reversing the order of stacking the spin-valve thin-film magnetic elements shown in FIGS. That is, from below, on the substrate-side base film S3, the base film 70, the second free magnetic layer 71, the non-magnetic intermediate layer 72,
First free magnetic layer 73, nonmagnetic conductive layer 76, second fixed magnetic layer 77, nonmagnetic intermediate layer 78, first fixed magnetic layer 7
9, an antiferromagnetic layer 80, and a protective layer 81 are stacked in this order. The base film 70 and the protective layer 81 are formed of, for example, Ta. The antiferromagnetic layer 80 is preferably formed of a PtMn alloy or the above-described X-Mn alloy.

【0091】第1の固定磁性層79及び第2の固定磁性
層77は、Co膜、NiFe合金、CoFe合金、ある
いはCoNiFe合金などで形成されている。また非磁
性中問層78は、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cu
のうち1種あるいは2種以上の合金で形成されているこ
とが好ましい。さらに非磁性導電層76はCuなどで形
成されている。
The first fixed magnetic layer 79 and the second fixed magnetic layer 77 are formed of a Co film, a NiFe alloy, a CoFe alloy, a CoNiFe alloy, or the like. The nonmagnetic intermediate layer 78 is made of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, Cu
It is preferable to be formed of one or more alloys among them. Further, the nonmagnetic conductive layer 76 is formed of Cu or the like.

【0092】図16に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
では、フリー磁性層が2層に分断されて形成されてお
り、非磁性導電層76に接する側に第1のフリー磁性層
73が形成され、もう一方のフリー磁性層が、第2のフ
リー磁性層71となっている。図16に示すように第l
のフリー磁性層73は2層で形成されており、非磁性導
電層76に接する側に形成された層75はCo膜で形成
されている。また、非磁性中間層72に接する側に形成
された層74と、第2のフリー磁性層71は、例えばN
iFe合金、CoFe合金、あるいはCoNiFe合金
などで形成される。
In the spin-valve thin-film magnetic element shown in FIG. 16, the free magnetic layer is formed by being divided into two layers, and the first free magnetic layer 73 is formed on the side in contact with the nonmagnetic conductive layer 76. The other free magnetic layer is a second free magnetic layer 71. As shown in FIG.
The free magnetic layer 73 is formed of two layers, and the layer 75 formed on the side in contact with the nonmagnetic conductive layer 76 is formed of a Co film. The layer 74 formed on the side in contact with the non-magnetic intermediate layer 72 and the second free magnetic layer 71 are, for example, N
It is formed of an iFe alloy, a CoFe alloy, a CoNiFe alloy, or the like.

【0093】図16に示す下地膜70から保護層81ま
でのスピンバルブ膜は、その側面が傾斜面に削られ、前
記スピンバルブ膜は台形状で形成されている。前記スピ
ンバルブ膜の傾斜部分の両側には、図17に示すように
ハードバイアス層82,82及び導電層83,83が形
成されている。前記ハードバイアス層82は、Co−P
t合金やCo−Cr−Pt合金などで形成されており、
また、前記導電層83は、CuやWなどで形成されてい
る。
The side surface of the spin valve film from the base film 70 to the protective layer 81 shown in FIG. 16 is cut into an inclined surface, and the spin valve film is formed in a trapezoidal shape. As shown in FIG. 17, hard bias layers 82 and 82 and conductive layers 83 and 83 are formed on both sides of the inclined portion of the spin valve film. The hard bias layer 82 is made of Co-P
t alloy or Co-Cr-Pt alloy, etc.
The conductive layer 83 is formed of Cu, W, or the like.

【0094】図16に示す第1のフリー磁性層73と第
2のフリー磁性層71の間には非磁性中間層72が介在
し、前記第1のフリー磁性層73と第2のフリー磁性層
71間に発生する交換結合磁界(RKKY相互作用)に
よって、前記第1のフリー磁性層73の磁化と第2のフ
リー磁性層71の磁化は反平行状態(フェリ状態)とな
っている。図16に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、例えば第1のフリー磁性層73の膜厚TF1は、第
2のフリー磁性層71の膜厚TF2より大きく形成され
ている。そして前記第1のフリー磁性層73のMs・t
1は、第2のフリー磁性層71のMs・tF2よりも大
きくなるように設定されており、ハードバイアス層82
から図示X方向にバイアス磁界が与えられると、Ms・
tF1の大きい第1のフリー磁性層73の磁化が前記パ
イアス磁界の影響を受けて、図示X方向に揃えられ、前
記第1のフリー磁性層73との交換結合磁界(RKKY
相互作用)によってMs・tF2の小さい第2のフリー
磁性層71の磁化は図示X方向と反対方向に揃えられ
る。なお本発明では、第1のフリー磁性層73の膜厚t
1が、第2のフリー磁性層71の膜厚tF2よりも小さ
く形成され、前記第1のフリ一磁性層73のMS・tF
1が第2のフリー磁性層71のMS・tF2よりも小さく
設定されていてもよい。
A non-magnetic intermediate layer 72 is interposed between the first free magnetic layer 73 and the second free magnetic layer 71 shown in FIG. 16, and the first free magnetic layer 73 and the second free magnetic layer The magnetization of the first free magnetic layer 73 and the magnetization of the second free magnetic layer 71 are in an antiparallel state (ferri state) due to an exchange coupling magnetic field (RKKY interaction) generated between the layers 71. In the spin-valve thin-film magnetic element shown in FIG. 16, for example, the film thickness TF1 of the first free magnetic layer 73 is formed to be larger than the film thickness TF2 of the second free magnetic layer 71. The Ms · t of the first free magnetic layer 73
F 1 is set to be larger than Ms · tF 2 of the second free magnetic layer 71, and the hard bias layer 82
When a bias magnetic field is applied in the X direction shown in FIG.
Under the influence of the bias magnetic field, the magnetization of the first free magnetic layer 73 having a large tF 1 is aligned in the X direction in the drawing, and the exchange coupling magnetic field (RKKY) with the first free magnetic layer 73 is adjusted.
Due to the interaction, the magnetization of the second free magnetic layer 71 having a small Ms · tF 2 is aligned in a direction opposite to the X direction in the drawing. In the present invention, the thickness t of the first free magnetic layer 73 is
F 1 is formed to be smaller than the film thickness tF 2 of the second free magnetic layer 71, and MS · tF of the first free magnetic layer 73 is formed.
1 may be set smaller than MS · tF 2 of the second free magnetic layer 71.

【0095】図示Y方向から磁気記録媒体からの外部磁
界が侵入してくると、前記第1のフリー磁性層73と第
2のフリー磁性層71の磁化はフェリ状態を保ちなが
ら、前記外部磁界の影響を受けて回転する。そして△M
Rに奇与する第1のフリー磁性層73の磁化方向と、第
2の固定磁性層71の固定磁化との関係によって電気抵
抗が変化し、外部磁界の信号が検出される。また本発明
では、第1のフリー磁性層73と第2のフリー磁性層7
1との間に介在する非磁性中間層72は、Ru、Rh、
Ir、Cr、Re、Cuのうち1種あるいは2種以上の
合金で形成されていることが好ましい。
When an external magnetic field from the magnetic recording medium enters from the Y direction in the drawing, the magnetizations of the first free magnetic layer 73 and the second free magnetic layer 71 maintain the ferri-state, and Rotate under the influence. And @M
The electrical resistance changes depending on the relationship between the magnetization direction of the first free magnetic layer 73 that gives an odd value to R and the fixed magnetization of the second fixed magnetic layer 71, and a signal of an external magnetic field is detected. In the present invention, the first free magnetic layer 73 and the second free magnetic layer 7
1, the nonmagnetic intermediate layer 72 is made of Ru, Rh,
It is preferable to be formed of one or more alloys of Ir, Cr, Re, and Cu.

【0096】第1のフリー磁性層73と第2のフリー磁
性層71との合成磁気モーメントの絶対値を、第1の固
定磁性層79と第2の固定磁性層77との合成磁気モー
メントの絶対値よりも大きくすることにより、前記第1
のフリー磁性層79と、第2のフリー磁性層77の磁化
が、第1の固定磁性層79と第2の固定磁性層77との
合成磁気モーメントの影響を受けにくくなり、前記第1
のフリー磁性層73及び第2のフリー磁性層71の磁化
が外部磁界に対して感度良く、回転し、出力を向上させ
ることが可能になる。
The absolute value of the combined magnetic moment of the first free magnetic layer 73 and the second free magnetic layer 71 is determined by the absolute value of the combined magnetic moment of the first fixed magnetic layer 79 and the second fixed magnetic layer 77. By making the first value larger than the first value, the first
The magnetizations of the free magnetic layer 79 and the second free magnetic layer 77 are less affected by the combined magnetic moment of the first fixed magnetic layer 79 and the second fixed magnetic layer 77, and
The magnetization of the free magnetic layer 73 and the second free magnetic layer 71 rotates with high sensitivity to an external magnetic field, and the output can be improved.

【0097】この第8実施形態の構造においても基板の
下地層のテクスチュアの方向をフリー磁性層71、73
の磁化の向きと揃えることで、テクスチュア170の形
状効果によりフリー磁性層71、73の誘導磁気異方性
が付けられてフリー磁性層71、73の磁化の向きが図
16、17のX方向に向き易くなる。即ち、フリー磁性
層71、73の磁気異方性(異方性磁界)を好ましい範
囲に調整することができる。
Also in the structure of the eighth embodiment, the direction of the texture of the underlayer of the substrate is changed to the free magnetic layers 71 and 73.
The magnetization directions of the free magnetic layers 71 and 73 are imparted by the shape effect of the texture 170, and the magnetization directions of the free magnetic layers 71 and 73 are set in the X direction in FIGS. It becomes easy to turn. That is, the magnetic anisotropy (anisotropic magnetic field) of the free magnetic layers 71 and 73 can be adjusted to a preferable range.

【0098】「第9実施形態」図18は本発明の第9実
施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を模式的に
表す横断面図であり、図19は図18に示す磁気抵抗効
果型薄膜磁気素子を、記録媒体との対向面側から見た断
面構造を模式的に示す断面図である。この実施形態の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子MR9は、フリー磁性層を中
心にしてその上下に非磁性導電層、固定磁性層、及び反
強磁性層が積層されたデュアルスピンバルブ型薄膜磁気
素子であり、前記フリー磁性層、及び固定磁性層が、非
磁性中間層を介して2層に分断されて形成されている。
Ninth Embodiment FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a magnetoresistive thin film magnetic element according to a ninth embodiment of the present invention. FIG. 19 is a cross sectional view showing the magnetoresistive effect shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of a thin-film magnetic element viewed from a surface facing a recording medium. The magnetoresistive thin-film magnetic element MR9 of this embodiment is a dual spin-valve thin-film magnetic element in which a nonmagnetic conductive layer, a fixed magnetic layer, and an antiferromagnetic layer are stacked above and below a free magnetic layer. The free magnetic layer and the pinned magnetic layer are divided into two layers via a non-magnetic intermediate layer.

【0099】図18、19に示す磁気抵抗効果型薄膜磁
気素子MR9において最も下側に形成されている層は、
基板側の下地層S3上に形成された下地膜91であり、
この下地膜91の上に反強磁性層92、第1の固定磁性
層(下)93、非磁性中間層94(下)、第2の固定磁
性層(下)95、非磁性導電層96、第2のフリー磁性
層97、非磁性中間層100、第1のフリー磁性層10
1、非磁性導電層104、第2の固定磁性層(上)10
5、非磁性中間層(上)106、第1の固定磁性層
(上)107、反強磁性層108、及び保護層109が
形成されている。
The lowermost layer of the magnetoresistive thin film magnetic element MR9 shown in FIGS.
A base film 91 formed on the base layer S3 on the substrate side;
An antiferromagnetic layer 92, a first fixed magnetic layer (lower) 93, a nonmagnetic intermediate layer 94 (lower), a second fixed magnetic layer (lower) 95, a nonmagnetic conductive layer 96, Second free magnetic layer 97, non-magnetic intermediate layer 100, first free magnetic layer 10
1, nonmagnetic conductive layer 104, second pinned magnetic layer (upper) 10
5, a nonmagnetic intermediate layer (upper) 106, a first pinned magnetic layer (upper) 107, an antiferromagnetic layer 108, and a protective layer 109 are formed.

【0100】まず各層の材質について説明する。反強磁
性層92,108は、先の実施形態においても用いたP
tMn合金あるいはX−Mn合金で形成されていること
が好ましい。第1の固定磁性層(下)93,(上)10
7、及び第2の固定磁性層(下)95,(上)105
は、Co膜、NiFe合金、CoFe合金、あるいはC
oNiFe合金などで形成されている。また第1の固定
磁性層(下)93,(上)107と第2の固定磁性層
(下)95,(上)105問に形成されている非磁性中
間層(下)94,(上)106及び第1のフリー磁性層
101と第2のフリー磁性層97間に形成されている非
磁性中間層100は、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、
Cuのうち1種あるいは2種以上の合金で形成されてい
ることが好ましい。さらに非磁性導電層96,104は
Cuなどで形成されている。
First, the material of each layer will be described. The antiferromagnetic layers 92 and 108 are made of the P used in the previous embodiment.
It is preferably formed of a tMn alloy or an X-Mn alloy. First pinned magnetic layer (lower) 93, (upper) 10
7, and the second pinned magnetic layer (lower) 95, (upper) 105
Represents a Co film, a NiFe alloy, a CoFe alloy, or C
It is formed of an oNiFe alloy or the like. Non-magnetic intermediate layers (lower) 94 and (upper) formed between the first fixed magnetic layers (lower) 93 and (upper) 107 and the second fixed magnetic layers (lower) 95 and (upper) 105. 106 and the non-magnetic intermediate layer 100 formed between the first free magnetic layer 101 and the second free magnetic layer 97 include Ru, Rh, Ir, Cr, Re,
It is preferable to be formed of one or more alloys of Cu. Further, the nonmagnetic conductive layers 96 and 104 are formed of Cu or the like.

【0101】図18、19に示すように、第1のフリー
磁性層101及び第2のフリー磁性層97は2層で形成
されている。非磁性導電層96,104に接する側に形
成された第1のフリー磁性層101の層103及び第2
のフリー磁性層97の層98はCo膜で形成されてい
る。また、非磁性中間層100を介して形成されている
第1のフリー磁性層101の層102及び第2のフリー
磁性層97の層99は、例えば、NiFe合金、CoF
e合金、あるいはCoNiFe合金などで形成されてい
る。 非磁性導電層96,104側に接する層98,1
03をCo膜で形成することにより、△MRを大きくで
き、しかも非磁性導電層96,104との拡散を防止す
ることができる。
As shown in FIGS. 18 and 19, the first free magnetic layer 101 and the second free magnetic layer 97 are formed of two layers. The layer 103 of the first free magnetic layer 101 formed on the side in contact with the nonmagnetic conductive layers 96 and 104 and the second
The layer 98 of the free magnetic layer 97 is formed of a Co film. The layer 102 of the first free magnetic layer 101 and the layer 99 of the second free magnetic layer 97 formed with the non-magnetic intermediate layer 100 interposed therebetween are made of, for example, a NiFe alloy, CoF
e alloy or CoNiFe alloy. Layers 98, 1 in contact with nonmagnetic conductive layers 96, 104
By forming 03 with a Co film, ΔMR can be increased, and diffusion with the nonmagnetic conductive layers 96 and 104 can be prevented.

