JP3502029B2 - スピンバルブ型薄膜磁気素子及びその製造方法並びにこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド - Google Patents
スピンバルブ型薄膜磁気素子及びその製造方法並びにこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定磁性層（ピン
（Pinned）磁性層）の固定磁化方向と外部磁界の影響を
受けるフリー（Free）磁性層の磁化方向との関係で電気
抵抗が変化するスピンバルブ型薄膜磁気素子およびその
製造方法並びにこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備え
た薄膜磁気ヘッドに関し、特に、アシンメトリーを減少
させ、バルクハウゼンノイズ発生の低減等、素子の安定
性を向上させ、フリー磁性層の磁区制御を良好に行うこ
とができるスピンバルブ型薄膜磁気素子に用いて好適な
技術に関する。
（Pinned）磁性層）の固定磁化方向と外部磁界の影響を
受けるフリー（Free）磁性層の磁化方向との関係で電気
抵抗が変化するスピンバルブ型薄膜磁気素子およびその
製造方法並びにこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備え
た薄膜磁気ヘッドに関し、特に、アシンメトリーを減少
させ、バルクハウゼンノイズ発生の低減等、素子の安定
性を向上させ、フリー磁性層の磁区制御を良好に行うこ
とができるスピンバルブ型薄膜磁気素子に用いて好適な
技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】スピンバルブ型薄膜素子は、巨大磁気抵
抗効果を示すＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）素子の
一種であり、ハードディスクなどの記録媒体から記録磁
界を検出するものである。前記スピンバルブ型薄膜素子
は、ＧＭＲ素子の中で比較的構造が単純で、しかも、外
部磁界に対して抵抗変化率が高く、弱い磁界で抵抗が変
化するなどの優れた点を有している。
抗効果を示すＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）素子の
一種であり、ハードディスクなどの記録媒体から記録磁
界を検出するものである。前記スピンバルブ型薄膜素子
は、ＧＭＲ素子の中で比較的構造が単純で、しかも、外
部磁界に対して抵抗変化率が高く、弱い磁界で抵抗が変
化するなどの優れた点を有している。
【０００３】図１６は、従来のスピンバルブ型薄膜素子
の一例を記録媒体との対向面（ＡＢＳ面）側から見た場
合の構造を示した断面図である。図１６に示すスピンバ
ルブ型薄膜素子は、基板上に反強磁性層１０１、固定磁
性層１０２、非磁性導電層１０３、フリー磁性層１０４
が一層ずつ形成された、いわゆるボトム型のシングルス
ピンバルブ型薄膜素子である。このスピンバルブ型薄膜
素子では、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。
の一例を記録媒体との対向面（ＡＢＳ面）側から見た場
合の構造を示した断面図である。図１６に示すスピンバ
ルブ型薄膜素子は、基板上に反強磁性層１０１、固定磁
性層１０２、非磁性導電層１０３、フリー磁性層１０４
が一層ずつ形成された、いわゆるボトム型のシングルス
ピンバルブ型薄膜素子である。このスピンバルブ型薄膜
素子では、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。
【０００４】図１６における従来のスピンバルブ型薄膜
素子は、基板上に、下から下地層１０６、反強磁性層１
０１、固定磁性層（ピン（Pinned）磁性層）１０２、非
磁性導電層１０３、フリー（Free）磁性層１０４、およ
び保護層１０７で構成された積層体１０９と、この積層
体１０９の両側に形成された一対のバイアス層１０５，
１０５と、このバイアス層１０５，１０５の上に形成さ
れた一対の電極層１０８，１０８とで構成されている。
素子は、基板上に、下から下地層１０６、反強磁性層１
０１、固定磁性層（ピン（Pinned）磁性層）１０２、非
磁性導電層１０３、フリー（Free）磁性層１０４、およ
び保護層１０７で構成された積層体１０９と、この積層
体１０９の両側に形成された一対のバイアス層１０５，
１０５と、このバイアス層１０５，１０５の上に形成さ
れた一対の電極層１０８，１０８とで構成されている。
【０００５】下地層１０６は、Ｔａ（タンタル）等から
なり、反強磁性層１０１はＮｉＯ合金、ＦｅＭｎ合金、
ＮｉＭｎ合金等から形成されている。さらに、前記固定
磁性層１０２およびフリー磁性層１０４は、Ｃｏ、Ｎｉ
Ｆｅ合金等から形成され、非磁性導電層１０３はＣｕ
（銅）から形成され、また、バイアス層１０５は、Ｃｏ
−Ｐｔ（コバルトー白金）合金で形成され、電極層１０
８はＴａ等で形成されている。前記固定磁性層１０２
は、前記反強磁性層１０１に接して形成されているの
で、前記固定磁性層１０２と反強磁性層１０１との界面
にて交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生し、前記固
定磁性層１０２の固定磁化は、例えば、図示Ｙ方向に固
定されている。前記バイアス層１０５，１０５が図示Ｘ
１方向に磁化されているので、前記フリー磁性層１０４
の変動磁化は図示Ｘ１方向に揃えられている。これによ
り、前記フリー磁性層１０４の変動磁化と前記固定磁性
層１０２の固定磁化とが交差する関係となっている。電
極層１０８，１０８は、積層体１０９上側の検出トラッ
ク幅Ｔｗの外側に延出した延出（オーバーレイ）部１０
８ａ，１０８ａを有している。この延出部１０８ａ，１
０８ａにより、積層体１０９両端部付近に形成される不
感領域に起因する再生出力の低下を解決することが可能
となっている。
なり、反強磁性層１０１はＮｉＯ合金、ＦｅＭｎ合金、
ＮｉＭｎ合金等から形成されている。さらに、前記固定
磁性層１０２およびフリー磁性層１０４は、Ｃｏ、Ｎｉ
Ｆｅ合金等から形成され、非磁性導電層１０３はＣｕ
（銅）から形成され、また、バイアス層１０５は、Ｃｏ
−Ｐｔ（コバルトー白金）合金で形成され、電極層１０
８はＴａ等で形成されている。前記固定磁性層１０２
は、前記反強磁性層１０１に接して形成されているの
で、前記固定磁性層１０２と反強磁性層１０１との界面
にて交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生し、前記固
定磁性層１０２の固定磁化は、例えば、図示Ｙ方向に固
定されている。前記バイアス層１０５，１０５が図示Ｘ
１方向に磁化されているので、前記フリー磁性層１０４
の変動磁化は図示Ｘ１方向に揃えられている。これによ
り、前記フリー磁性層１０４の変動磁化と前記固定磁性
層１０２の固定磁化とが交差する関係となっている。電
極層１０８，１０８は、積層体１０９上側の検出トラッ
ク幅Ｔｗの外側に延出した延出（オーバーレイ）部１０
８ａ，１０８ａを有している。この延出部１０８ａ，１
０８ａにより、積層体１０９両端部付近に形成される不
感領域に起因する再生出力の低下を解決することが可能
となっている。
【０００６】このスピンバルブ型薄膜素子では、バイア
ス層１０５の上に形成された電極層１０８から、フリー
（Free）磁性層１０４、非磁性導電層１０３、固定磁性
層１０２に検出電流（センス電流）が与えられる。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がＹ方向に与え
られると、フリー磁性層１０４の磁化がＸ１方向からＹ
方向へ向けて変化する。このフリー磁性層１０４内での
磁化の方向の変動と、固定磁性層１０２の固定磁化方向
との関係で電気抵抗値が変化し、（これを磁気抵抗（Ｍ
Ｒ）効果という）、この電気抵抗値の変化に基づく電圧
変化により、磁気記録媒体からの漏れ磁界が検出され
る。ここで、積層体１０９のうち電極層１０８のオーバ
ーレイ部１０８ａが重なる部分以外の中央部分が、実質
的に磁気記録媒体からの記録磁界の再生に寄与し、磁気
抵抗効果を発揮する感度領域であり、検出トラック幅Ｔ
ｗを規定している。そして、オーバーレイ部１０８ａ，
１０８ａ下側の積層体１０９の両側部分は、実質的に磁
気記録媒体からの記録磁界の再生に寄与しない不感領域
となっている。
ス層１０５の上に形成された電極層１０８から、フリー
（Free）磁性層１０４、非磁性導電層１０３、固定磁性
層１０２に検出電流（センス電流）が与えられる。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がＹ方向に与え
られると、フリー磁性層１０４の磁化がＸ１方向からＹ
方向へ向けて変化する。このフリー磁性層１０４内での
磁化の方向の変動と、固定磁性層１０２の固定磁化方向
との関係で電気抵抗値が変化し、（これを磁気抵抗（Ｍ
Ｒ）効果という）、この電気抵抗値の変化に基づく電圧
変化により、磁気記録媒体からの漏れ磁界が検出され
る。ここで、積層体１０９のうち電極層１０８のオーバ
ーレイ部１０８ａが重なる部分以外の中央部分が、実質
的に磁気記録媒体からの記録磁界の再生に寄与し、磁気
抵抗効果を発揮する感度領域であり、検出トラック幅Ｔ
ｗを規定している。そして、オーバーレイ部１０８ａ，
１０８ａ下側の積層体１０９の両側部分は、実質的に磁
気記録媒体からの記録磁界の再生に寄与しない不感領域
となっている。
【０００７】このようなスピンバルブ型薄膜素子では、
その出力のアシンメトリーが小さいほうが好ましいが、
この出力のアシンメトリーはフリー磁性層１０４の変動
磁化の方向と固定磁性層１０２の固定磁化方向との関係
で規定される。このためフリー磁性層１０４の変動磁化
と固定磁性層１０２の固定磁化との関係は、９０゜に近
いほど好ましく、理想的には９０゜が良い。
その出力のアシンメトリーが小さいほうが好ましいが、
この出力のアシンメトリーはフリー磁性層１０４の変動
磁化の方向と固定磁性層１０２の固定磁化方向との関係
で規定される。このためフリー磁性層１０４の変動磁化
と固定磁性層１０２の固定磁化との関係は、９０゜に近
いほど好ましく、理想的には９０゜が良い。
【０００８】ここで、出力のアシンメトリーに影響する
フリー磁性層１０４の変動磁化の方向について、図面に
基づいて説明する。図１７は、フリー磁性層１０４の変
動磁化Ｍf の方向を規定する状態について説明する模式
説明図である。フリー磁性層１０４の変動磁化Ｍf の方
向に影響を与えるのは、次の３つの磁界である。つま
り、センス電流Ｊによるセンス電流磁界ＨJ と、固定磁
性層１０２の固定磁化による反磁界（双極子）磁界Ｈd
と、フリー磁性層１０４と固定磁性層１０２との層間相
互作用による相互作用磁界Ｈint とである。これらのフ
リー磁性層１０４の変動磁化Ｍf への寄与が少なけれ
ば、アシンメトリーが減少する。つまり、アシンメトリ
ーを減少するためには、外部磁界が印加されない状態
で、 ＨJ ＋ Ｈd ＋ Ｈint ＝ ０・・・・・（１） となることが望ましい。
フリー磁性層１０４の変動磁化の方向について、図面に
基づいて説明する。図１７は、フリー磁性層１０４の変
動磁化Ｍf の方向を規定する状態について説明する模式
説明図である。フリー磁性層１０４の変動磁化Ｍf の方
向に影響を与えるのは、次の３つの磁界である。つま
り、センス電流Ｊによるセンス電流磁界ＨJ と、固定磁
性層１０２の固定磁化による反磁界（双極子）磁界Ｈd
と、フリー磁性層１０４と固定磁性層１０２との層間相
互作用による相互作用磁界Ｈint とである。これらのフ
リー磁性層１０４の変動磁化Ｍf への寄与が少なけれ
ば、アシンメトリーが減少する。つまり、アシンメトリ
ーを減少するためには、外部磁界が印加されない状態
で、 ＨJ ＋ Ｈd ＋ Ｈint ＝ ０・・・・・（１） となることが望ましい。
【０００９】ところで、スピンバルブ型薄膜素子が作動
していない状態、つまり、センス電流Ｊが与えられてい
ない場合には、センス電流磁界ＨJ は発生していない。
この状態で、バイアス層１０５，１０５の磁界によっ
て、フリー磁性層１０４の変動磁化Ｍf は、その方向が
揃えられている。つまり、センス電流Ｊが与えられてい
ない場合、バイアス層１０５，１０５により規定される
フリー磁性層１０４の変動磁化Ｍf は、固定磁性層１０
２の固定磁化Ｍp と直交しておらず、センス電流Ｊが流
れて初めてこれらが直交するように、センス電流Ｊの寄
与を見越して設定されている。このため、センス電流Ｊ
が与えられておらず、センス電流磁界ＨJ が発生してい
ない場合には、フリー磁性層１０４の変動磁化Ｍf は、
固定磁性層１０２の固定磁化Ｍp と反対側を向こうとす
る。
していない状態、つまり、センス電流Ｊが与えられてい
ない場合には、センス電流磁界ＨJ は発生していない。
この状態で、バイアス層１０５，１０５の磁界によっ
て、フリー磁性層１０４の変動磁化Ｍf は、その方向が
揃えられている。つまり、センス電流Ｊが与えられてい
ない場合、バイアス層１０５，１０５により規定される
フリー磁性層１０４の変動磁化Ｍf は、固定磁性層１０
２の固定磁化Ｍp と直交しておらず、センス電流Ｊが流
れて初めてこれらが直交するように、センス電流Ｊの寄
与を見越して設定されている。このため、センス電流Ｊ
が与えられておらず、センス電流磁界ＨJ が発生してい
ない場合には、フリー磁性層１０４の変動磁化Ｍf は、
固定磁性層１０２の固定磁化Ｍp と反対側を向こうとす
る。
【００１０】ここで、このスピンバルブ型薄膜素子は、
図１６に示すように、バイアス層１０５，１０５の上に
形成された電極層１０８，１０８が積層体１０９の上側
に延出したオーバーレイ部１０８ａ，１０８ａを有して
いる。これにより、電極層１０８からフリー磁性層１０
４、固定磁性層１０２、非磁性導電層１０３に。検出電
流（センス電流Ｊ）を与えた場合、このセンス電流Ｊ
は、その大部分が、このオーバーレイ部１０８ａ先端か
ら積層体１０９に流入することになる。このため、フリ
ー磁性層１０４に、センス電流Ｊの流れる中央部分１０
４ａと、センス電流のほとんど流れない両側部分（電極
オーバーレイ部）１０４ｂ，１０４ｂとが発生する。
図１６に示すように、バイアス層１０５，１０５の上に
形成された電極層１０８，１０８が積層体１０９の上側
に延出したオーバーレイ部１０８ａ，１０８ａを有して
いる。これにより、電極層１０８からフリー磁性層１０
４、固定磁性層１０２、非磁性導電層１０３に。検出電
流（センス電流Ｊ）を与えた場合、このセンス電流Ｊ
は、その大部分が、このオーバーレイ部１０８ａ先端か
ら積層体１０９に流入することになる。このため、フリ
ー磁性層１０４に、センス電流Ｊの流れる中央部分１０
４ａと、センス電流のほとんど流れない両側部分（電極
オーバーレイ部）１０４ｂ，１０４ｂとが発生する。
【００１１】センス電流Ｊが流れている中央部分１０４
ａでは、上述したように、センス電流磁界ＨJ が発生し
ており、各磁界の寄与がバランスのとれた、ＨJ ＋ Ｈ
d ＋Ｈint ＝ ０ の状態となっている。このため、外
部磁界が印加されない状態で、この中央部分１０４ａの
変動磁化Ｍf は、固定磁性層１０２の固定磁化Ｍpと直
交している。しかし、センス電流Ｊが流れていない両側
部分１０４ｂ，１０４ｂでは、上述したように、センス
電流磁界ＨJ が発生していないため、この両側部分１０
４ｂ，１０４ｂの変動磁化Ｍf は、固定磁性層１０２の
固定磁化Ｍp と反対側を向こうとする。このため、外部
磁界が印加されない状態で、この両側部分１０４ｂ，１
０４ｂの変動磁化Ｍf は、固定磁性層１０２の固定磁化
Ｍp と直交していない。この結果、図１８に示すよう
に、フリー磁性層１０４中において磁化方向のずれを生
じる。図１８は、図１６に示すスピンバルブ型薄膜素子
におけるセンス電流５ｍＡ印加時のマイクロマグネティ
ックシュミレーションによるフリー磁性層１０４の磁化
方向分布を示すベクトルマップである。この図から判る
ように、素子の中央部分１０４ａの磁化方向と、電極両
側部分１０４ｂ，１０４ｂの磁化方向とは大きく異な
る。すなわち、中央部１０４ａでは磁化方向はほぼ一方
向に向いているのに対して、電極両側部分１０４ｂで
は、中央部分１０４ａと隣接する部分で磁化の方向が傾
いたものとなっている。
ａでは、上述したように、センス電流磁界ＨJ が発生し
ており、各磁界の寄与がバランスのとれた、ＨJ ＋ Ｈ
d ＋Ｈint ＝ ０ の状態となっている。このため、外
部磁界が印加されない状態で、この中央部分１０４ａの
変動磁化Ｍf は、固定磁性層１０２の固定磁化Ｍpと直
交している。しかし、センス電流Ｊが流れていない両側
部分１０４ｂ，１０４ｂでは、上述したように、センス
電流磁界ＨJ が発生していないため、この両側部分１０
４ｂ，１０４ｂの変動磁化Ｍf は、固定磁性層１０２の
固定磁化Ｍp と反対側を向こうとする。このため、外部
磁界が印加されない状態で、この両側部分１０４ｂ，１
０４ｂの変動磁化Ｍf は、固定磁性層１０２の固定磁化
Ｍp と直交していない。この結果、図１８に示すよう
に、フリー磁性層１０４中において磁化方向のずれを生
じる。図１８は、図１６に示すスピンバルブ型薄膜素子
におけるセンス電流５ｍＡ印加時のマイクロマグネティ
ックシュミレーションによるフリー磁性層１０４の磁化
方向分布を示すベクトルマップである。この図から判る
ように、素子の中央部分１０４ａの磁化方向と、電極両
側部分１０４ｂ，１０４ｂの磁化方向とは大きく異な
る。すなわち、中央部１０４ａでは磁化方向はほぼ一方
向に向いているのに対して、電極両側部分１０４ｂで
は、中央部分１０４ａと隣接する部分で磁化の方向が傾
いたものとなっている。
【００１２】このように、オーバーレイ部１０８ａ先端
付近においてフリー磁性層１０４が区分された状態が著
しい場合には、図１９に示すように、フリー磁性層１０
４内にあたかも磁壁１０４ｃ，１０４ｃができたように
単磁区化が妨げられ、磁化の不均一が発生し、スピンバ
ルブ型薄膜素子において磁気記録媒体からの信号の処理
が不正確になる不安定性（ instability ） の原因とな
るバルクハイゼンノイズ等が発生する可能性があった。
付近においてフリー磁性層１０４が区分された状態が著
しい場合には、図１９に示すように、フリー磁性層１０
４内にあたかも磁壁１０４ｃ，１０４ｃができたように
単磁区化が妨げられ、磁化の不均一が発生し、スピンバ
ルブ型薄膜素子において磁気記録媒体からの信号の処理
が不正確になる不安定性（ instability ） の原因とな
るバルクハイゼンノイズ等が発生する可能性があった。
【００１３】図２０は、従来のスピンバルブ型薄膜素子
の他の例を記録媒体との対向面（ＡＢＳ面）側から見た
場合の構造を示した断面図である。図２０に示すスピン
バルブ型薄膜素子は、上述したスピンバルブ型薄膜素子
と同様に、反強磁性層１２２、固定磁性層１２３、非磁
性導電層１２４、フリー磁性層１２５が一層ずつ形成さ
れているが積層順序が逆になっており、いわゆるトップ
型のシングルスピンバルブ型薄膜素子である。このスピ
ンバルブ型薄膜素子では、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。
の他の例を記録媒体との対向面（ＡＢＳ面）側から見た
場合の構造を示した断面図である。図２０に示すスピン
バルブ型薄膜素子は、上述したスピンバルブ型薄膜素子
と同様に、反強磁性層１２２、固定磁性層１２３、非磁
性導電層１２４、フリー磁性層１２５が一層ずつ形成さ
れているが積層順序が逆になっており、いわゆるトップ
型のシングルスピンバルブ型薄膜素子である。このスピ
ンバルブ型薄膜素子では、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。
【００１４】図２０において、符号１２１は、基板上に
設けられている下地層を示している。この下地層１２１
の上には、フリー磁性層１２５が形成され、さらに前記
フリー磁性層１２５の上には、非磁性導電層１２４が形
成されている。この非磁性導電層１２４の上には、固定
磁性層１２３が形成され、前記固定磁性層１２３の上に
は、反強磁性層１２２が形成されている。さらに、前記
反強磁性層１２２の上には、保護層１２７が形成されて
いる。また、符号１２６、１２６は、バイアス層を、符
号１２８、１２８は、電極層を、符号１２９は、積層体
を示している。さらに、このスピンバルブ型薄膜素子で
は、固定磁性層１２３の磁化方向は、Ｙ方向と反対方向
に固定されている。
設けられている下地層を示している。この下地層１２１
の上には、フリー磁性層１２５が形成され、さらに前記
フリー磁性層１２５の上には、非磁性導電層１２４が形
成されている。この非磁性導電層１２４の上には、固定
磁性層１２３が形成され、前記固定磁性層１２３の上に
は、反強磁性層１２２が形成されている。さらに、前記
反強磁性層１２２の上には、保護層１２７が形成されて
いる。また、符号１２６、１２６は、バイアス層を、符
号１２８、１２８は、電極層を、符号１２９は、積層体
を示している。さらに、このスピンバルブ型薄膜素子で
は、固定磁性層１２３の磁化方向は、Ｙ方向と反対方向
に固定されている。
【００１５】下地層１２１は、Ｔａ（タンタル）等から
なり、反強磁性層１２２が、ＩｒＭｎ合金、ＦｅＭｎ合
金、ＮｉＭｎ合金等から形成されている。さらに、前記
固定磁性層１２３およびフリー磁性層１２５は、Ｃｏ、
ＮｉＦｅ合金等から形成され、非磁性導電層１２４はＣ
ｕ（銅）で形成され、また、バイアス層１２６，１２６
はＣｏ−Ｐｔ（コバルトー白金）合金で形成され、電極
層１２８，１２８はＣｕ等で形成されている。
なり、反強磁性層１２２が、ＩｒＭｎ合金、ＦｅＭｎ合
金、ＮｉＭｎ合金等から形成されている。さらに、前記
固定磁性層１２３およびフリー磁性層１２５は、Ｃｏ、
ＮｉＦｅ合金等から形成され、非磁性導電層１２４はＣ
ｕ（銅）で形成され、また、バイアス層１２６，１２６
はＣｏ−Ｐｔ（コバルトー白金）合金で形成され、電極
層１２８，１２８はＣｕ等で形成されている。
【００１６】また、バイアス層１２６，１２６の上に形
成された電極層１２８，１２８は、積層体１２９上側の
検出トラック幅Ｔｗの外側に延出したオーバーレイ部１
２８ａ，１２８ａを有している。このオーバーレイ部１
２８ａ，１２８ａにより、積層体１２９の両端部付近に
形成される不感領域に起因する再生出力の低下を解決す
ることが可能となっている。ここで、積層体１２９のオ
ーバーレイ部１２８ａ，１２８ａ以外の中央部分が、実
質的に磁気記録媒体からの記録磁界の再生に寄与し、磁
気抵抗効果を発揮する感度領域であり、検出トラック幅
Ｔｗを規定している。そして、オーバーレイ部１２８
ａ，１２８ａ下側の積層体１２９の両側部分は、実質的
に磁気記録媒体からの記録磁界の再生に寄与しない不感
領域となっている。
成された電極層１２８，１２８は、積層体１２９上側の
検出トラック幅Ｔｗの外側に延出したオーバーレイ部１
２８ａ，１２８ａを有している。このオーバーレイ部１
２８ａ，１２８ａにより、積層体１２９の両端部付近に
形成される不感領域に起因する再生出力の低下を解決す
ることが可能となっている。ここで、積層体１２９のオ
ーバーレイ部１２８ａ，１２８ａ以外の中央部分が、実
質的に磁気記録媒体からの記録磁界の再生に寄与し、磁
気抵抗効果を発揮する感度領域であり、検出トラック幅
Ｔｗを規定している。そして、オーバーレイ部１２８
ａ，１２８ａ下側の積層体１２９の両側部分は、実質的
に磁気記録媒体からの記録磁界の再生に寄与しない不感
領域となっている。
【００１７】このスピンバルブ型薄膜素子においても、
上述した図１６に示す例と同様に、電極層１２８，１２
８から、固定磁性層１２３、非磁性導電層１２４、フリ
ー磁性層１２５、付近に検出電流（センス電流Ｊ）を与
えた場合、このセンス電流Ｊの大部分を、このオーバー
レイ部１２８ａから積層体１２９に流入することを目的
としている。しかし、このスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、オーバーレイ部１２８ａ，１２８ａに接する積
層体１２９の上側に反強磁性層１２２が位置し、この反
強磁性層１２２の下に固定磁性層１２３およびフリー磁
性層１２５が存在する。このため、オーバーレイ部１２
８ａから固定磁性層１２３、非磁性導電層１２４、フリ
ー磁性層１２５付近に、センス電流Ｊが流れるために
は、反強磁性層１２２付近を経由することが必要であ
る。
上述した図１６に示す例と同様に、電極層１２８，１２
８から、固定磁性層１２３、非磁性導電層１２４、フリ
ー磁性層１２５、付近に検出電流（センス電流Ｊ）を与
えた場合、このセンス電流Ｊの大部分を、このオーバー
レイ部１２８ａから積層体１２９に流入することを目的
としている。しかし、このスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、オーバーレイ部１２８ａ，１２８ａに接する積
層体１２９の上側に反強磁性層１２２が位置し、この反
強磁性層１２２の下に固定磁性層１２３およびフリー磁
性層１２５が存在する。このため、オーバーレイ部１２
８ａから固定磁性層１２３、非磁性導電層１２４、フリ
ー磁性層１２５付近に、センス電流Ｊが流れるために
は、反強磁性層１２２付近を経由することが必要であ
る。
【００１８】この反強磁性層１２２には、比抵抗の高い
ＩｒＭｎ合金、ＦｅＭｎ合金、ＮｉＭｎ合金等が用いら
れている。例えば、このＩｒＭｎ合金、ＦｅＭｎ合金、
ＮｉＭｎ合金の比抵抗は、いずれも２００μΩｃｍ程度
であり、これは、１０μΩｃｍオーダー程度である固定
磁性層１２３およびフリー磁性層１２５を構成するＮｉ
Ｆｅ合金等の比抵抗に比べて一桁大きく、また、１μΩ
ｃｍオーダー程度である非磁性導電層１２４を構成する
Ｃｕの比抵抗に比べてさらに一桁大きい。このように、
反強磁性層１２２の比抵抗が大きいため、オーバーレイ
部１２８ａから流れ込むセンス電流Ｊが大きな抵抗を受
け、これ以外に図２０に示すように、バイアス層１２６
を経由して反強磁性層１２２の下側に直接流れ込む分流
Ｊ’の成分が無視できない大きさになる。
ＩｒＭｎ合金、ＦｅＭｎ合金、ＮｉＭｎ合金等が用いら
れている。例えば、このＩｒＭｎ合金、ＦｅＭｎ合金、
ＮｉＭｎ合金の比抵抗は、いずれも２００μΩｃｍ程度
であり、これは、１０μΩｃｍオーダー程度である固定
磁性層１２３およびフリー磁性層１２５を構成するＮｉ
Ｆｅ合金等の比抵抗に比べて一桁大きく、また、１μΩ
ｃｍオーダー程度である非磁性導電層１２４を構成する
Ｃｕの比抵抗に比べてさらに一桁大きい。このように、
反強磁性層１２２の比抵抗が大きいため、オーバーレイ
部１２８ａから流れ込むセンス電流Ｊが大きな抵抗を受
け、これ以外に図２０に示すように、バイアス層１２６
を経由して反強磁性層１２２の下側に直接流れ込む分流
Ｊ’の成分が無視できない大きさになる。
【００１９】この結果、オーバーレイ部１２８ａ，１２
８ａ下方の積層体１２９における図２０にＱで示す領域
において、センス電流が流れるようになる。そのため、
不感領域であるべきこの領域Ｑが、外部磁界に対して磁
気抵抗変化を起こしてしまい、感度領域の再生出力に対
して余計な信号を出力してしまう結果を招く。特に、磁
気記録媒体における記録密度の高密度化にともない、磁
気記録媒体における記録トラック幅および記録トラック
間隔を減少させて狭トラック化を図った場合、本来感度
領域で読み出すべき磁気記録トラックに対して、隣接す
る磁気記録トラックの情報を、上記Ｑ領域において読み
出してしまうというサイドリーディングが発生し、これ
が出力信号に対してノイズとなりエラーを招く結果とな
る。
８ａ下方の積層体１２９における図２０にＱで示す領域
において、センス電流が流れるようになる。そのため、
不感領域であるべきこの領域Ｑが、外部磁界に対して磁
気抵抗変化を起こしてしまい、感度領域の再生出力に対
して余計な信号を出力してしまう結果を招く。特に、磁
気記録媒体における記録密度の高密度化にともない、磁
気記録媒体における記録トラック幅および記録トラック
間隔を減少させて狭トラック化を図った場合、本来感度
領域で読み出すべき磁気記録トラックに対して、隣接す
る磁気記録トラックの情報を、上記Ｑ領域において読み
出してしまうというサイドリーディングが発生し、これ
が出力信号に対してノイズとなりエラーを招く結果とな
る。
【００２０】図２１に従来のその他の例のスピンバルブ
型薄膜素子を示す。このスピンバルブ型薄膜素子が図１
６及び図２０に示したスピンバルブ型薄膜素子と特に異
なるところは、固定磁性層の構造とフリー磁性層の構造
である。図２１に示すスピンバルブ型薄膜素子は、下地
層１２１上に反強磁性層１２２が形成され、該反強磁性
層１２２上に固定磁性層１５３が形成され、さらに固定
磁性層１５３上に非磁性導電層１２４が形成され、該非
磁性導電層１２４上にフリー磁性層１７５が形成され、
さらにフリー磁性層１７５上に保護層１２７が形成さ
れ、これらの各層により積層体１６０が形成されている
ものである。
型薄膜素子を示す。このスピンバルブ型薄膜素子が図１
６及び図２０に示したスピンバルブ型薄膜素子と特に異
なるところは、固定磁性層の構造とフリー磁性層の構造
である。図２１に示すスピンバルブ型薄膜素子は、下地
層１２１上に反強磁性層１２２が形成され、該反強磁性
層１２２上に固定磁性層１５３が形成され、さらに固定
磁性層１５３上に非磁性導電層１２４が形成され、該非
磁性導電層１２４上にフリー磁性層１７５が形成され、
さらにフリー磁性層１７５上に保護層１２７が形成さ
れ、これらの各層により積層体１６０が形成されている
ものである。
【００２１】このスピンバルブ型薄膜素子の固定磁性層
１５３は、非磁性中間層１５４と、この非磁性中間層１
５４を挟む第１の固定磁性層１５５と第２の固定磁性層
１５６から構成されている。第１固定磁性層１５５は、
非磁性中間層１５４より反強磁性層１２２側に設けら