【0102】ところで、本実施形態では前述したよう
に、反強磁性層92,108としてPtMn合金など、
第1の固定磁性層(下)93,(上)107との界面で
交換結合磁界(交換異方性磁界)を発生させるために熱
処理を必要とする反強磁性材料を使用している。しか
し、フリー磁性層よりも下側に形成されている反強磁性
層92と第1の固定磁性層(下)93との界面では、金
属元素の拡散が発生しやすく熱拡散層が形成されやすく
なっているために、前記第1の固定磁性層(下)93と
して機能する磁気的な膜厚は実際の膜厚tp1よりも薄く
なっている。従ってフリー磁性層よりも上側の積層膜で
発生する交換結合磁界と、下側の積層膜から発生する交
換結合磁界をほぼ等しくするには、フリー磁性層よりも
下側に形成されている(第1の固定磁性層(下)93の
膜厚tP1/第2の固定磁性層(下)95の膜厚tP2
が、フリー磁性層よりも上側に形成されている(第1の
固定磁性層(上)107の膜厚tP1/第2の固定磁性
層(上)105の膜厚tP2よりも大きい方が好まし
い。フリー磁性層よりも上側の積層膜から発生する交換
結合磁界と、下側の積層膜から発生する交換結合磁界と
を等しくすることにより、前記交換結合磁界の製造プロ
セス劣化が少なく、磁気へッドの信頼性を向上させるこ
とができる。
In this embodiment, as described above, the antiferromagnetic layers 92 and 108 are made of a PtMn alloy or the like.
An antiferromagnetic material that requires heat treatment to generate an exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) at the interface with the first pinned magnetic layers (bottom) 93 and (top) 107 is used. However, at the interface between the antiferromagnetic layer 92 formed below the free magnetic layer and the first pinned magnetic layer (lower) 93, diffusion of the metal element easily occurs, and the thermal diffusion layer is easily formed. Therefore, the magnetic film thickness functioning as the first fixed magnetic layer (lower) 93 is smaller than the actual film thickness tp1 . Accordingly, in order to make the exchange coupling magnetic field generated in the laminated film above the free magnetic layer substantially equal to the exchange coupling magnetic field generated in the laminated film below the free magnetic layer, the exchange coupling magnetic field is formed below the free magnetic layer. 1 of the fixed magnetic layer (lower) 93 thickness tP 1 / second pinned magnetic layer (lower) 95 thickness of tP 2)
But it is larger than the thickness tP 2 are formed on the upper side (first pinned magnetic layer (upper) 107 thickness tP 1 / second pinned magnetic layer (upper) 105 than the free magnetic layer By making the exchange coupling magnetic field generated from the laminated film above the free magnetic layer equal to the exchange coupling magnetic field generated from the laminated film below the free magnetic layer, the manufacturing process of the exchange coupling magnetic field is less deteriorated, and The reliability of the pad can be improved.

【0103】ところで、図18、19に示すデュアルス
ピンバルブ型薄膜磁気素子においては、フリ一磁性層の
上下に形成されている第2の固定磁性層(下)95,
(上)105の磁化を互いに反対方向に向けておく必要
がある。これはフリー磁性層が第1のフリー磁性層10
1と第2のフリー磁性層97の2層に分断されて形成さ
れており、前記第1のフリー磁性層101の磁化と第2
のフリー磁性層97の磁化とが反平行になっているから
である。
In the dual spin-valve thin film magnetic element shown in FIGS. 18 and 19, the second fixed magnetic layers (lower) 95, which are formed above and below the free magnetic layer, respectively.
(Top) The magnetizations of 105 need to be directed in opposite directions. This is because the free magnetic layer is the first free magnetic layer 10
The first free magnetic layer 97 is divided into two layers, namely, a first free magnetic layer 101 and a second free magnetic layer 97.
This is because the magnetization of the free magnetic layer 97 is antiparallel.

【0104】例えば図18、19に示すように、第1の
フリー磁性層101の磁化が図示X方向と反対方向に磁
化されているとすると、前記第1のフリー磁性層101
との交換結合磁界(RKKY相互作用)によって、第2
のフリー磁性層97の磁化は、図示X方向に磁化された
状態となっている。前記第1のフリー磁性層101及び
第2のフリー磁性層97の磁化は、フェリ状態を保ちな
がら、外部磁界の影響を受けて反転するようになってい
る。
For example, as shown in FIGS. 18 and 19, if the magnetization of the first free magnetic layer 101 is magnetized in the direction opposite to the X direction in the figure, the first free magnetic layer 101
The exchange coupling magnetic field (RKKY interaction) with
Of the free magnetic layer 97 is magnetized in the X direction in the figure. The magnetizations of the first free magnetic layer 101 and the second free magnetic layer 97 are reversed under the influence of an external magnetic field while maintaining a ferrimagnetic state.

【0105】図18、19に示すデュアルスピンバルブ
型薄膜磁気素子にあっては、第1のフリー磁性層101
の磁化及び第2のフリー磁性層97の磁化は共に△MR
に関与する層となっており、前記第1のフリー磁性層1
01及び第2のフリー磁性層97の変動磁化と、第2の
固定磁性層(下)95,(上)105の固定磁化との関
係で電気抵抗が変化する。シングルスピンバルブ型薄膜
磁気素子に比べ大きい△MRを期待できるデユアルスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子としての機能を発揮させるに
は、第1のフリー磁性層101と第2の固定磁性層
(上)105との抵抗変化及び、第2のフリー磁性層9
7と第2の固定磁性層(下)95との抵抗変化が、共に
同じ変動を見せるように、前記第2の固定磁性層(下)
95,(上)105の磁化方向を制御する必要性があ
る。すなわち、第1のフリー磁性層101と第2の固定
磁性層(上)105との抵抗変化が最大になるとき、第
2のフリー磁性層97と第2の固定磁性層(下)95と
の抵抗変化も最大になるようにし、第1のフリー磁性層
101と第2の固定磁性層(上)105との抵抗変化が
最小になるとき、第2のフリー磁性層97と第2の固定
磁性層(下)95との抵抗変化も最小になるようにすれ
ばよいのである。
In the dual spin-valve thin film magnetic element shown in FIGS. 18 and 19, the first free magnetic layer 101
And the magnetization of the second free magnetic layer 97 are both ΔMR
And the first free magnetic layer 1
The electrical resistance changes depending on the relationship between the variable magnetization of the first and second free magnetic layers 97 and the fixed magnetization of the second fixed magnetic layers (lower) 95 and (upper) 105. In order to exhibit a function as a dual spin valve thin film magnetic element capable of expecting a larger ΔMR than a single spin valve thin film magnetic element, the first free magnetic layer 101 and the second pinned magnetic layer (upper) 105 And the second free magnetic layer 9
7 and the second pinned magnetic layer (lower) 95 so that the resistance change between them also shows the same fluctuation.
It is necessary to control the magnetization directions of the upper and lower 95, 105. That is, when the resistance change between the first free magnetic layer 101 and the second pinned magnetic layer (upper) 105 becomes maximum, the second free magnetic layer 97 and the second pinned magnetic layer (lower) 95 When the resistance change between the first free magnetic layer 101 and the second pinned magnetic layer (upper) 105 is minimized, the second free magnetic layer 97 and the second fixed magnetic layer The resistance change with the layer (lower) 95 should be minimized.

【0106】よって図18、19に示すデュアルスピン
バルブ型薄膜磁気素子では、第1のフリー磁性層101
と第2のフリー磁性層97の磁化が反平行に磁化されて
いるために、第2の固定磁性層(上)105の磁化と第
2の固定磁性層(下)95の磁化を互いに反対方向に磁
化する必要性がある。以上のようにして、フリー磁性層
の上下に形成された第2の固定磁性層(下)95,
(上)105を反対方向に磁化することで、従来のデュ
アルスピンバルブ型薄膜磁気素子と同程度の△MRを得
ることができる。
Therefore, in the dual spin-valve thin film magnetic element shown in FIGS.
Since the magnetization of the second free magnetic layer 97 and the magnetization of the second free magnetic layer 97 are antiparallel, the magnetization of the second fixed magnetic layer (upper) 105 and the magnetization of the second fixed magnetic layer (lower) 95 are set in opposite directions. Need to be magnetized. As described above, the second fixed magnetic layer (lower) 95 formed above and below the free magnetic layer,
By magnetizing (upper) 105 in the opposite direction, it is possible to obtain the same ΔMR as the conventional dual spin-valve thin film magnetic element.

【0107】この第9実施形態の構造においても基板の
下地層のテクスチュアの方向をフリー磁性層97、10
1の磁化の向きと揃えることで、テクスチュア170の
形状効果によりフリー磁性層97、101の誘導磁気異
方性が付けられてフリー磁性層97、101の磁化の向
きが図18、19のX方向に向き易くなる。即ち、フリ
ー磁性層97、101の磁気異方性(異方性磁界)を好
ましい範囲に調整することができる。
Also in the structure of the ninth embodiment, the direction of the texture of the underlayer of the substrate is
1 and the magnetization direction of the free magnetic layers 97 and 101 is given by the shape effect of the texture 170, and the magnetization directions of the free magnetic layers 97 and 101 are changed to the X direction in FIGS. It becomes easy to turn to. That is, the magnetic anisotropy (anisotropic magnetic field) of the free magnetic layers 97 and 101 can be adjusted to a preferable range.

【0108】以上、図14から図19に示すスピンバル
ブ型薄膜磁気素子では、固定磁性層のみならず、フリー
磁性層も、非磁性中間層を介して第1のフリー磁性層と
第2のフリー磁性層の2層に分断し、この2層のフリー
磁性層の間に発生する交換結合磁界(RKKY相互作
用)によって前記2層のフリー磁性層の磁化を反平行状
態(フェリ状態)にすることにより、前記第1のフリー
磁性層と第2のフリー磁性層の磁化を、外部磁界に対し
て感度良く反転できるようにしている。また本発明で
は、第1のフリー磁性層と第2のフリー磁性層との膜厚
比や、前記第1のフリー磁性層と第2のフリー磁性層と
の間に介在する非磁性中間層の膜厚、あるいは第1の固
定磁性層と第2の固定磁性層との膜厚比や、前記第1の
固定磁性層と第2の固定磁性層との間に介在する非磁性
中間層の膜厚、及び反強磁性層の膜厚などを適正な範囲
内で形成することによって、交換結合磁界を大きくする
ことができ、第1の固定磁性層と第2の固定磁性層との
磁化状態を固定磁化として、第1のフリー磁性層と第2
のフリー磁性層との磁化状態を変動磁化として、熱的に
も安定したフェリ状態に保つことが可能であり、しかも
従来と同程度の△MRを得ることが可能となっている。
本発明では、さらにセンス電流の方向を調節すること
で、第1の固定磁性層の磁化と第2の固定磁性層の磁化
との反平行状態(フェリ状態)を、より熱的にも安定し
た状態に保つことが可能となっている。
As described above, in the spin-valve thin-film magnetic element shown in FIGS. 14 to 19, not only the pinned magnetic layer but also the free magnetic layer are connected to the first free magnetic layer and the second free magnetic layer via the non-magnetic intermediate layer. The magnetic layer is divided into two magnetic layers, and the magnetization of the two free magnetic layers is changed to an antiparallel state (ferri state) by an exchange coupling magnetic field (RKKY interaction) generated between the two free magnetic layers. Accordingly, the magnetizations of the first free magnetic layer and the second free magnetic layer can be reversed with high sensitivity to an external magnetic field. Further, in the present invention, the thickness ratio between the first free magnetic layer and the second free magnetic layer, and the thickness ratio of the non-magnetic intermediate layer interposed between the first free magnetic layer and the second free magnetic layer. The thickness, the thickness ratio between the first fixed magnetic layer and the second fixed magnetic layer, and the thickness of the non-magnetic intermediate layer interposed between the first fixed magnetic layer and the second fixed magnetic layer By forming the thickness and the thickness of the antiferromagnetic layer within appropriate ranges, the exchange coupling magnetic field can be increased, and the magnetization states of the first fixed magnetic layer and the second fixed magnetic layer can be changed. As the fixed magnetization, the first free magnetic layer and the second
It is possible to maintain the thermally stable ferri-state by changing the magnetization state with the free magnetic layer to fluctuating magnetization, and to obtain the same ΔMR as the conventional one.
In the present invention, by further adjusting the direction of the sense current, the antiparallel state (ferri state) between the magnetization of the first fixed magnetic layer and the magnetization of the second fixed magnetic layer is more thermally stabilized. It is possible to keep it in a state.

【0109】スピンバルブ型薄膜磁気素子では、反強磁
性層、固定磁性層、非磁性導電層、及びフリー磁性層か
ら成る積層膜の両側に導電層が形成されており、この導
電層からセンス電流が流される。前記センス電流は、比
抵抗の小さい前記非磁性導電層と、前記非磁性導電層と
固定磁性層との界面、及び非磁性導電層とフリー磁性層
との界面に主に流れる。本発明では、前記固定磁性層は
第lの固定磁性層と第2の固定磁性層とに分断されてお
り、前記センス電流は主に第2の固定磁性層と非磁性導
電層との界面に流れている。前記センス電流を流すと、
右ネジの法則によって、センス電流磁界が形成される。
本発明では前記センス電流磁界を第1の固定磁性層の磁
気モーメントと第2の固定磁性層の磁気モーメントを足
し合わせて求めることができる合成磁気モーメントの方
向と同じ方向になるように、前記センス電流の流す方向
を調節している。
In the spin-valve thin film magnetic element, conductive layers are formed on both sides of a laminated film composed of an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a free magnetic layer. Is shed. The sense current mainly flows to the nonmagnetic conductive layer having a small specific resistance, the interface between the nonmagnetic conductive layer and the fixed magnetic layer, and the interface between the nonmagnetic conductive layer and the free magnetic layer. In the present invention, the fixed magnetic layer is divided into a first fixed magnetic layer and a second fixed magnetic layer, and the sense current is mainly applied to an interface between the second fixed magnetic layer and the nonmagnetic conductive layer. Flowing. When the sense current is applied,
A sense current magnetic field is formed by the right-hand rule.
In the present invention, the sense current magnetic field is set in the same direction as the direction of the synthetic magnetic moment that can be obtained by adding the magnetic moment of the first fixed magnetic layer and the magnetic moment of the second fixed magnetic layer. The direction of current flow is adjusted.