れ、第２の固定磁性層１５６は、非磁性中間層１５４よ
り非磁性導電層１２４側に設けられている。第１の固定
磁性層１５５及び第２の固定磁性層１５６は、ＮｉＦｅ
合金等より形成されている。また、非磁性中間層１５４
は、Ｒｕ等の非磁性材料より形成されている。第１の固
定磁性層１５５と第２の固定磁性層１５６の厚さは、異
なる厚さとすることが好ましく、図２１では、第２の固
定磁性層１５６の厚さが第１の固定磁性層１５５の厚さ
よりも厚くなっている。
１５３は、非磁性中間層１５４と、この非磁性中間層１
５４を挟む第１の固定磁性層１５５と第２の固定磁性層
１５６から構成されている。第１固定磁性層１５５は、
非磁性中間層１５４より反強磁性層１２２側に設けら
れ、第２の固定磁性層１５６は、非磁性中間層１５４よ
り非磁性導電層１２４側に設けられている。第１の固定
磁性層１５５及び第２の固定磁性層１５６は、ＮｉＦｅ
合金等より形成されている。また、非磁性中間層１５４
は、Ｒｕ等の非磁性材料より形成されている。第１の固
定磁性層１５５と第２の固定磁性層１５６の厚さは、異
なる厚さとすることが好ましく、図２１では、第２の固
定磁性層１５６の厚さが第１の固定磁性層１５５の厚さ
よりも厚くなっている。
【００２２】第１の固定磁性層１５５と反強磁性層１２
２との界面では交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生
し、第１の固定磁性層１５５の磁化方向は反強磁性層１
２２との交換結合磁界により図示Ｙ方向の反対方向に固
定され、第２の固定磁性層１５６は第１の固定磁性層１
５５と反強磁性的に結合してその磁化方向が図示Ｙ方向
に固定されている。第１、第２の固定磁性層１５５、１
５６の磁化方向が互いに反平行になっているので、第
１、第２の固定磁性層１５５、１５６の磁気モーメント
が相互に打ち消し合う関係にあるが、第２の固定磁性層
１５６の厚さが第１の固定磁性層１５５より大きく、こ
の第２の固定磁性層１５６に起因する自発磁化が僅かに
残る結果となり、固定磁性層１５３が人工的なフェリ磁
性状態となっている。そしてこの小さな自発磁化によっ
て反強磁性層１２２との交換結合磁界が更に増幅され、
固定磁性層１５３の磁化方向が図示Ｙ方向に固定され
る。
２との界面では交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生
し、第１の固定磁性層１５５の磁化方向は反強磁性層１
２２との交換結合磁界により図示Ｙ方向の反対方向に固
定され、第２の固定磁性層１５６は第１の固定磁性層１
５５と反強磁性的に結合してその磁化方向が図示Ｙ方向
に固定されている。第１、第２の固定磁性層１５５、１
５６の磁化方向が互いに反平行になっているので、第
１、第２の固定磁性層１５５、１５６の磁気モーメント
が相互に打ち消し合う関係にあるが、第２の固定磁性層
１５６の厚さが第１の固定磁性層１５５より大きく、こ
の第２の固定磁性層１５６に起因する自発磁化が僅かに
残る結果となり、固定磁性層１５３が人工的なフェリ磁
性状態となっている。そしてこの小さな自発磁化によっ
て反強磁性層１２２との交換結合磁界が更に増幅され、
固定磁性層１５３の磁化方向が図示Ｙ方向に固定され
る。
【００２３】また、このスピンバルブ型薄膜素子のフリ
ー磁性層１７５は、非磁性中間層１７６と、この非磁性
中間層１７６を挟む第１のフリー磁性層１７７と第２の
フリー磁性層１７８から構成されている。第１のフリー
磁性層１７７は、非磁性中間層１７６より保護層１２７
側に設けられ、第２のフリー磁性層１７８は、非磁性中
間層１７６より非磁性導電層１２４側に設けられてい
る。また、第１のフリー磁性層１７７は、ＮｉＦｅ合金
等の強磁性材料により形成され、非磁性中間層１７６は
Ｒｕ等の非磁性材料により形成されている
ー磁性層１７５は、非磁性中間層１７６と、この非磁性
中間層１７６を挟む第１のフリー磁性層１７７と第２の
フリー磁性層１７８から構成されている。第１のフリー
磁性層１７７は、非磁性中間層１７６より保護層１２７
側に設けられ、第２のフリー磁性層１７８は、非磁性中
間層１７６より非磁性導電層１２４側に設けられてい
る。また、第１のフリー磁性層１７７は、ＮｉＦｅ合金
等の強磁性材料により形成され、非磁性中間層１７６は
Ｒｕ等の非磁性材料により形成されている
【００２４】第２のフリー磁性層１７８の厚さｔ2は、
第１のフリー磁性層１７７の厚さｔ1よりも厚く形成さ
れている。また、第１のフリー磁性層１７７及び第２の
フリー磁性層１７８の飽和磁化をそれぞれＭ1、Ｍ2とし
たとき、第１のフリー磁性層１７７及び第２のフリー磁
性層１７８の磁気的膜厚はそれぞれＭ1・ｔ1、Ｍ2・ｔ2
となる。
第１のフリー磁性層１７７の厚さｔ1よりも厚く形成さ
れている。また、第１のフリー磁性層１７７及び第２の
フリー磁性層１７８の飽和磁化をそれぞれＭ1、Ｍ2とし
たとき、第１のフリー磁性層１７７及び第２のフリー磁
性層１７８の磁気的膜厚はそれぞれＭ1・ｔ1、Ｍ2・ｔ2
となる。
【００２５】そしてこのフリー磁性層１７５は、第１の
フリー磁性層１７７と第２のフリー磁性層１７８との磁
気的膜厚の関係を、Ｍ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とするように構
成されている。また、第１のフリー磁性層１７７及び第
２のフリー磁性層１７８は、相互に反強磁性的に結合自
在とされている。即ち、第２フリー磁性層１７８の磁化
方向がバイアス層１２６、１２６により図示Ｘ1 方向に
揃えられた場合、第１フリー磁性層１７７の磁化方向
は、図示Ｘ1方向の反対方向に揃えられる。また、第
１、第２のフリー磁性層１７７、１７８の磁気的膜厚の
関係がＭ2・ ｔ2＞Ｍ1・ｔ1 であることから、第２のフ
リー磁性層１７８の磁化が残存した状態となり、フリー
磁性層１７５全体の磁化方向が図示Ｘ1 と反対方向の方
向に揃えられる。このときのフリー磁性層１７５の実効
膜厚は、（Ｍ2・ｔ2−Ｍ1・ｔ1）となる。このように、
第１のフリー磁性層１７７と第２のフリー磁性層１７８
は、それぞれの磁化方向が反平行方向となるように反強
磁性的に結合され、かつ磁気的膜厚の関係がＭ2・ｔ2＞
Ｍ1・ｔ1であるので、人工的なフェリ磁性状態となって
いる。またこれによりフリー磁性層１７５の磁化方向と
固定磁性層１５３の磁化方向とが交差する関係となる。
フリー磁性層１７７と第２のフリー磁性層１７８との磁
気的膜厚の関係を、Ｍ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とするように構
成されている。また、第１のフリー磁性層１７７及び第
２のフリー磁性層１７８は、相互に反強磁性的に結合自
在とされている。即ち、第２フリー磁性層１７８の磁化
方向がバイアス層１２６、１２６により図示Ｘ1 方向に
揃えられた場合、第１フリー磁性層１７７の磁化方向
は、図示Ｘ1方向の反対方向に揃えられる。また、第
１、第２のフリー磁性層１７７、１７８の磁気的膜厚の
関係がＭ2・ ｔ2＞Ｍ1・ｔ1 であることから、第２のフ
リー磁性層１７８の磁化が残存した状態となり、フリー
磁性層１７５全体の磁化方向が図示Ｘ1 と反対方向の方
向に揃えられる。このときのフリー磁性層１７５の実効
膜厚は、（Ｍ2・ｔ2−Ｍ1・ｔ1）となる。このように、
第１のフリー磁性層１７７と第２のフリー磁性層１７８
は、それぞれの磁化方向が反平行方向となるように反強
磁性的に結合され、かつ磁気的膜厚の関係がＭ2・ｔ2＞
Ｍ1・ｔ1であるので、人工的なフェリ磁性状態となって
いる。またこれによりフリー磁性層１７５の磁化方向と
固定磁性層１５３の磁化方向とが交差する関係となる。
【００２６】このスピンバルブ型薄膜素子では、ハード
ディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界により、図示Ｘ
1 方向に揃えられたフリー磁性層１７５の磁化方向が変
動すると、図示Ｙ方向に固定された固定磁性層１５３の
磁化との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変
化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が
検出される。またフリー磁性層１７５は、相互に反強磁
性的に結合した第１、第２のフリー磁性層１７７、１７
８から構成されているので、フリー磁性層１７５全体の
磁化方向が僅かな大きさの外部磁界によって変動し、ス
ピンバルブ型薄膜磁気素子の感度が高くなる効果を有し
ている。しかしながら、このスピンバルブ型薄膜磁気素
子においても上記バイアス層１２６，１２６の積層体１
６０の側面上部に接合されている部分の断面形状は、上
記側面上部の上端に近づくにつれて厚さが薄くなってい
る。そして、積層体１６０の側面上端に接合されている
先端部１２６ａ，１２６ａは尖った断面形状となってい
る。このため、第１のフリー磁性層１７７の中央部では
磁化の方向が第２のフリー磁性層１７８の磁化の向きと
逆向き（Ｘ１方向の逆向き）の揃っているものの、第１
のフリー磁性層１７７の両端部では磁化の方向が乱れて
しまうという欠点がある。これは第２のフリー磁性層が
Ｘ１方向に磁化されることにより、第２のフリー磁性層
と反平行に結合された第１のフリー磁性層がＸ１方向と
逆向きに磁化され、第１のフリー磁性層の端部でバイア
ス層１２６からの磁界と逆向きとなることで、フラスト
レーションを生じることによっている。第１のフリー磁
性層の磁化分布がトラック両端部で乱れることにより、
これと結合状態にある第２のフリー磁性層の磁化分布も
トラック両端部で乱れることになり、再生波形の歪みや
不安定性の原因となる。図２２にフリー磁性層の磁化方
向分布を示す。
ディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界により、図示Ｘ
1 方向に揃えられたフリー磁性層１７５の磁化方向が変
動すると、図示Ｙ方向に固定された固定磁性層１５３の
磁化との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変
化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が
検出される。またフリー磁性層１７５は、相互に反強磁
性的に結合した第１、第２のフリー磁性層１７７、１７
８から構成されているので、フリー磁性層１７５全体の
磁化方向が僅かな大きさの外部磁界によって変動し、ス
ピンバルブ型薄膜磁気素子の感度が高くなる効果を有し
ている。しかしながら、このスピンバルブ型薄膜磁気素
子においても上記バイアス層１２６，１２６の積層体１
６０の側面上部に接合されている部分の断面形状は、上
記側面上部の上端に近づくにつれて厚さが薄くなってい
る。そして、積層体１６０の側面上端に接合されている
先端部１２６ａ，１２６ａは尖った断面形状となってい
る。このため、第１のフリー磁性層１７７の中央部では
磁化の方向が第２のフリー磁性層１７８の磁化の向きと
逆向き（Ｘ１方向の逆向き）の揃っているものの、第１
のフリー磁性層１７７の両端部では磁化の方向が乱れて
しまうという欠点がある。これは第２のフリー磁性層が
Ｘ１方向に磁化されることにより、第２のフリー磁性層
と反平行に結合された第１のフリー磁性層がＸ１方向と
逆向きに磁化され、第１のフリー磁性層の端部でバイア
ス層１２６からの磁界と逆向きとなることで、フラスト
レーションを生じることによっている。第１のフリー磁
性層の磁化分布がトラック両端部で乱れることにより、
これと結合状態にある第２のフリー磁性層の磁化分布も
トラック両端部で乱れることになり、再生波形の歪みや
不安定性の原因となる。図２２にフリー磁性層の磁化方
向分布を示す。
【００２７】次に、薄膜磁気へッドについて説明する。
図２３は、薄膜磁気ヘッドの一例を示した斜視図であ
る。この薄膜磁気ヘッドは、ハードディスク装置などの
磁気記録媒体に搭載される浮上式のものである。この薄
膜磁気ヘッドのスライダ２５１は、図２３において符号
２３５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、符号２３６で示す側がトレーリング
側である。このスライダ２５１のディスクに対向する面
では、レール状のＡＢＳ面（エアーベアリング面：レー
ル部の浮上面）２５１ａ、２５１ｂと、エアーグルーブ
２５１ｃとが形成されている。そして、このスライダ２
５１のトレーリング側の端面２５１ｄには、磁気コア部
２５０が設けられている。
図２３は、薄膜磁気ヘッドの一例を示した斜視図であ
る。この薄膜磁気ヘッドは、ハードディスク装置などの
磁気記録媒体に搭載される浮上式のものである。この薄
膜磁気ヘッドのスライダ２５１は、図２３において符号
２３５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、符号２３６で示す側がトレーリング
側である。このスライダ２５１のディスクに対向する面
では、レール状のＡＢＳ面（エアーベアリング面：レー
ル部の浮上面）２５１ａ、２５１ｂと、エアーグルーブ
２５１ｃとが形成されている。そして、このスライダ２
５１のトレーリング側の端面２５１ｄには、磁気コア部
２５０が設けられている。
【００２８】この例で示す薄膜磁気ヘッドの磁気コア部
２５０は、図２４および図２５に示す構造の複合型磁気
ヘッドであり、スライダ２５１のトレーリング側端面２
５１ｄ上に、ＭＲヘッド（読出ヘッド）ｈ１と、インダ
クティブヘッド（書込ヘッド）ｈ２とが順に積層されて
構成されている。
２５０は、図２４および図２５に示す構造の複合型磁気
ヘッドであり、スライダ２５１のトレーリング側端面２
５１ｄ上に、ＭＲヘッド（読出ヘッド）ｈ１と、インダ
クティブヘッド（書込ヘッド）ｈ２とが順に積層されて
構成されている。
【００２９】図２４に示すように、この例のＭＲヘッド
ｈ１は、基板を兼ねるスライダ２５１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２５
３上に、下部ギャップ層２５４が設けられている。そし
て、下部ギャップ層２５４上には、磁気抵抗効果素子層
２４５が積層されている。この磁気抵抗効果素子層２４
５上には、上部ギャップ層２５６が形成され、その上に
上部シールド層２５７が形成されている。この上部シー
ルド層２５７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。この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２４５の抵抗を変化させ、この抵抗変化を読み取
ることで記録媒体の記録内容を読み取るものである。
ｈ１は、基板を兼ねるスライダ２５１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２５
３上に、下部ギャップ層２５４が設けられている。そし
て、下部ギャップ層２５４上には、磁気抵抗効果素子層
２４５が積層されている。この磁気抵抗効果素子層２４
５上には、上部ギャップ層２５６が形成され、その上に
上部シールド層２５７が形成されている。この上部シー
ルド層２５７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。この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２４５の抵抗を変化させ、この抵抗変化を読み取
ることで記録媒体の記録内容を読み取るものである。
【００３０】前記ＭＲヘッドｈ１に設けられている磁気
抵抗効果素子層２４５には、前述したスピンバルブ型薄
膜素子が備えられている。前述のスピンバルブ型薄膜素
子は、薄膜磁気へッド（再生用ヘッド）を構成する最も
重要なものである。
抵抗効果素子層２４５には、前述したスピンバルブ型薄
膜素子が備えられている。前述のスピンバルブ型薄膜素
子は、薄膜磁気へッド（再生用ヘッド）を構成する最も
重要なものである。
【００３１】また、インダクティブヘッドｈ２は、下部
コア層２５７の上に、ギャップ層２６４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
イル層２６６が形成されている。前記コイル層２６６
は、第１の絶縁材料層２６７Ａおよび第２の絶縁材料層
２６７Ｂに囲まれている。第２絶縁材料層２６７Ｂの上
に形成された上部コア層２６８は、ＡＢＳ面２５１ｂに
て、その磁極端部２６８ａを下部コア層２５７に、磁気
ギャップＧの厚みをあけて対向させ、図２４および図２
５に示すように、その基端部２６８ｂを下部コア層２５
７と磁気的に接続させて設けられている。また、上部コ
ア層２６８の上には、アルミナなどからなる保護層２６
９が設けられている。
コア層２５７の上に、ギャップ層２６４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
イル層２６６が形成されている。前記コイル層２６６
は、第１の絶縁材料層２６７Ａおよび第２の絶縁材料層
２６７Ｂに囲まれている。第２絶縁材料層２６７Ｂの上
に形成された上部コア層２６８は、ＡＢＳ面２５１ｂに
て、その磁極端部２６８ａを下部コア層２５７に、磁気
ギャップＧの厚みをあけて対向させ、図２４および図２
５に示すように、その基端部２６８ｂを下部コア層２５
７と磁気的に接続させて設けられている。また、上部コ
ア層２６８の上には、アルミナなどからなる保護層２６
９が設けられている。
【００３２】このようなインダクティブヘッドｈ２で
は、コイル層２６６に記録電流が与えられ、コイル層２
６６からコア層に記録磁束が与えられる。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２５７と上部コア層２６８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。
は、コイル層２６６に記録電流が与えられ、コイル層２
６６からコア層に記録磁束が与えられる。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２５７と上部コア層２６８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。
【００３３】このような薄膜磁気へッドを製造するに
は、まず、図２４に示す磁性材料製の下部シールド層２
５３上に下部ギャップ層２５４を形成した後、磁気抵抗
効果素子層２５４を構成する前記スピンバルブ型薄膜素
子を形成する。その後、前記スピンバルブ型薄膜素子の
上に、上部ギヤップ層２５６を介して上部シールド層２
５７を形成すると、ＭＲヘッド（読出ヘッド）ｈ１が完
成する。続いて、前記ＭＲヘッドｈ１の上部シールド層
２５７と兼用である下部コア層２５７の上に、ギャップ
層２６４を形成し、その上に螺旋状のコイル層２６６
を、第１の絶縁材料層２６７Ａおよび第２の絶縁材料層
２６７Ｂで囲むように形成する。さらに、第２絶縁材料
層２６７Ｂの上に上部コア層２６８を形成し、上部コア
層２６８の上に、保護層２６９を設けることによって薄
膜磁気へッドが完成する。
は、まず、図２４に示す磁性材料製の下部シールド層２
５３上に下部ギャップ層２５４を形成した後、磁気抵抗
効果素子層２５４を構成する前記スピンバルブ型薄膜素
子を形成する。その後、前記スピンバルブ型薄膜素子の
上に、上部ギヤップ層２５６を介して上部シールド層２
５７を形成すると、ＭＲヘッド（読出ヘッド）ｈ１が完
成する。続いて、前記ＭＲヘッドｈ１の上部シールド層
２５７と兼用である下部コア層２５７の上に、ギャップ
層２６４を形成し、その上に螺旋状のコイル層２６６
を、第１の絶縁材料層２６７Ａおよび第２の絶縁材料層
２６７Ｂで囲むように形成する。さらに、第２絶縁材料
層２６７Ｂの上に上部コア層２６８を形成し、上部コア
層２６８の上に、保護層２６９を設けることによって薄
膜磁気へッドが完成する。
【００３４】このような薄膜磁気へッドは、前述したス
ピンバルブ型薄膜素子が備えられた薄膜磁気へッドであ
るので、耐熱性、信頼性に優れ、アシンメトリーの小さ
い薄膜磁気へッドとなる利点を有している。
ピンバルブ型薄膜素子が備えられた薄膜磁気へッドであ
るので、耐熱性、信頼性に優れ、アシンメトリーの小さ
い薄膜磁気へッドとなる利点を有している。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】前述の通り、図１６に
示したような電極オーバーレイ部１０４ｂ，１０４ｂを
有する構造のスピンバルブ型薄膜素子においては、図１
８に示すようにフリー磁性層１０４中において磁化方向
のずれが生じ、素子の中央部分１０４ａの磁化方向の分
布と電極オーバーレイ部１０４ｂ，１０４ｂの磁化方向
の分布とは大きく異なったものとなる。
示したような電極オーバーレイ部１０４ｂ，１０４ｂを
有する構造のスピンバルブ型薄膜素子においては、図１
８に示すようにフリー磁性層１０４中において磁化方向
のずれが生じ、素子の中央部分１０４ａの磁化方向の分
布と電極オーバーレイ部１０４ｂ，１０４ｂの磁化方向
の分布とは大きく異なったものとなる。
【００３６】このように、オーバーレイ部１０８ａ先端
付近においてフリー磁性層１０４が区分された状態が著
しい場合には、磁化の不均一が発生し、スピンバルブ型
薄膜素子において磁気記録媒体からの信号の処理が不正
確になる不安定性（instability）の原因となるバルク
ハイゼンノイズが発生する。
付近においてフリー磁性層１０４が区分された状態が著
しい場合には、磁化の不均一が発生し、スピンバルブ型
薄膜素子において磁気記録媒体からの信号の処理が不正
確になる不安定性（instability）の原因となるバルク
ハイゼンノイズが発生する。
【００３７】図２０に示すトップ型のスピンバルブ型薄
膜素子においては、オーバーレイ部１２８ａ，１２８ａ
に接する積層体１２９の上側に反強磁性層１２２が位置
し、この反強磁性層１２２の下に固定磁性層１２３およ
びフリー磁性層１２５が存在するため、オーバーレイ部
１２８ａから固定磁性層１２３、非磁性導電層１２４、
フリー磁性層１２５付近にセンス電流Ｊが流れるために
は、反強磁性層１２２付近を経由することが必要であ
る。
膜素子においては、オーバーレイ部１２８ａ，１２８ａ
に接する積層体１２９の上側に反強磁性層１２２が位置
し、この反強磁性層１２２の下に固定磁性層１２３およ
びフリー磁性層１２５が存在するため、オーバーレイ部
１２８ａから固定磁性層１２３、非磁性導電層１２４、
フリー磁性層１２５付近にセンス電流Ｊが流れるために
は、反強磁性層１２２付近を経由することが必要であ
る。
【００３８】この反強磁性層１２２には、比抵抗の高い
合金が使用されているため、オーバーレイ部１２８ａか
ら流れ込むセンス電流Ｊが大きな抵抗を受け、これ以外
に、バイアス層１２６を経由して反強磁性層１２２の下
側に直接流れ込む分流Ｊ’の成分が大きくなる。
合金が使用されているため、オーバーレイ部１２８ａか
ら流れ込むセンス電流Ｊが大きな抵抗を受け、これ以外
に、バイアス層１２６を経由して反強磁性層１２２の下
側に直接流れ込む分流Ｊ’の成分が大きくなる。
【００３９】この結果、オーバーレイ部１２８ａ，１２
８ａ下方の積層体１２９の領域において、センス電流が
流れるようになる。そのため、不感領域であるべきこの
領域Ｑが、外部磁界に対して磁気抵抗変化を起こしてし
まい、感度領域の再生出力に対して余計な信号を出力し
てしまう欠点がある。特に、磁気記録媒体における記録
密度の高密度化にともない、磁気記録媒体における記録
トラック幅および記録トラック間隔を減少させて狭トラ
ック化を図った場合、本来感度領域で読み出すべき磁気
記録トラックに対して、隣接する磁気記録トラックの情
報を、上記Ｑ領域において読み出してしまうというサイ
ドリーディングが発生し、これが出力信号に対してノイ
ズとなりエラーを招くという問題点がある。このように
従来のスピンバルブ型薄膜素子に対しては、根本的によ
り一層の出力特性の向上、並びに感度の向上を図りたい
という要求が存在していた。これらの問題点が解決され
れば、薄膜磁気ヘッドの性能もさらに向上することにな
る。
８ａ下方の積層体１２９の領域において、センス電流が
流れるようになる。そのため、不感領域であるべきこの
領域Ｑが、外部磁界に対して磁気抵抗変化を起こしてし
まい、感度領域の再生出力に対して余計な信号を出力し
てしまう欠点がある。特に、磁気記録媒体における記録
密度の高密度化にともない、磁気記録媒体における記録
トラック幅および記録トラック間隔を減少させて狭トラ
ック化を図った場合、本来感度領域で読み出すべき磁気
記録トラックに対して、隣接する磁気記録トラックの情
報を、上記Ｑ領域において読み出してしまうというサイ
ドリーディングが発生し、これが出力信号に対してノイ
ズとなりエラーを招くという問題点がある。このように
従来のスピンバルブ型薄膜素子に対しては、根本的によ
り一層の出力特性の向上、並びに感度の向上を図りたい
という要求が存在していた。これらの問題点が解決され
れば、薄膜磁気ヘッドの性能もさらに向上することにな
る。
【００４０】また、図２１に示した２層のフリー磁性層
を有する構造のスピンバルブ型薄膜素子では、バイアス
層１２６、１２６は、積層体１６０の側面と接合して形
成されている。上記バイアス層１２６、１２６の積層体
１６０の側面上部に接合されている部分の断面形状は、
上記側面上部の上端に近づくにつれて、厚さが薄くなっ
ている。そして、積層体１６０の側面上端に接合されて
いる先端部１２６ａ、１２６ａは、尖った断面形状とな
っている。
を有する構造のスピンバルブ型薄膜素子では、バイアス
層１２６、１２６は、積層体１６０の側面と接合して形
成されている。上記バイアス層１２６、１２６の積層体
１６０の側面上部に接合されている部分の断面形状は、
上記側面上部の上端に近づくにつれて、厚さが薄くなっ
ている。そして、積層体１６０の側面上端に接合されて
いる先端部１２６ａ、１２６ａは、尖った断面形状とな
っている。
【００４１】このため、積層体１６０の側面上端に接合
されているバイアス層１２６、１２６からの漏れ磁束
が、先端部１２６ａ、１２６ａからスピンバルブ型薄膜
素子上に設けられている上部シールド層２５７に吸われ
て、図２１の矢印Ｎで示す磁束の流れとなりやすく、フ
リー磁性層１７５に加わる有効磁界が減少するという不
都合があった。このため、フリー磁性層１７５の磁区制
御を良好に行うことが困難で、安定性が悪いことが問題
となっていた。
されているバイアス層１２６、１２６からの漏れ磁束
が、先端部１２６ａ、１２６ａからスピンバルブ型薄膜
素子上に設けられている上部シールド層２５７に吸われ
て、図２１の矢印Ｎで示す磁束の流れとなりやすく、フ
リー磁性層１７５に加わる有効磁界が減少するという不
都合があった。このため、フリー磁性層１７５の磁区制
御を良好に行うことが困難で、安定性が悪いことが問題
となっていた。
【００４２】また、図２１に示した２層のフリー磁性層
を有する構造のスピンバルブ型薄膜素子においては、積
層体１６０の側面上端付近でのバイアス層１２６、１２
６の先端部１２６ａ、１２６ａから第１のフリー磁性層
１７７に与えられる磁場が強く、しかもこの磁場は第１
のフリー磁性層１７７に付与したい磁化方向と逆向きの
磁化を作用させる磁場である。このため、バイアス層１
２６、１２６の磁界がスピンフロップ磁界（Ｈsf）より
大きくなると、本来第１のフリー磁性層１７７に付与し
たい磁化方向と逆向きに作用させる磁場を、第１のフリ
ー磁性層１７７の両端部（各バイアス層１２６の近傍部
分）に作用させることとなり、第１のフリー磁性層１７
７の中央部では磁化の方向が第２のフリー磁性層１７８
の磁化の向きの逆向き（Ｘ1 方向の逆向き）に揃ってい
るものの、第１のフリー磁性層１７７の両端部では磁化
の方向が乱れてしまう。
を有する構造のスピンバルブ型薄膜素子においては、積
層体１６０の側面上端付近でのバイアス層１２６、１２
６の先端部１２６ａ、１２６ａから第１のフリー磁性層
１７７に与えられる磁場が強く、しかもこの磁場は第１
のフリー磁性層１７７に付与したい磁化方向と逆向きの
磁化を作用させる磁場である。このため、バイアス層１
２６、１２６の磁界がスピンフロップ磁界（Ｈsf）より
大きくなると、本来第１のフリー磁性層１７７に付与し
たい磁化方向と逆向きに作用させる磁場を、第１のフリ
ー磁性層１７７の両端部（各バイアス層１２６の近傍部
分）に作用させることとなり、第１のフリー磁性層１７
７の中央部では磁化の方向が第２のフリー磁性層１７８
の磁化の向きの逆向き（Ｘ1 方向の逆向き）に揃ってい
るものの、第１のフリー磁性層１７７の両端部では磁化
の方向が乱れてしまう。
【００４３】このように第１のフリー磁性層１７７の両
端部の磁化の方向が乱れると、磁化の向きが第１のフリ
ー磁性層１７７の磁化の方向と反平行方向（Ｘ1 方向）
に揃えられる第２のフリー磁性層１７８は、中央部の磁
化の方向が第１のフリー磁性層１７７の磁化の向きと逆
向き（Ｘ1 方向）に揃っているものの、両端部の磁化の
方向が乱れてしまい、第１、第２のフリー磁性層１７
７、１７８の両端部の磁化の方向がいずれも反平行に揃
わなくなり、トラック幅Ｔｗの両端のところで、再生波
形不安定性の原因となり、サーボエラー等を引き起こ
し、問題となっていた。
端部の磁化の方向が乱れると、磁化の向きが第１のフリ
ー磁性層１７７の磁化の方向と反平行方向（Ｘ1 方向）
に揃えられる第２のフリー磁性層１７８は、中央部の磁
化の方向が第１のフリー磁性層１７７の磁化の向きと逆
向き（Ｘ1 方向）に揃っているものの、両端部の磁化の
方向が乱れてしまい、第１、第２のフリー磁性層１７
７、１７８の両端部の磁化の方向がいずれも反平行に揃
わなくなり、トラック幅Ｔｗの両端のところで、再生波
形不安定性の原因となり、サーボエラー等を引き起こ
し、問題となっていた。
【００４４】本来、感度向上のために磁気的膜厚を薄く
する手段として積層フェリフリー構造を採用しても、第
１のフリー磁性層がバイアス層と隣接する部分で磁化方
向の乱れが誘発され、再生信号に悪影響を及ぼす。すな
わち、トラックの端部でアシンメトリーが合わなくな
り、サーボエラー等を引き起こす原因となる。
する手段として積層フェリフリー構造を採用しても、第
１のフリー磁性層がバイアス層と隣接する部分で磁化方
向の乱れが誘発され、再生信号に悪影響を及ぼす。すな
わち、トラックの端部でアシンメトリーが合わなくな
り、サーボエラー等を引き起こす原因となる。
【００４５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、要約すれば以下の目的を達成しようとするもので
ある。 １）スピンバルブ型薄膜素子における出力特性の向上を
図ること。 ２）アシンメトリーを小さくすること。 ３）再生波形の安定性（stability）の向上を図るこ
と。 ４）サイドリーディング発生の防止を図ること。 ５）上記のようなスピンバルブ型薄膜素子の製造方法を
提供すること。 ６）上記のようなスピンバルブ型薄膜素子を備えた薄膜
磁気ヘッドを提供することを目的とするものである。
ので、要約すれば以下の目的を達成しようとするもので
ある。 １）スピンバルブ型薄膜素子における出力特性の向上を
図ること。 ２）アシンメトリーを小さくすること。 ３）再生波形の安定性（stability）の向上を図るこ
と。 ４）サイドリーディング発生の防止を図ること。 ５）上記のようなスピンバルブ型薄膜素子の製造方法を
提供すること。 ６）上記のようなスピンバルブ型薄膜素子を備えた薄膜
磁気ヘッドを提供することを目的とするものである。
【００４６】
【課題を解決するための手段】本発明のスピンバルブ型
薄膜素子では、バイアス層の一部をフリー磁性層の一部
にオーバーラップさせて設けることにより、トラック端
部において磁化方向の乱れ抑制することにより、上記問
題を解決した。すなわち、本発明のスピンバルブ型薄膜
素子は、基板上に形成された反強磁性層と、この反強磁
性層と接して形成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て形成されたフリー磁性層と、前
記フリー磁性層の表面に接して形成された非磁性保護層
とからなる積層体を有し、この積層体の両側に形成され
た１対のバイアス層と、前記バイアス層上に形成された
１対の電極層から構成されており、前記フリー磁性層は
非磁性中間層によって分断されていて、前記非磁性保護
層側に配置された第１のフリー磁性層と前記非磁性導電
層側に配置された第２のフリー磁性層とからなり、さら
に前記バイアス層が非磁性層を介して前記フリー磁性層
の上方の一部にまで延出して形成した構造のものであ
る。
薄膜素子では、バイアス層の一部をフリー磁性層の一部
にオーバーラップさせて設けることにより、トラック端
部において磁化方向の乱れ抑制することにより、上記問
題を解決した。すなわち、本発明のスピンバルブ型薄膜
素子は、基板上に形成された反強磁性層と、この反強磁
性層と接して形成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て形成されたフリー磁性層と、前
記フリー磁性層の表面に接して形成された非磁性保護層
とからなる積層体を有し、この積層体の両側に形成され
た１対のバイアス層と、前記バイアス層上に形成された
１対の電極層から構成されており、前記フリー磁性層は
非磁性中間層によって分断されていて、前記非磁性保護
層側に配置された第１のフリー磁性層と前記非磁性導電
層側に配置された第２のフリー磁性層とからなり、さら
に前記バイアス層が非磁性層を介して前記フリー磁性層
の上方の一部にまで延出して形成した構造のものであ
る。
【００４７】このような積層順序のボトム型の積層体と
することで、比抵抗の高い反強磁性層を介さずに積層体
に与えるセンス電流の割合を向上することができ、基板
側から、フリー磁性層、非磁性導電層、固定磁性層、反
強磁性層の順で積層されたトップ型積層体において発生
していた、バイアス層を経由して反強磁性層の下側に位
置する固定磁性層、非磁性導電層、フリー磁性層付近に
直接流れ込む検出電流（センス電流）の分流成分を低減
することができる。このため、サイドリーディングを防
止することができ、磁気記録密度の高密度化により一層
対応することが可能となる。
することで、比抵抗の高い反強磁性層を介さずに積層体
に与えるセンス電流の割合を向上することができ、基板
側から、フリー磁性層、非磁性導電層、固定磁性層、反
強磁性層の順で積層されたトップ型積層体において発生
していた、バイアス層を経由して反強磁性層の下側に位
置する固定磁性層、非磁性導電層、フリー磁性層付近に
直接流れ込む検出電流（センス電流）の分流成分を低減
することができる。このため、サイドリーディングを防
止することができ、磁気記録密度の高密度化により一層
対応することが可能となる。
【００４８】また、フリー磁性層が非磁性中間層を介し
て２つに分断された構造としたので、２つに分断された
フリー磁性層同士の間に交換結合磁界が発生し、フェリ
磁性状態となり、磁気的な膜厚が減少するので外部磁界
に対して感度よく反転できるものとなる。このようなフ
リー磁性層の構造を採用することにより、第１のフリー
磁性層に付与したい磁化方向と逆向きに作用させる強い
磁場が積層体の側面上端付近でのバイアス層の先端部か
らかかるのを回避でき、第１のフリー磁性層の両端部の
磁化の方向が乱れるのを改善でき、第１のフリー磁性層
の両端部の磁化の方向が乱れることに起因して、磁化の
向きが第１のフリー磁性層の磁化の向きと逆向きに揃え
られる、第２のフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱
れることを防止でき、第１、第２のフリー磁性層の反強
磁的な結合を安定して維持させてフリー磁性層のフェリ
磁性状態を保つことができる。従って、スピンバルブ型
薄膜素子の感度を低下させることなく、トラック幅の両
端の再生波形に異常が生じるのを防止でき、再生波形の
安定性を向上させることができる。
て２つに分断された構造としたので、２つに分断された
フリー磁性層同士の間に交換結合磁界が発生し、フェリ
磁性状態となり、磁気的な膜厚が減少するので外部磁界
に対して感度よく反転できるものとなる。このようなフ
リー磁性層の構造を採用することにより、第１のフリー
磁性層に付与したい磁化方向と逆向きに作用させる強い
磁場が積層体の側面上端付近でのバイアス層の先端部か
らかかるのを回避でき、第１のフリー磁性層の両端部の
磁化の方向が乱れるのを改善でき、第１のフリー磁性層
の両端部の磁化の方向が乱れることに起因して、磁化の
向きが第１のフリー磁性層の磁化の向きと逆向きに揃え
られる、第２のフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱
れることを防止でき、第１、第２のフリー磁性層の反強
磁的な結合を安定して維持させてフリー磁性層のフェリ
磁性状態を保つことができる。従って、スピンバルブ型
薄膜素子の感度を低下させることなく、トラック幅の両
端の再生波形に異常が生じるのを防止でき、再生波形の
安定性を向上させることができる。
【００４９】また、前記バイアス層の主要部分が、前記
積層体の側面と接合されていることにより、バイアス層
からの漏れ磁束が、積層体上部に位置する層、例えば、
上部シールド層等に吸われることによるフリー磁性層に
加わる有効磁界の減少が起こりにくいものとなり、フリ
ー磁性層が単磁区化されやすくなるため、前記フリー磁
性層の磁区制御を良好に行うことができる安定性に優れ
たスピンバルブ型薄膜素子とすることができる。また、
フリー磁性層に対して、強いバイアス磁界を与えやすく
なり、フリー磁性層を単磁区化しやすく、バルクハウゼ
ンノイズの発生を低減させることができる。
積層体の側面と接合されていることにより、バイアス層
からの漏れ磁束が、積層体上部に位置する層、例えば、
上部シールド層等に吸われることによるフリー磁性層に
加わる有効磁界の減少が起こりにくいものとなり、フリ
ー磁性層が単磁区化されやすくなるため、前記フリー磁
性層の磁区制御を良好に行うことができる安定性に優れ
たスピンバルブ型薄膜素子とすることができる。また、
フリー磁性層に対して、強いバイアス磁界を与えやすく
なり、フリー磁性層を単磁区化しやすく、バルクハウゼ
ンノイズの発生を低減させることができる。
【００５０】さらに、前記バイアス層の一部分が、非磁
性層を介して前記フリー磁性層の上方の一部分にまで延
出して形成してあるので、さらに強くバイアス層の磁化
方向の影響をフリー磁性層に及ぼすことになる。バイア
ス層７，７の延出部７ａ，７ａの影響を受けて、第１の
フリー磁性層には双極子磁界（外部反磁界）Ｈｘが発生
し、第１のフリー磁性層の磁化方向と揃うように作用す
る。このため第１のフリー磁性層の磁化方向の乱れが抑
制され、それに伴って第２のフリー磁性層の磁化方向の
乱れも少なくなる効果を有する。このため、フリー磁性
層の変動磁化の方向を所望の方向に補正し、フリー磁性
層の変動磁化の方向を制御することがより容易になり、
アシンメトリーの小さい優れたスピンバルブ型薄膜素子
とすることが、より容易となる。
性層を介して前記フリー磁性層の上方の一部分にまで延
出して形成してあるので、さらに強くバイアス層の磁化
方向の影響をフリー磁性層に及ぼすことになる。バイア
ス層７，７の延出部７ａ，７ａの影響を受けて、第１の
フリー磁性層には双極子磁界（外部反磁界）Ｈｘが発生
し、第１のフリー磁性層の磁化方向と揃うように作用す
る。このため第１のフリー磁性層の磁化方向の乱れが抑
制され、それに伴って第２のフリー磁性層の磁化方向の
乱れも少なくなる効果を有する。このため、フリー磁性
層の変動磁化の方向を所望の方向に補正し、フリー磁性
層の変動磁化の方向を制御することがより容易になり、
アシンメトリーの小さい優れたスピンバルブ型薄膜素子
とすることが、より容易となる。
【００５１】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子
は、前記固定磁性層を前記反強磁性層との交換異方性磁
界により磁化方向が固定される第１の固定磁性層と、前
記第１の固定磁性層に非磁性中間層を介して形成され、
前記第１の固定磁性層の磁化方向と反平行に磁化方向が
揃えられた第２の固定磁性層とからなる構造とすること
ができる。
は、前記固定磁性層を前記反強磁性層との交換異方性磁
界により磁化方向が固定される第１の固定磁性層と、前
記第１の固定磁性層に非磁性中間層を介して形成され、
前記第１の固定磁性層の磁化方向と反平行に磁化方向が
揃えられた第２の固定磁性層とからなる構造とすること
ができる。
【００５２】この構造は、いわゆるシンセティックフェ
リピンド型（synthetic-ferri-pinned type ）であり、
固定磁性層の固定磁化による反磁界（双極子磁界）を、
第１の固定磁性層の静磁結合磁界と第２の固定磁性層の
静磁結合磁界とにより、相互に打ち消してキャンセルす
ることができる。これにより、フリー磁性層の変動磁化
の方向に影響を与える固定磁性層の固定磁化による反磁
界（双極子磁界）からの、フリー磁性層の変動磁化への
寄与を減少することができる。また、このように、固定
磁性層が非磁性中間層を介して２つに分断されたスピン
バルブ型薄膜素子とした場合、２つに分断された固定磁
性層のうち一方が他方の固定磁性層を適正な方向に固定
する役割を担い、固定磁性層の状態を非常に安定した状
態に保つことが可能となる。ここで、本発明のスピンバ
ルブ型薄膜素子は、前記第１と第２のフリー磁性層が、
反平行に磁化されていることが好ましい。
リピンド型（synthetic-ferri-pinned type ）であり、
固定磁性層の固定磁化による反磁界（双極子磁界）を、
第１の固定磁性層の静磁結合磁界と第２の固定磁性層の
静磁結合磁界とにより、相互に打ち消してキャンセルす
ることができる。これにより、フリー磁性層の変動磁化
の方向に影響を与える固定磁性層の固定磁化による反磁
界（双極子磁界）からの、フリー磁性層の変動磁化への
寄与を減少することができる。また、このように、固定
磁性層が非磁性中間層を介して２つに分断されたスピン
バルブ型薄膜素子とした場合、２つに分断された固定磁
性層のうち一方が他方の固定磁性層を適正な方向に固定
する役割を担い、固定磁性層の状態を非常に安定した状
態に保つことが可能となる。ここで、本発明のスピンバ
ルブ型薄膜素子は、前記第１と第２のフリー磁性層が、
反平行に磁化されていることが好ましい。
【００５３】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子にお
いて、前記第２のフリー磁性層の磁気的膜厚が前記第１
のフリー磁性層の磁気的膜厚よりも大きいことが好まし
い。このようなスピンバルブ型薄膜素子とすることによ
り、フリー磁性層に対してより一層強いバイアス磁界を
与え易くなり、フリー磁性層を単磁区化し易くなるた
め、バルクハウゼンノイズの発生をより一層低減させる
ことができる。ここで、第１のフリー磁性層と第２のフ
リー磁性層の磁気的膜厚の差分がフリー磁性層の磁気的
な実効膜厚となる。従って、第１、第２のフリー磁性層
の膜厚を適宜調整してフリー磁性層の実効膜厚を薄くす
ることにより、フリー磁性層の磁化方向を僅かな大きさ
の外部磁界により変動させることができ、スピンバルブ
型薄膜磁気素子の感度を高くすることが可能となる。ま
た、フリー磁性層全体の厚さをある程度厚くできるの
で、抵抗変化率が極端に小さくなることがなく、スピン
バルブ型薄膜素子の感度を高くすることが可能となる。
上記バイアス層の上面は、上記第２のフリー磁性層の上
面から下面までの間と同じ階層位置で上記積層体の側面
と接合されていることが好ましい。
いて、前記第２のフリー磁性層の磁気的膜厚が前記第１
のフリー磁性層の磁気的膜厚よりも大きいことが好まし
い。このようなスピンバルブ型薄膜素子とすることによ
り、フリー磁性層に対してより一層強いバイアス磁界を
与え易くなり、フリー磁性層を単磁区化し易くなるた
め、バルクハウゼンノイズの発生をより一層低減させる
ことができる。ここで、第１のフリー磁性層と第２のフ
リー磁性層の磁気的膜厚の差分がフリー磁性層の磁気的
な実効膜厚となる。従って、第１、第２のフリー磁性層
の膜厚を適宜調整してフリー磁性層の実効膜厚を薄くす
ることにより、フリー磁性層の磁化方向を僅かな大きさ
の外部磁界により変動させることができ、スピンバルブ
型薄膜磁気素子の感度を高くすることが可能となる。ま
た、フリー磁性層全体の厚さをある程度厚くできるの
で、抵抗変化率が極端に小さくなることがなく、スピン
バルブ型薄膜素子の感度を高くすることが可能となる。
上記バイアス層の上面は、上記第２のフリー磁性層の上
面から下面までの間と同じ階層位置で上記積層体の側面
と接合されていることが好ましい。
【００５４】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子
は、前記バイアス層がフリー磁性層の上部へ延出してい
る部分の長さが、０．０１〜０．１μｍであることが好
ましい。この程度の延出部の長さがあれば、バイアス層
の磁化方向の影響をフリー磁性層に及ぼし、反磁界を有
効に作用させてトラック端部におけるフリー磁性層の磁
化方向の乱れを抑制することができる。また、延出部の
厚さは３ｎｍ程度あれば充分である。
は、前記バイアス層がフリー磁性層の上部へ延出してい
る部分の長さが、０．０１〜０．１μｍであることが好
ましい。この程度の延出部の長さがあれば、バイアス層
の磁化方向の影響をフリー磁性層に及ぼし、反磁界を有
効に作用させてトラック端部におけるフリー磁性層の磁
化方向の乱れを抑制することができる。また、延出部の
厚さは３ｎｍ程度あれば充分である。
【００５５】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子
は、前記電極層が、前記バイアス層の前記第１のフリー
磁性層上部の延出部分にも延出しているものとすること
ができる。さらに、第１のフリー磁性層の上部でバイア
ス層が延出していない部分にまで前記電極層が延出して
いるものであっても良い。このようなスピンバルブ型薄
膜素子とすることで、電極層からのセンス電流が、バイ
アス層と積層体との接合部分に流れにくくなり、このバ
イアス層を介さずに、直接、積層体にセンス電流を流す
割合を多くできる。しかも、この場合、積層体と電極層
との接合面積を増大することにより、磁気抵抗効果に寄
与しない接合抵抗を下げることができ、再生特性を向上
することができる。
は、前記電極層が、前記バイアス層の前記第１のフリー
磁性層上部の延出部分にも延出しているものとすること
ができる。さらに、第１のフリー磁性層の上部でバイア
ス層が延出していない部分にまで前記電極層が延出して
いるものであっても良い。このようなスピンバルブ型薄
膜素子とすることで、電極層からのセンス電流が、バイ
アス層と積層体との接合部分に流れにくくなり、このバ
イアス層を介さずに、直接、積層体にセンス電流を流す
割合を多くできる。しかも、この場合、積層体と電極層
との接合面積を増大することにより、磁気抵抗効果に寄
与しない接合抵抗を下げることができ、再生特性を向上
することができる。
【００５６】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子
は、前記電極層がＣｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗから選択される
１種以上の金属からなることが好ましい。電極層とし
て、Ｃｒを用いた場合は、Ｔａの中間層を設けることに
より、後工程のレジスト硬化などの熱プロセスに対して
拡散バリアーとして機能し、バイアス層の磁気特性の劣
化を防ぐことができる。また、電極層としてＴａを用い
る場合は、Ｃｒの中間層を設けることにより、Ｃｒの上
に堆積するＴａの結晶を、より低抵抗の体心立方構造と
しやすくする効果がある。
は、前記電極層がＣｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗから選択される
１種以上の金属からなることが好ましい。電極層とし
て、Ｃｒを用いた場合は、Ｔａの中間層を設けることに
より、後工程のレジスト硬化などの熱プロセスに対して
拡散バリアーとして機能し、バイアス層の磁気特性の劣
化を防ぐことができる。また、電極層としてＴａを用い
る場合は、Ｃｒの中間層を設けることにより、Ｃｒの上
に堆積するＴａの結晶を、より低抵抗の体心立方構造と
しやすくする効果がある。
【００５７】単層膜もしくはその多層膜で形成されたこ
とにより、抵抗値を低減する。特に、この電極層として
Ｃｒが選択されてＴａ上にエピタキシャル成長するこに
より形成されることにより、より一層電気抵抗値を低減
できる。さらに、前記電極層が、軟性のＡｕと、硬性の
ＴａまたはＷとが交互に積層された多層膜からなる場合
は、後工程における研磨、研削工程あるいは切断工程等
において、この電極層のＡｕが延びてしまい、シールド
等とこの電極層との間で電気的に短絡する現象、いわゆ
るスメアを防止することができる。
とにより、抵抗値を低減する。特に、この電極層として
Ｃｒが選択されてＴａ上にエピタキシャル成長するこに
より形成されることにより、より一層電気抵抗値を低減
できる。さらに、前記電極層が、軟性のＡｕと、硬性の
ＴａまたはＷとが交互に積層された多層膜からなる場合
は、後工程における研磨、研削工程あるいは切断工程等
において、この電極層のＡｕが延びてしまい、シールド
等とこの電極層との間で電気的に短絡する現象、いわゆ
るスメアを防止することができる。
【００５８】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子
は、前記反強磁性層と前記バイアス層との間に、Ｔａま
たはＣｒからなる下地層が設けられたものであっても良
い。さらに、本発明のスピンバルブ型薄膜素子は、前記
バイアス層と前記電極層との間に、ＴａまたはＣｒから
なる中間層が設けられたものであっても良い。これら下
地層と中間層が設けられたことにより、後工程のインダ
クティブヘッド（書込ヘッド）の製造プロセスでおこな
う絶縁レジストの硬化工程（ＵＶキュアまたはハードベ
ーク）等で高温に曝される場合に、Ｃｒ等からなる電極
層とＣｏＰｔ合金等からなるバイアス層との間で熱拡散
がおこり、バイアス層の膜特性が劣化することを防止す
ることができる。
は、前記反強磁性層と前記バイアス層との間に、Ｔａま
たはＣｒからなる下地層が設けられたものであっても良
い。さらに、本発明のスピンバルブ型薄膜素子は、前記
バイアス層と前記電極層との間に、ＴａまたはＣｒから
なる中間層が設けられたものであっても良い。これら下
地層と中間層が設けられたことにより、後工程のインダ
クティブヘッド（書込ヘッド）の製造プロセスでおこな
う絶縁レジストの硬化工程（ＵＶキュアまたはハードベ
ーク）等で高温に曝される場合に、Ｃｒ等からなる電極
層とＣｏＰｔ合金等からなるバイアス層との間で熱拡散
がおこり、バイアス層の膜特性が劣化することを防止す
ることができる。
【００５９】電極層として、Ｃｒを用いた場合は、Ｔａ
の中間層を設けることにより、後工程のレジスト硬化な
どの熱プロセスに対して拡散バリアーとして機能し、バ
イアス層の磁気特性の劣化を防ぐことができる。また、
電極層としてＴａを用いる場合は、Ｃｒの中間層を設け
ることにより、Ｃｒの上に堆積するＴａの結晶を、より
低抵抗の体心立方構造としやすくする効果がある。
の中間層を設けることにより、後工程のレジスト硬化な
どの熱プロセスに対して拡散バリアーとして機能し、バ
イアス層の磁気特性の劣化を防ぐことができる。また、
電極層としてＴａを用いる場合は、Ｃｒの中間層を設け
ることにより、Ｃｒの上に堆積するＴａの結晶を、より
低抵抗の体心立方構造としやすくする効果がある。
【００６０】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子
は、前記反強磁性層が、Ｘ−Ｍｎ合金又はＰｔ−Ｍｎ−
Ｘ’合金（ただし前記組成式において、ＸはＰｔ，Ｐ
ｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ、Ｏｓの中から選択される１種を
示し、Ｘ’はＰｄ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏ
ｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ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
ことが好ましい。反強磁性層に、Ｘ−Ｍｎの式で示され
る合金またはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金を用
いたスピンバルブ型薄膜素子とすることで、上記反強磁
性層に従来から使用されているＮｉＯ合金、ＦｅＭｎ合
金、ＮｉＭｎ合金などを用いたものと比較して、交換結
合磁界が大きく、またブロッキング温度が高く、さらに
耐食性に優れているなどの優れた特性を有するスピンバ
ルブ型薄膜素子とすることができる。
は、前記反強磁性層が、Ｘ−Ｍｎ合金又はＰｔ−Ｍｎ−
Ｘ’合金（ただし前記組成式において、ＸはＰｔ，Ｐ
ｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ、Ｏｓの中から選択される１種を
示し、Ｘ’はＰｄ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏ
ｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ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
ことが好ましい。反強磁性層に、Ｘ−Ｍｎの式で示され
る合金またはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金を用
いたスピンバルブ型薄膜素子とすることで、上記反強磁
性層に従来から使用されているＮｉＯ合金、ＦｅＭｎ合
金、ＮｉＭｎ合金などを用いたものと比較して、交換結
合磁界が大きく、またブロッキング温度が高く、さらに
耐食性に優れているなどの優れた特性を有するスピンバ
ルブ型薄膜素子とすることができる。
【００６１】次に、本発明のスピンバルブ型薄膜素子の
製造方法について説明する。本発明の第１のスピンバル
ブ型薄膜素子の製造方法は、上記のスピンバルブ型薄膜
素子を製造するに当たり、基板上に、反強磁性層と、こ
の反強磁性層と接して形成した固定磁性層と、前記固定
磁性層に非磁性導電層を介して形成した第２のフリー磁
性層と、前記第２のフリー磁性層に非磁性導電層を介し
て形成した第１のフリー磁性層を少なくとも有する積層
体を形成する工程と、前記積層体の上に前記積層体に対
向する下面に切り込み部の形成されたリフトオフ用レジ
ストを形成する工程と、前記リフトオフ用レジストに覆
われていない部分をイオンミリングにより除去し、台形
状の積層体を形成する工程と、前記積層体上の前記リフ
トオフ用レジストの切り込み部分及び前記積層体の両側
に、バイアス層用のスパッタターゲットと前記基板との
角度を傾斜させた状態で対向させて、スパッタ法により
前記バイアス層を形成する工程と、前記バイアス層上の
平面投影で前記リフトオフ用レジストで覆われない部分
に、電極層用のスパッタターゲットと前記基板とを傾斜
させて対向させ、スパッタ法により前記電極層を形成す
る工程とを有する方法とすることにより、高性能のスピ
ンバルブ型薄膜素子を容易に製造し得ることを可能にし
たものである。
製造方法について説明する。本発明の第１のスピンバル
ブ型薄膜素子の製造方法は、上記のスピンバルブ型薄膜
素子を製造するに当たり、基板上に、反強磁性層と、こ
の反強磁性層と接して形成した固定磁性層と、前記固定
磁性層に非磁性導電層を介して形成した第２のフリー磁
性層と、前記第２のフリー磁性層に非磁性導電層を介し
て形成した第１のフリー磁性層を少なくとも有する積層
体を形成する工程と、前記積層体の上に前記積層体に対
向する下面に切り込み部の形成されたリフトオフ用レジ
ストを形成する工程と、前記リフトオフ用レジストに覆
われていない部分をイオンミリングにより除去し、台形
状の積層体を形成する工程と、前記積層体上の前記リフ
トオフ用レジストの切り込み部分及び前記積層体の両側
に、バイアス層用のスパッタターゲットと前記基板との
角度を傾斜させた状態で対向させて、スパッタ法により
前記バイアス層を形成する工程と、前記バイアス層上の
平面投影で前記リフトオフ用レジストで覆われない部分
に、電極層用のスパッタターゲットと前記基板とを傾斜
させて対向させ、スパッタ法により前記電極層を形成す
る工程とを有する方法とすることにより、高性能のスピ
ンバルブ型薄膜素子を容易に製造し得ることを可能にし
たものである。
【００６２】本発明のスピンバルブ型薄膜素子の製造方
法においては、上記積層体を形成する工程において、前
記固定磁性層を第１の固定磁性層と、該第１の固定磁性
層の上に非磁性中間層を介して形成した第２の固定磁性
層とからなる、いわゆるシンセティックフェリピンド型
に形成したものであっても良い。あるいはまた、本発明
のスピンバルブ型薄膜素子の製造方法は、前記バイアス
層上に前記電極層を形成する工程において、バイアス層
を形成する際と同様に、前記積層体の上に前記積層体に
対向する下面に切り込み部の形成されたリフトオフ用レ
ジストを用い、電極層用のスパッタターゲットと前記基
板との角度を傾斜させた状態で対向させてスパッタし、
バイアス層の延出部の上に重ねて電極層を形成する方法
であっても良い。
法においては、上記積層体を形成する工程において、前
記固定磁性層を第１の固定磁性層と、該第１の固定磁性
層の上に非磁性中間層を介して形成した第２の固定磁性
層とからなる、いわゆるシンセティックフェリピンド型
に形成したものであっても良い。あるいはまた、本発明
のスピンバルブ型薄膜素子の製造方法は、前記バイアス
層上に前記電極層を形成する工程において、バイアス層
を形成する際と同様に、前記積層体の上に前記積層体に
対向する下面に切り込み部の形成されたリフトオフ用レ
ジストを用い、電極層用のスパッタターゲットと前記基
板との角度を傾斜させた状態で対向させてスパッタし、
バイアス層の延出部の上に重ねて電極層を形成する方法
であっても良い。
【００６３】このようなスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法によれば、形成した積層体に、切り込み部の形成さ
れたリフトオフ用レジストを１回形成する１レジスト工
程により、レジストパターンを形成してイオンミリング
により積層体をエッチングし、イオンビームスパッタ
法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ
法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッタ法に
より、ターゲットと基板との角度を傾斜させないかまた
は傾斜させた状態で対向させることを選択し、かつこの
傾斜角度を設定して、バイアス層および電極層を所望の
形状にフリー磁性層上に延出して形成し、上記のスピン
バルブ型薄膜素子を得ることができる。
方法によれば、形成した積層体に、切り込み部の形成さ
れたリフトオフ用レジストを１回形成する１レジスト工
程により、レジストパターンを形成してイオンミリング
により積層体をエッチングし、イオンビームスパッタ
法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ
法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッタ法に
より、ターゲットと基板との角度を傾斜させないかまた
は傾斜させた状態で対向させることを選択し、かつこの