【0110】「センス電流磁界の作用」次に、図8〜図
19に示す各実施形態の構造においてセンス電流磁界の
作用について説明する。図8、9に示すスピンバルブ型
薄膜磁気素子ては、非磁性導電層15の下側に第2の固
定磁性層14が形成されている。この場合にあっては、
第1の固定磁性層12及び第2の固定磁性層14のう
ち、磁気モーメントの大きい方の固定磁性層の磁化方向
に、センス電流磁界の方向を合わせる。
[Operation of Sense Current Magnetic Field] Next, the operation of the sense current magnetic field in the structures of the embodiments shown in FIGS. 8 to 19 will be described. In the spin-valve thin film magnetic element shown in FIGS. 8 and 9, a second fixed magnetic layer 14 is formed below a nonmagnetic conductive layer 15. In this case,
The direction of the sense current magnetic field is matched to the magnetization direction of the fixed magnetic layer having the larger magnetic moment of the first fixed magnetic layer 12 and the second fixed magnetic layer 14.

【0111】図8に示すように、前記第2の固定磁性層
14の磁気モーメントは第1の固定磁性層12の磁気モ
ーメントに比べて大きく、前記第2の固定磁性層14の
磁気モーメントは図示Y方向と反対方向(図示左方向)
に向いている。このため前記第1の固定磁性層12の磁
気モーメントと第2の固定磁性層14の磁気モーメント
とを足し合わせた合成磁気モーメントは、図示Y方向と
反対方向(図示左方向)に向いている。
As shown in FIG. 8, the magnetic moment of the second fixed magnetic layer 14 is larger than the magnetic moment of the first fixed magnetic layer 12, and the magnetic moment of the second fixed magnetic layer 14 is not shown. Opposite direction to Y direction (left direction in the figure)
Suitable for Therefore, a combined magnetic moment obtained by adding the magnetic moment of the first fixed magnetic layer 12 and the magnetic moment of the second fixed magnetic layer 14 is directed in the direction opposite to the Y direction (left direction in the figure).

【0112】前述のように、非磁性導電層15は第2の
固定磁性層14及び第1の固定磁性層12の上側に形成
されている。このため、主に前記非磁性導電層15を中
心にして流れるセンス電流112によって形成されるセ
ンス電流磁界は、前記非磁性導電層15よりも下側にお
いて図示左方向に向くように、前記センス電流112の
流す方向を制御すればよい。このようにすれば、第lの
固定磁性層12と第2の固定磁性層14との合成磁気モ
ーメントの方向と、前記センス電流磁界の方向とが一致
する。
As described above, the nonmagnetic conductive layer 15 is formed above the second fixed magnetic layer 14 and the first fixed magnetic layer 12. For this reason, the sense current magnetic field mainly generated by the sense current 112 flowing around the nonmagnetic conductive layer 15 is such that the sense current The flow direction of 112 may be controlled. By doing so, the direction of the combined magnetic moment of the first fixed magnetic layer 12 and the second fixed magnetic layer 14 matches the direction of the sense current magnetic field.

【0113】図8に示すように前記センス電流112は
図示X方向に流される。右ネジの法則により、センス電
流を流すことによって形成されるセンス電流磁界は、紙
面に対して図8の矢印に示すように右回りに形成され
る。従って、非磁性導電層15よりも下側の層には、図
示方向(図示Y方向と反対方向)のセンス電流磁界が印
加されることになり、このセンス電流によって、第1の
合成磁気モーメントを補強する方向に作用し、第1の固
定磁性層12と第2の固定磁性層14間に作用する交換
結合磁界(RKKY相互作用)が増幅され、前記第1の
固定磁性層12の磁化と第2の固定磁性層14の磁化の
反平行状態をより熱的に安定させることが可能になる。
As shown in FIG. 8, the sense current 112 flows in the X direction in the figure. According to the right-hand screw rule, a sense current magnetic field formed by flowing a sense current is formed clockwise as shown by an arrow in FIG. Therefore, a sense current magnetic field in the illustrated direction (the direction opposite to the illustrated Y direction) is applied to the layer below the nonmagnetic conductive layer 15, and the first combined magnetic moment is generated by the sense current. The exchange coupling magnetic field (RKKY interaction) acting in the reinforcing direction and acting between the first fixed magnetic layer 12 and the second fixed magnetic layer 14 is amplified, and the magnetization of the first fixed magnetic layer 12 and the second The antiparallel state of magnetization of the second fixed magnetic layer 14 can be more thermally stabilized.

【0114】特にセンス電流を1mA流すと、約30
(Oe)程度のセンス電流磁界が発生し、また素子温度
が約15℃程度上昇することが判っている。さらに、記
録媒体の回転数は1000rpm程度まで速くなり、こ
の回転数の上昇により、装置内温度は約100℃まで上
昇する。このため例えばセンス電流を10mA流した場
合、スピンバルブ型薄膜磁気素子の素子温度は、約25
0℃程度まで上昇し、さらにセンス電流磁界も300
(Oe)と大きくなる。このような、非常に高い環境温
度下で、しかも大きなセンス電流が流れる場合にあって
は、第1の固定磁性層12の磁気モーメントと第2の固
定磁性層14とを足し合わせて求めることができる合成
磁気モーメントの方向と、センス電流磁界の方向とが逆
向きであると、第1の固定磁性層12の磁化と第2の固
定磁性層14の磁化との反平行状態が壊れ易くなる。ま
た、高い環境温度下でも耐え得るようにするには、セン
ス電流磁界の方向の調節の他に、高いブロッキング温度
を有する反強磁性材料を反強磁性層11として使用する
必要があり、そのために本発明ではブロッキング温度が
約400℃程度のPtMn合金を使用している。
In particular, when a sense current of 1 mA flows, about 30
It is known that a sense current magnetic field of about (Oe) is generated and the element temperature rises by about 15 ° C. Further, the rotation speed of the recording medium increases to about 1000 rpm, and the temperature in the apparatus increases to about 100 ° C. due to the increase in the rotation speed. Therefore, for example, when a sense current of 10 mA flows, the element temperature of the spin-valve thin-film magnetic element becomes about 25
The temperature rises to about 0 ° C, and the sense current magnetic field is 300
(Oe). In such a case where a large sense current flows under an extremely high environmental temperature, it is necessary to add the magnetic moment of the first fixed magnetic layer 12 and the second fixed magnetic layer 14 to obtain the same. When the direction of the resultant magnetic moment and the direction of the sense current magnetic field are opposite, the antiparallel state between the magnetization of the first fixed magnetic layer 12 and the magnetization of the second fixed magnetic layer 14 is easily broken. Further, in order to be able to withstand even under a high ambient temperature, it is necessary to use an antiferromagnetic material having a high blocking temperature as the antiferromagnetic layer 11 in addition to adjusting the direction of the sense current magnetic field. In the present invention, a PtMn alloy having a blocking temperature of about 400 ° C. is used.

【0115】なお、図8に示す第1の固定磁性層12の
磁気モーメントと第2の固定磁性層14の磁気モーメン
トとで形成される合成磁気モーメントが図示右方向(図
示Y方向)に向いている場合には、センス電流を図示X
方向と反対方向に流し、センス電流磁界が紙面に対し左
回りに形成されるようにすればよい。更に本発明におい
て、基板側の下地層S3上に磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子MR1を積層することで下地層S3のテクスチュア17
0の方向にフリー磁性層16の磁気異方性を揃えるよう
にできるので、フリー磁性層16の異方性磁界を適切な
値に調整することができる。
The combined magnetic moment formed by the magnetic moment of the first fixed magnetic layer 12 and the magnetic moment of the second fixed magnetic layer 14 shown in FIG. 8 is directed rightward in the figure (Y direction in the figure). If so, the sense current
In this case, the sense current magnetic field may be generated counterclockwise with respect to the plane of the drawing. Further, in the present invention, the texture 17 of the underlayer S3 is formed by laminating the magnetoresistive thin-film magnetic element MR1 on the underlayer S3 on the substrate side.
Since the magnetic anisotropy of the free magnetic layer 16 can be made uniform in the direction of 0, the anisotropic magnetic field of the free magnetic layer 16 can be adjusted to an appropriate value.

【0116】次に図10、11に示すスピンバルブ型薄
膜磁気素子のセンス電流方向について説明する。図1
0、11に示す構造では、非磁性導電層24の上側に第
2の固定磁性層25及び第1の固定磁性層27が形成さ
れている。図10に示すように、第1の固定磁性層27
の磁気モーメントの方が第2の固定磁性層25の磁気モ
ーメントよりも大きくなっており、また前記第1の固定
磁性層27の磁気モーメントの方向は図示Y方向(図示
右方向)を向いている。このため前記第1の固定磁性層
27の磁気モーメントと第2の固定磁性層25の磁気モ
ーメントとを足し合わせた合成磁気モーメントは図10
の図示右方向を向いている。
Next, the sense current direction of the spin-valve thin-film magnetic element shown in FIGS. 10 and 11 will be described. FIG.
In the structures shown in FIGS. 0 and 11, the second fixed magnetic layer 25 and the first fixed magnetic layer 27 are formed above the nonmagnetic conductive layer 24. As shown in FIG. 10, the first pinned magnetic layer 27
Is larger than the magnetic moment of the second pinned magnetic layer 25, and the direction of the magnetic moment of the first pinned magnetic layer 27 is in the Y direction (right direction in the figure). . Therefore, the combined magnetic moment obtained by adding the magnetic moment of the first fixed magnetic layer 27 and the magnetic moment of the second fixed magnetic layer 25 is as shown in FIG.
Is facing rightward in the figure.

【0117】図10に示すように、センス電流113は
図示X方向に流される。右ネジの法則により、センス電
流113を流すことによって形成されるセンス電流磁界
は図10の矢印に示すように紙面に対して右回りに形成
される。非磁性導電層24よりも上側に第2の固定磁性
層25及び第1の固定磁性層27が形成されているの
で、前記第2の固定磁性層25及び第1の固定磁性層2
7には、図示右方向(図示Y方向と反対方向)のセンス
電流磁界が侵入してくることになり、合成磁気モーメン
トの方向と一致し、従って、第1の固定磁性層27の磁
化と第2の固定磁性層25の磁化との反平行状態は壊れ
難くなっている。
As shown in FIG. 10, the sense current 113 flows in the X direction in the figure. According to the right-hand rule, a sense current magnetic field formed by flowing the sense current 113 is formed clockwise with respect to the paper surface as shown by an arrow in FIG. Since the second pinned magnetic layer 25 and the first pinned magnetic layer 27 are formed above the nonmagnetic conductive layer 24, the second pinned magnetic layer 25 and the first pinned magnetic layer 2
7, a sense current magnetic field in the right direction in the figure (the direction opposite to the Y direction in the figure) enters, and coincides with the direction of the synthetic magnetic moment. The anti-parallel state with the magnetization of the pinned magnetic layer 25 is hard to break.

【0118】なお、前記合成磁気モーメントが図示左方
向(図示Y方向と反対方向)に向いている場合には、セ
ンス電流113を図示X方向と反対方向に流し、前記セ
ンス電流113を流すことによって形成されるセンス電
流磁界を紙面に対し左回りに発生させ、第1の固定磁性
層27と第2の固定磁性層25の合成磁気モーメントの
向きと、前記センス電流磁界との向きを一致させる必要
がある。
When the combined magnetic moment is directed to the left direction in the figure (the direction opposite to the Y direction in the figure), the sense current 113 is caused to flow in the direction opposite to the X direction in the figure, and the sense current 113 is caused to flow. The sense current magnetic field to be formed is generated counterclockwise with respect to the plane of the paper, and the direction of the combined magnetic moment of the first pinned magnetic layer 27 and the second pinned magnetic layer 25 must match the direction of the sense current magnetic field. There is.

【0119】図12、13に示すスピンバルブ型薄膜磁
気素子は、フリー磁性層36の上下に第1の固定磁性層
(下)32,(上)43と第2の固定磁性層(下)3
4,(上)41が形成されたデュアルスピンバルブ型薄
膜磁気素子である。このデユアルスピンバルブ型薄膜磁
気素子では、フリー磁性層36の上下に形成される合成
磁気モーメントが互いに反対方向に向くように、前記第
1の固定磁性層(下)32,(上)43の磁気モーメン
トの方向及びその大きさと第2の固定磁性層(下)3
4,(上)41の磁気モーメントの方向及びその大きさ
を制御する必要がある。
The spin-valve thin-film magnetic element shown in FIGS. 12 and 13 has a first fixed magnetic layer (lower) 32 and (upper) 43 and a second fixed magnetic layer (lower) 3 above and below a free magnetic layer 36.
4, (upper) 41 is a dual spin valve thin film magnetic element. In this dual spin-valve thin-film magnetic element, the magnetic properties of the first fixed magnetic layers (lower) 32 and (upper) 43 are set so that the combined magnetic moments formed above and below the free magnetic layer 36 are directed in opposite directions. Direction and magnitude of moment and second pinned magnetic layer (lower) 3
It is necessary to control the direction and magnitude of the magnetic moment of the (upper) 41.

【0120】図12に示すようにフリー磁性層36より
も下側に形成されている第2の固定磁性層(下)34の
磁気モーメントは、第1の固定磁性層(下)32の磁気
モーメントよりも大きく、また前記第2の固定磁性層
(下)34の磁気モーメントは図示右方向(図示Y方
向)を向いている。従って、前記第1の固定磁性層
(下)32の磁気モーメントと第2の固定磁性層(下)
34の磁気モーメントを足し合わせて求めることができ
る合成磁気モーメントは図示右方向(図示Y方向)を向
いている。またフリー磁性層36よりも上側に形成され
ている第1の固定磁性層(上)43の磁気モーメントは
第2の固定磁性層(上)41の磁気モーメントよりも大
きく、また前記第1の固定磁性層(上)43の磁気モー
メントは図示左方向(図示Y方向と反対方向)に向いて
いる。このため前記第1の固定磁性層(上)43の磁気
モーメントと第2の固定磁性層(上)41の磁気モーメ
ントを足し合わせて求めることができる合成磁気モーメ
ントは図示左方向(図示Y方向と反対方向)を向いてい
る。このように本発明ではフリー磁性層36の上下に形
成される合成磁気モーメントが互いに反対方向に向いて
いる。
As shown in FIG. 12, the magnetic moment of the second fixed magnetic layer (lower) 34 formed below the free magnetic layer 36 is the magnetic moment of the first fixed magnetic layer (lower) 32. The magnetic moment of the second pinned magnetic layer (lower) 34 is directed rightward in the figure (Y direction in the figure). Accordingly, the magnetic moment of the first pinned magnetic layer (lower) 32 and the second pinned magnetic layer (lower)
The combined magnetic moment, which can be obtained by adding the magnetic moments of FIG. 34, is directed rightward in the figure (Y direction in the figure). The magnetic moment of the first pinned magnetic layer (upper) 43 formed above the free magnetic layer 36 is larger than the magnetic moment of the second pinned magnetic layer (upper) 41, and The magnetic moment of the magnetic layer (upper) 43 is directed to the left direction in the drawing (the direction opposite to the Y direction in the drawing). Therefore, the combined magnetic moment, which can be obtained by adding the magnetic moment of the first pinned magnetic layer (upper) 43 and the magnetic moment of the second pinned magnetic layer (upper) 41, is the left direction in the figure (the Y direction in the figure). (Opposite direction). Thus, in the present invention, the combined magnetic moments formed above and below the free magnetic layer 36 face in opposite directions.