傾斜角度を設定して、バイアス層および電極層を所望の
形状にフリー磁性層上に延出して形成し、上記のスピン
バルブ型薄膜素子を得ることができる。
【００６４】ここで、リフトオフ用レジストの切り込み
部の幅寸法、言い換えると、上記リフトオフレジストの
上記積層体両側方向における幅寸法に対して、上記切り
込み部における、上記積層体に接触していない上記積層
体両側方向における幅寸法、つまり、トラック幅方向の
寸法及び前記スパッタ時の傾斜角度を設定することによ
り、この切り込み部内に形成されるバイアス層あるいは
電極層の部分、つまり、バイアス層あるいは電極層が積
層体の両側からこの積層体の中央部分に向けて積層体表
面に延出して形成される延出（オーバーレイ）部の長さ
寸法を設定することができる。 これにより、フォ
トレジスト（リフトオフ用レジスト）を１回形成するの
みで、積層体、バイアス層、および、電極層を所望の形
状に形成することができ、かつ、ターゲットと基板との
角度を傾斜させないかまたは傾斜させた状態で対向させ
ることを選択したスパッタ法により、バイアス層および
電極層を所望の形状に形成し、工程数の少ない状態で、
上記のスピンバルブ型薄膜素子を容易に得ることができ
る。
部の幅寸法、言い換えると、上記リフトオフレジストの
上記積層体両側方向における幅寸法に対して、上記切り
込み部における、上記積層体に接触していない上記積層
体両側方向における幅寸法、つまり、トラック幅方向の
寸法及び前記スパッタ時の傾斜角度を設定することによ
り、この切り込み部内に形成されるバイアス層あるいは
電極層の部分、つまり、バイアス層あるいは電極層が積
層体の両側からこの積層体の中央部分に向けて積層体表
面に延出して形成される延出（オーバーレイ）部の長さ
寸法を設定することができる。 これにより、フォ
トレジスト（リフトオフ用レジスト）を１回形成するの
みで、積層体、バイアス層、および、電極層を所望の形
状に形成することができ、かつ、ターゲットと基板との
角度を傾斜させないかまたは傾斜させた状態で対向させ
ることを選択したスパッタ法により、バイアス層および
電極層を所望の形状に形成し、工程数の少ない状態で、
上記のスピンバルブ型薄膜素子を容易に得ることができ
る。
【００６５】また、本発明の第２のスピンバルブ型薄膜
素子の製造方法は、基板上に、反強磁性層と、この反強
磁性層と接して形成した固定磁性層と、前記固定磁性層
に非磁性導電層を介して形成した第２のフリー磁性層
と、前記第２のフリー磁性層に非磁性導電層を介して形
成した第１のフリー磁性層を少なくとも有する積層体を
形成する工程と、前記積層体の上に前記積層体に対向す
る下面に切り込み部の形成された第１のリフトオフ用レ
ジストを形成する工程と、前記第１のリフトオフ用レジ
ストに覆われていない部分をイオンミリングにより除去
し、台形状の積層体を形成する工程と、前記積層体上の
前記リフトオフ用レジストの切り込み部分及び前記積層
体の両側に、スパッタターゲットと基板との角度を傾斜
させた状態で対向させて、スパッタ法により前記バイア
ス層を形成する工程と、前記第１のリフトオフレジスト
を剥離する工程と、前記第１のリフトオフ用レジストの
前記バイアス層側方向の寸法よりも寸法が幅狭に設定さ
れた第２のリフトオフ用レジストを、前記積層体の上に
形成する工程と、前記積層体上の第２のリフトオフ用レ
ジストに覆われていない部分と、先に形成したバイアス
層の上に、電極層用のスパッタターゲットと前記基板を
傾斜させて対向させて、スパッタ法により前記電極層を
形成する工程を有する方法を採用することとした。この
方法を採用することにより、高性能のスピンバルブ型薄
膜素子を容易に得ることを可能にした。
素子の製造方法は、基板上に、反強磁性層と、この反強
磁性層と接して形成した固定磁性層と、前記固定磁性層
に非磁性導電層を介して形成した第２のフリー磁性層
と、前記第２のフリー磁性層に非磁性導電層を介して形
成した第１のフリー磁性層を少なくとも有する積層体を
形成する工程と、前記積層体の上に前記積層体に対向す
る下面に切り込み部の形成された第１のリフトオフ用レ
ジストを形成する工程と、前記第１のリフトオフ用レジ
ストに覆われていない部分をイオンミリングにより除去
し、台形状の積層体を形成する工程と、前記積層体上の
前記リフトオフ用レジストの切り込み部分及び前記積層
体の両側に、スパッタターゲットと基板との角度を傾斜
させた状態で対向させて、スパッタ法により前記バイア
ス層を形成する工程と、前記第１のリフトオフレジスト
を剥離する工程と、前記第１のリフトオフ用レジストの
前記バイアス層側方向の寸法よりも寸法が幅狭に設定さ
れた第２のリフトオフ用レジストを、前記積層体の上に
形成する工程と、前記積層体上の第２のリフトオフ用レ
ジストに覆われていない部分と、先に形成したバイアス
層の上に、電極層用のスパッタターゲットと前記基板を
傾斜させて対向させて、スパッタ法により前記電極層を
形成する工程を有する方法を採用することとした。この
方法を採用することにより、高性能のスピンバルブ型薄
膜素子を容易に得ることを可能にした。
【００６６】このようなスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法によれば、形成した積層体に、幅寸法の異なる、切
り込み部の形成された２種類のリフトオフ用レジストを
２回形成する２レジスト工程により、積層体およびバイ
アス層を形成する。形成方法は、ターゲットと基板との
角度を傾斜させた状態で対向させて、スパッタ法により
バイアス層及び電極層をフリー磁性層上のみならず、積
層体上にも延出して所望の形状に形成することができ
る。
方法によれば、形成した積層体に、幅寸法の異なる、切
り込み部の形成された２種類のリフトオフ用レジストを
２回形成する２レジスト工程により、積層体およびバイ
アス層を形成する。形成方法は、ターゲットと基板との
角度を傾斜させた状態で対向させて、スパッタ法により
バイアス層及び電極層をフリー磁性層上のみならず、積
層体上にも延出して所望の形状に形成することができ
る。
【００６７】ここで、第１のリフトオフ用レジストにお
いて、切り込み部のトラック幅方向寸法、言い換える
と、上記リフトオフレジストの上記積層体両側方向にお
ける幅寸法に対して、上記切り込み部における、上記積
層体に接触していない上記積層体両側方向における幅寸
法、つまり、積層体の上に延出するバイアス層の延出長
さ寸法を設定することができる。同様にして、第２のリ
フトオフ用レジストにおいて、この第２のリフトオフ用
レジストにおけるトラック幅方向寸法を設定することに
より、電極層の部分、つまり、電極層が積層体の両側か
らこの積層体の中央部分に向けて積層体表面に延出して
形成されるオーバーレイ部の延出長さ寸法を設定するこ
とができる。
いて、切り込み部のトラック幅方向寸法、言い換える
と、上記リフトオフレジストの上記積層体両側方向にお
ける幅寸法に対して、上記切り込み部における、上記積
層体に接触していない上記積層体両側方向における幅寸
法、つまり、積層体の上に延出するバイアス層の延出長
さ寸法を設定することができる。同様にして、第２のリ
フトオフ用レジストにおいて、この第２のリフトオフ用
レジストにおけるトラック幅方向寸法を設定することに
より、電極層の部分、つまり、電極層が積層体の両側か
らこの積層体の中央部分に向けて積層体表面に延出して
形成されるオーバーレイ部の延出長さ寸法を設定するこ
とができる。
【００６８】本発明のスピンバルブ型薄膜素子の第２の
製造方法においても前記と同様に、上記積層体を形成す
る工程において、まず反強磁性層と接して第１の固定磁
性層を形成し、次いで前記第１の固定磁性層に非磁性中
間層を介して第２の固定磁性層と形成して、シンセティ
ックフェリピンド型積層構造の固定磁性層としても良
い。
製造方法においても前記と同様に、上記積層体を形成す
る工程において、まず反強磁性層と接して第１の固定磁
性層を形成し、次いで前記第１の固定磁性層に非磁性中
間層を介して第２の固定磁性層と形成して、シンセティ
ックフェリピンド型積層構造の固定磁性層としても良
い。
【００６９】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子の
製造方法においては、上記のいずれかのスピンバルブ型
薄膜素子の製造方法において、前記スパッタ法として、
イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コ
リメーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み
合わせた方法を採用することが可能である。
製造方法においては、上記のいずれかのスピンバルブ型
薄膜素子の製造方法において、前記スパッタ法として、
イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コ
リメーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み
合わせた方法を採用することが可能である。
【００７０】さらにまた、上記課題は、上記のスピンバ
ルブ型薄膜素子が備えられてなることを特徴とする薄膜
磁気ヘッドによって解決できる。薄膜磁気ヘッドの構造
は従来通りの構造でよい。磁気抵抗効果素子として本発
明によるスピンバルブ型薄膜素子を備えていれば良い。
このような薄膜磁気へッドとすることで、フリー磁性層
の磁区制御を良好に行うことができ、アシンメトリーや
バルクハウゼンノイズの低減した、安定性に優れ高感度
の薄膜磁気へッドとすることができる。
ルブ型薄膜素子が備えられてなることを特徴とする薄膜
磁気ヘッドによって解決できる。薄膜磁気ヘッドの構造
は従来通りの構造でよい。磁気抵抗効果素子として本発
明によるスピンバルブ型薄膜素子を備えていれば良い。
このような薄膜磁気へッドとすることで、フリー磁性層
の磁区制御を良好に行うことができ、アシンメトリーや
バルクハウゼンノイズの低減した、安定性に優れ高感度
の薄膜磁気へッドとすることができる。
【００７１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るスピンバルブ
型薄膜磁気素子の第１実施形態を、図面に基づいて説明
する。 （第１実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態のス
ピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対向面側から見た
場合の構造を示した断面図である。本発明のスピンバル
ブ型薄膜素子は、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ
（giant magnetoresitive ）素子の一種である。このス
ピンバルブ型薄膜素子は、後述するように、ハードディ
スク装置に設けられた浮上式スライダーのトレーリング
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においてＺ方向であり、磁
気記録媒体からの漏れ磁界方向はＹ方向である。本発明
の第１の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子は、基板１
０側から反強磁性層１、固定磁性層２、非磁性導電層
３、フリー磁性層４、保護層５が形成された、いわゆる
ボトム型（Bottom type ）であり、さらに、フリー磁性
層４が、第１のフリー磁性層４Ａと、前記第１のフリー
磁性層４Ａに非磁性中間層４Ｂを介して形成され、前記
第１のフリー磁性層４Ａの磁化方向と反平行に磁化方向
が揃えられた第２のフリー磁性層４Ｃとを有し、フリー
磁性層が合成フェリ磁性状態となっている、いわゆるシ
ンセティックフェリフリー型（synthetic-ferri-freety
pe ）のシングルスピンバルブ型薄膜素子の一種であ
る。
型薄膜磁気素子の第１実施形態を、図面に基づいて説明
する。 （第１実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態のス
ピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対向面側から見た
場合の構造を示した断面図である。本発明のスピンバル
ブ型薄膜素子は、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ
（giant magnetoresitive ）素子の一種である。このス
ピンバルブ型薄膜素子は、後述するように、ハードディ
スク装置に設けられた浮上式スライダーのトレーリング
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においてＺ方向であり、磁
気記録媒体からの漏れ磁界方向はＹ方向である。本発明
の第１の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子は、基板１
０側から反強磁性層１、固定磁性層２、非磁性導電層
３、フリー磁性層４、保護層５が形成された、いわゆる
ボトム型（Bottom type ）であり、さらに、フリー磁性
層４が、第１のフリー磁性層４Ａと、前記第１のフリー
磁性層４Ａに非磁性中間層４Ｂを介して形成され、前記
第１のフリー磁性層４Ａの磁化方向と反平行に磁化方向
が揃えられた第２のフリー磁性層４Ｃとを有し、フリー
磁性層が合成フェリ磁性状態となっている、いわゆるシ
ンセティックフェリフリー型（synthetic-ferri-freety
pe ）のシングルスピンバルブ型薄膜素子の一種であ
る。
【００７２】図１において、符号１は、基板１０上に設
けられた反強磁性層である。この反強磁性層１の上に
は、固定磁性層２が形成されている。この固定磁性層２
の上には、Ｃｕ（銅）等からなる非磁性導電層３が形成
され、さらに、前記非磁性導電層３の上には、フリー磁
性層４が形成されている。フリー磁性層４は、非磁性中
間層４Ｂを介して２つに分断された第１、第２のフリー
磁性層４Ａ，４Ｃから形成されており、分断されたフリ
ー磁性層４Ａ，４Ｃ同士で磁化の向きが１８０゜異なる
フェリ磁性状態になっている。前記第１のフリー磁性層
４Ａの上には、Ｔａなどで形成された保護層５が形成さ
れている。図１に示すように、これら反強磁性層１の一
部から保護層５までの各層により、略台形状の断面形状
を有する積層体６が構成されている。
けられた反強磁性層である。この反強磁性層１の上に
は、固定磁性層２が形成されている。この固定磁性層２
の上には、Ｃｕ（銅）等からなる非磁性導電層３が形成
され、さらに、前記非磁性導電層３の上には、フリー磁
性層４が形成されている。フリー磁性層４は、非磁性中
間層４Ｂを介して２つに分断された第１、第２のフリー
磁性層４Ａ，４Ｃから形成されており、分断されたフリ
ー磁性層４Ａ，４Ｃ同士で磁化の向きが１８０゜異なる
フェリ磁性状態になっている。前記第１のフリー磁性層
４Ａの上には、Ｔａなどで形成された保護層５が形成さ
れている。図１に示すように、これら反強磁性層１の一
部から保護層５までの各層により、略台形状の断面形状
を有する積層体６が構成されている。
【００７３】また、符号７，７はバイアス層を、符号
８，８は電極層を示している。 これら、バイアス層
７，７の主要部分は積層体６の両側位置に張り出してい
る反強磁性層１上に、非磁性の中間層９を介して形成さ
れており、台形の積層体６の両側面に接合して設けられ
ている。また、バイアス層７，７の一部は、積層体６の
図１の上面の一部（保護層５のトラック幅方向端部）に
まで延出して形成されている。このバイアス層７，７上
には、ＴａまたはＣｒからなる中間層１９を介して電極
層８，８が形成されている。このような順序で各層を積
層したボトムタイプ（Bottom type ）とすることによ
り、比抵抗の高い反強磁性層１を介さずに積層体６に与
えるセンス電流の割合を向上させることができる。この
ため、サイドリーディングを防止することができ、磁気
記録密度の高密度化により一層対応することが可能とな
る。
８，８は電極層を示している。 これら、バイアス層
７，７の主要部分は積層体６の両側位置に張り出してい
る反強磁性層１上に、非磁性の中間層９を介して形成さ
れており、台形の積層体６の両側面に接合して設けられ
ている。また、バイアス層７，７の一部は、積層体６の
図１の上面の一部（保護層５のトラック幅方向端部）に
まで延出して形成されている。このバイアス層７，７上
には、ＴａまたはＣｒからなる中間層１９を介して電極
層８，８が形成されている。このような順序で各層を積
層したボトムタイプ（Bottom type ）とすることによ
り、比抵抗の高い反強磁性層１を介さずに積層体６に与
えるセンス電流の割合を向上させることができる。この
ため、サイドリーディングを防止することができ、磁気
記録密度の高密度化により一層対応することが可能とな
る。
【００７４】さらに詳細に説明すると、本発明の第１の
実施形態のスピンバルブ型薄膜素子では、前記反強磁性
層１は、積層体６の中央部分において、８〜１１ｎｍ
（８０〜１１０オングストローム）程度の厚さに形成さ
れ、ＰｔＭｎ合金で形成することが好ましい。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）も大きいからである。また、前記ＰｔＭｎ合金
に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉ
ｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選択される１種の元素を示
す。）の式で示される合金、あるいは、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍ
ｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒのう
ちから選択される１種または２種以上の元素を示す。）
の式で示される合金で形成されていてもよい。
実施形態のスピンバルブ型薄膜素子では、前記反強磁性
層１は、積層体６の中央部分において、８〜１１ｎｍ
（８０〜１１０オングストローム）程度の厚さに形成さ
れ、ＰｔＭｎ合金で形成することが好ましい。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）も大きいからである。また、前記ＰｔＭｎ合金
に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉ
ｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選択される１種の元素を示
す。）の式で示される合金、あるいは、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍ
ｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒのう
ちから選択される１種または２種以上の元素を示す。）
の式で示される合金で形成されていてもよい。
【００７５】また、前記ＰｔＭｎ合金および前記Ｘ−Ｍ
ｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７
〜６３原子％の範囲であることが望ましい。より好まし
くは、４７〜５７原子％の範囲である。さらにまた、
Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金において、Ｘ’＋
Ｐｔが３７〜６３原子％の範囲であることが望ましい。
より好ましくは、４７〜５７原子％の範囲である。さら
に、前記Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金として
は、Ｘ’が０．２〜１０原子％の範囲であることが望ま
しい。ただし、Ｘ’がＰｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓの
１種以上の場合は、Ｘ’は０．２〜４０原子％の範囲で
あることが望ましい。前記反強磁性層１として、上記の
組成範囲の合金を使用し、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１を得る
ことができる。とくに、ＰｔＭｎ合金であれば、８００
（Ｏｅ）を越える交換結合磁界を有し、前記交換結合磁
界を失うブロッキング温度が３８０℃と極めて高い優れ
た反強磁性層１を得ることができる。
ｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７
〜６３原子％の範囲であることが望ましい。より好まし
くは、４７〜５７原子％の範囲である。さらにまた、
Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金において、Ｘ’＋
Ｐｔが３７〜６３原子％の範囲であることが望ましい。
より好ましくは、４７〜５７原子％の範囲である。さら
に、前記Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金として
は、Ｘ’が０．２〜１０原子％の範囲であることが望ま
しい。ただし、Ｘ’がＰｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓの
１種以上の場合は、Ｘ’は０．２〜４０原子％の範囲で
あることが望ましい。前記反強磁性層１として、上記の
組成範囲の合金を使用し、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１を得る
ことができる。とくに、ＰｔＭｎ合金であれば、８００
（Ｏｅ）を越える交換結合磁界を有し、前記交換結合磁
界を失うブロッキング温度が３８０℃と極めて高い優れ
た反強磁性層１を得ることができる。
【００７６】固定磁性層２は強磁性体の薄膜からなり、
例えばＣｏ、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦ
ｅ合金、ＣｏＮｉ合金等で形成し、４ｎｍ（４０オング
ストローム）程度の厚さとすることが好ましい。この固
定磁性層２は、反強磁性層１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
２と反強磁性層１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、前記固定
磁性層２の磁化方向は図示Ｙ方向に固定される。非磁性
導電層３は、Ｃｕ（銅）等からなり、その膜厚は、２．
０〜２．５ｎｍ（２０〜２５オングストローム）に設定
される。
例えばＣｏ、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦ
ｅ合金、ＣｏＮｉ合金等で形成し、４ｎｍ（４０オング
ストローム）程度の厚さとすることが好ましい。この固
定磁性層２は、反強磁性層１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
２と反強磁性層１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、前記固定
磁性層２の磁化方向は図示Ｙ方向に固定される。非磁性
導電層３は、Ｃｕ（銅）等からなり、その膜厚は、２．
０〜２．５ｎｍ（２０〜２５オングストローム）に設定
される。
【００７７】フリー磁性層４は、第１、第２のフリー磁
性層４Ａ，４Ｃが非磁性中間層４Ｂを介して２つに分断
されており、分断された層４Ａ，４Ｃ同士で磁化の向き
が１８０゜異なるフェリ磁性状態に形成されている。第
１のフリー磁性層４Ａは、保護層５側に設けられ、第２
のフリー磁性層４Ｃは非磁性導電層３側に設けられてい
る。第１，第２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃは、例えばＣ
ｏ、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、
ＣｏＮｉ合金等で形成するのが好ましい。非磁性中間層
４Ｂ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することが好ましい。
ここで、第１のフリー磁性層４Ａと第２のフリー磁性層
４Ｃの厚さは異なって形成されている。
性層４Ａ，４Ｃが非磁性中間層４Ｂを介して２つに分断
されており、分断された層４Ａ，４Ｃ同士で磁化の向き
が１８０゜異なるフェリ磁性状態に形成されている。第
１のフリー磁性層４Ａは、保護層５側に設けられ、第２
のフリー磁性層４Ｃは非磁性導電層３側に設けられてい
る。第１，第２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃは、例えばＣ
ｏ、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、
ＣｏＮｉ合金等で形成するのが好ましい。非磁性中間層
４Ｂ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することが好ましい。
ここで、第１のフリー磁性層４Ａと第２のフリー磁性層
４Ｃの厚さは異なって形成されている。
【００７８】フリー磁性層４においては、第２のフリー
磁性層４Ｃの磁化方向がバイアス層７，７の磁束によっ
て図示Ｘ１方向に固定され、第１のフリー磁性層４Ａの
磁化方向が図示Ｘ１方向と反対方向に固定されている。
第１のフリー磁性層４Ａは、交換結合磁界（ＲＫＫＹ相
互作用）によって第２のフリー磁性層４Ｃと磁気的に結
合されて、図示Ｘ１方向の反対方向に磁化された状態と
なっている。第１のフリー磁性層４Ａおよび第２のフリ
ー磁性層４Ｃの磁化方向は、フェリ状態を保ちながら、
外部磁界の影響を受けて回転自在とされてる。即ち、第
２のフリー磁性層４Ｃの磁化方向がバイアス層７，７に
より図示Ｘ1 方向に揃えられると、第１のフリー磁性層
４Ａの磁化方向が図示Ｘ1 方向の反対方向に揃えられ
る。
磁性層４Ｃの磁化方向がバイアス層７，７の磁束によっ
て図示Ｘ１方向に固定され、第１のフリー磁性層４Ａの
磁化方向が図示Ｘ１方向と反対方向に固定されている。
第１のフリー磁性層４Ａは、交換結合磁界（ＲＫＫＹ相
互作用）によって第２のフリー磁性層４Ｃと磁気的に結
合されて、図示Ｘ１方向の反対方向に磁化された状態と
なっている。第１のフリー磁性層４Ａおよび第２のフリ
ー磁性層４Ｃの磁化方向は、フェリ状態を保ちながら、
外部磁界の影響を受けて回転自在とされてる。即ち、第
２のフリー磁性層４Ｃの磁化方向がバイアス層７，７に
より図示Ｘ1 方向に揃えられると、第１のフリー磁性層
４Ａの磁化方向が図示Ｘ1 方向の反対方向に揃えられ
る。
【００７９】また、通常第１，第２のフリー磁性層の厚
さは２〜５ｎｍ（２０〜５０オングストローム）程度の
厚さが適当で、第２のフリー磁性層４Ｃの厚さｔ2 は、
第１のフリー磁性層４Ａの厚さｔ1 よりも厚く形成され
ている。また、第１のフリー磁性層４Ａ及び第２のフリ
ー磁性層４Ｃの飽和磁化をそれぞれＭ1、Ｍ2としたと
き、第１のフリー磁性層４Ａ及び第２のフリー磁性層４
Ｃの磁気的膜厚はそれぞれＭ1・ｔ1、Ｍ2・ｔ2となる。
そしてフリー磁性層４は、第１のフリー磁性層４Ａと第
２のフリー磁性層４Ｃとの磁気的膜厚の関係を、Ｍ2・
ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とするように構成されている。第１、第
２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃの磁気的膜厚の関係がＭ2
・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とされていることから、第２のフリー
磁性層４Ｃの磁化が残存した状態となり、フリー磁性層
４全体の磁化方向が図示Ｘ1 方向に揃えられる。このと
きのフリー磁性層４の実効膜厚は、（Ｍ2・ｔ2−Ｍ1・
ｔ1）となる。
さは２〜５ｎｍ（２０〜５０オングストローム）程度の
厚さが適当で、第２のフリー磁性層４Ｃの厚さｔ2 は、
第１のフリー磁性層４Ａの厚さｔ1 よりも厚く形成され
ている。また、第１のフリー磁性層４Ａ及び第２のフリ
ー磁性層４Ｃの飽和磁化をそれぞれＭ1、Ｍ2としたと
き、第１のフリー磁性層４Ａ及び第２のフリー磁性層４
Ｃの磁気的膜厚はそれぞれＭ1・ｔ1、Ｍ2・ｔ2となる。
そしてフリー磁性層４は、第１のフリー磁性層４Ａと第
２のフリー磁性層４Ｃとの磁気的膜厚の関係を、Ｍ2・
ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とするように構成されている。第１、第
２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃの磁気的膜厚の関係がＭ2
・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とされていることから、第２のフリー
磁性層４Ｃの磁化が残存した状態となり、フリー磁性層
４全体の磁化方向が図示Ｘ1 方向に揃えられる。このと
きのフリー磁性層４の実効膜厚は、（Ｍ2・ｔ2−Ｍ1・
ｔ1）となる。
【００８０】また、第１のフリー磁性層４Ａと第２のフ
リー磁性層４Ｃは、それぞれの磁化方向が反平行方向と
なるように反強磁性的に結合され、かつ磁気的膜厚の関
係がＭ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とされていることから、人工的
なフェリ磁性状態となっている。またこれにより、フリ
ー磁性層４の磁化方向と固定磁性層２の磁化方向とが交
差する関係となっている。本実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子では、第２のフリー磁性層４Ｃの磁気的膜厚
を、第１のフリー磁性層４Ａの磁気的膜厚よりも大きく
することにより、これら第１、第２のフリー磁性層の磁
気的膜厚の差分がフリー磁性層の磁気的な実効膜厚とな
る。従って、第１、第２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃの膜
厚を適宜調整してフリー磁性層４の実効膜厚を薄くする
ことにより、フリー磁性層４の磁化方向を僅かな大きさ
の外部磁界により変動させることができ、スピンバルブ
型薄膜磁気素子（スピンバルブ型薄膜素子）の感度を高
くすることが可能となる。また、フリー磁性層４全体の
厚さをある程度厚くできるので、抵抗変化率が極端に小
さくなることがなく、スピンバルブ型薄膜素子の感度を
高くすることが可能となる。フリー磁性層４の上には、
Ｔａなどで形成された保護層５が形成される。図１に示
すように、上記反強磁性層１の一部から保護層５までの
各層により、略台形状の断面形状を有する積層体６が構
成されている。
リー磁性層４Ｃは、それぞれの磁化方向が反平行方向と
なるように反強磁性的に結合され、かつ磁気的膜厚の関
係がＭ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とされていることから、人工的
なフェリ磁性状態となっている。またこれにより、フリ
ー磁性層４の磁化方向と固定磁性層２の磁化方向とが交
差する関係となっている。本実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子では、第２のフリー磁性層４Ｃの磁気的膜厚
を、第１のフリー磁性層４Ａの磁気的膜厚よりも大きく
することにより、これら第１、第２のフリー磁性層の磁
気的膜厚の差分がフリー磁性層の磁気的な実効膜厚とな
る。従って、第１、第２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃの膜
厚を適宜調整してフリー磁性層４の実効膜厚を薄くする
ことにより、フリー磁性層４の磁化方向を僅かな大きさ
の外部磁界により変動させることができ、スピンバルブ
型薄膜磁気素子（スピンバルブ型薄膜素子）の感度を高
くすることが可能となる。また、フリー磁性層４全体の
厚さをある程度厚くできるので、抵抗変化率が極端に小
さくなることがなく、スピンバルブ型薄膜素子の感度を
高くすることが可能となる。フリー磁性層４の上には、
Ｔａなどで形成された保護層５が形成される。図１に示
すように、上記反強磁性層１の一部から保護層５までの
各層により、略台形状の断面形状を有する積層体６が構
成されている。
【００８１】台形状の積層体６の底辺近傍の反強磁性層
１の上には、非磁性の中間層９を介してバイアス層７が
形成されている。バイアス層７，７の主要部分は、第１
および第２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃの間と同じ階層位
置で積層体６の側面と接合されている。これにより第２
のフリー磁性層４ＡにＸ１方向に強い磁場を作用させる
ことができる、第２のフリー磁性層４Ｃの磁区をＸ１方
向に安定させることができる。これにより再生波形の安
定性を向上させることができる。
１の上には、非磁性の中間層９を介してバイアス層７が
形成されている。バイアス層７，７の主要部分は、第１
および第２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃの間と同じ階層位
置で積層体６の側面と接合されている。これにより第２
のフリー磁性層４ＡにＸ１方向に強い磁場を作用させる
ことができる、第２のフリー磁性層４Ｃの磁区をＸ１方
向に安定させることができる。これにより再生波形の安
定性を向上させることができる。
【００８２】前記バイアス層７，７は、通常、２０〜５
０ｎｍ（２００〜５００オングストローム）程度の厚さ
が好ましく、例えばＣｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
合金あるいはＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ（コバルト−クロム−タ
ンタル）合金などで形成されることが好ましい。また、
前記バイアス層７，７が、図示Ｘ１方向に磁化されてい
ることで、前記第２のフリー磁性層４Ｃの磁化が、図示
Ｘ１方向に揃えられている。これにより、前記フリー磁
性層４の変動磁化と前記固定磁性層２の固定磁化とが９
０度で交差する関係となっている。
０ｎｍ（２００〜５００オングストローム）程度の厚さ
が好ましく、例えばＣｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
合金あるいはＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ（コバルト−クロム−タ
ンタル）合金などで形成されることが好ましい。また、
前記バイアス層７，７が、図示Ｘ１方向に磁化されてい
ることで、前記第２のフリー磁性層４Ｃの磁化が、図示
Ｘ１方向に揃えられている。これにより、前記フリー磁
性層４の変動磁化と前記固定磁性層２の固定磁化とが９
０度で交差する関係となっている。
【００８３】また、バイアス層７，７の上面は積層体６
上の一部にオーバーラップして形成され、バイアス層の
延出部７ａ，７ａを形成している。バイアス層のオーバ
ーラップ部７ａ，７ａの長さＥは０．０１〜０．１μ
ｍ、厚さは３０オングストローム程度あれば十分であ
る。これによりバイアス層の延出部７ａ，７ａからより
強い反磁界を第１のフリー磁性層４Ａに与えることで、
図１に示すように第１のフリー磁性層４Ａの端部に回り
込む磁界Ｈｘが発生し、この回り込む磁界Ｈｘは第１の
フリー磁性層４Ａの磁化方向と同じ方向であるため、第
１のフリー磁性層４Ａの磁化方向の乱れを抑制すること
ができる。それに伴って第２のフリー磁性層４Ｃの磁化
方向の乱れも少なくすることが可能となる。その結果、
トラック幅の両端の再生波形に異常が生じるのを防止で
き、再生波形の安定性を向上できる。
上の一部にオーバーラップして形成され、バイアス層の
延出部７ａ，７ａを形成している。バイアス層のオーバ
ーラップ部７ａ，７ａの長さＥは０．０１〜０．１μ
ｍ、厚さは３０オングストローム程度あれば十分であ
る。これによりバイアス層の延出部７ａ，７ａからより
強い反磁界を第１のフリー磁性層４Ａに与えることで、
図１に示すように第１のフリー磁性層４Ａの端部に回り
込む磁界Ｈｘが発生し、この回り込む磁界Ｈｘは第１の
フリー磁性層４Ａの磁化方向と同じ方向であるため、第
１のフリー磁性層４Ａの磁化方向の乱れを抑制すること
ができる。それに伴って第２のフリー磁性層４Ｃの磁化
方向の乱れも少なくすることが可能となる。その結果、
トラック幅の両端の再生波形に異常が生じるのを防止で
き、再生波形の安定性を向上できる。
【００８４】バイアス層７，７ａの上には、非磁性金属
からなる中間層１９を介して電極層８が形成されてい
る。中間層１９は緩衝膜および配向膜の役割をするもの
であり、Ｃｒ又はＴａ等で形成されることが好ましく、
例えば、２〜５ｎｍ（２０〜５０オングストローム）程
度、好ましくは３．５ｎｍ（３５オングストローム）程
度の厚が良い。非磁性の中間層９及び１９により、後工
程のインダクティブヘッド（書込ヘッド）の製造プロセ
スでおこなう絶縁レジストの硬化工程（ＵＶキュアまた
はハードベーク）等で高温に曝される場合に、拡散バリ
アーとして機能し、バイアス層７，７と周辺層の間で熱
拡散が起こり、バイアス層７，７の磁気特性が劣化する
ことを防止することができる。
からなる中間層１９を介して電極層８が形成されてい
る。中間層１９は緩衝膜および配向膜の役割をするもの
であり、Ｃｒ又はＴａ等で形成されることが好ましく、
例えば、２〜５ｎｍ（２０〜５０オングストローム）程
度、好ましくは３．５ｎｍ（３５オングストローム）程
度の厚が良い。非磁性の中間層９及び１９により、後工
程のインダクティブヘッド（書込ヘッド）の製造プロセ
スでおこなう絶縁レジストの硬化工程（ＵＶキュアまた
はハードベーク）等で高温に曝される場合に、拡散バリ
アーとして機能し、バイアス層７，７と周辺層の間で熱
拡散が起こり、バイアス層７，７の磁気特性が劣化する
ことを防止することができる。
【００８５】電極層８，８は、前記バイアス層７，７の
積層体６の幅の延長線上まで形成されている。電極層
８，８は、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗから選択される１種ま
たはそれ以上からなる単層膜もしくはその多層膜で形成
することが好ましい。これにより抵抗値を低減すること
ができる。ここでは、電極層８，８としてＣｒが選択さ
れて、Ｔａからなる中間層１９上にエピタキシャル成長
させて形成することにより、電気抵抗値をさらに低減さ
せることができる。
積層体６の幅の延長線上まで形成されている。電極層
８，８は、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗから選択される１種ま
たはそれ以上からなる単層膜もしくはその多層膜で形成
することが好ましい。これにより抵抗値を低減すること
ができる。ここでは、電極層８，８としてＣｒが選択さ
れて、Ｔａからなる中間層１９上にエピタキシャル成長
させて形成することにより、電気抵抗値をさらに低減さ
せることができる。
【００８６】図１に示す構造のスピンバルブ型薄膜素子
においては、電極層８，８から積層体６にセンス電流が
与えられる。磁気記録媒体から図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４の磁化方向は、図
示Ｘ１方向からＹ方向に変動する。このときの非磁性導
電層３とフリー磁性層４との界面及び固定磁性層２と非
磁性導電層３の界面で、いわゆるＧＭＲ効果によってス
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。
においては、電極層８，８から積層体６にセンス電流が
与えられる。磁気記録媒体から図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４の磁化方向は、図
示Ｘ１方向からＹ方向に変動する。このときの非磁性導
電層３とフリー磁性層４との界面及び固定磁性層２と非
磁性導電層３の界面で、いわゆるＧＭＲ効果によってス
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。
【００８７】ところで、図１に示す構造のように形成さ
れた積層体６においては、実際にはこの積層体６の全幅
で磁気抵抗効果を発揮するのではなく、その中央領域の
みが再生感度に優れ、実質的に磁気抵抗効果を発揮する
感度領域である。この再生感度に優れた積層体の領域を
感度領域Ｔ１と呼び、感度領域の両側にある再生感度の
悪い領域を不感領域Ｔ０と呼ぶ。積層体に占める感度領
域及び不感領域はマイクロトラッププロファイル法によ
って測定される。
れた積層体６においては、実際にはこの積層体６の全幅
で磁気抵抗効果を発揮するのではなく、その中央領域の
みが再生感度に優れ、実質的に磁気抵抗効果を発揮する
感度領域である。この再生感度に優れた積層体の領域を
感度領域Ｔ１と呼び、感度領域の両側にある再生感度の
悪い領域を不感領域Ｔ０と呼ぶ。積層体に占める感度領
域及び不感領域はマイクロトラッププロファイル法によ
って測定される。
【００８８】フリー磁性層４の磁化方向の乱れはマイク
ロマグネティックシュミレーションに依って調べること
ができる。本実施の態様によるスピンバルブ型薄膜磁気
素子についてマイクロマグネティックシュミレーション
により調べた結果を図２に示す。ここでのスピンバルブ
型薄膜素子のＸ１方向の幅の寸法は０．６μｍである。
また、この積層体６の各層の膜厚は、下から反強磁性
層：ＰｔＭｎ １５０／固定磁性層：Ｃｏ ２０／非磁
性導電層：Ｃｕ ２７／第２のフリー磁性層：ＮｉＦｅ
４０／非磁性中間層：Ｒｕ ８／第１のフリー磁性
層：ＮｉＦｅ ２５／保護層：Ｔａ ２０（各数字はそ
れぞれの膜厚のÅ単位に対応する）とした。第１のフリ
ー磁性層の磁気的膜厚は、２．６７（Ｔ・ｎｍ）、第２
のフリー磁性層の磁気的膜厚は、４．２７（Ｔ・ｎ
ｍ）、第１と第２のフリー磁性層間の反平行結合磁界は
９８．６ｋＡ／ｍとした。また、この積層体６の両側の
ＣｏＰｔからなるバイアス層の厚みは、約３０ｎｍ（３
００Å）、各バイアス層上に設けられたＣｒからなる電
極層の厚みは、１００ｎｍ（１０００Å）とした。バイ
アス層の磁気的膜厚は、２８．３（Ｔ・ｎｍ）である。
また、バイアス層の積層体上面への延出部の長さＥは
０．０５μｍ、厚さは３０Åとした。電極層は積層体上
面へは延出しておらず、積層体の両側のバイアス層上の
みに形成されているものとした。
ロマグネティックシュミレーションに依って調べること
ができる。本実施の態様によるスピンバルブ型薄膜磁気
素子についてマイクロマグネティックシュミレーション
により調べた結果を図２に示す。ここでのスピンバルブ
型薄膜素子のＸ１方向の幅の寸法は０．６μｍである。
また、この積層体６の各層の膜厚は、下から反強磁性
層：ＰｔＭｎ １５０／固定磁性層：Ｃｏ ２０／非磁
性導電層：Ｃｕ ２７／第２のフリー磁性層：ＮｉＦｅ
４０／非磁性中間層：Ｒｕ ８／第１のフリー磁性
層：ＮｉＦｅ ２５／保護層：Ｔａ ２０（各数字はそ
れぞれの膜厚のÅ単位に対応する）とした。第１のフリ
ー磁性層の磁気的膜厚は、２．６７（Ｔ・ｎｍ）、第２
のフリー磁性層の磁気的膜厚は、４．２７（Ｔ・ｎ
ｍ）、第１と第２のフリー磁性層間の反平行結合磁界は
９８．６ｋＡ／ｍとした。また、この積層体６の両側の
ＣｏＰｔからなるバイアス層の厚みは、約３０ｎｍ（３
００Å）、各バイアス層上に設けられたＣｒからなる電
極層の厚みは、１００ｎｍ（１０００Å）とした。バイ
アス層の磁気的膜厚は、２８．３（Ｔ・ｎｍ）である。
また、バイアス層の積層体上面への延出部の長さＥは
０．０５μｍ、厚さは３０Åとした。電極層は積層体上
面へは延出しておらず、積層体の両側のバイアス層上の
みに形成されているものとした。
【００８９】図２に示した結果から、バイアス層が積層
体の上面の一部に延出した本実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子においては、図１８又は図２２に示す従来のよ
うにバイアス層が積層体の上面に延出していないものに
比較して、第１のフリー磁性層のトラック幅両端におい
て磁化方向の乱れが小さくなっているのが認められる
（図２（ａ）のトラック幅両端各３個の矢印の方向参
照）。これに伴って、第２のフリー磁性層のトラック幅
両端においても磁化方向の乱れが小さくなっているのが
認められる（図２（ｂ）のトラック幅両端各３個の矢印
の方向参照）。
体の上面の一部に延出した本実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子においては、図１８又は図２２に示す従来のよ
うにバイアス層が積層体の上面に延出していないものに
比較して、第１のフリー磁性層のトラック幅両端におい
て磁化方向の乱れが小さくなっているのが認められる
（図２（ａ）のトラック幅両端各３個の矢印の方向参
照）。これに伴って、第２のフリー磁性層のトラック幅
両端においても磁化方向の乱れが小さくなっているのが
認められる（図２（ｂ）のトラック幅両端各３個の矢印
の方向参照）。
【００９０】以上説明したように、本発明のスピンバル
ブ型薄膜素子では、上記フリー磁性層の磁区制御を良好
に行うことができる安定性に優れたスピンバルブ型薄膜
素子とすることができる。また、上記バイアス層が、フ
リー磁性層に対して強いバイアス磁界を与え易くなり、
フリー磁性層を単磁区化し易く、バルクハウゼンノイズ
の発生を低減させることができる。
ブ型薄膜素子では、上記フリー磁性層の磁区制御を良好
に行うことができる安定性に優れたスピンバルブ型薄膜
素子とすることができる。また、上記バイアス層が、フ
リー磁性層に対して強いバイアス磁界を与え易くなり、
フリー磁性層を単磁区化し易く、バルクハウゼンノイズ
の発生を低減させることができる。
【００９１】（第２の実施形態）前記電極層８，８は、
積層体６の上面において、延出しているバイアス層の延
出部７ａ，７ａの上に延出して、電極層の延出部８ａ，
８ａを形成していても良い。この例を図３に示す。図３
において、積層体６の上面におけるバイアス層延出部７
ａ，７ａ又は電極層の延出部８ａ，８ａが形成されてい
ないトラック幅方向（図１ではＸ１方向）の寸法が、光
学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗであり、これにより感度領
域の幅寸法で磁気的トラック幅寸法ＭーＴｗが規定され
る。本実施形態では、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと
磁気的トラック幅寸法ＭーＴｗとは、ほぼ同じ寸法に設
定されるか、あるいは、磁気的トラック幅寸法ＭーＴｗ
が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗよりやや大きい寸法
に設定されている。
積層体６の上面において、延出しているバイアス層の延
出部７ａ，７ａの上に延出して、電極層の延出部８ａ，
８ａを形成していても良い。この例を図３に示す。図３
において、積層体６の上面におけるバイアス層延出部７
ａ，７ａ又は電極層の延出部８ａ，８ａが形成されてい
ないトラック幅方向（図１ではＸ１方向）の寸法が、光
学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗであり、これにより感度領
域の幅寸法で磁気的トラック幅寸法ＭーＴｗが規定され
る。本実施形態では、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと
磁気的トラック幅寸法ＭーＴｗとは、ほぼ同じ寸法に設
定されるか、あるいは、磁気的トラック幅寸法ＭーＴｗ
が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗよりやや大きい寸法
に設定されている。
【００９２】これにより、電極層８，８から積層体６へ
与えるセンス電流が、バイアス層７，７を介して積層体
６に流れにくくなり、このバイアス層７，７の主要部を
介さずに、薄いバイアス層の延出部７ａ，７ａを通して
積層体６にセンス電流を流す割合を多くできる。しか
も、この場合、バイアス層７，７と電極層８，８との接
合面積を増大できることにより、磁気抵抗効果に寄与し
ない接合抵抗を下げることができ、素子の再生特性を向
上することができる。
与えるセンス電流が、バイアス層７，７を介して積層体
６に流れにくくなり、このバイアス層７，７の主要部を
介さずに、薄いバイアス層の延出部７ａ，７ａを通して
積層体６にセンス電流を流す割合を多くできる。しか
も、この場合、バイアス層７，７と電極層８，８との接
合面積を増大できることにより、磁気抵抗効果に寄与し
ない接合抵抗を下げることができ、素子の再生特性を向
上することができる。
【００９３】（第３の実施形態）さらにまた、本発明の
スピンバルブ型薄膜素子は、図４に示すように、前記固
定磁性層を前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁
化方向が固定される第１の固定磁性層と、前記第１の固
定磁性層に非磁性中間層を介して形成され、前記第１の
固定磁性層の磁化方向と反平行に磁化方向が揃えられた
第２の固定磁性層とからなる、いわゆるシンセティック
フェリピンド型構造とすることができる。
スピンバルブ型薄膜素子は、図４に示すように、前記固
定磁性層を前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁
化方向が固定される第１の固定磁性層と、前記第１の固
定磁性層に非磁性中間層を介して形成され、前記第１の
固定磁性層の磁化方向と反平行に磁化方向が揃えられた
第２の固定磁性層とからなる、いわゆるシンセティック
フェリピンド型構造とすることができる。
【００９４】この構造は固定磁性層の固定磁化による反
磁界（双極子）磁界を、第１の固定磁性層の静磁結合磁
界と第２の固定磁性層の静磁結合磁界とにより、相互に
打ち消してキャンセルすることができる。これにより、
フリー磁性層の変動磁化の方向に影響を与える固定磁性
層の固定磁化による反磁界（双極子）磁界からの、フリ
ー磁性層の変動磁化への寄与を減少することができる。
また、このように、固定磁性層が非磁性中間層を介して
２つに分断されたスピンバルブ型薄膜素子とした場合、
２つに分断された固定磁性層のうち一方が他方の固定磁
性層を適正な方向に固定する役割を担い、固定磁性層の
状態を非常に安定した状態に保つことが可能となる。
磁界（双極子）磁界を、第１の固定磁性層の静磁結合磁
界と第２の固定磁性層の静磁結合磁界とにより、相互に
打ち消してキャンセルすることができる。これにより、
フリー磁性層の変動磁化の方向に影響を与える固定磁性
層の固定磁化による反磁界（双極子）磁界からの、フリ
ー磁性層の変動磁化への寄与を減少することができる。
また、このように、固定磁性層が非磁性中間層を介して
２つに分断されたスピンバルブ型薄膜素子とした場合、
２つに分断された固定磁性層のうち一方が他方の固定磁
性層を適正な方向に固定する役割を担い、固定磁性層の
状態を非常に安定した状態に保つことが可能となる。
【００９５】次に、図５〜図９を参照して、図１、図３
もしくは図４に示すスピンバルブ型薄膜素子の第１の製
造方法の一例を詳しく説明する。図１と図３との違いは
電極層８の延出部８ａ，８ａの有無である。また、図３
と図４との違いは固定磁性層２の構造である。まず、図
５に示すように、基板１０上に下地層（図示省略）を介
して反強磁性層１、固定磁性層２、非磁性導電層３、第
１のフリー磁性層４Ａ、非磁性中間層４Ｂ、第２のフリ
ー磁性層４Ｃ、保護層５を順次成膜して積層体６ａを形
成した後、上記積層体６ａ上にリフトオフ用レジスト３
７０を形成する。リフトオフ用レジスト３７０の幅Ｒ１
は、形成すべきスピンバルブ型薄膜素子の積層体６の部
分と同じ幅に設定しておく。リフトオフ用レジスト３７
０はその下部の前記積層体に対向する面に切り込み部分
３７０ａ，３７０ａが設けられ、上部の幅Ｒ１よりやや
狭く、Ｒ２となっている。次いで、図６に示すように上
記リフトオフ用レジスト３７０に覆われていない部分
を、イオンミリングにより反強磁性層１の中程迄除去し
て、図１に示すように側面となる傾斜面を形成して等脚
台形状の積層体６を形成する。
もしくは図４に示すスピンバルブ型薄膜素子の第１の製
造方法の一例を詳しく説明する。図１と図３との違いは
電極層８の延出部８ａ，８ａの有無である。また、図３
と図４との違いは固定磁性層２の構造である。まず、図
５に示すように、基板１０上に下地層（図示省略）を介
して反強磁性層１、固定磁性層２、非磁性導電層３、第
１のフリー磁性層４Ａ、非磁性中間層４Ｂ、第２のフリ
ー磁性層４Ｃ、保護層５を順次成膜して積層体６ａを形
成した後、上記積層体６ａ上にリフトオフ用レジスト３
７０を形成する。リフトオフ用レジスト３７０の幅Ｒ１
は、形成すべきスピンバルブ型薄膜素子の積層体６の部
分と同じ幅に設定しておく。リフトオフ用レジスト３７
０はその下部の前記積層体に対向する面に切り込み部分
３７０ａ，３７０ａが設けられ、上部の幅Ｒ１よりやや
狭く、Ｒ２となっている。次いで、図６に示すように上
記リフトオフ用レジスト３７０に覆われていない部分
を、イオンミリングにより反強磁性層１の中程迄除去し
て、図１に示すように側面となる傾斜面を形成して等脚
台形状の積層体６を形成する。
【００９６】ついで、図７に示すように上記積層体６の
両側及び上記積層体６の上記リフトオフ用レジスト３７
０に覆われていない部分に、バイアス層７、７を形成す
る。この際、例えばバイアス層用のスパッタターゲット
３７３と基板との角度を傾斜させた状態で対向させて、
イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コ
リメーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み
合わせたスパッタ法などによって成膜すれば、上記積層
体６の上記リフトオフ用レジスト３７０に覆われていな
い部分に、バイアス層を延出させて形成し、バイアス層
の延出部７ａ,７ａを形成することができる。また、従
来のスパッタ法などの角度分布の広いスパッタ法などに
よっても好ましく形成される。
両側及び上記積層体６の上記リフトオフ用レジスト３７
０に覆われていない部分に、バイアス層７、７を形成す
る。この際、例えばバイアス層用のスパッタターゲット
３７３と基板との角度を傾斜させた状態で対向させて、
イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コ
リメーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み
合わせたスパッタ法などによって成膜すれば、上記積層
体６の上記リフトオフ用レジスト３７０に覆われていな
い部分に、バイアス層を延出させて形成し、バイアス層
の延出部７ａ,７ａを形成することができる。また、従
来のスパッタ法などの角度分布の広いスパッタ法などに
よっても好ましく形成される。
【００９７】ついで、図８に示すように上記積層体６の
両側のバイアス層７、７の上に電極層８，８を形成す
る。上記電極層８，８は、図８に示すように、電極用の
スパッタターゲット３７４と基板とを平行に配置してス
パッタ成膜を行い、スパッタされた粒子のうちリフトオ
フ用レジスト３７０によって遮られないスパッタ粒子に
よって形成する。このとき、スパッタされたスパッタ粒
子の角度分布が狭く、直進性がよいとリフトオフ用レジ
スト３７０の端部の真下よりも内側に入り込むスパッタ
粒子が少なくなる。この電極層８，８の形成も、例えば
イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コ
リメーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み
合わせたスパッタ法などによって行うのが好ましい。こ
の実施態様においては、上記電極層８，８は上記積層体
６の両側のバイアス層７、７の上にのみ形成した例を示
している。続いて、上記リフトオフ用レジスト３７０を
除去することにより、図１に示すスピンバルブ型薄膜素
子が得られる。
両側のバイアス層７、７の上に電極層８，８を形成す
る。上記電極層８，８は、図８に示すように、電極用の
スパッタターゲット３７４と基板とを平行に配置してス
パッタ成膜を行い、スパッタされた粒子のうちリフトオ
フ用レジスト３７０によって遮られないスパッタ粒子に
よって形成する。このとき、スパッタされたスパッタ粒
子の角度分布が狭く、直進性がよいとリフトオフ用レジ
スト３７０の端部の真下よりも内側に入り込むスパッタ
粒子が少なくなる。この電極層８，８の形成も、例えば
イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コ
リメーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み
合わせたスパッタ法などによって行うのが好ましい。こ
の実施態様においては、上記電極層８，８は上記積層体
６の両側のバイアス層７、７の上にのみ形成した例を示
している。続いて、上記リフトオフ用レジスト３７０を
除去することにより、図１に示すスピンバルブ型薄膜素
子が得られる。
【００９８】また、第２の実施形態として図３に示すよ
うに、上記電極層８, ８は上記積層体６の上面のバイア
ス層の延出部７ａ, ７ａの上に形成したものであっても
同様にして製造可能である。バイアス層の延出部７ａ,
７ａの上に上記電極層８, ８を形成するには、前記バイ
アス層７, ７の形成の場合と同様に、例えば図９に示す
ように、電極用のスパッタターゲット３７４と基板との
角度を傾斜させた状態で対向させて、イオンビームスパ
ッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパ
ッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッタ
法などによって成膜すれば、バイアス層の延出部７ａ,
７ａの上に上記電極層を延出させて、電極層の延出部８
ａ, ８ａを形成することができる。
うに、上記電極層８, ８は上記積層体６の上面のバイア
ス層の延出部７ａ, ７ａの上に形成したものであっても
同様にして製造可能である。バイアス層の延出部７ａ,
７ａの上に上記電極層８, ８を形成するには、前記バイ
アス層７, ７の形成の場合と同様に、例えば図９に示す
ように、電極用のスパッタターゲット３７４と基板との
角度を傾斜させた状態で対向させて、イオンビームスパ
ッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパ
ッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッタ
法などによって成膜すれば、バイアス層の延出部７ａ,
７ａの上に上記電極層を延出させて、電極層の延出部８
ａ, ８ａを形成することができる。
【００９９】さらにまた、本発明の第３の実施形態であ
る、図４に示すシンセティックフェリピンド型構造のス
ピンバルブ型薄膜素子を製造するには、前記第１の実施
の形態において、積層体６を形成する際に、前記固定磁
性層を第１の固定磁性層と、前記第１の固定磁性層上の
非磁性中間層と、前記非磁性中間層上の第２の固定磁性
層とからなる、３層構造に形成すれば良い。他の工程は
前記第１の製造方法で述べたとおりでよい。
る、図４に示すシンセティックフェリピンド型構造のス
ピンバルブ型薄膜素子を製造するには、前記第１の実施
の形態において、積層体６を形成する際に、前記固定磁