【0121】本実施形態では図12に示すように、セン
ス電流114は図示X方向と180゜反対方向に流され
る。これにより前記センス電流114を流すことによっ
て形成されるセンス電流磁界は図12の矢印で示すよう
に紙面に対し左回りに形成される。前記フリー磁性層3
6よりも下側で形成された合成磁気モーメントは図示右
方向(図示Y方向)に、フリー磁性層36よりも上側で
形成された今成磁気モーメントは図示左方向(図示Y方
向と反対方向)に向いているので、前記2つの合成磁気
モーメントの方向は、センス電流磁界の方向と一致して
おりフリー磁性層36の下側に形成された第1の固定磁
性層(下)32の磁化ど第2の固定磁性層(下)34の
磁化の反平行状態、及びフリー磁性層36の上側に形成
された第1の固定磁性層(上)43の磁化と第2の固定
磁性層(上)41の磁化の反平行状態を、熱的にも安定
した状態で保つことが可能である。
In this embodiment, as shown in FIG. 12, the sense current 114 flows in the direction opposite to the X direction by 180 °. As a result, a sense current magnetic field formed by flowing the sense current 114 is formed counterclockwise with respect to the paper surface as shown by an arrow in FIG. The free magnetic layer 3
6, the resultant magnetic moment formed above the free magnetic layer 36 is in the right direction (Y direction in the drawing), and the generated magnetic moment is formed in the left direction (opposite to the Y direction in the drawing). Therefore, the directions of the two combined magnetic moments coincide with the direction of the sense current magnetic field, and the magnetization of the first fixed magnetic layer (lower) 32 formed below the free magnetic layer 36. The antiparallel state of the magnetization of the second pinned magnetic layer (bottom) 34, the magnetization of the first pinned magnetic layer (top) 43 formed above the free magnetic layer 36, and the second pinned magnetic layer (top) The antiparallel state of magnetization of 41 can be maintained in a thermally stable state.

【0122】なお、フリー磁性層36よりも下側に形成
された合成磁気モーメントが図示左方向に向いており、
フリー磁性層36よりも上側に形成された合成磁気モー
メントが図示右側に向いている場合には、センス電流1
14を図示X方向に流し、前記センス電流を流すことに
よって形成されるセンス電流磁界の方向と、前記合成磁
気モーメントの方向とを一致させる必要がある。
It should be noted that the resultant magnetic moment formed below the free magnetic layer 36 is directed leftward in the figure.
When the combined magnetic moment formed above the free magnetic layer 36 is directed rightward in the figure, the sense current 1
14, the direction of the sense current magnetic field formed by flowing the sense current and the direction of the resultant magnetic moment need to match.

【0123】また図15及び図17では、フリー磁性層
が非磁性中問層を介して第1のフリー磁性層と第2のフ
リー磁性層の2層に分断されて形成されたスピンバルブ
型薄膜磁気素子の実施形態であるが、図15に示すスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子のように、非磁性導電層55よ
りも下側に第1の固定磁性層52及び第2の固定磁性層
54が形成された場合にあっては、図8に示すスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子の場合と同様のセンス電流方向の制
御を行えばよい。
In FIGS. 15 and 17, a spin-valve thin film formed by dividing a free magnetic layer into two layers, a first free magnetic layer and a second free magnetic layer, via a non-magnetic intermediate layer. In the embodiment of the magnetic element, a first fixed magnetic layer 52 and a second fixed magnetic layer 54 are formed below a nonmagnetic conductive layer 55 as in a spin-valve thin film magnetic element shown in FIG. In this case, the same sense current direction control as in the case of the spin-valve thin-film magnetic element shown in FIG. 8 may be performed.

【0124】また図17に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子のように、非磁性導電層76よりも上側に第1の固
定磁性層79と第2の固定磁性層77が形成されている
場合にあっては、図10に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子の場合と同様のセンス電流方向の制御を行えばよ
い。
Also, in the case where the first fixed magnetic layer 79 and the second fixed magnetic layer 77 are formed above the nonmagnetic conductive layer 76 as in the spin-valve thin film magnetic element shown in FIG. In other words, the same sense current direction control as in the case of the spin-valve thin film magnetic element shown in FIG. 10 may be performed.

【0125】以上のように前述の各実施形態によれば、
センス電流を流すことによって形成されるセンス電流磁
界の方向と、第1の固定磁性層の磁気モーメントと第2
の固定磁性層の磁気モーメントを足し合わせることによ
って求めることができる合成磁気モーメントの方向とを
一致させることにより、前記第1の固定磁性層と第2の
固定磁性層間に作用する交換結合磁界(RKKY相互作
用)を増幅させ、前記第lの固定磁性層の磁化と第2の
固定磁性層の磁化の反平行状態(フェリ状態)を熱的に
安定した状態に保つことが可能である。特に本実施形態
では、より熱的安定性を向上させるために、反強磁性層
にPtMn合金などのブロッキング温度の高い反強磁性
材料を使用しており、これによって、環境温度が、従来
に比べて大幅に上昇しても、前記第1の固定磁性層の磁
化と第2の固定磁性層の磁化の反平行状態(フェリ状
態)を壊れ難くすることができる。
As described above, according to each of the above embodiments,
The direction of the sense current magnetic field formed by flowing the sense current, the magnetic moment of the first pinned magnetic layer, and the second
By matching the direction of the resultant magnetic moment which can be obtained by adding the magnetic moments of the fixed magnetic layers, the exchange coupling magnetic field (RKKY) acting between the first fixed magnetic layer and the second fixed magnetic layer. It is possible to keep the antiparallel state (ferri state) of the magnetization of the first fixed magnetic layer and the magnetization of the second fixed magnetic layer thermally stable. In particular, in the present embodiment, in order to further improve the thermal stability, an antiferromagnetic material having a high blocking temperature, such as a PtMn alloy, is used for the antiferromagnetic layer. Even if the magnetization of the first pinned magnetic layer and the magnetization of the second pinned magnetic layer are greatly increased, the antiparallel state (ferri state) of the magnetization of the second pinned magnetic layer can be hardly broken.

【0126】また高記録密度化に対応するためセンス電
流量を大きくして再生出力を大きくしようとすると、そ
れに従ってセンス電流磁界も大きくなるが、本発明の実
施形態では、前記センス電流磁界が、第1の固定磁性層
と第2の固定磁性層の間に働く交換結合磁界を増幅させ
る作用をもたらしているので、センス電流磁界の増大に
より、第1の固定磁性層と第2の固定磁性層の磁化状態
はより安定したものとなる。なおこのセンス電流方向の
制御は、反強磁性層にどのような反強磁性材料を使用し
た場合であっても適用でき、例えば反強磁性層と固定磁
性層(第1の固定磁性層)との界面で交換結合磁界(交
換異方性磁界)を発生させるために、熱処理が必要であ
るか、あるいは必要でないかを問わない。更に、図1、
6、7に示す実施形態のように固定磁性層が単層で形成
されていたシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子の場合
てあっても、前述したセンス電流を流すことによって形
成されるセンス電流磁界の方向と、固定磁性層の磁化方
向とを一致させることにより、前記固定磁性層の磁化を
熱的に安定化させることが可能である。
If the sense output is increased by increasing the amount of sense current in order to cope with the increase in recording density, the sense current magnetic field also increases accordingly. In the embodiment of the present invention, the sense current magnetic field is Since the effect of amplifying the exchange coupling magnetic field acting between the first fixed magnetic layer and the second fixed magnetic layer is brought about, the first fixed magnetic layer and the second fixed magnetic layer are increased by increasing the sense current magnetic field. Becomes more stable. This control of the sense current direction can be applied to any case where any antiferromagnetic material is used for the antiferromagnetic layer. For example, the control of the antiferromagnetic layer and the pinned magnetic layer (first pinned magnetic layer) It does not matter whether heat treatment is required or not in order to generate an exchange coupling magnetic field (exchange anisotropic magnetic field) at the interface. Further, FIG.
Even in the case of a single spin-valve type thin-film magnetic element in which the fixed magnetic layer is formed as a single layer as in the embodiments shown in FIGS. 6 and 7, the sense current magnetic field formed by passing the above-described sense current is reduced. By matching the direction with the magnetization direction of the fixed magnetic layer, it is possible to thermally stabilize the magnetization of the fixed magnetic layer.

【0127】「第10実施形態」図20は本発明の第1
0実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を模式
的に表す横断面図である。なお、この磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子が備えられるスライダと書き込み用のインダ
クティブヘッドの構造は先の実施形態の場合と同等であ
るのでこれらの部分の説明は省略する。この実施形態の
磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR10は、AMR(Anisot
ropicMagnetoresistance)ヘッドに類する構成に本発明
の下地層S3を適用したものである。磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子MR10は、先に説明した実施形態と同等の基
板上に形成された下地層S3の上に、軟磁性層201と
電気絶縁層202と強磁性層(AMR材料層:例えばN
iFe合金のパーマロイ等の層)203とが順次積層さ
れ、強磁性層203の両端部上にトラック幅に相当する
間隔をあけて反強磁性層204、204が積層され、さ
らにそれらの上に導電層205が積層されて構成されて
いる。
[Tenth Embodiment] FIG. 20 shows a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a magnetoresistive thin film magnetic element according to a zeroth embodiment. Note that the structures of the slider and the inductive head for writing provided with the magnetoresistive thin-film magnetic element are the same as those of the previous embodiment, so that the description of these parts will be omitted. The magnetoresistive thin film magnetic element MR10 of this embodiment is an AMR (Anisot
The underlayer S3 of the present invention is applied to a configuration similar to a ropic magnetoresistance) head. The magnetoresistive thin-film magnetic element MR10 has a soft magnetic layer 201, an electric insulating layer 202, and a ferromagnetic layer (AMR material layer) on an underlayer S3 formed on a substrate equivalent to that of the above-described embodiment. For example, N
iFe alloy layers such as permalloy) 203 are sequentially laminated, and on both ends of the ferromagnetic layer 203, antiferromagnetic layers 204, 204 are laminated with an interval corresponding to the track width, and conductive layers are further formed thereon. The layer 205 is configured by being stacked.

【0128】以上の構成の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
MR10においても、磁気記録媒体からの漏れ磁界に応じ
て強磁性層203の抵抗が線形的に変化するので、磁気
抵抗効果を得ることができる。またこれらの積層体にお
いてバルクハウゼンノイズの少ないスムーズな抵抗変化
を生じる必要があるので、下地層S3のテクスチュアの
方向をトラック幅方向としてその方向に磁性層の磁気異
方性を揃えることでバルクハウゼンノイズの少ないスム
ーズな抵抗変化を得ることができる。
Also in the magnetoresistive thin film magnetic element MR10 having the above-described structure, the resistance of the ferromagnetic layer 203 changes linearly in accordance with the leakage magnetic field from the magnetic recording medium, so that the magnetoresistance effect can be obtained. . In addition, since it is necessary to generate a smooth resistance change with little Barkhausen noise in these laminates, the magnetic anisotropy of the magnetic layer is made uniform in the direction of the texture of the underlayer S3 in the track width direction. A smooth resistance change with less noise can be obtained.

【0129】「第11実施形態」図21は本発明の第1
1実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を模式
的に表す横断面図である。なお、この磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子が備えられるスライダと書き込み用のインダ
クティブヘッドの構造は先の実施形態の場合と同等であ
るのでこれらの部分の説明は省略する。この実施形態の
磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR11は、AMRヘッドに
類する構成に本発明の下地層S3を適用したものであ
る。磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR11は、下地層S3
の上に、軟磁性層201と電気絶縁層202と強磁性層
(AMR材料層:例えばNiFe合金のパーマロイ等の
層)203とが積層されて断面台形状の積層体が構成さ
れ、積層体の両端部側に硬質磁性材料からなるハードバ
イアス層206とCuなどからなる導電層207とが積
層され構成されている。
[Eleventh Embodiment] FIG. 21 shows the first embodiment of the present invention.
1 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a magnetoresistive thin-film magnetic element according to an embodiment. Note that the structures of the slider and the inductive head for writing provided with the magnetoresistive thin-film magnetic element are the same as those of the previous embodiment, so that the description of these parts will be omitted. The magnetoresistive thin-film magnetic element MR11 of this embodiment is obtained by applying the underlayer S3 of the present invention to a configuration similar to an AMR head. The magnetoresistive thin-film magnetic element MR11 includes an underlayer S3
, A soft magnetic layer 201, an electric insulating layer 202, and a ferromagnetic layer (AMR material layer: a layer made of, for example, permalloy of a NiFe alloy) 203 are laminated to form a laminate having a trapezoidal cross section. A hard bias layer 206 made of a hard magnetic material and a conductive layer 207 made of Cu or the like are laminated on both ends.

【0130】以上の構成の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
MR11においても、磁気記録媒体からの漏れ磁界に応じ
て積層体の抵抗が線形的に変化するので、磁気抵抗効果
を得ることができる。また、積層体においてバルクハウ
ゼンノイズの少ないスムーズな抵抗変化を生じる必要が
あるので、下地層S3のテクスチュアの方向をトラック
幅方向としてその方向に磁性層の磁気異方性を揃えるこ
とでバルクハウゼンノイズの少ないスムーズな抵抗変化
を得ることができる。また、ハードバイアス層206か
らの漏れ磁界により軟磁性層201にバイアスをかけて
軟磁性層201を単磁区化することができるので、バル
クハウゼンノイズの少ないスムーズな抵抗変化を得るこ
とができる。
Also in the magnetoresistive thin film magnetic element MR11 having the above-described structure, the resistance of the laminated body changes linearly according to the leakage magnetic field from the magnetic recording medium, so that the magnetoresistance effect can be obtained. In addition, since it is necessary to generate a smooth resistance change with little Barkhausen noise in the laminate, the direction of the texture of the underlayer S3 is taken as the track width direction, and the magnetic anisotropy of the magnetic layer is aligned in that direction to obtain the Barkhausen noise. And a smooth change in resistance can be obtained. In addition, since the soft magnetic layer 201 can be made into a single magnetic domain by applying a bias to the soft magnetic layer 201 by a leakage magnetic field from the hard bias layer 206, a smooth resistance change with little Barkhausen noise can be obtained.