性層を第１の固定磁性層と、前記第１の固定磁性層上の
非磁性中間層と、前記非磁性中間層上の第２の固定磁性
層とからなる、３層構造に形成すれば良い。他の工程は
前記第１の製造方法で述べたとおりでよい。
【０１００】次に、本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁
気素子の第４の実施形態を、図面に基づいて説明する。 （第４の実施形態）図１０は、本発明の第４の実施形態
のスピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対向面側から
見た場合の構造を示した断面図である。第４の実施形態
のスピンバルブ型薄膜素子が第１実施形態のスピンバル
ブ型薄膜素子と異なる点は、固定磁性層２が非磁性中間
層を介して２分された、いわゆるシンセティックフェリ
ピンド型（ synthetic-ferri-pinned spin-valves ）と
なっている点、及び電極層８，８が積層体６の上面の一
部にまで延出し、電極層の延出部８ａ’，８ａ’を形成
している点である。本発明の第４の実施形態のスピンバ
ルブ型薄膜素子は、基板１０側から反強磁性層１、第１
の固定磁性層２Ａ、非磁性中間層２Ｂ、第２の固定磁性
層２Ｃ、非磁性導電層３、フリー磁性層４、保護層５が
形成された、いわゆるボトム型（Bottom type ）であ
る。さらに、フリー磁性層４が、第１のフリー磁性層４
Ａと、前記第１のフリー磁性層４Ａに非磁性中間層４Ｂ
を介して形成され、前記第１のフリー磁性層４Ａの磁化
方向と反平行に磁化方向が揃えられた第２のフリー磁性
層４Ｃとを有する、フリー磁性層が合成フェリ磁性状態
となっている、いわゆるシンセティックフェリフリー型
（synthetic-ferri-free type ）のシングルスピンバル
ブ型薄膜素子の一種である。
気素子の第４の実施形態を、図面に基づいて説明する。 （第４の実施形態）図１０は、本発明の第４の実施形態
のスピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対向面側から
見た場合の構造を示した断面図である。第４の実施形態
のスピンバルブ型薄膜素子が第１実施形態のスピンバル
ブ型薄膜素子と異なる点は、固定磁性層２が非磁性中間
層を介して２分された、いわゆるシンセティックフェリ
ピンド型（ synthetic-ferri-pinned spin-valves ）と
なっている点、及び電極層８，８が積層体６の上面の一
部にまで延出し、電極層の延出部８ａ’，８ａ’を形成
している点である。本発明の第４の実施形態のスピンバ
ルブ型薄膜素子は、基板１０側から反強磁性層１、第１
の固定磁性層２Ａ、非磁性中間層２Ｂ、第２の固定磁性
層２Ｃ、非磁性導電層３、フリー磁性層４、保護層５が
形成された、いわゆるボトム型（Bottom type ）であ
る。さらに、フリー磁性層４が、第１のフリー磁性層４
Ａと、前記第１のフリー磁性層４Ａに非磁性中間層４Ｂ
を介して形成され、前記第１のフリー磁性層４Ａの磁化
方向と反平行に磁化方向が揃えられた第２のフリー磁性
層４Ｃとを有する、フリー磁性層が合成フェリ磁性状態
となっている、いわゆるシンセティックフェリフリー型
（synthetic-ferri-free type ）のシングルスピンバル
ブ型薄膜素子の一種である。
【０１０１】図１０において、符号１は、基板１０上に
設けられた反強磁性層である。この反強磁性層１の上に
は、固定磁性層２が形成されている。この固定磁性層２
は、第１の固定磁性層２Ａと、第１の固定磁性層２Ａの
上に非磁性中間層２Ｂを介して形成され、第１の固定磁
性層２Ａの磁化方向と反平行に磁化方向が揃えられた第
２の固定磁性層２Ｃとからなっている。この固定磁性層
２の上には、Ｃｕ（銅）等からなる非磁性導電層３が形
成され、さらに、前記非磁性導電層３の上には、フリー
磁性層４が形成されている。フリー磁性層４は、非磁性
中間層４Ｂを介して２つに分断された第１、第２のフリ
ー磁性層４Ａ，４Ｃから形成されており、分断されたフ
リー磁性層４Ａ，４Ｃ同士で磁化の向きが１８０゜異な
るフェリ磁性状態になっている。前記第１のフリー磁性
層４Ａの上には、Ｔａなどで形成された保護層５が形成
されている。図１０に示すように、これら反強磁性層１
の一部から保護層５までの各層により、略台形状の断面
形状を有する積層体６が構成されている。
設けられた反強磁性層である。この反強磁性層１の上に
は、固定磁性層２が形成されている。この固定磁性層２
は、第１の固定磁性層２Ａと、第１の固定磁性層２Ａの
上に非磁性中間層２Ｂを介して形成され、第１の固定磁
性層２Ａの磁化方向と反平行に磁化方向が揃えられた第
２の固定磁性層２Ｃとからなっている。この固定磁性層
２の上には、Ｃｕ（銅）等からなる非磁性導電層３が形
成され、さらに、前記非磁性導電層３の上には、フリー
磁性層４が形成されている。フリー磁性層４は、非磁性
中間層４Ｂを介して２つに分断された第１、第２のフリ
ー磁性層４Ａ，４Ｃから形成されており、分断されたフ
リー磁性層４Ａ，４Ｃ同士で磁化の向きが１８０゜異な
るフェリ磁性状態になっている。前記第１のフリー磁性
層４Ａの上には、Ｔａなどで形成された保護層５が形成
されている。図１０に示すように、これら反強磁性層１
の一部から保護層５までの各層により、略台形状の断面
形状を有する積層体６が構成されている。
【０１０２】また、符号７，７はバイアス層を、符号
８，８、電極層を示している。 これら、バイアス層
７，７の主要部分はは積層体６の両側位置に張り出して
いる反強磁性層１上に、中間層９を介して形成されてお
り、台形の積層体６の両側面に接合して設けられてい
る。このバイアス層７，７上には、ＴａまたはＣｒから
なる中間層１９を介して電極層８，８が形成されてい
る。このような順序で各層を積層したボトムタイプ（Bo
ttom type ）とすることにより、比抵抗の高い反強磁性
層１を介さずに積層体６に与えるセンス電流の割合を向
上させることができる。このため、サイドリーディング
を防止することができ、磁気記録密度の高密度化により
一層対応することが可能となる。
８，８、電極層を示している。 これら、バイアス層
７，７の主要部分はは積層体６の両側位置に張り出して
いる反強磁性層１上に、中間層９を介して形成されてお
り、台形の積層体６の両側面に接合して設けられてい
る。このバイアス層７，７上には、ＴａまたはＣｒから
なる中間層１９を介して電極層８，８が形成されてい
る。このような順序で各層を積層したボトムタイプ（Bo
ttom type ）とすることにより、比抵抗の高い反強磁性
層１を介さずに積層体６に与えるセンス電流の割合を向
上させることができる。このため、サイドリーディング
を防止することができ、磁気記録密度の高密度化により
一層対応することが可能となる。
【０１０３】さらに詳細に説明すると、本発明の第４の
実施形態のスピンバルブ型薄膜素子では、第１の実施形
態と同様に、前記反強磁性層１は積層体６の中央部分に
おいて、８〜１１ｎｍ（８０〜１１０オングストロー
ム）程度の厚さに形成され、ＰｔＭｎ合金で形成するこ
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）も大きいからである。
また、前記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただし、
Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選択さ
れる１種の元素を示す。）の式で示される合金、あるい
は、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒｕ、
Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｒ、Ｎ
ｅ、Ｘｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または２種以
上の元素を示す。）の式で示される合金で形成されてい
てもよい。
実施形態のスピンバルブ型薄膜素子では、第１の実施形
態と同様に、前記反強磁性層１は積層体６の中央部分に
おいて、８〜１１ｎｍ（８０〜１１０オングストロー
ム）程度の厚さに形成され、ＰｔＭｎ合金で形成するこ
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）も大きいからである。
また、前記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただし、
Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選択さ
れる１種の元素を示す。）の式で示される合金、あるい
は、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒｕ、
Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｒ、Ｎ
ｅ、Ｘｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または２種以
上の元素を示す。）の式で示される合金で形成されてい
てもよい。
【０１０４】また、前記ＰｔＭｎ合金および前記Ｘ−Ｍ
ｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７
〜６３原子％の範囲であることが望ましい。より好まし
くは、４７〜５７原子％の範囲である。さらにまた、
Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金において、Ｘ’＋
Ｐｔが３７〜６３原子％の範囲であることが望ましい。
より好ましくは、４７〜５７原子％の範囲である。さら
に、前記Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金として
は、Ｘ’が０．２〜１０原子％の範囲であることが望ま
しい。ただし、Ｘ’がＰｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓの
１種以上の場合は、Ｘ’は０．２〜４０原子％の範囲で
あることが望ましい。前記反強磁性層１として、上記の
組成範囲の合金を使用し、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１を得る
ことができる。とくに、ＰｔＭｎ合金であれば、８００
（Ｏｅ）を越える交換結合磁界を有し、前記交換結合磁
界を失うブロッキング温度が３８０℃と極めて高い優れ
た反強磁性層１を得ることができる。
ｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７
〜６３原子％の範囲であることが望ましい。より好まし
くは、４７〜５７原子％の範囲である。さらにまた、
Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金において、Ｘ’＋
Ｐｔが３７〜６３原子％の範囲であることが望ましい。
より好ましくは、４７〜５７原子％の範囲である。さら
に、前記Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金として
は、Ｘ’が０．２〜１０原子％の範囲であることが望ま
しい。ただし、Ｘ’がＰｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓの
１種以上の場合は、Ｘ’は０．２〜４０原子％の範囲で
あることが望ましい。前記反強磁性層１として、上記の
組成範囲の合金を使用し、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１を得る
ことができる。とくに、ＰｔＭｎ合金であれば、８００
（Ｏｅ）を越える交換結合磁界を有し、前記交換結合磁
界を失うブロッキング温度が３８０℃と極めて高い優れ
た反強磁性層１を得ることができる。
【０１０５】第１および第２の固定磁性層２Ａ，２Ｃは
強磁性体の薄膜からなり、例えば、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合
金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金等
で形成され、１０〜３０Å程度の厚さにするのがが好ま
しく、第１の固定磁性層２Ａは、例えばＣｏからなりそ
の膜厚が１．３〜１．５ｎｍ（１３〜１５Å）に設定さ
れ、第２の固定磁性層２Ｃは、例えばＣｏからなりその
膜厚が２〜２．５ｎｍ（２０〜２５Å）に設定される。
また、非磁性中間層２Ｂ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く、通常、０．８ｎｍ（８Å）程
度の厚さに形成する。
強磁性体の薄膜からなり、例えば、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合
金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金等
で形成され、１０〜３０Å程度の厚さにするのがが好ま
しく、第１の固定磁性層２Ａは、例えばＣｏからなりそ
の膜厚が１．３〜１．５ｎｍ（１３〜１５Å）に設定さ
れ、第２の固定磁性層２Ｃは、例えばＣｏからなりその
膜厚が２〜２．５ｎｍ（２０〜２５Å）に設定される。
また、非磁性中間層２Ｂ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く、通常、０．８ｎｍ（８Å）程
度の厚さに形成する。
【０１０６】この第１の固定磁性層２Ａは、反強磁性層
１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、第１の固定磁性層２Ａと反強磁性層１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１０に示すように、第１の固定磁性層２Ａの磁化
方向が、図示Ｙ方向と逆方向に固定される。また、第１
の固定磁性層２Ａの磁化方向が、図示Ｙ方向の逆方向に
固定されると、非磁性中間層２Ｂを介して対向する第２
の固定磁性層２Ｃの磁化方向は、第１の固定磁性層２Ａ
の磁化と反平行の状態、つまり、図示Ｙ方向に固定され
る。
１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、第１の固定磁性層２Ａと反強磁性層１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１０に示すように、第１の固定磁性層２Ａの磁化
方向が、図示Ｙ方向と逆方向に固定される。また、第１
の固定磁性層２Ａの磁化方向が、図示Ｙ方向の逆方向に
固定されると、非磁性中間層２Ｂを介して対向する第２
の固定磁性層２Ｃの磁化方向は、第１の固定磁性層２Ａ
の磁化と反平行の状態、つまり、図示Ｙ方向に固定され
る。
【０１０７】交換結合磁界が大きいほど、第１の固定磁
性層２Ａの磁化方向と第２の固定磁性層２Ｃの磁化方向
を安定して反平行状態に保つことが可能となり、特に、
反強磁性層１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２Ａ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、第１の固定磁性層２Ａおよび第２の固定磁性層２
Ｃの磁化状態を熱的にも安定して保つことができる。
性層２Ａの磁化方向と第２の固定磁性層２Ｃの磁化方向
を安定して反平行状態に保つことが可能となり、特に、
反強磁性層１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２Ａ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、第１の固定磁性層２Ａおよび第２の固定磁性層２
Ｃの磁化状態を熱的にも安定して保つことができる。
【０１０８】本実施形態では、第１の固定磁性層２Ａと
第２の固定磁性層２Ｃ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２Ａと第２の固定磁性層２Ｃとの
磁化方向を、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、しかも、△Ｒ／Ｒ（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。さら
に熱処理中の磁場の大きさおよびその方向を適正に制御
することによって、第１の固定磁性層２Ａおよび第２の
固定磁性層２Ｃの磁化方向を、所望の方向に制御するこ
とが可能になる。
第２の固定磁性層２Ｃ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２Ａと第２の固定磁性層２Ｃとの
磁化方向を、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、しかも、△Ｒ／Ｒ（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。さら
に熱処理中の磁場の大きさおよびその方向を適正に制御
することによって、第１の固定磁性層２Ａおよび第２の
固定磁性層２Ｃの磁化方向を、所望の方向に制御するこ
とが可能になる。
【０１０９】フリー磁性層４は第１の実施態様と同様
に、第１、第２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃが非磁性中間
層４Ｂを介して２つに分断されており、分断された層４
Ａ，４Ｃ同士で磁化の向きが１８０゜異なるフェリ磁性
状態に形成されている。第１のフリー磁性層４Ａは、保
護層５側に設けられ、第２のフリー磁性層４Ｃは非磁性
導電層３側に設けられている。第１，第２のフリー磁性
層４Ａ，４Ｃは、例えばＣｏ、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉ
Ｆｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金等で形成するの
が好ましい。非磁性中間層４Ｂは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、
Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で
形成することが好ましい。
に、第１、第２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃが非磁性中間
層４Ｂを介して２つに分断されており、分断された層４
Ａ，４Ｃ同士で磁化の向きが１８０゜異なるフェリ磁性
状態に形成されている。第１のフリー磁性層４Ａは、保
護層５側に設けられ、第２のフリー磁性層４Ｃは非磁性
導電層３側に設けられている。第１，第２のフリー磁性
層４Ａ，４Ｃは、例えばＣｏ、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉ
Ｆｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金等で形成するの
が好ましい。非磁性中間層４Ｂは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、
Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で
形成することが好ましい。
【０１１０】フリー磁性層４においては、第２のフリー
磁性層４Ｃの磁化方向がバイアス層７，７の磁束によっ
て図示Ｘ１方向に固定され、第１のフリー磁性層４Ａの
磁化方向が図示Ｘ１方向と反対方向に固定されている。
第１のフリー磁性層４Ａは、交換結合磁界（ＲＫＫＹ相
互作用）によって第２のフリー磁性層４Ｃと磁気的に結
合されて、図示Ｘ１方向の反対方向に磁化された状態と
なっている。第１のフリー磁性層４Ａおよび第２のフリ
ー磁性層４Ｂの磁化方向は、フェリ状態を保ちながら、
外部磁界の影響を受けて回転自在とされてる。即ち、第
２のフリー磁性層４Ｃの磁化方向がバイアス層７，７に
より図示Ｘ1 方向に揃えられると、第１のフリー磁性層
４Ａの磁化方向が図示Ｘ1 方向の反対方向に揃えられ
る。
磁性層４Ｃの磁化方向がバイアス層７，７の磁束によっ
て図示Ｘ１方向に固定され、第１のフリー磁性層４Ａの
磁化方向が図示Ｘ１方向と反対方向に固定されている。
第１のフリー磁性層４Ａは、交換結合磁界（ＲＫＫＹ相
互作用）によって第２のフリー磁性層４Ｃと磁気的に結
合されて、図示Ｘ１方向の反対方向に磁化された状態と
なっている。第１のフリー磁性層４Ａおよび第２のフリ
ー磁性層４Ｂの磁化方向は、フェリ状態を保ちながら、
外部磁界の影響を受けて回転自在とされてる。即ち、第
２のフリー磁性層４Ｃの磁化方向がバイアス層７，７に
より図示Ｘ1 方向に揃えられると、第１のフリー磁性層
４Ａの磁化方向が図示Ｘ1 方向の反対方向に揃えられ
る。
【０１１１】また、通常第１，第２のフリー磁性層の厚
さは２〜５ｎｍ（２０〜５０オングストローム）程度の
厚さが適当で、第２のフリー磁性層４Ｃの厚さｔ2 は、
第１のフリー磁性層４Ａの厚さｔ1よりも厚く形成され
ている。また、第１のフリー磁性層４Ａ及び第２のフリ
ー磁性層４Ｃの飽和磁化をそれぞれＭ1、Ｍ2としたと
き、第１のフリー磁性層４Ａ及び第２のフリー磁性層４
Ｃの磁気的膜厚はそれぞれＭ1・ｔ1、Ｍ2・ｔ2となる。
そしてフリー磁性層４は、第１のフリー磁性層４Ａと第
２のフリー磁性層４Ｃとの磁気的膜厚の関係を、Ｍ2・
ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とするように構成されている。第１、第
２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃの磁気的膜厚の関係がＭ2
・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とされていることから、第２のフリー
磁性層４Ｃの磁化が残存した状態となり、フリー磁性層
４全体の磁化方向が図示Ｘ1 方向に揃えられる。このと
きのフリー磁性層４の実効膜厚は、（Ｍ2・ｔ2−Ｍ1・
ｔ1）となる。
さは２〜５ｎｍ（２０〜５０オングストローム）程度の
厚さが適当で、第２のフリー磁性層４Ｃの厚さｔ2 は、
第１のフリー磁性層４Ａの厚さｔ1よりも厚く形成され
ている。また、第１のフリー磁性層４Ａ及び第２のフリ
ー磁性層４Ｃの飽和磁化をそれぞれＭ1、Ｍ2としたと
き、第１のフリー磁性層４Ａ及び第２のフリー磁性層４
Ｃの磁気的膜厚はそれぞれＭ1・ｔ1、Ｍ2・ｔ2となる。
そしてフリー磁性層４は、第１のフリー磁性層４Ａと第
２のフリー磁性層４Ｃとの磁気的膜厚の関係を、Ｍ2・
ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とするように構成されている。第１、第
２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃの磁気的膜厚の関係がＭ2
・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とされていることから、第２のフリー
磁性層４Ｃの磁化が残存した状態となり、フリー磁性層
４全体の磁化方向が図示Ｘ1 方向に揃えられる。このと
きのフリー磁性層４の実効膜厚は、（Ｍ2・ｔ2−Ｍ1・
ｔ1）となる。
【０１１２】また、第１のフリー磁性層４Ａと第２のフ
リー磁性層４Ｃは、それぞれの磁化方向が反平行方向と
なるように反強磁性的に結合され、かつ磁気的膜厚の関
係がＭ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とされていることから、人工的
なフェリ磁性状態となっている。またこれにより、フリ
ー磁性層４の磁化方向と固定磁性層２の磁化方向とが交
差する関係となっている。本実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子では、第２のフリー磁性層４Ｃの磁気的膜厚
を、第１のフリー磁性層４Ａの磁気的膜厚よりも大きく
することにより、これら第１、第２のフリー磁性層の磁
気的膜厚の差分がフリー磁性層の磁気的な実効膜厚とな
る。従って、第１、第２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃの膜
厚を適宜調整してフリー磁性層４の実効膜厚を薄くする
ことにより、フリー磁性層４の磁化方向を僅かな大きさ
の外部磁界により変動させることができ、スピンバルブ
型薄膜磁気素子（スピンバルブ型薄膜素子）の感度を高
くすることが可能となる。また、フリー磁性層４全体の
厚さをある程度厚くできるので、抵抗変化率が極端に小
さくなることがなく、スピンバルブ型薄膜素子の感度を
高くすることが可能となる。
リー磁性層４Ｃは、それぞれの磁化方向が反平行方向と
なるように反強磁性的に結合され、かつ磁気的膜厚の関
係がＭ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とされていることから、人工的
なフェリ磁性状態となっている。またこれにより、フリ
ー磁性層４の磁化方向と固定磁性層２の磁化方向とが交
差する関係となっている。本実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子では、第２のフリー磁性層４Ｃの磁気的膜厚
を、第１のフリー磁性層４Ａの磁気的膜厚よりも大きく
することにより、これら第１、第２のフリー磁性層の磁
気的膜厚の差分がフリー磁性層の磁気的な実効膜厚とな
る。従って、第１、第２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃの膜
厚を適宜調整してフリー磁性層４の実効膜厚を薄くする
ことにより、フリー磁性層４の磁化方向を僅かな大きさ
の外部磁界により変動させることができ、スピンバルブ
型薄膜磁気素子（スピンバルブ型薄膜素子）の感度を高
くすることが可能となる。また、フリー磁性層４全体の
厚さをある程度厚くできるので、抵抗変化率が極端に小
さくなることがなく、スピンバルブ型薄膜素子の感度を
高くすることが可能となる。
【０１１３】フリー磁性層４の上には、Ｔａなどで形成
された保護層５が形成される。保護層５は拡散防止膜お
よび酸化防止膜の役割をするものであり、Ｃｒ、Ｔａ等
で形成されることが好ましく、例えば、２〜５ｎｍ（２
０〜５０オングストローム）程度、好ましくは３．５ｎ
ｍ（３５オングストローム）程度の厚が良い。保護層５
により、後工程のインダクティブヘッド（書込ヘッド）
の製造プロセスでおこなう絶縁レジストの硬化工程（Ｕ
Ｖキュアまたはハードベーク）等で高温に曝される場合
に、拡散バリアーとして機能し、ギャップ絶縁膜と周辺
層の間で熱拡散が起こり、スピンバルブ積層体の磁気特
性が劣化することを防止することができる。図１０に示
すように、上記反強磁性層１の一部から保護層５までの
各層により、略台形状の断面形状を有する積層体６が構
成されている。
された保護層５が形成される。保護層５は拡散防止膜お
よび酸化防止膜の役割をするものであり、Ｃｒ、Ｔａ等
で形成されることが好ましく、例えば、２〜５ｎｍ（２
０〜５０オングストローム）程度、好ましくは３．５ｎ
ｍ（３５オングストローム）程度の厚が良い。保護層５
により、後工程のインダクティブヘッド（書込ヘッド）
の製造プロセスでおこなう絶縁レジストの硬化工程（Ｕ
Ｖキュアまたはハードベーク）等で高温に曝される場合
に、拡散バリアーとして機能し、ギャップ絶縁膜と周辺
層の間で熱拡散が起こり、スピンバルブ積層体の磁気特
性が劣化することを防止することができる。図１０に示
すように、上記反強磁性層１の一部から保護層５までの
各層により、略台形状の断面形状を有する積層体６が構
成されている。
【０１１４】バイアス層７，７の主要部分は、第１およ
び第２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃの間と同じ階層位置で
積層体６の側面と接合されている。これにより第２のフ
リー磁性層４ＡにＸ１方向に強い磁場を作用させること
ができ、第２のフリー磁性層４Ｃの磁区をＸ１方向に安
定化させることができる。これにより再生波形の安定性
を向上させることができる。
び第２のフリー磁性層４Ａ，４Ｃの間と同じ階層位置で
積層体６の側面と接合されている。これにより第２のフ
リー磁性層４ＡにＸ１方向に強い磁場を作用させること
ができ、第２のフリー磁性層４Ｃの磁区をＸ１方向に安
定化させることができる。これにより再生波形の安定性
を向上させることができる。
【０１１５】前記バイアス層７，７は、通常、２０〜５
０ｎｍ（２００〜５００オングストローム）程度の厚さ
が好ましく、例えばＣｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
合金あるいはＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ（コバルト−クロム−タ
ンタル）合金などで形成されることが好ましい。また、
前記バイアス層７，７が、図示Ｘ１方向に磁化されてい
ることで、前記第２のフリー磁性層４Ｃの磁化が、図示
Ｘ１方向に揃えられている。これにより、前記フリー磁
性層４の変動磁化と前記固定磁性層２の固定磁化とが９
０度で交差する関係となっている。
０ｎｍ（２００〜５００オングストローム）程度の厚さ
が好ましく、例えばＣｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
合金あるいはＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ（コバルト−クロム−タ
ンタル）合金などで形成されることが好ましい。また、
前記バイアス層７，７が、図示Ｘ１方向に磁化されてい
ることで、前記第２のフリー磁性層４Ｃの磁化が、図示
Ｘ１方向に揃えられている。これにより、前記フリー磁
性層４の変動磁化と前記固定磁性層２の固定磁化とが９
０度で交差する関係となっている。
【０１１６】また、バイアス層７，７の上面は積層体６
上の一部に延出して形成され、バイアス層の延出部７
ａ，７ａを形成している。バイアス層の延出部７ａ，７
ａの長さは０．０１〜０．１μｍ、厚さは３０オングス
トローム程度あれば十分である。これによりバイアス層
の延出部７ａ，７ａでより強い反磁界を第１のフリー磁
性層４Ａに与えることで、第１のフリー磁性層４Ａの磁
化方向の乱れを抑制することができ、それに伴って第２
のフリー磁性層４Ｃの磁化方向の乱れも少なくすること
が可能となる。その結果、トラック幅の両端の再生波形
に異常が生じるのを防止でき、再生波形の安定性を向上
させることができる。
上の一部に延出して形成され、バイアス層の延出部７
ａ，７ａを形成している。バイアス層の延出部７ａ，７
ａの長さは０．０１〜０．１μｍ、厚さは３０オングス
トローム程度あれば十分である。これによりバイアス層
の延出部７ａ，７ａでより強い反磁界を第１のフリー磁
性層４Ａに与えることで、第１のフリー磁性層４Ａの磁
化方向の乱れを抑制することができ、それに伴って第２
のフリー磁性層４Ｃの磁化方向の乱れも少なくすること
が可能となる。その結果、トラック幅の両端の再生波形
に異常が生じるのを防止でき、再生波形の安定性を向上
させることができる。
【０１１７】電極層８，８は、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗか
ら選択される１種またはそれ以上からなる単層膜もしく
はその多層膜で形成することが好ましい。これにより抵
抗値を低減することができる。ここでは、電極層８，８
としてＣｒが選択されて、Ｔａからなる中間層１９上に
エピタキシャル成長させて形成することにより、電気抵
抗値をさらに低減させることができる。
ら選択される１種またはそれ以上からなる単層膜もしく
はその多層膜で形成することが好ましい。これにより抵
抗値を低減することができる。ここでは、電極層８，８
としてＣｒが選択されて、Ｔａからなる中間層１９上に
エピタキシャル成長させて形成することにより、電気抵
抗値をさらに低減させることができる。
【０１１８】電極層８，８は、積層体６の上面におい
て、延出しているバイアス層の延出部７ａ，７ａの上に
延出し、さらに積層体６の表面の一部にまで延出して、
電極層の延出部８ａ’，８ａ’を形成したものであって
も良い。電極層の延出部８ａ’，８ａ’の長さＦは、
０．０２〜０．２μｍ、厚さは３０オングストローム程
度あれば良い。ここで、積層体６の上面において、バイ
アス層延出部７ａ，７ａ及び電極層の延出部８ａ，８ａ
が形成されていないトラック幅方向（図１ではＸ１方
向）の寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗであり、
これにより感度領域の幅寸法で磁気的トラック幅寸法Ｍ
ーＴｗが規定される。本実施形態では、光学的トラック
幅寸法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法ＭーＴｗとは、
ほぼ同じ寸法に設定されるか、あるいは、磁気的トラッ
ク幅寸法ＭーＴｗが、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗよ
りやや大きい寸法に設定されている。
て、延出しているバイアス層の延出部７ａ，７ａの上に
延出し、さらに積層体６の表面の一部にまで延出して、
電極層の延出部８ａ’，８ａ’を形成したものであって
も良い。電極層の延出部８ａ’，８ａ’の長さＦは、
０．０２〜０．２μｍ、厚さは３０オングストローム程
度あれば良い。ここで、積層体６の上面において、バイ
アス層延出部７ａ，７ａ及び電極層の延出部８ａ，８ａ
が形成されていないトラック幅方向（図１ではＸ１方
向）の寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗであり、
これにより感度領域の幅寸法で磁気的トラック幅寸法Ｍ
ーＴｗが規定される。本実施形態では、光学的トラック
幅寸法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法ＭーＴｗとは、
ほぼ同じ寸法に設定されるか、あるいは、磁気的トラッ
ク幅寸法ＭーＴｗが、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗよ
りやや大きい寸法に設定されている。
【０１１９】これにより、電極層８，８から積層体６へ
与えるセンス電流が、このバイアス層７，７を介さず
に、直接積層体６にセンス電流を流す割合を多くでき
る。しかも、この場合、積層体６と電極層８，８との接
合面積を増大できることにより、磁気抵抗効果に寄与し
ない接合抵抗を下げることができ、素子の再生特性を向
上することができる。
与えるセンス電流が、このバイアス層７，７を介さず
に、直接積層体６にセンス電流を流す割合を多くでき
る。しかも、この場合、積層体６と電極層８，８との接
合面積を増大できることにより、磁気抵抗効果に寄与し
ない接合抵抗を下げることができ、素子の再生特性を向
上することができる。
【０１２０】図１０に示す構造のスピンバルブ型薄膜素
子においては、電極層８，８から積層体６にセンス電流
が与えられる。磁気記録媒体から図１０に示す図示Ｙ方
向に磁界が与えられると、フリー磁性層４の磁化方向
は、図示Ｘ１方向からＹ方向に変動する。このときの非
磁性導電層３とフリー磁性層４との界面及び固定磁性層
２と非磁性導電層３の界面で、いわゆるＧＭＲ効果によ
って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。
子においては、電極層８，８から積層体６にセンス電流
が与えられる。磁気記録媒体から図１０に示す図示Ｙ方
向に磁界が与えられると、フリー磁性層４の磁化方向
は、図示Ｘ１方向からＹ方向に変動する。このときの非
磁性導電層３とフリー磁性層４との界面及び固定磁性層
２と非磁性導電層３の界面で、いわゆるＧＭＲ効果によ
って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。
【０１２１】以上説明したように、本発明のスピンバル
ブ型薄膜素子では、上記フリー磁性層の磁区制御を良好
に行うことができる安定性に優れたスピンバルブ型薄膜
素子とすることができる。また、上記バイアス層が、フ
リー磁性層に対して強いバイアス磁界を与え易くなり、
フリー磁性層を単磁区化し易く、バルクハウゼンノイズ
の発生を低減させることができる。
ブ型薄膜素子では、上記フリー磁性層の磁区制御を良好
に行うことができる安定性に優れたスピンバルブ型薄膜
素子とすることができる。また、上記バイアス層が、フ
リー磁性層に対して強いバイアス磁界を与え易くなり、
フリー磁性層を単磁区化し易く、バルクハウゼンノイズ
の発生を低減させることができる。
【０１２２】次に、図１０に示す第４の実施の形態のス
ピンバルブ型薄膜素子の製造方法について説明する。図
１０に示すスピンバルブ型薄膜素は、前述の第１の製造
方法に依っても得られるが、ここでは図１１〜図１５を
参照して、第２の製造方法について詳しく説明する。こ
のスピンバルブ型薄膜素子の製造方法は、概略説明する
と、先に述べた第１の製造方法と同様にして積層膜６ａ
を形成する工程と、切り込み部３７２ａの形成された第
１のリフトオフ用レジスト３７２を形成する工程と、第
１のリフトオフ用レジスト３７２に覆われていない部分
を、反強磁性層１の一部を残してイオンミリング等によ
り除去してほぼ台形状の積層体６を形成する工程と、積
層体６の両側及び積層体６の上部の一部に、スパッタ法
によりバイアス層７，７をフリー磁性層４と同じ階層位
置に配置されるように形成する工程と、第１のリフトオ
フ用レジスト３７２を剥離する工程と、第１のリフトオ
フ用レジスト３７２の積層体６の両側面方向の寸法Ｒ１
よりも幅狭な寸法Ｒ３に設定され、かつ積層体６に対向
する下面に、切り込み部３８２ａの形成された第２のリ
フトオフ用レジスト３８２を積層体６の上に形成する工
程と、第２のリフトオフ用レジスト３８２に覆われてい
ない部分にスパッタ法により電極層８、８を形成する工
程とを有する。
ピンバルブ型薄膜素子の製造方法について説明する。図
１０に示すスピンバルブ型薄膜素は、前述の第１の製造
方法に依っても得られるが、ここでは図１１〜図１５を
参照して、第２の製造方法について詳しく説明する。こ
のスピンバルブ型薄膜素子の製造方法は、概略説明する
と、先に述べた第１の製造方法と同様にして積層膜６ａ
を形成する工程と、切り込み部３７２ａの形成された第
１のリフトオフ用レジスト３７２を形成する工程と、第
１のリフトオフ用レジスト３７２に覆われていない部分
を、反強磁性層１の一部を残してイオンミリング等によ
り除去してほぼ台形状の積層体６を形成する工程と、積
層体６の両側及び積層体６の上部の一部に、スパッタ法
によりバイアス層７，７をフリー磁性層４と同じ階層位
置に配置されるように形成する工程と、第１のリフトオ
フ用レジスト３７２を剥離する工程と、第１のリフトオ
フ用レジスト３７２の積層体６の両側面方向の寸法Ｒ１
よりも幅狭な寸法Ｒ３に設定され、かつ積層体６に対向
する下面に、切り込み部３８２ａの形成された第２のリ
フトオフ用レジスト３８２を積層体６の上に形成する工
程と、第２のリフトオフ用レジスト３８２に覆われてい
ない部分にスパッタ法により電極層８、８を形成する工
程とを有する。
【０１２３】さらに詳細に説明すると、まず、図１１に
示すように、基板上１０の上に下地層（図示省略）を介
して反強磁性層１、第１の固定磁性層２Ａ、非磁性中間
層２Ｂ、第２の固定磁性層２Ｃ、非磁性導電層３、第２
のフリー磁性層４Ｃ、非磁性中間層４Ｂ、第１のフリー
磁性層４Ａ、保護層５を順次成膜して積層体６ａを形成
した後、上記積層体６ａ上にリフトオフ用レジスト３７
２を形成する。リフトオフ用レジスト３７２の幅Ｒ１
は、形成すべきスピンバルブ型薄膜素子の積層体６の部
分と同じ幅に設定しておく。リフトオフ用レジスト３７
２はその下部の前記積層体に対向する面に切り込み部分
３７２ａ，３７２ａが設けられ、その幅は上部の幅Ｒ１
よりやや狭くＲ２の幅となっている。この切り込み部分
３７２ａ，３７２ａは、図１０のバイアス層の延出部７
ａ，７ａの長さ方向の寸法Ｅを決定する。延出部７ａ，
７ａの長さ方向の寸法Ｅは０．０１〜０．１μｍに設定
する。
示すように、基板上１０の上に下地層（図示省略）を介
して反強磁性層１、第１の固定磁性層２Ａ、非磁性中間
層２Ｂ、第２の固定磁性層２Ｃ、非磁性導電層３、第２
のフリー磁性層４Ｃ、非磁性中間層４Ｂ、第１のフリー
磁性層４Ａ、保護層５を順次成膜して積層体６ａを形成
した後、上記積層体６ａ上にリフトオフ用レジスト３７
２を形成する。リフトオフ用レジスト３７２の幅Ｒ１
は、形成すべきスピンバルブ型薄膜素子の積層体６の部
分と同じ幅に設定しておく。リフトオフ用レジスト３７
２はその下部の前記積層体に対向する面に切り込み部分
３７２ａ，３７２ａが設けられ、その幅は上部の幅Ｒ１
よりやや狭くＲ２の幅となっている。この切り込み部分
３７２ａ，３７２ａは、図１０のバイアス層の延出部７
ａ，７ａの長さ方向の寸法Ｅを決定する。延出部７ａ，
７ａの長さ方向の寸法Ｅは０．０１〜０．１μｍに設定
する。
【０１２４】次に、図１２に示す工程では、上記リフト
オフ用レジスト３７２に覆われていない部分を、リフト
オフ用レジスト３７２に対して垂直な方向からアルゴン
によるイオンミリングにより反強磁性層１の中程迄除去
して、図１０に示すように積層体６の側面となる傾斜面
を形成してほぼ等脚台形状の積層体６を形成する。次い
で、図１３に示すように上記積層体６の両側及び上記積
層体６の上記リフトオフ用レジスト３７２に覆われてい
ない部分に、バイアス層７、７を形成する。この際、例
えばバイアス層用のスパッタターゲット３７３と基板と
の角度を傾斜させた状態で対向させて、イオンビームス
パッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションス
パッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッ
タ法などによって成膜すれば、上記積層体６の上記リフ
トオフ用レジスト３７２に覆われていない部分に、バイ
アス層を延出させて形成し、バイアス層の延出部７ａ,
７ａを形成することができる。また、従来のスパッタ法
などの角度分布の広いスパッタ法などによっても好まし
く形成される。
オフ用レジスト３７２に覆われていない部分を、リフト
オフ用レジスト３７２に対して垂直な方向からアルゴン
によるイオンミリングにより反強磁性層１の中程迄除去
して、図１０に示すように積層体６の側面となる傾斜面
を形成してほぼ等脚台形状の積層体６を形成する。次い
で、図１３に示すように上記積層体６の両側及び上記積
層体６の上記リフトオフ用レジスト３７２に覆われてい
ない部分に、バイアス層７、７を形成する。この際、例
えばバイアス層用のスパッタターゲット３７３と基板と
の角度を傾斜させた状態で対向させて、イオンビームス
パッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションス
パッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッ
タ法などによって成膜すれば、上記積層体６の上記リフ
トオフ用レジスト３７２に覆われていない部分に、バイ
アス層を延出させて形成し、バイアス層の延出部７ａ,
７ａを形成することができる。また、従来のスパッタ法
などの角度分布の広いスパッタ法などによっても好まし
く形成される。
【０１２５】次に、第１のリフトオフ用レジスト３７２
を、レジスト剥離液を用いながらリフトオフによって除
去し、図１４に示す工程では、積層体６の上に第２のリ
フトオフ用レジスト３８２を形成する。この第２のリフ
トオフ用レジスト３８２は、図１４に示すようにトラッ
ク幅方向（図中Ｘ１方向）の寸法Ｒ３を積層体６の台形
上面の幅とする。このリフトオフ用レジスト３８２に
は、その下面に切り込み部３８２ａ，３８２ａが形成さ
れている。従って、リフトオフ用レジスト３８２の下部
の寸法Ｒ４はＲ３よりも小さく、しかも前記第１のリフ
トオフ用レジスト３７２の下面の幅Ｒ２よりも小さくな
っている。リフトオフ用レジスト３８２の下部は、幅Ｒ
４で積層体６の表面に接して形成してある。ここで、第
２のリフトオフ用レジスト３８２は、図１４に示すよう
に積層体６のトラック幅方向の中央に位置するように設
けられる。これにより、後の工程により形成される左右
の電極層の延出部８ａ，８ａの延出長さＦが決定され
る。また、寸法Ｒ４によりスピンバルブ型薄膜素子の磁
気的トラック幅の寸法が設定されることになる。
を、レジスト剥離液を用いながらリフトオフによって除
去し、図１４に示す工程では、積層体６の上に第２のリ
フトオフ用レジスト３８２を形成する。この第２のリフ
トオフ用レジスト３８２は、図１４に示すようにトラッ
ク幅方向（図中Ｘ１方向）の寸法Ｒ３を積層体６の台形
上面の幅とする。このリフトオフ用レジスト３８２に
は、その下面に切り込み部３８２ａ，３８２ａが形成さ
れている。従って、リフトオフ用レジスト３８２の下部
の寸法Ｒ４はＲ３よりも小さく、しかも前記第１のリフ
トオフ用レジスト３７２の下面の幅Ｒ２よりも小さくな
っている。リフトオフ用レジスト３８２の下部は、幅Ｒ
４で積層体６の表面に接して形成してある。ここで、第
２のリフトオフ用レジスト３８２は、図１４に示すよう
に積層体６のトラック幅方向の中央に位置するように設
けられる。これにより、後の工程により形成される左右
の電極層の延出部８ａ，８ａの延出長さＦが決定され
る。また、寸法Ｒ４によりスピンバルブ型薄膜素子の磁
気的トラック幅の寸法が設定されることになる。
【０１２６】次に、図１５に示すように第２のリフトオ
フ用レジスト３８２を備えた基板１０と電極層用スパッ
タターゲット３７４と基板との角度を傾斜させた状態で
対向させ、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパ
ッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれかまたはそ
れらを組み合わせたスパッタ法などによって、バイアス
層７，７，７ａ，７ａの上、及び積層体６上の第２のリ
フトオフ用レジスト３８２に覆われていない領域に、電
極層８，８，及び電極層の延出部８ａ’，８ａ’を形成
する。
フ用レジスト３８２を備えた基板１０と電極層用スパッ
タターゲット３７４と基板との角度を傾斜させた状態で
対向させ、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパ
ッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれかまたはそ
れらを組み合わせたスパッタ法などによって、バイアス
層７，７，７ａ，７ａの上、及び積層体６上の第２のリ
フトオフ用レジスト３８２に覆われていない領域に、電
極層８，８，及び電極層の延出部８ａ’，８ａ’を形成
する。
【０１２７】続いて、上記リフトオフ用レジスト３８２
をレジスト剥離材を用いて除去することにより、図１０
に示すスピンバルブ型薄膜素子が得られる。この電極層
８，８の形成も、例えばイオンビームスパッタ法、ロン
グスロースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいず
れかまたはそれらを組み合わせたスパッタ法などによっ
て行うのが好ましい。
をレジスト剥離材を用いて除去することにより、図１０
に示すスピンバルブ型薄膜素子が得られる。この電極層
８，８の形成も、例えばイオンビームスパッタ法、ロン
グスロースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいず
れかまたはそれらを組み合わせたスパッタ法などによっ
て行うのが好ましい。
【０１２８】この第２のスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法によれば、形成した積層膜６ａに、幅寸法が異な
り、かつ切り込み部の形成された２種類のリフトオフ用
レジスト３７２，３８２を２回形成する２レジスト工程
と、積層体６およびバイアス層７を形成し、かつ、イオ
ンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメ
ーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わ
せたスパッタ法により、バイアス層用のスパッタターゲ
ット３７３及び電極層用スパッタターゲット３７４と、
基板１０との角度を傾斜させた状態で対向させる方法
で、電極層８を積層体６上の所望の位置に形成し、上記
のスピンバルブ型薄膜素子を容易に得ることができる。
この製造方法によれば、前述したリフトオフ用レジスト
３７０を１回形成する第１の製造方法に比べて、電極層
８のオーバーレイ部８ａ長さを大きく設定することがで
きるとともに、切れ込み部３８２ａのトラック幅方向寸
法と関係なく電極層の８ａ，８ａを形成することが可能
なため、この延出部８ａ，８ａの厚み寸法、特にセンス
電流が積層体６に流入する先端部分の厚み寸法を大きく
設定することが可能となり、サイドリーディングの発生
をより一層防止することが可能となる。
方法によれば、形成した積層膜６ａに、幅寸法が異な
り、かつ切り込み部の形成された２種類のリフトオフ用
レジスト３７２，３８２を２回形成する２レジスト工程
と、積層体６およびバイアス層７を形成し、かつ、イオ
ンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメ
ーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わ
せたスパッタ法により、バイアス層用のスパッタターゲ
ット３７３及び電極層用スパッタターゲット３７４と、
基板１０との角度を傾斜させた状態で対向させる方法
で、電極層８を積層体６上の所望の位置に形成し、上記
のスピンバルブ型薄膜素子を容易に得ることができる。
この製造方法によれば、前述したリフトオフ用レジスト
３７０を１回形成する第１の製造方法に比べて、電極層
８のオーバーレイ部８ａ長さを大きく設定することがで
きるとともに、切れ込み部３８２ａのトラック幅方向寸
法と関係なく電極層の８ａ，８ａを形成することが可能
なため、この延出部８ａ，８ａの厚み寸法、特にセンス
電流が積層体６に流入する先端部分の厚み寸法を大きく
設定することが可能となり、サイドリーディングの発生
をより一層防止することが可能となる。
【０１２９】最後に、本発明の薄膜磁気ヘッドについて
説明する。薄膜磁気ヘッドの構造は従来通りの構造でよ
い。図２３に示す磁気コア部２５０に、図２４、図２５
に示すような取付方法で磁気抵抗効果素子層２４５を形
成する。磁気抵抗効果素子として本発明によるスピンバ
ルブ型薄膜素子を形成すれば良い。このような薄膜磁気
へッドとすることで、フリー磁性層の磁区制御を良好に
行うことができ、アシンメトリーやバルクハウゼンノイ
ズの低減した、安定性に優れ高感度の薄膜磁気へッドと
することができる。
説明する。薄膜磁気ヘッドの構造は従来通りの構造でよ
い。図２３に示す磁気コア部２５０に、図２４、図２５
に示すような取付方法で磁気抵抗効果素子層２４５を形
成する。磁気抵抗効果素子として本発明によるスピンバ
ルブ型薄膜素子を形成すれば良い。このような薄膜磁気
へッドとすることで、フリー磁性層の磁区制御を良好に
行うことができ、アシンメトリーやバルクハウゼンノイ
ズの低減した、安定性に優れ高感度の薄膜磁気へッドと
することができる。
【０１３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスピンバ
ルブ型薄膜素子は、基板上に形成された反強磁性層と、
この反強磁性層と接して形成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て形成されたフリー磁
性層と、前記フリー磁性層の表面に接して形成された非
磁性保護層とからなる積層体を有し、この積層体の両側
に形成された１対のバイアス層と、前記バイアス層上に
形成された１対の電極層から構成されており、前記フリ
ー磁性層は非磁性中間層によって分断されていて、前記
非磁性保護層側に配置された第１のフリー磁性層と前記
非磁性導電層側に配置された第２のフリー磁性層とから
なり、さらに前記バイアス層が非磁性層を介して前記フ
リー磁性層の上方の一部にまで延出して形成した構造と
した。このような積層順序のボトム型の積層体とするこ
とで、バイアス層の磁化方向の影響を直接フリー磁性層
に及ぼすことができ、トラック端部におけるフリー磁性
層の磁化方向の乱れを低減することができる。このた
め、サイドリーディングを防止することができ、磁気記
録密度の高密度化により一層対応することが可能とな
る。
ルブ型薄膜素子は、基板上に形成された反強磁性層と、
この反強磁性層と接して形成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て形成されたフリー磁
性層と、前記フリー磁性層の表面に接して形成された非
磁性保護層とからなる積層体を有し、この積層体の両側
に形成された１対のバイアス層と、前記バイアス層上に
形成された１対の電極層から構成されており、前記フリ
ー磁性層は非磁性中間層によって分断されていて、前記
非磁性保護層側に配置された第１のフリー磁性層と前記
非磁性導電層側に配置された第２のフリー磁性層とから
なり、さらに前記バイアス層が非磁性層を介して前記フ
リー磁性層の上方の一部にまで延出して形成した構造と
した。このような積層順序のボトム型の積層体とするこ
とで、バイアス層の磁化方向の影響を直接フリー磁性層
に及ぼすことができ、トラック端部におけるフリー磁性
層の磁化方向の乱れを低減することができる。このた
め、サイドリーディングを防止することができ、磁気記
録密度の高密度化により一層対応することが可能とな
る。
【０１３１】また、フリー磁性層が非磁性中間層を介し
て２つに分断された構造としたので、２つに分断された
フリー磁性層同士の間に交換結合磁界が発生し、フェリ
磁性状態となり、磁気的な膜厚が減少するので外部磁界
に対して感度よく反転できるものとなる。このようなフ
リー磁性層の構造を採用することにより、第１のフリー
磁性層に付与したい磁化方向と逆向きに作用させる強い
磁場が積層体の側面上端付近でのバイアス層の先端部か
らかかるのを回避でき、第１のフリー磁性層の両端部の
磁化の方向が乱れるのを改善でき、第１のフリー磁性層
の両端部の磁化の方向が乱れることに起因して、磁化の
向きが第１のフリー磁性層の磁化の向きと逆向きに揃え
られる、第２のフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱
れることを防止でき、第１、第２のフリー磁性層の反強
磁的な結合を安定して維持させてフリー磁性層のフェリ
磁性状態を保つことができる。従って、スピンバルブ型
薄膜素子の感度を低下させることなく、トラック幅の両
端の再生波形に異常が生じるのを防止でき、再生波形の
安定性を向上させることができる。
て２つに分断された構造としたので、２つに分断された
フリー磁性層同士の間に交換結合磁界が発生し、フェリ
磁性状態となり、磁気的な膜厚が減少するので外部磁界
に対して感度よく反転できるものとなる。このようなフ
リー磁性層の構造を採用することにより、第１のフリー
磁性層に付与したい磁化方向と逆向きに作用させる強い
磁場が積層体の側面上端付近でのバイアス層の先端部か
らかかるのを回避でき、第１のフリー磁性層の両端部の
磁化の方向が乱れるのを改善でき、第１のフリー磁性層
の両端部の磁化の方向が乱れることに起因して、磁化の
向きが第１のフリー磁性層の磁化の向きと逆向きに揃え
られる、第２のフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱
れることを防止でき、第１、第２のフリー磁性層の反強
磁的な結合を安定して維持させてフリー磁性層のフェリ
磁性状態を保つことができる。従って、スピンバルブ型
薄膜素子の感度を低下させることなく、トラック幅の両
端の再生波形に異常が生じるのを防止でき、再生波形の
安定性を向上させることができる。
【０１３２】また、前記バイアス層の主要部分が、前記
積層体の側面と接合されていることにより、バイアス層
からの漏れ磁束が、積層体上部に位置する層、例えば、
上部シールド層等に吸われることによるフリー磁性層に
加わる有効磁界の減少が起こりにくいものとなり、フリ
ー磁性層が単磁区化されやすくなるため、前記フリー磁
性層の磁区制御を良好に行うことができる安定性に優れ
たスピンバルブ型薄膜素子とすることができる。また、
フリー磁性層に対して、強いバイアス磁界を与えやすく
なり、フリー磁性層を単磁区化しやすく、バルクハウゼ
ンノイズの発生を低減させることができる。
積層体の側面と接合されていることにより、バイアス層
からの漏れ磁束が、積層体上部に位置する層、例えば、
上部シールド層等に吸われることによるフリー磁性層に
加わる有効磁界の減少が起こりにくいものとなり、フリ
ー磁性層が単磁区化されやすくなるため、前記フリー磁
性層の磁区制御を良好に行うことができる安定性に優れ
たスピンバルブ型薄膜素子とすることができる。また、
フリー磁性層に対して、強いバイアス磁界を与えやすく
なり、フリー磁性層を単磁区化しやすく、バルクハウゼ
ンノイズの発生を低減させることができる。
【０１３３】さらに、前記バイアス層の一部分が、非磁
性層を介して前記フリー磁性層の上方の一部分にまで延
出して形成してあるので、さらに強くバイアス層の磁化
方向の影響をフリー磁性層に及ぼすことになる。このた
めバイアス層の磁化方向と反対向きの磁化方向を有する
第１のフリー磁性層の磁化方向の乱れが抑制され、それ
に伴って第２のフリー磁性層の磁化方向の乱れも少なく
なる効果を有する。このため、フリー磁性層の変動磁化
の方向を所望の方向に補正することがより容易になり、
アシンメトリーの小さい優れたスピンバルブ型薄膜素子
とするために、フリー磁性層の変動磁化の方向を制御す
ることを、より容易にすることができる。
性層を介して前記フリー磁性層の上方の一部分にまで延
出して形成してあるので、さらに強くバイアス層の磁化
方向の影響をフリー磁性層に及ぼすことになる。このた
めバイアス層の磁化方向と反対向きの磁化方向を有する
第１のフリー磁性層の磁化方向の乱れが抑制され、それ
に伴って第２のフリー磁性層の磁化方向の乱れも少なく
なる効果を有する。このため、フリー磁性層の変動磁化
の方向を所望の方向に補正することがより容易になり、
アシンメトリーの小さい優れたスピンバルブ型薄膜素子
とするために、フリー磁性層の変動磁化の方向を制御す
ることを、より容易にすることができる。
【０１３４】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子
で、前記固定磁性層を前記反強磁性層との交換異方性磁
界により磁化方向が固定される第１の固定磁性層と、前
記第１の固定磁性層に非磁性中間層を介して形成され、
前記第１の固定磁性層の磁化方向と反平行に磁化方向が
揃えられた第２の固定磁性層とからなるシンセティック
フェリピンド型構造とした場合には、固定磁性層の固定
磁化による反磁界（双極子磁界）を、第１の固定磁性層
の静磁結合磁界と第２の固定磁性層の静磁結合磁界とに
より、相互に打ち消してキャンセルすることができる。
これにより、フリー磁性層の変動磁化の方向に影響を与
える固定磁性層の固定磁化による反磁界（双極子磁界）