【0131】「第12実施形態」図22は本発明の第1
2実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を模式
的に表す横断面図である。なお、この磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子が備えられるスライダと書き込み用のインダ
クティブヘッドの構造は先の実施形態の場合と同等であ
るのでこれらの部分の説明は省略する。この実施形態の
磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR12は、強磁性層を単磁
区化するためのバイアスにエクスチェンジバイアス方式
を用いた一例の構造であり、下地層S3の上に、強磁性
層210と非磁性導電層211と磁気抵抗効果を奏する
強磁性層212が積層され、トラック幅Twに相当する
間隔をあけて反強磁性層213と導電層215とが積層
され、これらを覆って保護層216が設けられた構造で
ある。
[Twelfth Embodiment] FIG. 22 shows a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a magnetoresistive thin film magnetic element according to a second embodiment. Note that the structures of the slider and the inductive head for writing provided with the magnetoresistive thin-film magnetic element are the same as those of the previous embodiment, so that the description of these parts will be omitted. The magnetoresistive thin-film magnetic element MR12 of this embodiment is an example of a structure using an exchange bias method as a bias for converting a ferromagnetic layer into a single magnetic domain. A nonmagnetic conductive layer 211 and a ferromagnetic layer 212 having a magnetoresistive effect are stacked, and an antiferromagnetic layer 213 and a conductive layer 215 are stacked at an interval corresponding to the track width Tw. Is provided.

【0132】図22に示す構造においては、強磁性層2
12と反強磁性層213の両層の境界面での交換異方性
結合により、強磁性層212に縦バイアスが与えられて
図22のB領域(強磁性層212と反強磁性層213が
接触した領域)はX方向へ単磁区化され、これに誘発さ
れてトラック幅内のA領域にて強磁性層212がX方向
へ単磁区化される。定常電流はリード層215から反強
磁性層213を経て強磁性層212に与えられる。強磁
性層212に定常電流が与えられると、強磁性層212
からの静磁結合エネルギーにより強磁性層212中にZ
方向への横バイアス磁界が与えられる。このように縦バ
イアス磁界と横バイアス磁界により磁化された強磁性層
212に磁気媒体からの漏れ磁界が与えられると、この
漏れ磁界の大きさに比例して定常電流に対する電気抵抗
が線形応答して変化するので、この電気抵抗の変化によ
り漏れ磁界を検出できる。以上の構造においても強磁性
層212においてバルクハウゼンノイズの少ないスムー
ズな抵抗変化を生じる必要があるので、下地層S3のテ
クスチュアの方向をトラック幅方向としてその方向に強
磁性層212の磁気異方性を揃えることでバルクハウゼ
ンノイズの少ないスムーズな抵抗変化を得ることができ
る。
In the structure shown in FIG. 22, the ferromagnetic layer 2
A longitudinal bias is applied to the ferromagnetic layer 212 by the exchange anisotropic coupling at the interface between the two layers 12 and 213 and the region B in FIG. The contacted region) is converted into a single magnetic domain in the X direction, which induces the ferromagnetic layer 212 into a single magnetic domain in the X direction in the region A within the track width. The steady current is applied to the ferromagnetic layer 212 from the lead layer 215 via the antiferromagnetic layer 213. When a steady current is applied to the ferromagnetic layer 212,
From the ferromagnetic layer 212 due to the magnetostatic coupling energy from
A transverse bias magnetic field in the direction is provided. When the leakage magnetic field from the magnetic medium is applied to the ferromagnetic layer 212 magnetized by the longitudinal bias magnetic field and the lateral bias magnetic field as described above, the electric resistance with respect to the steady current linearly responds in proportion to the magnitude of the leakage magnetic field. Therefore, the leakage magnetic field can be detected based on the change in the electric resistance. Even in the above structure, it is necessary to generate a smooth resistance change with less Barkhausen noise in the ferromagnetic layer 212. Therefore, the direction of the texture of the underlayer S3 is defined as the track width direction, and the magnetic anisotropy of the ferromagnetic layer 212 , Smooth resistance change with little Barkhausen noise can be obtained.

【0133】「第13実施形態」図23は本発明の第1
3実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を模式
的に表す横断面図である。なお、この磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子が備えられるスライダと書き込み用のインダ
クティブヘッドの構造は先の実施形態の場合と同等であ
るのでこれらの部分の説明は省略する。この実施形態の
磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR13は、フリー磁性層2
17と非磁性導電層218と固定磁性層219と反強磁
性層220を積層し、積層体の両側を上下から導電層2
12と反強磁性層213で挟む込み、それら全体を下地
層S3上に隣接させた構造である。
[Thirteenth Embodiment] FIG. 23 shows a thirteenth embodiment of the present invention.
It is a cross-sectional view showing typically the structure of the magnetoresistive effect type thin-film magnetic element of 3rd Embodiment. Note that the structures of the slider and the inductive head for writing provided with the magnetoresistive thin-film magnetic element are the same as those of the previous embodiment, so that the description of these parts will be omitted. The magnetoresistive thin film magnetic element MR13 of this embodiment has a free magnetic layer 2
17, the nonmagnetic conductive layer 218, the fixed magnetic layer 219, and the antiferromagnetic layer 220 are laminated, and the conductive layer 2 is placed on both sides of the laminate from above and below.
12 and the antiferromagnetic layer 213, and the entire structure is adjacent to the underlayer S3.

【0134】図23に示す構造においては、フリー磁性
層217の両端部側に反強磁性層213を設け、フリー
磁性層217と反強磁性層213との接触界面で生じる
交換異方性磁界をバイアスとして利用している。以上の
構造においてもフリー磁性層217においてバルクハウ
ゼンノイズの少ないスムーズな抵抗変化を生じる必要が
あるので、下地層S3のテクスチュアの方向をトラック
幅方向(X方向)としてその方向にフリー磁性層217
の磁気異方性を揃えることでバルクハウゼンノイズの少
ないスムーズな抵抗変化を得ることができる。
In the structure shown in FIG. 23, antiferromagnetic layers 213 are provided on both ends of free magnetic layer 217, and an exchange anisotropic magnetic field generated at the contact interface between free magnetic layer 217 and antiferromagnetic layer 213 is provided. Used as a bias. Even in the above structure, it is necessary to generate a smooth resistance change with little Barkhausen noise in the free magnetic layer 217. Therefore, the direction of the texture of the underlayer S3 is defined as the track width direction (X direction), and the free magnetic layer 217 is oriented in that direction.
By making the magnetic anisotropy uniform, a smooth resistance change with little Barkhausen noise can be obtained.

【0135】「第14実施形態」図24は本発明の第1
4実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を模式
的に表す横断面図である。なお、この磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子が備えられるスライダと書き込み用のインダ
クティブヘッドの構造は先の実施形態の場合と同等であ
るのでこれらの部分の説明は省略する。この実施形態の
磁気抵抗効果型薄膜磁気素子MR14は、下地層S3上
に、反強磁性層231と固定磁性層232と非磁性導電
層233とフリー磁性層234が順次積層され、フリー
磁性層234の両端部上に、トラック幅TWに相当する
間隔をあけて反強磁性層235、235が積層され、反
強磁性層235上に導電層236が積層されるととも
に、導電層236とフリー磁性層234を覆って保護層
237が積層されている。なお、この形態の構造におい
ては、反強磁性層231と固定磁性層232と非磁性導
電層233とフリー磁性層234とによりスピンバルブ
型の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子が構成される。
"Fourteenth Embodiment" FIG. 24 shows a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a magnetoresistive thin-film magnetic element according to a fourth embodiment. Note that the structures of the slider and the inductive head for writing provided with the magnetoresistive thin-film magnetic element are the same as those of the previous embodiment, so that the description of these parts will be omitted. In the magnetoresistive thin film magnetic element MR14 of this embodiment, an antiferromagnetic layer 231, a fixed magnetic layer 232, a nonmagnetic conductive layer 233, and a free magnetic layer 234 are sequentially laminated on a base layer S3. Anti-ferromagnetic layers 235 and 235 are stacked on both ends of the anti-ferromagnetic layer 235 with an interval corresponding to the track width TW, a conductive layer 236 is stacked on the anti-ferromagnetic layer 235, and the conductive layer 236 and the free magnetic layer A protective layer 237 is laminated so as to cover the 234. In the structure of this embodiment, a spin-valve magnetoresistive thin-film magnetic element is constituted by the antiferromagnetic layer 231, the fixed magnetic layer 232, the nonmagnetic conductive layer 233, and the free magnetic layer 234.

【0136】図24に示す構造においては、反強磁性層
231の交換結合磁界により固定磁性層232の磁化の
向きが図24の矢印b方向にピン止めされるとともに、
反強磁性層235の一方向異方性により反強磁性層23
5に接する部分のフリー磁性層234にバイアスを印加
してトラック幅内の部分のフリー磁性層234を単磁区
化して磁化の向きを揃えることができる。以上の構造に
おいてもフリー磁性層234においてバルクハウゼンノ
イズの少ないスムーズな抵抗変化を生じる必要があるの
で、下地層S3のテクスチュアの方向をトラック幅方向
(X方向)としてその方向にフリー磁性層234の磁気
異方性を揃えることでバルクハウゼンノイズの少ないス
ムーズな抵抗変化を得ることができる。
In the structure shown in FIG. 24, the direction of magnetization of fixed magnetic layer 232 is pinned in the direction of arrow b in FIG. 24 by the exchange coupling magnetic field of antiferromagnetic layer 231.
Due to the unidirectional anisotropy of the antiferromagnetic layer 235, the antiferromagnetic layer 23
By applying a bias to the free magnetic layer 234 in the portion in contact with No. 5, the free magnetic layer 234 in the portion within the track width is made into a single magnetic domain, so that the magnetization directions can be aligned. Also in the above structure, it is necessary to generate a smooth resistance change with little Barkhausen noise in the free magnetic layer 234. Therefore, the texture direction of the underlayer S3 is defined as the track width direction (X direction), and the free magnetic layer 234 is oriented in that direction. By making the magnetic anisotropy uniform, a smooth resistance change with little Barkhausen noise can be obtained.

【0137】図23に示す構造においては、フリー磁性
層217の両端部側に反強磁性層213を設け、フリー
磁性層217と反強磁性層213との接触界面で生じる
交換異方性磁界をバイアスとして利用している。以上の
構造においてもフリー磁性層217においてバルクハウ
ゼンノイズの少ないスムーズな抵抗変化を生じる必要が
あるので、下地層S3のテクスチュアの方向をトラック
幅方向(X方向)としてその方向に強磁性層212の磁
気異方性を揃えることでバルクハウゼンノイズの少ない
スムーズな抵抗変化を得ることができる。
In the structure shown in FIG. 23, antiferromagnetic layers 213 are provided on both ends of free magnetic layer 217, and an exchange anisotropic magnetic field generated at the contact interface between free magnetic layer 217 and antiferromagnetic layer 213 is generated. Used as a bias. Even in the above structure, it is necessary to generate a smooth resistance change with little Barkhausen noise in the free magnetic layer 217. Therefore, the texture direction of the underlayer S3 is defined as the track width direction (X direction), and the ferromagnetic layer 212 is oriented in that direction. By making the magnetic anisotropy uniform, a smooth resistance change with little Barkhausen noise can be obtained.

【0138】[0138]

【実施例】Al23−TiCからなるウエハ基板上に、
静止対向型のスパッタ装置を用いて厚さ10000Åの
アルミナ層(Al23層)と、Co-Nb-Zrからなる
厚さ10000Åの下部シールド層を成膜し、更に基板
公転型のスパッタ装置を用いて厚さ1000Åのアルミ
ナ層(Al23層)の下地層を成膜した。ここで、ウエ
ハ基板に形成されているオリエンテーションフラット部
を基板公転方向の前方側に向けて図2に示すようにウエ
ハ基板を180cm/分の速度でターゲット近傍の粒子
堆積領域を通過させて下地層を形成し、オリエンテーシ
ョンフラット部に対して平行にテクスチュアが形成され
た下地層を備えた基板を得た。
EXAMPLES wafer on a substrate made of Al 2 O 3 -TiC,
Using a stationary facing type sputtering apparatus, an alumina layer (Al 2 O 3 layer) with a thickness of 10000Å and a lower shield layer with a thickness of 10000Å made of Co-Nb-Zr are formed. Was used to form an underlayer of a 1000 ° -thick alumina layer (Al 2 O 3 layer). Here, the orientation flat portion formed on the wafer substrate is directed forward in the revolving direction of the substrate, and the wafer substrate is passed through the particle deposition region near the target at a speed of 180 cm / min as shown in FIG. Was formed, and a substrate provided with an underlayer in which a texture was formed in parallel with the orientation flat portion was obtained.

【0139】このウエハ基板上に、基板固定型のスパッ
タ装置を用いてTaからなる厚さ50Åの下地膜を形成
し、次いで厚さ50ÅのNiFe膜と厚さ10ÅのCo
膜からなるフリー磁性層を形成し、厚さ25ÅのCu膜
からなる非磁性導電層を形成し、更に、厚さ25ÅのC
u膜と厚さ25ÅのCo膜からなる固定磁性層を形成
し、その上に厚さ300ÅのPtMn膜からなる反強磁
性層を形成し、その上に厚さ50ÅのTaからなる保護
層を形成し、全体をトラック幅に相当する幅にイオンミ
リング加工を施して断面台形状の積層体を得た。なお、
イオンミリング加工を施す場合、トラック幅方向を下地
層のテクスチュアの方向に揃えるものとする。これは、
換言すると、断面台形状の積層体の両側の斜辺部分をウ
エハ基板の下地層のテクスチュアの方向に揃うように加
工するものと同じことである。なお、このように形成さ
れた積層体の積層構造を略記すると、(Ta層50Å/
NiFe層50Å/Co層10Å/Cu層25Å/Co
層25Å/PtMn層300Å/Ta層50Å)で示さ
れる積層体構造となる。なお、NiFe層とCo層から
なるフリー磁性層を成膜する場合に、トラック幅方向に
約50(Oe)の磁場を印加して磁場中成膜による磁気
誘導異方性をトラック幅方向(下地層のテクスチュアの
方向)に付与した。
On this wafer substrate, a base film having a thickness of 50 ° made of Ta was formed by using a substrate fixed type sputtering apparatus, and then a NiFe film having a thickness of 50 ° and a Co film having a thickness of 10 ° were formed.
A free magnetic layer made of a film is formed, a nonmagnetic conductive layer made of a Cu film having a thickness of 25 ° is formed, and a C film having a thickness of 25 ° is further formed.
A fixed magnetic layer made of a u film and a 25 ° thick Co film is formed, an antiferromagnetic layer made of a 300 mm thick PtMn film is formed thereon, and a 50 ° thick protective layer made of Ta is formed thereon. It was formed, and the whole was subjected to ion milling to a width corresponding to the track width to obtain a laminate having a trapezoidal cross section. In addition,
When ion milling is performed, the track width direction is aligned with the direction of the texture of the underlayer. this is,
In other words, this is the same as processing in which the oblique sides on both sides of the laminate having a trapezoidal cross section are aligned in the direction of the texture of the underlying layer of the wafer substrate. In addition, the laminated structure of the laminated body thus formed is briefly described as (Ta layer 50 ° /
NiFe layer 50Å / Co layer 10Å / Cu layer 25Å / Co
The layered structure is represented by (layer 25 で / PtMn layer 300Å / Ta layer 50Å). When a free magnetic layer composed of a NiFe layer and a Co layer is formed, a magnetic field of about 50 (Oe) is applied in the track width direction to reduce the magnetically induced anisotropy due to film formation in the magnetic field in the track width direction (downward). In the direction of the texture of the formation).

【0140】次に、この積層体の両側にCoCrPtか
らなる厚さ500Åのハードバイアス層とCuからなる
厚さ1000Åの導電層を積層して磁気抵抗効果型薄膜
磁気素子(ボトム型のスピンバルブ素子)を得た。な
お、積層体の両側にハードバイアス層を形成する場合、
図3に示すように両ハードバイアス層が基板上の下地層
のテクスチュアの方向に沿って並ぶように形成されるこ
ととなる。
Next, a hard bias layer made of CoCrPt and having a thickness of 500 ° and a conductive layer made of Cu and having a thickness of 1000 ° are laminated on both sides of the laminate to form a magnetoresistive thin film magnetic element (bottom type spin valve element). ) Got. When forming the hard bias layers on both sides of the laminate,
As shown in FIG. 3, both hard bias layers are formed so as to be arranged along the texture direction of the underlying layer on the substrate.

【0141】なお、PtMnの反強磁性層と固定磁性層
の交換結合を素子高さ方向(図1で言えばY方向)に得
るために、素子高さ方向に約1 kOeの磁場を印加し
ながら約250℃のアニールを行った。
In order to obtain exchange coupling between the PtMn antiferromagnetic layer and the pinned magnetic layer in the element height direction (Y direction in FIG. 1), a magnetic field of about 1 kOe is applied in the element height direction. Annealing at about 250 ° C. was performed.

【0142】次に、前述の積層体のトラック幅方向に約
100(Oe)の磁場を印加しながら、約200℃に加
熱するアニール処理を施してフリー磁性層に誘導磁気異
方性を付与し、磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を得た。こ
こで、アニール時の磁場の強さを100(Oe)とした
のは、先の工程でアニール処理した固定磁性層の異方性
磁界に悪影響を及ぼさないようにするためである。
Next, while applying a magnetic field of about 100 (Oe) in the track width direction of the above-mentioned laminated body, annealing is performed by heating to about 200 ° C. to impart induced magnetic anisotropy to the free magnetic layer. Thus, a magnetoresistive thin film magnetic element was obtained. Here, the strength of the magnetic field at the time of annealing is set to 100 (Oe) so as not to adversely affect the anisotropic magnetic field of the fixed magnetic layer that has been annealed in the previous step.

【0143】以上の構造の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
におけるフリー磁性層の異方性磁界の工程毎の測定結果
を図25に示す。図25においては、磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子を成膜後(積層体を形成したままの状態)の
測定値と、固定磁性層の磁化をピン止めするために交換
結合磁界を生じさせるためのアニールを施した後の測定
値と、トラック幅方向にアニールを施してフリー磁性層
に誘導磁気異方性を付与した後の測定値をそれぞれ示
す。また、図25において〇印の測定値はスパッタ装置
で基板公転成膜する場合にオリエンテーションフラット
部に対して平行になるようにテクスチュアを形成するた
めに、基板公転方向前方側にオリエンテーションフラッ
ト部を向けて基板公転成膜したものの測定結果を示し、
●印は基板公転成膜する場合にオリエンテーションフラ
ット部に対して垂直になるようにテクスチュアを形成す
るために、基板公転方向側方側にオリエンテーションフ
ラット部を向けて基板公転成膜した試料の測定結果を示
し、□印の測定結果は基板静止型のスパッタ装置(ター
ゲットの下に基板を静止させたまま成膜するスパッタ装
置)で成膜したものの測定結果を示す。
FIG. 25 shows the measurement results of the anisotropic magnetic field of the free magnetic layer in each step in the magnetoresistive thin film magnetic element having the above structure. In FIG. 25, the measured values after forming the magnetoresistive thin-film magnetic element (in a state where the laminated body is formed) and the values for generating the exchange coupling magnetic field for pinning the magnetization of the fixed magnetic layer are shown. The measured values after annealing and the measured values after annealing in the track width direction to impart induced magnetic anisotropy to the free magnetic layer are shown. In FIG. 25, the measured value marked with a triangle is directed to the front side in the substrate revolving direction in order to form a texture so that it becomes parallel to the orientation flat part when the substrate is revolved by the sputtering apparatus. Shows the measurement results of the substrate revolved film
● The mark shows the measurement result of a sample with the substrate revolving film oriented with the orientation flat part toward the side of the substrate revolving direction in order to form the texture so that it is perpendicular to the orientation flat part when the substrate revolving film is formed. And the measurement results marked with □ indicate the results of measurement performed with a substrate stationary type sputtering device (a sputtering device that forms a film while the substrate is kept stationary under the target).

【0144】図25に示す結果から、オリエンテーショ
ンフラット部に平行になるようにテクスチュアを形成し
た下地層を用いて磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を製造し
た例にあっては、異方性磁界が5〜20(Oe)の範囲
内の値を示し、オリエンテーションフラット部に直角に
なるようにテクスチュアを形成した下地層を用いて磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子を製造した例にあっては、異方
性磁界が−10〜−20(Oe)の範囲を示し、基板静
止型のスパッタ装置で製造した例にあっては−4〜+6
(Oe)の範囲の異方性磁界を示した。
According to the results shown in FIG. 25, in the example where the magnetoresistive effect type thin film magnetic element was manufactured using the underlayer on which the texture was formed so as to be parallel to the orientation flat portion, the anisotropic magnetic field was 5%. In the example of manufacturing a magnetoresistive thin-film magnetic element using an underlayer having a texture formed so as to be perpendicular to the orientation flat portion, the anisotropy is shown. The magnetic field shows a range of -10 to -20 (Oe), and in the example manufactured by a substrate stationary type sputtering apparatus, -4 to +6.
Anisotropic magnetic field in the range of (Oe) was shown.

【0145】ここでフリー磁性層の異方性磁界につい
て、前述の製造工程を加味して分析すると、交換結合を
生じさせるためにアニールを行う際、フリー磁性層の磁
化もアニール中に素子高さ方向を向いているので、フリ
ー磁性層は素子高さ方向に誘導磁気異方性が付与され
る。以上のことから、交換結合を生成するためのアニー
ル後のフリー磁性層の異方性磁界の方向と大きさは、基
板側の下地層のテクスチュアの方向による形状効果によ
る誘導磁気異方性と、磁場中成膜による誘導磁気異方性
と、交換結合を生じさせるためのアニールによる誘導磁
気異方性によって決定されると考えられる。これらのこ
とから、図25において+表示領域(値が正の領域)で
あれば、トラック幅方向にフリー磁性層の磁化容易軸が
向いていると考えられ、それは素子高さ方向の保磁力が
小さくなることを意味する。また、図25において−領
域(値が負の領域)であれば、素子高さ方向にフリー磁
性層の磁化容易軸が向いているものと考えられ、それは
素子高さ方向の保磁力が大きくなることを意味してい
る。
Here, when the anisotropic magnetic field of the free magnetic layer is analyzed in consideration of the above-described manufacturing process, when annealing is performed to generate exchange coupling, the magnetization of the free magnetic layer also has an element height during annealing. The free magnetic layer is provided with induced magnetic anisotropy in the height direction of the element. From the above, the direction and magnitude of the anisotropic magnetic field of the free magnetic layer after annealing for generating exchange coupling are induced magnetic anisotropy due to the shape effect due to the direction of the texture of the underlayer on the substrate side, It is considered that it is determined by induced magnetic anisotropy caused by film formation in a magnetic field and induced magnetic anisotropy caused by annealing for causing exchange coupling. From these facts, in the case of the + display area (positive value area) in FIG. 25, it is considered that the easy axis of magnetization of the free magnetic layer is oriented in the track width direction, which indicates that the coercive force in the element height direction is high. Means smaller. In FIG. 25, if the region is a negative region (a region having a negative value), it is considered that the easy axis of magnetization of the free magnetic layer is oriented in the device height direction, which increases the coercive force in the device height direction. Means that.

【0146】ここでハードディスク装置用の薄膜磁気ヘ
ッドを想定すると、バルクハウゼンノイズを抑制するた
めには、トラック幅(Tw)方向を磁化容易軸とし、そ
の大きさHkfは0〜20(Oe)程度とすることが好
ましいと考えられる。ここで、異方性磁界が20(O
e)を超えるようであると、逆に異方性磁界が強すぎて
素子高さ方向に磁化回転し難くなり、薄膜磁気ヘッドの
再生感度(再生出力)が低下してしまうので、フリー磁
性層の異方性磁界の上限は20(Oe)、下限は0(O
e)であると思われるが、より好ましい範囲は、5〜2
0(Oe)の範囲であると思われる。このような観点か
ら図25に示す結果を見ると、下地層のテクスチュアの
向きをトラック幅方向とするならば、フリー磁性層の異
方性磁界の値を適宜な範囲(図25の1点鎖線の斜線で
示す0〜20(Oe)の範囲)に制御できることが明ら
かである。
Here, assuming a thin film magnetic head for a hard disk drive, in order to suppress Barkhausen noise, the direction of the track width (Tw) is set as the easy axis of magnetization, and the size Hkf is about 0 to 20 (Oe). It is considered that it is preferable that Here, the anisotropic magnetic field is 20 (O
If the value exceeds e), on the contrary, the anisotropic magnetic field is too strong, so that magnetization rotation is difficult in the element height direction, and the reproduction sensitivity (reproduction output) of the thin-film magnetic head is reduced. Has an upper limit of 20 (Oe) and a lower limit of 0 (Oe).
e), but a more preferred range is from 5 to 2
It seems to be in the range of 0 (Oe). Looking at the results shown in FIG. 25 from this point of view, if the texture direction of the underlayer is the track width direction, the value of the anisotropic magnetic field of the free magnetic layer is set in an appropriate range (dashed line in FIG. 25). It is clear that control can be performed within the range of 0 to 20 (Oe) indicated by oblique lines.

【0147】図26は工程毎の固定磁性層の交換結合磁
界を測定した結果を示す。PtMnからなる反強磁性層
は成膜したままで熱処理していない状態では固定磁性層
に対して交換結合力を及ぼさないことが明らかであり、
磁化固定のためのアニール(熱処理)後は800(O
e)を超える優れた交換結合磁界を作用させていること
が明らかになった。
FIG. 26 shows the results of measuring the exchange coupling magnetic field of the fixed magnetic layer in each step. It is clear that the antiferromagnetic layer made of PtMn does not exert an exchange coupling force on the fixed magnetic layer in a state where the antiferromagnetic layer is formed and not heat-treated.
After annealing (heat treatment) for fixing the magnetization, 800 (O
It became clear that an excellent exchange coupling magnetic field exceeding e) was applied.

【0148】次に、図27は、(Ta下地膜50Å/P
tMn層300Å/Co層25Å/Cu層25Å/Co
層10Å/NiFe層50Å/Ta層50Å)で示され
るボトム型の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子のフリー磁性
層の異方性磁界を工程毎に測定した結果を示す。
Next, FIG. 27 shows a state where (Ta base film 50 ° / P
tMn layer 300Å / Co layer 25Å / Cu layer 25Å / Co
The results obtained by measuring the anisotropic magnetic field of the free magnetic layer of the bottom-type magnetoresistive thin-film magnetic element represented by layer 10Å / NiFe layer 50Å / Ta layer 50Å) for each step.

【0149】図27に示す結果から、下地層のテクスチ
ュアの向きをトラック幅方向とするならば、フリー磁性
層の異方性磁界の値を適宜な範囲(図27の1点鎖線の
斜線で示す0〜20(Oe)の範囲)に制御できること
が明らかである。
From the results shown in FIG. 27, if the direction of the texture of the underlayer is set to the track width direction, the value of the anisotropic magnetic field of the free magnetic layer is set to an appropriate range (shown by the dashed line in FIG. 27). It is clear that control can be performed within the range of 0 to 20 (Oe).

【0150】図28は工程毎の固定磁性層の交換結合磁
界を測定した結果を示す。PtMnからなる反強磁性層
は成膜したままで熱処理していない状態では固定磁性層
に対して交換結合力を及ぼさないことが明らかであり、
磁化固定のためのアニール(熱処理)後は900(O
e)を超える優れた交換結合磁界を作用させていること
が明らかになった。
FIG. 28 shows the results of measuring the exchange coupling magnetic field of the fixed magnetic layer in each step. It is clear that the antiferromagnetic layer made of PtMn does not exert an exchange coupling force on the fixed magnetic layer in a state where the antiferromagnetic layer is formed and not heat-treated.
After annealing (heat treatment) for fixing the magnetization, 900 (O
It became clear that an excellent exchange coupling magnetic field exceeding e) was applied.

【0151】また、これら図25〜図28に示す試験結
果から、反強磁性層を底部側に設けたボトム型の磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子と、反強磁性層を上部側に設けた
トップ型の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子とによって、基
板の下地層からの影響が異なることが明らかになった。
これは以下に説明する理由であると推定している。前述
のトップ型とボトム型とでは基板の下地層からフリー磁
性層までの間に存在する層の種類と数が異なり、トップ
型とボトム型とでは、NiFe層とCo層からなるフリ
ー磁性層の成膜順序が逆になるので、フリー磁性層の結
晶配向性と下地界面との格子歪量がトップ型とボトム型
とでは異なることに起因して下地層からの影響が異なる
ものと思われる。
From the test results shown in FIGS. 25 to 28, the bottom type magnetoresistive thin film magnetic element having the antiferromagnetic layer provided on the bottom side and the top type having the antiferromagnetic layer provided on the top side are shown. It was clarified that the influence of the underlayer of the substrate differs depending on the type of magnetoresistive thin film magnetic element.
This is presumed to be the reason described below. The types and numbers of the layers existing between the base layer and the free magnetic layer of the substrate are different between the above-mentioned top type and the bottom type, and between the top type and the bottom type, the free magnetic layer composed of the NiFe layer and the Co layer is different. Since the order of film formation is reversed, it is considered that the influence from the underlayer is different due to the fact that the crystal orientation of the free magnetic layer and the amount of lattice distortion at the interface with the underlayer are different between the top type and the bottom type.

【0152】図29は、(Si基板/Al23層/Ta
層50Å/PtMn層300Å/Co層25Å/Cu層
25Å/Co層10Å/NiFe層50Å/Ta層50
Å)で示されるボトム型の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
を形成し、1kOeの磁場を印加しながら260℃で4
時間アニール(固定磁性層Coの磁化方向を固定するた
めのアニール)して得た磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の
R−Hカーブを示す。図29に示すように優れた磁気抵
抗変化を示す素子を得ることができた。この磁気抵抗効
果型薄膜磁気素子においてHbf(フリー層のバイアス磁
界:フリー磁性層が磁化反転を開始する磁界)の値は5
Oe、Hex(交換異方性磁界)の値は950 Oeであ
る。
FIG. 29 shows (Si substrate / Al 2 O 3 layer / Ta
Layer 50Å / PtMn layer 300Å / Co layer 25Å / Cu layer 25Å / Co layer 10Å / NiFe layer 50Å / Ta layer 50
Ii) A bottom-type magnetoresistive thin-film magnetic element shown in Å) is formed, and a magnetic field of 1 kOe is applied thereto at 4 ° C. for 4 hours.
The RH curve of a magnetoresistive thin-film magnetic element obtained by time annealing (annealing for fixing the magnetization direction of the fixed magnetic layer Co) is shown. As shown in FIG. 29, an element exhibiting excellent magnetoresistance change was obtained. In this magnetoresistive thin film magnetic element, the value of Hbf (the bias magnetic field of the free layer: the magnetic field at which the free magnetic layer starts reversing the magnetization) is 5
The values of Oe and Hex (exchange anisotropic magnetic field) are 950 Oe.

【0153】[0153]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、基板に形
成した下地層がターゲットからの粒子堆積で形成され、
ターゲットからの粒子堆積領域に対して基板を通過させ
る際の基板通過方向と交差する方向、例えば直交する方
に磁気抵抗効果型薄膜磁気素子のフリー磁性層のトラ
ック幅方向が揃えられているので、下地層の影響でフリ
ー磁性層に好ましい方向の異方性磁界を付与することが
できる。これにより、磁気抵抗効果型薄膜磁気素子のフ
リー磁性層の磁化の向きを一方向に揃えることが容易に
できるようになり、フリー磁性層を単磁区化することが
容易になるので、バルクハウゼンノイズの少ないスムー
ズな抵抗変化を示す優れた磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
を得ることができる。
As described above, according to the present invention, an underlayer formed on a substrate is formed by deposition of particles from a target,
A direction that intersects with the substrate passing direction when the substrate passes through the particle deposition area from the target , for example, the direction that is orthogonal
Of the free magnetic layer of the magnetoresistive thin film magnetic element
Since the width directions are aligned, it is possible to apply an anisotropic magnetic field in a preferred direction to the free magnetic layer under the influence of the underlayer. As a result, the direction of magnetization of the free magnetic layer of the magnetoresistive thin film magnetic element can be easily aligned in one direction, and the free magnetic layer can be easily formed into a single magnetic domain. It is possible to obtain an excellent magnetoresistive thin-film magnetic element exhibiting a smooth resistance change with little change.

【0154】ターゲットからの粒子堆積領域に対して基
板を通過させる際の基板通過方向と交差する方向、例え
ば直交する方向にはテクスチュアが形成されるので、こ
のテクスチュアの方向にトラック幅方向を揃えることで
フリー磁性層の磁化の向きが容易に揃えられ、フリー磁
性層を単磁区化することが容易になされ、バルクハウゼ
ンノイズの少ないスムーズな抵抗変化を示す優れた磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子を得ることができる。また、フ
リー磁性層の磁化の方向を揃えるバイアス層を別途設
け、このバイアス層の誘導磁気異方性によりフリー磁性
層の磁化の方向を揃えるならば、下地層のテクスチュア
効果と相俟って、より良好にフリー磁性層の磁化の向
きを揃えることができ、よりバルクハウゼンノイズの少
ないスムーズな抵抗変化を示す優れた磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子を得ることができる。これらの下地層として
具体的には、Al23からなるものを用いれば良い。
The direction crossing the substrate passing direction when the substrate passes through the particle deposition region from the target , for example,
In this case , the texture is formed in a direction orthogonal to the direction, so that by aligning the track width direction with the direction of the texture, the magnetization direction of the free magnetic layer is easily aligned, and the free magnetic layer is made into a single magnetic domain. Thus, an excellent magnetoresistive thin film magnetic element exhibiting a smooth resistance change with little Barkhausen noise can be obtained. If a bias layer for adjusting the direction of magnetization of the free magnetic layer is separately provided and the direction of magnetization of the free magnetic layer is aligned based on the induced magnetic anisotropy of the bias layer, the texture of the underlayer may be adjusted.
In combination with the effect described above, the magnetization direction of the free magnetic layer can be better aligned, and an excellent magnetoresistive thin film magnetic element exhibiting smoother resistance change with less Barkhausen noise can be obtained. . Specifically, a layer made of Al 2 O 3 may be used as these underlayers.

【0155】固定磁性層に交換結合磁界を作用させて磁
化をピン止めする反強磁性層が設けられた構造の磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子にあっては、反強磁性層がX−M
n合金あるいはPt−Mn−X’合金から形成されるこ
とで、高い交換結合磁界を得ることができ、固定磁性層
の磁化のピン止め力が強い安定性の高い磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子が得られる。また、これらの合金は従来の
反強磁性材料のFeMnやNiOに比べてブロッキング
温度も高いので耐熱性に優れた磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子が得られる。
In a magnetoresistive thin-film magnetic element having a structure in which an antiferromagnetic layer for pinning magnetization by applying an exchange coupling magnetic field to a fixed magnetic layer, the antiferromagnetic layer is made of XM
By forming from an n alloy or a Pt-Mn-X 'alloy, a high exchange coupling magnetic field can be obtained, and a highly stable magnetoresistive thin film magnetic element having a strong pinning force of magnetization of the fixed magnetic layer can be obtained. can get. These alloys also have a higher blocking temperature than conventional antiferromagnetic materials such as FeMn and NiO, so that a magnetoresistive thin film magnetic element having excellent heat resistance can be obtained.

【0156】更に、前記磁気抵抗効果型薄膜磁気素子と
して、フリー磁性層の厚さ方向両側に非磁性導電層と固
定磁性層と反強磁性層とが積層されたデュアル型構造を
採用することもでき、前記固定磁性層とフリー磁性層の
少なくとも1つが2つに分断された構造の磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子であっても良い。
Further, as the magnetoresistive thin film magnetic element, a dual type structure in which a nonmagnetic conductive layer, a fixed magnetic layer, and an antiferromagnetic layer are laminated on both sides in the thickness direction of the free magnetic layer may be adopted. Alternatively, the magnetoresistive thin film magnetic element may have a structure in which at least one of the pinned magnetic layer and the free magnetic layer is divided into two.

【0157】次に、本発明方法によれば、下地層成膜時
の粒子堆積領域に対して特定方向に基板を移動させつつ
基板下地層にターゲット粒子の堆積により生成したテク
スチュアによる方向性を付加し、この下地層のテクスチ
ュア方向に磁気抵抗効果素子のフリー磁性層のトラック
幅方向とその磁化の方向を揃えるので、磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子のフリー磁性層の磁化の向きを一方向に揃
えることが容易にできるようになり、フリー磁性層を単
磁区化することが容易になるので、バルクハウゼンノイ
ズの少ないスムーズな抵抗変化を示す優れた磁気抵抗効
果型薄膜磁気素子を得ることができる。また、フリー磁
性層を成膜する際にトラック幅方向に磁界を印加しなが
ら成膜することで、フリー磁性層に付与できる誘導磁気
異方性を下地層の効果と相俟って更に良好に調整するこ
とができる。更に、反強磁性層に交換結合磁界を発生さ
せるアニールを行った後に、トラック幅方向に磁場を印
加してフリー磁性層をアニールし、フリー磁性層に誘導
磁気異方性を付与することで、フリー磁性層の誘導磁気
異方性をより好ましい値に調整して優れた磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子を得ることができる。
Next, according to the method of the present invention, while the substrate is moved in a specific direction with respect to the particle deposition region at the time of forming the underlayer, the technology generated by depositing the target particles on the substrate underlayer.
The direction of the underlayer is added to the texture of this underlayer.
The direction of magnetization of the free magnetic layer of the magnetoresistive element is aligned with the direction of magnetization of the free magnetic layer of the magnetoresistive element, so that the direction of magnetization of the free magnetic layer of the magnetoresistive thin film magnetic element can be easily aligned in one direction. As a result, it is easy to make the free magnetic layer into a single magnetic domain, so that it is possible to obtain an excellent thin film magnetic element of the magnetoresistive effect type exhibiting a smooth resistance change with little Barkhausen noise. Further, by forming a film while applying a magnetic field in the track width direction when forming the free magnetic layer, the induced magnetic anisotropy that can be imparted to the free magnetic layer is further improved in combination with the effect of the underlayer. Can be adjusted. Furthermore, after performing annealing to generate an exchange coupling magnetic field in the antiferromagnetic layer, a magnetic field is applied in the track width direction to anneal the free magnetic layer, and to impart induced magnetic anisotropy to the free magnetic layer. By adjusting the induced magnetic anisotropy of the free magnetic layer to a more preferable value, an excellent magnetoresistive thin film magnetic element can be obtained.

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

【図1】 本発明に係る第1実施形態の薄膜磁気ヘッド
に設けられる基板と下地層と磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a substrate, an underlayer, and a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a first embodiment of the invention.

【図2】 基板上に下地層を公転成膜する装置の一例の
概略構成を示す構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an example of an apparatus for revolvingly forming an underlayer on a substrate.

【図3】 図2に示す構成の装置で基板上に形成された
下地層のテクスチュアに対する磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子の方向関係を示す平面図。
FIG. 3 is a plan view showing the directional relationship of a magnetoresistive thin-film magnetic element with respect to the texture of an underlayer formed on a substrate in the apparatus having the configuration shown in FIG. 2;

【図4】 基板上に形成された下地層とテクスチュアの
断面構造を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional structure of an underlayer and a texture formed on a substrate.

【図5】 図2に示す基板公転成膜装置においてターゲ
ットと基板との相対移動関係を示す図。
FIG. 5 is a view showing a relative movement relationship between a target and a substrate in the substrate revolution film forming apparatus shown in FIG. 2;

【図6】 本発明に係る第2実施形態の薄膜磁気ヘッド
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
FIG. 6 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a second embodiment of the invention.

【図7】 本発明に係る第3実施形態の薄膜磁気ヘッド
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
FIG. 7 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a third embodiment of the invention.

【図8】 本発明に係る第4実施形態の薄膜磁気ヘッド
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
FIG. 8 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a fourth embodiment of the invention.

【図9】 本発明に係る第4実施形態の薄膜磁気ヘッド
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向か
ら見た断面図。
FIG. 9 is a sectional view of a magnetoresistive thin-film magnetic element provided in a thin-film magnetic head according to a fourth embodiment of the present invention, as viewed from another direction.

【図10】 本発明に係る第5実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
FIG. 10 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a fifth embodiment of the invention.

【図11】 本発明に係る第5実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
FIG. 11 is a sectional view of a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a fifth embodiment of the present invention, as viewed from another direction.

【図12】 本発明に係る第6実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
FIG. 12 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a sixth embodiment of the invention.

【図13】 本発明に係る第6実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
FIG. 13 is a sectional view of a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a sixth embodiment of the present invention, as viewed from another direction.

【図14】 本発明に係る第7実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
FIG. 14 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a seventh embodiment of the invention.

【図15】 本発明に係る第7実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
FIG. 15 is a sectional view of a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a seventh embodiment of the present invention, as viewed from another direction.

【図16】 本発明に係る第8実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
FIG. 16 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to an eighth embodiment of the invention.

【図17】 本発明に係る第8実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
FIG. 17 is a sectional view of a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to an eighth embodiment of the present invention, as viewed from another direction.

【図18】 本発明に係る第9実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
FIG. 18 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a ninth embodiment of the present invention.

【図19】 本発明に係る第9実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
FIG. 19 is a sectional view of a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a ninth embodiment of the present invention as viewed from another direction.

【図20】 本発明に係る第10実施形態の薄膜磁気ヘ
ッドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断
面図。
FIG. 20 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a tenth embodiment of the invention.

【図21】 本発明に係る第11実施形態の薄膜磁気ヘ
ッドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断
面図。
FIG. 21 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図22】 本発明に係る第12実施形態の薄膜磁気ヘ
ッドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断
面図。
FIG. 22 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図23】 本発明に係る第13実施形態の薄膜磁気ヘ
ッドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断
面図。
FIG. 23 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a thirteenth embodiment of the present invention;

【図24】 本発明に係る第14実施形態の薄膜磁気ヘ
ッドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断
面図。
FIG. 24 is a sectional view showing a magnetoresistive thin film magnetic element provided in a thin film magnetic head according to a fourteenth embodiment of the invention.

【図25】 トップタイプスピンバルブ構造の磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子の実施例におけるフリー磁性層の異
方性磁界を工程毎に示す図。
FIG. 25 is a diagram showing, for each step, an anisotropic magnetic field of a free magnetic layer in an embodiment of a magnetoresistive thin film magnetic element having a top type spin valve structure.

【図26】 同実施例の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の
固定磁性層の交換結合磁界を工程毎に示す図。
FIG. 26 is a view showing the exchange coupling magnetic field of the fixed magnetic layer of the magnetoresistive thin film magnetic element of the embodiment for each step.

【図27】 ボトムタイプスピンバルブ構造の磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子の実施例におけるフリー磁性層の異
方性磁界を工程毎に示す図。
FIG. 27 is a view showing the anisotropic magnetic field of the free magnetic layer in each step in the embodiment of the magnetoresistive thin film magnetic element having the bottom type spin valve structure.

【図28】 同実施例の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の
固定磁性層の交換結合磁界を工程毎に示す図。
FIG. 28 is a view showing the exchange coupling magnetic field of the fixed magnetic layer of the magnetoresistive thin film magnetic element of the embodiment for each step.

【図29】 ボトムタイプスピンバルブ構造の磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子の他の実施例におけるR−Hカーブ
を示す図。
FIG. 29 is a diagram showing an RH curve in another example of a magnetoresistive thin film magnetic element having a bottom type spin valve structure.

【図30】 磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた従来
の薄膜磁気ヘッドの一例を示す斜視図。
FIG. 30 is a perspective view showing an example of a conventional thin film magnetic head including a magnetoresistive effect type thin film magnetic element.

【図31】 図30に示す薄膜磁気ヘッドの断面図。FIG. 31 is a sectional view of the thin-film magnetic head shown in FIG. 30;

【図32】 図30に示す薄膜磁気ヘッドの要部を断面
とした斜視図。
FIG. 32 is a perspective view showing a cross section of a main part of the thin-film magnetic head shown in FIG. 30;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

K・・・基板、S3・・・下地層、K1・・・元基板、Tw・・・トラ
ック幅、MR1、MR2、MR3、MR4、MR5、MR6、
MR7、MR8、MR9、MR10、MR11、MR12、MR1
3、MR14・・・磁気抵抗効果型薄膜磁気素子、2、11、
28、31、44、51、80、92、108・・・反強
磁性層、3・・・固定磁性層、12、27、32、52、
79・・・第1の固定磁性層、4、15、24、35、4
0、55、76、96、104・・・非磁性導電層、5、
16、21、36・・・フリー磁性層、62、82、13
0・・・ハードバイアス層、13、26、33、42、5
3、59、72、78、94、100、106・・・非磁
性中間層、14、25、34、54、77・・・第2の固
定磁性層、63、83、131・・・導電層、112、1
13、114・・・センス電流。201・・・軟磁性層、20
3、210、213・・・強磁性層、204、220、2
31、235・・・反強磁性層、211、218、233・
・・非磁性導電層、217、234・・・フリー磁性層、2
19、232・・・固定磁性層。
K: substrate, S3: underlayer, K1: original substrate, Tw: track width, MR1, MR2, MR3, MR4, MR5, MR6,
MR7, MR8, MR9, MR10, MR11, MR12, MR1
3, MR14: magnetoresistive thin film magnetic element, 2, 11,
28, 31, 44, 51, 80, 92, 108: antiferromagnetic layer, 3: fixed magnetic layer, 12, 27, 32, 52,
79 ... first fixed magnetic layer, 4, 15, 24, 35, 4
0, 55, 76, 96, 104 ... non-magnetic conductive layer, 5,
16, 21, 36 ... free magnetic layer, 62, 82, 13
0: Hard bias layer, 13, 26, 33, 42, 5
3, 59, 72, 78, 94, 100, 106: non-magnetic intermediate layer, 14, 25, 34, 54, 77: second fixed magnetic layer, 63, 83, 131: conductive layer , 112, 1
13, 114 ... sense current. 201: soft magnetic layer, 20
3, 210, 213 ... ferromagnetic layer, 204, 220, 2
31, 235... Antiferromagnetic layer, 211, 218, 233
..Nonmagnetic conductive layers, 217, 234... Free magnetic layers, 2
19, 232: fixed magnetic layer.

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 フリー磁性層を備えた積層体を有し外部
磁界の変化に応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子が基板の下地層上に形成されるとともに、
前記下地層がターゲットに対して基板を相対移動させる
と同時にターゲットから発生された粒子の堆積により前
記基板上に形成されたものであり、且つ、下地層形成時
にターゲットからの粒子の堆積領域に対して基板を通過
させた方向と交差する方向にテクスチュアが形成されて
なり、このテクスチュアの方向に前記磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子のフリー磁性層のトラック幅方向が揃えられ
てなることを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を
備えた薄膜磁気ヘッド。
A magnetoresistive thin-film magnetic element having a laminated body having a free magnetic layer and having an electric resistance that changes in response to a change in an external magnetic field is formed on a base layer of a substrate;
The underlayer is formed on the substrate by depositing particles generated from the target at the same time that the substrate is relatively moved with respect to the target, and at the time of forming the underlayer, the deposition region of the particles from the target is removed. The texture is formed in the direction that intersects the direction
The free magnetic layer of the magnetoresistive thin film magnetic element has a track width direction aligned in the direction of the texture . A thin film magnetic head having a magnetoresistive thin film magnetic element.
【請求項2】 フリー磁性層を備えた積層体を有し外部
磁界の変化に応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子が基板の下地層上に形成されるとともに、 前記下地層にターゲットから発生された粒子の堆積によ
り形成されたテクスチュアが形成され、このテクスチュ
アの方向に前記磁気抵抗効果型薄膜磁気素子のフリー磁
性層のトラック幅方向が揃えられてなることを特徴とす
る磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッ
ド。
2. A magnetoresistive thin-film magnetic element having a laminated body provided with a free magnetic layer and having an electric resistance that changes in response to a change in an external magnetic field is formed on an underlayer of a substrate. Due to the accumulation of particles generated from the target
The texture formed is formed, and the free magnetic field of the magnetoresistive thin film magnetic element is oriented in the direction of the texture.
A thin-film magnetic head comprising a magnetoresistive thin-film magnetic element, wherein the track width directions of the conductive layers are aligned.
【請求項3】 反強磁性層と、この反強磁性層に接して
形成されてこの反強磁性層による交換結合磁界により一
定方向に磁化が固定された固定磁性層と、前記固定磁性
層に非磁性導電層を介し形成されて前記固定磁性層の磁
化方向と交差する方向に磁化が揃えられたフリー磁性層
とを備えた磁気抵抗効果型の薄膜磁気素子が、基板上に
形成された下地層上に設けられるとともに、前記下地層
がターゲットに対して基板を相対移動させると同時にタ
ーゲットから発生された粒子の堆積により前記基板上に
形成されたものであり、且つ、 下地層形成時にターゲットからの粒子の堆積領域に対し
て基板を通過させた方向と交差する方向にテクスチュア
が形成されてなり、このテクスチュアの方向に前記磁気
抵抗効果型の薄膜磁気素子のフリー磁性層のトラック幅
方向が揃えられてなることを特徴とする磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド。
3. An antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer formed in contact with the antiferromagnetic layer and having a fixed magnetization in a fixed direction by an exchange coupling magnetic field generated by the antiferromagnetic layer, A magnetoresistive thin-film magnetic element including a free magnetic layer formed with a non-magnetic conductive layer interposed therebetween and having magnetization aligned in a direction intersecting with the magnetization direction of the fixed magnetic layer. The underlayer is formed on the substrate by depositing particles generated from the target at the same time that the underlayer moves the substrate relative to the target, and the underlayer moves from the target during formation of the underlayer. Texture in the direction that intersects with the direction in which the substrate passed through the deposition area of the particles
Are formed, and the track width of the free magnetic layer of the magnetoresistive thin film magnetic element is set in the direction of the texture.
A thin-film magnetic head comprising a magnetoresistive thin-film magnetic element, wherein the directions are aligned.
【請求項4】 反強磁性層と、この反強磁性層に接して
形成されてこの反強磁性層による交換結合磁界により一
定方向に磁化が固定された固定磁性層と、前記固定磁性
層に非磁性導電層を介し形成されて前記固定磁性層の磁
化方向と交差する方向に磁化が揃えられたフリー磁性層
とを備えた磁気抵抗効果型の薄膜磁気素子が、基板上に
形成された下地層上に設けられるとともに、 前記下地層にターゲットから発生された粒子の堆積によ
り形成されたテクスチュアが形成され、このテクスチュ
アの方向に前記フリー磁性層のトラック幅方向が揃えら
れてなることを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
を備えた薄膜磁気ヘッド。
4. An antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer formed in contact with the antiferromagnetic layer and having magnetization fixed in a fixed direction by an exchange coupling magnetic field generated by the antiferromagnetic layer, A magnetoresistive thin-film magnetic element including a free magnetic layer formed with a non-magnetic conductive layer interposed therebetween and having magnetization aligned in a direction intersecting with the magnetization direction of the fixed magnetic layer. Provided on the stratum, and by deposition of particles generated from the target on the underlayer .
A thin-film magnetic head comprising a magnetoresistive thin-film magnetic element, wherein a texture formed is formed and the track width direction of the free magnetic layer is aligned in the direction of the texture.
【請求項5】 前記反強磁性層が、X−Mn合金、Pt
−Mn−X’合金(ただし、前記組成式においてXはP
t,Pd,Ir,Rh,Ruの中から選択される1種を示
し、X’はPd,Ir,Rh,Ru,Au,Ag,Cr,Ni
の中から選択される1種または2種以上を示す。)のい
ずれかからなることを特徴とする請求項1ないし4のい
ずれかに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄
膜磁気ヘッド。
5. The antiferromagnetic layer is made of an X-Mn alloy, Pt
-Mn-X 'alloy (where X is P
X ′ represents one selected from t, Pd, Ir, Rh, and Ru, and X ′ represents Pd, Ir, Rh, Ru, Au, Ag, Cr, Ni
Or one or more selected from 5. A thin-film magnetic head comprising the magnetoresistive thin-film magnetic element according to claim 1, wherein the thin-film magnetic head comprises:
【請求項6】 前記基板上に形成された下地層がAl2
3からなることを特徴とする請求項1ないし5のいず
れかに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜
磁気ヘッド。
6. An underlayer formed on the substrate is made of Al 2
6. A thin-film magnetic head comprising the magnetoresistive thin-film magnetic element according to claim 1, wherein the thin-film magnetic head is made of O 3 .
【請求項7】 前記ターゲットからの粒子の堆積領域に
対して基板を通過させた方向と直交する方向に下地層の
テクスチュアが形成されてなることを特徴とする請求項
1ないし6のいずれかに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子を備えた薄膜磁気ヘッド。
7. The texture of an underlayer formed in a direction perpendicular to a direction in which a substrate is passed through a deposition area of particles from the target. A thin-film magnetic head comprising the magnetoresistive thin-film magnetic element according to any one of the preceding claims.
【請求項8】 前記磁気抵抗効果型の薄膜磁気素子が、
前記フリー磁性層の厚さ方向両側に各々非磁性導電層と
固定磁性層と反強磁性層が形成されたデュアル型構造と
されてなることを特徴とする請求項3ないし7のいずれ
かに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁
気ヘッド。
8. The thin film magnetic element of the magnetoresistive effect type,
8. A dual structure in which a nonmagnetic conductive layer, a pinned magnetic layer, and an antiferromagnetic layer are formed on both sides in the thickness direction of the free magnetic layer, respectively. Thin-film magnetic head provided with the magneto-resistance effect type thin-film magnetic element of the present invention.
【請求項9】 前記固定磁性層とフリー磁性層の少なく
とも一方が非磁性層を介して2つに分断され、分断され
た層どうしで磁化の向きが反平行のフェリ磁性状態とさ
れてなることを特徴とする請求項3ないし8のいずれか
に記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッド。
9. At least one of the pinned magnetic layer and the free magnetic layer is divided into two via a nonmagnetic layer, and the divided layers are in a ferrimagnetic state in which magnetization directions are antiparallel. A thin-film magnetic head comprising the magneto-resistance effect type thin-film magnetic element according to any one of claims 3 to 8.
【請求項10】 前記反強磁性層と非磁性導電層とフリ
ー磁性層とが積層された積層体の両側にフリー磁性層の
磁化の向きを揃えるためのバイアス層が形成されてなる
ことを特徴とする請求項3ないし9のいずれかに記載の
磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド。
10. A bias layer for aligning the direction of magnetization of a free magnetic layer is formed on both sides of a stacked body in which the antiferromagnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, and the free magnetic layer are stacked. A thin-film magnetic head comprising the magnetoresistive thin-film magnetic element according to claim 3.
【請求項11】 反強磁性層と固定磁性層と非磁性導電
層とフリー磁性層を備えた磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
を基板の下地層上に形成して薄膜磁気ヘッドを製造する
方法であり、ターゲットから発生させたスパッタ粒子を
基板上に堆積させて下地層を形成する際に、スパッタ粒
子の堆積領域中を基板を移動させながら下地層の成膜を
行って基板の移動方向に対して交差する方向にテクスチ
ュアを有する下地層を形成し、この下地層上に前記反強
磁性層と固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層を備
えた磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を形成し、該磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子のフリー磁性層のトラック幅方向を
前記テクスチュアの方向に揃えることを特徴とする磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造
方法。
11. A method for manufacturing a thin film magnetic head by forming a magnetoresistive thin film magnetic element having an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a free magnetic layer on a base layer of a substrate. Yes, when depositing sputter particles generated from a target on a substrate to form an underlayer, the underlayer is deposited while moving the substrate through the sputter particle deposition region.
Go to the direction that intersects the substrate
Forming a base layer having a
It has a magnetic layer, fixed magnetic layer, non-magnetic conductive layer and free magnetic layer.
Forming a magnetoresistive thin film device was example, the track width direction of the free magnetic layer of the magnetoresistive thin film element
A method for manufacturing a thin-film magnetic head having a magnetoresistive thin-film magnetic element, wherein the thin-film magnetic head is aligned in the direction of the texture .
【請求項12】 トラック幅方向に磁場を付加しながら
フリー磁性層の成膜を行うことでフリー磁性層に誘導磁
気異方性を付与することを特徴とする請求項11記載の
磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドの
製造方法。
12. The magnetoresistive effect type according to claim 11, wherein induced magnetic anisotropy is imparted to the free magnetic layer by forming the free magnetic layer while applying a magnetic field in the track width direction. A method for manufacturing a thin-film magnetic head including a thin-film magnetic element.
【請求項13】 反強磁性層と固定磁性層と非磁性導電
層とフリー磁性層を形成後に反強磁性層が固定磁性層に
交換結合磁界を作用させるためのアニール処理を行うこ
とを特徴とする請求項11または12に記載の磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方
法。
13. An anti-ferromagnetic layer, after forming an anti-ferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a non-magnetic conductive layer and a free magnetic layer, performs an annealing process for applying an exchange coupling magnetic field to the pinned magnetic layer. A method for manufacturing a thin-film magnetic head comprising the magnetoresistive thin-film magnetic element according to claim 11.
【請求項14】 前記交換結合磁界を作用させるための
反強磁性層のアニール処理後にトラック幅方向に磁場を
印加してフリー磁性層をアニールし、フリー磁性層に誘
導磁気異方性を付与することを特徴とする請求項13記
載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法。
14. After the annealing treatment of the antiferromagnetic layer for applying the exchange coupling magnetic field, a magnetic field is applied in the track width direction to anneal the free magnetic layer to impart induced magnetic anisotropy to the free magnetic layer. A method for manufacturing a thin film magnetic head comprising the magnetoresistive thin film magnetic element according to claim 13.
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