からの、フリー磁性層の変動磁化への寄与を減少するこ
とができる。また、このように、固定磁性層が非磁性中
間層を介して２つに分断されたスピンバルブ型薄膜素子
とした場合、２つに分断された固定磁性層のうち一方が
他方の固定磁性層を適正な方向に固定する役割を担い、
固定磁性層の状態を非常に安定した状態に保つことが可
能となる。また、上記のスピンバルブ型薄膜素子におい
て、前記第２のフリー磁性層の磁気的膜厚が前記第１の
フリー磁性層の磁気的膜厚よりも大きいので、フリー磁
性層に対してより一層強いバイアス磁界を与え易くな
り、フリー磁性層を単磁区化し易くなるため、バルクハ
ウゼンノイズの発生をより一層低減させることができ
る。
で、前記固定磁性層を前記反強磁性層との交換異方性磁
界により磁化方向が固定される第１の固定磁性層と、前
記第１の固定磁性層に非磁性中間層を介して形成され、
前記第１の固定磁性層の磁化方向と反平行に磁化方向が
揃えられた第２の固定磁性層とからなるシンセティック
フェリピンド型構造とした場合には、固定磁性層の固定
磁化による反磁界（双極子磁界）を、第１の固定磁性層
の静磁結合磁界と第２の固定磁性層の静磁結合磁界とに
より、相互に打ち消してキャンセルすることができる。
これにより、フリー磁性層の変動磁化の方向に影響を与
える固定磁性層の固定磁化による反磁界（双極子磁界）
からの、フリー磁性層の変動磁化への寄与を減少するこ
とができる。また、このように、固定磁性層が非磁性中
間層を介して２つに分断されたスピンバルブ型薄膜素子
とした場合、２つに分断された固定磁性層のうち一方が
他方の固定磁性層を適正な方向に固定する役割を担い、
固定磁性層の状態を非常に安定した状態に保つことが可
能となる。また、上記のスピンバルブ型薄膜素子におい
て、前記第２のフリー磁性層の磁気的膜厚が前記第１の
フリー磁性層の磁気的膜厚よりも大きいので、フリー磁
性層に対してより一層強いバイアス磁界を与え易くな
り、フリー磁性層を単磁区化し易くなるため、バルクハ
ウゼンノイズの発生をより一層低減させることができ
る。
【０１３５】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子
は、前記バイアス層がフリー磁性層の上部へ延出してい
る部分の長さを、０．０１〜０．１μｍとしてある。こ
の程度の延出部の長さがあれば、バイアス層の磁化方向
の影響をフリー磁性層に及ぼし、トラック端部における
フリー磁性層の磁化方向の乱れを抑制することができ
る。
は、前記バイアス層がフリー磁性層の上部へ延出してい
る部分の長さを、０．０１〜０．１μｍとしてある。こ
の程度の延出部の長さがあれば、バイアス層の磁化方向
の影響をフリー磁性層に及ぼし、トラック端部における
フリー磁性層の磁化方向の乱れを抑制することができ
る。
【０１３６】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子に
おいて、前記電極層が前記バイアス層の前記第１のフリ
ー磁性層上部の延出部分にも延出しているものである場
合には、電極層からのセンス電流が、バイアス層と積層
体との接合部分に流れにくくなり、このバイアス層を介
さずに、直接、積層体にセンス電流を流す割合を多くで
きる。しかも、この場合、積層体と電極層との接合面積
を増大することにより、磁気抵抗効果に寄与しない接合
抵抗を下げることができ、再生特性を向上することがで
きる。
おいて、前記電極層が前記バイアス層の前記第１のフリ
ー磁性層上部の延出部分にも延出しているものである場
合には、電極層からのセンス電流が、バイアス層と積層
体との接合部分に流れにくくなり、このバイアス層を介
さずに、直接、積層体にセンス電流を流す割合を多くで
きる。しかも、この場合、積層体と電極層との接合面積
を増大することにより、磁気抵抗効果に寄与しない接合
抵抗を下げることができ、再生特性を向上することがで
きる。
【０１３７】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子に
おいて、前記電極層をＣｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗから選択さ
れる１種以上の金属で構成した場合には、後工程のレジ
スト硬化などの熱プロセスに対して拡散バリアーとして
機能し、バイアス層の磁気特性の劣化を防ぐことができ
る。また、電極層としてＴａを用いる場合は、Ｃｒの上
に堆積するＴａの結晶をより低抵抗の体心立方構造とし
やすくする効果がある。
おいて、前記電極層をＣｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗから選択さ
れる１種以上の金属で構成した場合には、後工程のレジ
スト硬化などの熱プロセスに対して拡散バリアーとして
機能し、バイアス層の磁気特性の劣化を防ぐことができ
る。また、電極層としてＴａを用いる場合は、Ｃｒの上
に堆積するＴａの結晶をより低抵抗の体心立方構造とし
やすくする効果がある。
【０１３８】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子に
おいて、前記バイアス層と前記電極層との間に、Ｔａま
たはＣｒからなる中間層を設けたものである場合には、
後工程のインダクティブヘッド（書込ヘッド）の製造プ
ロセスでおこなう絶縁レジストの硬化工程（ＵＶキュア
またはハードベーク）等で高温に曝される場合でも、熱
拡散によりバイアス層の膜特性が劣化することを防止す
ることができる。
おいて、前記バイアス層と前記電極層との間に、Ｔａま
たはＣｒからなる中間層を設けたものである場合には、
後工程のインダクティブヘッド（書込ヘッド）の製造プ
ロセスでおこなう絶縁レジストの硬化工程（ＵＶキュア
またはハードベーク）等で高温に曝される場合でも、熱
拡散によりバイアス層の膜特性が劣化することを防止す
ることができる。
【０１３９】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子
は、前記反強磁性層を、Ｘ−Ｍｎ合金又はＰｔ−Ｍｎ−
Ｘ’合金のいずれかとすることで、上記反強磁性層に従
来から使用されているＮｉＯ合金、ＦｅＭｎ合金、Ｎｉ
Ｍｎ合金などを用いたものと比較して、交換結合磁界が
大きく、またブロッキング温度が高く、さらに耐食性に
優れているなどの優れた特性を有するスピンバルブ型薄
膜素子とすることができる。
は、前記反強磁性層を、Ｘ−Ｍｎ合金又はＰｔ−Ｍｎ−
Ｘ’合金のいずれかとすることで、上記反強磁性層に従
来から使用されているＮｉＯ合金、ＦｅＭｎ合金、Ｎｉ
Ｍｎ合金などを用いたものと比較して、交換結合磁界が
大きく、またブロッキング温度が高く、さらに耐食性に
優れているなどの優れた特性を有するスピンバルブ型薄
膜素子とすることができる。
【０１４０】次に、本発明の第１のスピンバルブ型薄膜
素子の製造方法は、上記のスピンバルブ型薄膜素子を製
造するに当たり、基板上に、反強磁性層と、この反強磁
性層と接して形成した固定磁性層と、前記固定磁性層に
非磁性導電層を介して形成した第２のフリー磁性層と、
前記第２のフリー磁性層に非磁性導電層を介して形成し
た第１のフリー磁性層を少なくとも有する積層体を形成
する工程と、前記積層体の上に前記積層体に対向する下
面に切り込み部の形成されたリフトオフ用レジストを形
成する工程と、前記リフトオフ用レジストに覆われてい
ない部分をイオンミリングにより除去し、台形状の積層
体を形成する工程と、前記積層体上の前記リフトオフ用
レジストの切り込み部分及び前記積層体の両側に、バイ
アス層用のスパッタターゲットと前記基板との角度を傾
斜させた状態で対向させて、スパッタ法により前記バイ
アス層を形成する工程と、前記バイアス層上の平面投影
で前記リフトオフ用レジストで覆われない部分に、電極
層用のスパッタターゲットと前記基板とを傾斜させない
か又は傾斜させて対向させろことを選択し、スパッタ法
により前記電極層を形成する工程とを有する方法とする
ことにより、高性能のスピンバルブ型薄膜素子を容易に
製造得ることを可能にしたものである。
素子の製造方法は、上記のスピンバルブ型薄膜素子を製
造するに当たり、基板上に、反強磁性層と、この反強磁
性層と接して形成した固定磁性層と、前記固定磁性層に
非磁性導電層を介して形成した第２のフリー磁性層と、
前記第２のフリー磁性層に非磁性導電層を介して形成し
た第１のフリー磁性層を少なくとも有する積層体を形成
する工程と、前記積層体の上に前記積層体に対向する下
面に切り込み部の形成されたリフトオフ用レジストを形
成する工程と、前記リフトオフ用レジストに覆われてい
ない部分をイオンミリングにより除去し、台形状の積層
体を形成する工程と、前記積層体上の前記リフトオフ用
レジストの切り込み部分及び前記積層体の両側に、バイ
アス層用のスパッタターゲットと前記基板との角度を傾
斜させた状態で対向させて、スパッタ法により前記バイ
アス層を形成する工程と、前記バイアス層上の平面投影
で前記リフトオフ用レジストで覆われない部分に、電極
層用のスパッタターゲットと前記基板とを傾斜させない
か又は傾斜させて対向させろことを選択し、スパッタ法
により前記電極層を形成する工程とを有する方法とする
ことにより、高性能のスピンバルブ型薄膜素子を容易に
製造得ることを可能にしたものである。
【０１４１】この製造方法に依れば、リフトオフ用レジ
ストを１回形成するのみで、積層体、バイアス層および
電極層を所望の形状に形成することができ、かつ、工程
数の少ない状態で、上記のスピンバルブ型薄膜素子を容
易に得ることができる。この製造方法に依れば、バイア
ス層を積層体の上面に延出して形成することができる。
また、電極用ターゲットと基板との角度を傾斜させない
かまたは傾斜させた状態で対向させることを選択したス
パッタ法により、電極層をバイアス層の延出部には重ね
ないで、あるいはバイアス層の延出部に重ねて所望の形
状に形成することができる。
ストを１回形成するのみで、積層体、バイアス層および
電極層を所望の形状に形成することができ、かつ、工程
数の少ない状態で、上記のスピンバルブ型薄膜素子を容
易に得ることができる。この製造方法に依れば、バイア
ス層を積層体の上面に延出して形成することができる。
また、電極用ターゲットと基板との角度を傾斜させない
かまたは傾斜させた状態で対向させることを選択したス
パッタ法により、電極層をバイアス層の延出部には重ね
ないで、あるいはバイアス層の延出部に重ねて所望の形
状に形成することができる。
【０１４２】また、本発明の第２のスピンバルブ型薄膜
素子の製造方法は、基板上に、反強磁性層と、この反強
磁性層と接して形成した固定磁性層と、前記固定磁性層
に非磁性導電層を介して形成した第２のフリー磁性層
と、前記第２のフリー磁性層に非磁性導電層を介して形
成した第１のフリー磁性層を少なくとも有する積層体を
形成する工程と、前記積層体の上に前記積層体に対向す
る下面に切り込み部の形成された第１のリフトオフ用レ
ジストを形成する工程と、前記第１のリフトオフ用レジ
ストに覆われていない部分をイオンミリングにより除去
し、台形状の積層体を形成する工程と、前記積層体上の
前記リフトオフ用レジストの切り込み部分及び前記積層
体の両側に、バイアス層用のスパッタターゲットと基板
との角度を傾斜させた状態で対向させて、スパッタ法に
より前記バイアス層を形成する工程と、前記第１のリフ
トオフレジストを剥離する工程と、前記第１のリフトオ
フ用レジストの前記バイアス層側方向の寸法よりも寸法
が幅狭に設定された第２のリフトオフ用レジストを、前
記積層体の上に形成する工程と、前記積層体上の第２の
リフトオフ用レジストに覆われていない部分と、先に形
成したバイアス層の上に、電極層用のスパッタターゲッ
トと前記基板を傾斜させて対向させて、スパッタ法によ
り前記電極層を形成する工程を有する方法とを採用し
た。この方法を採用することにより、高性能のスピンバ
ルブ型薄膜素子を容易に得ることを可能にした。
素子の製造方法は、基板上に、反強磁性層と、この反強
磁性層と接して形成した固定磁性層と、前記固定磁性層
に非磁性導電層を介して形成した第２のフリー磁性層
と、前記第２のフリー磁性層に非磁性導電層を介して形
成した第１のフリー磁性層を少なくとも有する積層体を
形成する工程と、前記積層体の上に前記積層体に対向す
る下面に切り込み部の形成された第１のリフトオフ用レ
ジストを形成する工程と、前記第１のリフトオフ用レジ
ストに覆われていない部分をイオンミリングにより除去
し、台形状の積層体を形成する工程と、前記積層体上の
前記リフトオフ用レジストの切り込み部分及び前記積層
体の両側に、バイアス層用のスパッタターゲットと基板
との角度を傾斜させた状態で対向させて、スパッタ法に
より前記バイアス層を形成する工程と、前記第１のリフ
トオフレジストを剥離する工程と、前記第１のリフトオ
フ用レジストの前記バイアス層側方向の寸法よりも寸法
が幅狭に設定された第２のリフトオフ用レジストを、前
記積層体の上に形成する工程と、前記積層体上の第２の
リフトオフ用レジストに覆われていない部分と、先に形
成したバイアス層の上に、電極層用のスパッタターゲッ
トと前記基板を傾斜させて対向させて、スパッタ法によ
り前記電極層を形成する工程を有する方法とを採用し
た。この方法を採用することにより、高性能のスピンバ
ルブ型薄膜素子を容易に得ることを可能にした。
【０１４３】このようなスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法によれば、形成した積層体に、幅寸法の異なる、切
り込み部の形成された２種類のリフトオフ用レジストを
２回形成する２レジスト工程により、積層体およびバイ
アス層を形成する方法である。この形成方法は、バイア
ス層用及び電極層用ターゲットと基板との角度を傾斜さ
せた状態で対向させて、スパッタ法によりバイアス層及
び電極層をフリー磁性層上のみならず、積層体上にも延
出して所望の形状に形成することができる。
方法によれば、形成した積層体に、幅寸法の異なる、切
り込み部の形成された２種類のリフトオフ用レジストを
２回形成する２レジスト工程により、積層体およびバイ
アス層を形成する方法である。この形成方法は、バイア
ス層用及び電極層用ターゲットと基板との角度を傾斜さ
せた状態で対向させて、スパッタ法によりバイアス層及
び電極層をフリー磁性層上のみならず、積層体上にも延
出して所望の形状に形成することができる。
【０１４４】さらにまた、本発明の薄膜磁気ヘッドは、
上記のスピンバルブ型薄膜素子が備えられているので、
フリー磁性層の磁区制御を良好に行うことができ、アシ
ンメトリーやバルクハウゼンノイズの低減した、安定性
に優れた薄膜磁気へッドとなる利点を有する。
上記のスピンバルブ型薄膜素子が備えられているので、
フリー磁性層の磁区制御を良好に行うことができ、アシ
ンメトリーやバルクハウゼンノイズの低減した、安定性
に優れた薄膜磁気へッドとなる利点を有する。
【図１】 本発明の第１の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の、記録媒体の対向面から見た場合の断面構
造を示す図である。
膜磁気素子の、記録媒体の対向面から見た場合の断面構
造を示す図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の、第１及び第２のフリー磁性層の磁化方向
分布を示す図である。
膜磁気素子の、第１及び第２のフリー磁性層の磁化方向
分布を示す図である。
【図３】 本発明の第２の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の、記録媒体の対向面から見た場合の断面構
造を示す図である。
膜磁気素子の、記録媒体の対向面から見た場合の断面構
造を示す図である。
【図４】 本発明の第３の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の、記録媒体の対向面から見た場合の断面構
造を示す図である。
膜磁気素子の、記録媒体の対向面から見た場合の断面構
造を示す図である。
【図５】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の第１
の製造方法を説明する図である。
の製造方法を説明する図である。
【図６】 図５に続く、本発明のスピンバルブ型薄膜磁
気素子の第１の製造方法を説明する図である。
気素子の第１の製造方法を説明する図である。
【図７】 図６に続く、本発明のスピンバルブ型薄膜磁
気素子の第１の製造方法を説明する図である。
気素子の第１の製造方法を説明する図である。
【図８】 図７に続く、本発明のスピンバルブ型薄膜磁
気素子の第１の製造方法を説明する図である。
気素子の第１の製造方法を説明する図である。
【図９】 図８に代わる、本発明のスピンバルブ型薄膜
磁気素子の第１の製造方法を説明する図である。
磁気素子の第１の製造方法を説明する図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の、記録媒体の対向面から見た場合の断面構
造を示す図である。
膜磁気素子の、記録媒体の対向面から見た場合の断面構
造を示す図である。
【図１１】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の第
２の製造方法を説明する図である。
２の製造方法を説明する図である。
【図１２】 図１１に続く、本発明のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の第２の製造方法を説明する図である。
膜磁気素子の第２の製造方法を説明する図である。
【図１３】 図１２に続く、本発明のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の第２の製造方法を説明する図である。
膜磁気素子の第２の製造方法を説明する図である。
【図１４】 図１３に続く、本発明のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の第２の製造方法を説明する図である。
膜磁気素子の第２の製造方法を説明する図である。
【図１５】 図１４に続く、本発明のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の第２の製造方法を説明する図である。
膜磁気素子の第２の製造方法を説明する図である。
【図１６】 従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子の、記
録媒体の対向面から見た場合の断面構造を示す図であ
る。
録媒体の対向面から見た場合の断面構造を示す図であ
る。
【図１７】 フリー磁性層の変動磁化の方向の規定につ
いて説明する図である。
いて説明する図である。
【図１８】 従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子の、フ
リー磁性層の磁化方向分布を示す図である。
リー磁性層の磁化方向分布を示す図である。
【図１９】 フリー磁性層にできた磁壁の状態を説明す
る図である。
る図である。
【図２０】 従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子の他の
例を、記録媒体の対向面から見た場合の断面構造を示す
図である。
例を、記録媒体の対向面から見た場合の断面構造を示す
図である。
【図２１】 従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のさら
に他の例を、記録媒体の対向面から見た場合の断面構造
を示す図である。
に他の例を、記録媒体の対向面から見た場合の断面構造
を示す図である。
【図２２】 図２１に示す従来のスピンバルブ型薄膜磁
気素子の、フリー磁性層の磁化方向分布を示す図であ
る。
気素子の、フリー磁性層の磁化方向分布を示す図であ
る。
【図２３】 薄膜磁気ヘッドの一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図２４】 図２３の薄膜磁気ヘッドの、磁気コア部を
示した断面図である。
示した断面図である。
【図２５】 図２４に示す薄膜磁気ヘッドを示した概略
斜視図である。
斜視図である。
１，１０１，１２２・・・反強磁性層
２，１０２，１２３，１５３・・・固定磁性層
２Ａ，１５５・・・第１の固定磁性層
２Ｂ，１５４・・・非磁性中間層
２Ｃ，１５６・・・第２の固定磁性層
３，１０３，１２４・・・非磁性導電層
４，１０４，１２５，１７５・・・フリー磁性層
４Ａ，１７７・・・第１のフリー磁性層
４Ｂ，１７６・・・非磁性中間層
４Ｃ，１７８・・・第２のフリー磁性層
５，１０７，１２７・・・保護層
６，１０９，１２９，１６０・・・積層体
７，１０５，１２６・・・バイアス層
７ａ・・・延出部
８，１０８，１２８・・・電極層
８ａ，１０８ａ，１２８ａ・・・延出部
９・・・中間層
１０・・・基板
１９・・・中間層
１０６，１２１・・・下地層
２４５・・・磁気抵抗効果素子層
２５０・・・磁気コア部
２５１・・・スライダ
３７０，３７２，３８２・・・リフトオフ用レジスト
３７３，３７４・・・スパッタターゲット
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 43/12 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G11B 5/39
G01R 33/09
H01F 10/00
H01F 41/18
H01L 43/08
H01L 43/12
Claims (16)
- 【請求項１】 基板上に形成された反強磁性層と、この
反強磁性層と接して形成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て形成されたフリー磁性層
と、前記フリー磁性層の表面に接して形成された非磁性
保護層とからなる積層体を有し、この積層体の両側に形
成された１対のバイアス層と、前記バイアス層上に形成
された１対の電極層から構成されており、前記フリー磁
性層は非磁性中間層によって分断されていて、前記非磁
性保護層側に配置された第１のフリー磁性層と前記非磁
性導電層側に配置された第２のフリー磁性層とからな
り、さらに前記バイアス層が非磁性層を介して前記フリ
ー磁性層の上方の一部にまで延出して形成されているこ
とを特徴とするスピンバルブ型薄膜磁気素子。 - 【請求項２】 前記固定磁性層は、前記反強磁性層との
交換異方性磁界により磁化方向が固定される第１の固定
磁性層と、前記第１の固定磁性層に非磁性中間層を介し
て形成され、前記第１の固定磁性層の磁化方向と反平行
に磁化方向が揃えられた第２の固定磁性層とからなるこ
とを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型薄膜磁
気素子。 - 【請求項３】 前記第１と第２のフリー磁性層が、反平
行に磁化されていることを特徴とする請求項１又は請求
項２に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 - 【請求項４】 前記第２のフリー磁性層の磁気的膜厚が
前記第１のフリー磁性層の磁気的膜厚よりも大きいこと
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子。 - 【請求項５】 前記バイアス層がフリー磁性層の上部へ
延出している部分の長さが、０．０１〜０．１μｍであ
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子。 - 【請求項６】 前記電極層が、前記バイアス層の前記フ
リー磁性層上部の延出部分にも延出していることを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載のスピンバルブ型薄
膜磁気素子。 - 【請求項７】 前記電極層が、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗか
ら選択される１種以上の金属からなることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載のスピンバルブ型薄膜素
子。 - 【請求項８】 前記バイアス層と前記積層体との間に、
非磁性金属からなる下地層が設けられたことを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載のスピンバルブ型薄膜素
子。 - 【請求項９】 前記バイアス層と前記電極層との間に、
非磁性金属からなる中間層が設けられたことを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載のスピンバルブ型薄膜素
子。 - 【請求項１０】 前記中間層をなす非磁性金属がＴａま
たはＣｒであることを特徴とする請求項８に記載のスピ
ンバルブ型薄膜素子。 - 【請求項１１】 前記反強磁性層が、Ｘ−Ｍｎ合金又は
Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金（ただし前記組成式において、Ｘ
はＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ、Ｏｓの中から選択さ
れる１種を示し、Ｘ’はＰｄ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｉ
ｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ
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又は請求項２に
記載のスピンバルブ型薄膜素子。 - 【請求項１２】 基板上に、反強磁性層と、この反強磁
性層と接して形成した固定磁性層と、前記固定磁性層に
非磁性導電層を介して形成した第２のフリー磁性層と、
前記第２のフリー磁性層に非磁性導電層を介して形成し
た第１のフリー磁性層を少なくとも有する積層体を形成
する工程と、前記積層体の上に前記積層体に対向する下
面に切り込み部の形成されたリフトオフ用レジストを形
成する工程と、前記リフトオフ用レジストに覆われてい
ない部分をイオンミリングにより除去し、台形状の積層
体を形成する工程と、前記積層体上の前記リフトオフ用
レジストの切り込み部分及び前記積層体の両側に、バイ
アス層用のスパッタターゲットと基板との角度を傾斜さ
せた状態で対向させて、スパッタ法により前記バイアス
層を前記積層体の上面両端側に被着するように形成する
工程と、前記積層体の両側のバイアス層上及び前記リフ
トオフ用レジストの切り込み部に対応する前記積層体上
のバイアス層上に、電極用スパッタターゲットと基板と
の角度を平行にした状態で対向させて、スパッタ法によ
り前記電極層を形成する工程とを有することを特徴とす
るスピンバルブ型薄膜素子の製造方法。 - 【請求項１３】 基板上に、反強磁性層と、この反強磁
性層と接して形成した第１の固定磁性層と、前記第１の
固定磁性層に非磁性中間層を介して形成した第２の固定
磁性層と、前記第２の固定磁性層に非磁性導電層を介し
て形成した第２のフリー磁性層と、この第２のフリー磁
性層に非磁性中間層を介して形成した第１のフリー磁性
層とを少なくとも有する積層体を形成する工程と、前記
積層体の上に前記積層体に対向する下面に切り込み部の
形成されたリフトオフ用レジストを形成する工程と、前
記リフトオフ用レジストに覆われていない部分をイオン
ミリングにより除去し、断面略台形状の積層体を形成す
る工程と、前記積層体上の前記リフトオフ用レジストの
切り込み部分及び前記積層体の両側に、バイアス層用ス
パッタターゲットと基板との角度を傾斜させた状態で対
向させて、スパッタ法により前記バイアス層を前記積層
体の上面両端側に被着するように形成する工程と、前記
積層体の両側のバイアス層上、及び前記リフトオフ用レ
ジストの切り込み部に対応する前記積層体上に、電極層
用スパッタターゲットと基板との角度を傾斜させた状態
で対向させ、スパッタ法により前記電極層を形成する工
程とを有することを特徴とするスピンバルブ型薄膜素子
の製造方法。 - 【請求項１４】 基板上に、反強磁性層と、この反強磁
性層と接して形成した固定磁性層と、前記固定磁性層に
非磁性導電層を介して形成した第２のフリー磁性層と、
前記第２のフリー磁性層に非磁性導電層を介して形成し
た第１のフリー磁性層を少なくとも有する積層体を形成
する工程と、前記積層体の上に前記積層体に対向する下
面に切り込み部の形成された第１のリフトオフ用レジス
トを形成する工程と、前記第１のリフトオフ用レジスト
に覆われていない部分をイオンミリングにより除去し、
台形状の積層体を形成する工程と、前記積層体上の前記
リフトオフ用レジストの切り込み部分及び前記積層体の
両側に、バイアス層用スパッタターゲットと基板との角
度を傾斜させた状態で対向させて、スパッタ法により前
記バイアス層を形成する工程と、前記第１のリフトオフ
レジストを剥離する工程と、前記第１のリフトオフ用レ
ジストの前記バイアス層側方向の寸法よりも寸法が幅狭
に設定された第２のリフトオフ用レジストを前記積層体
の上に形成する工程と、前記第２のリフトオフ用レジス
トに覆われていない部分に、電極用スパッタターゲット
と基板との角度を傾斜させた状態で対向させ、スパッタ
法により前記電極層を積層体上面に被着させるように形
成する工程とを有することを特徴とするスピンバルブ型
薄膜素子の製造方法。 - 【請求項１５】 前記スパッタ法が、イオンビームスパ
ッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパ
ッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせた方法であ
ることを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれ
かに記載のスピンバルブ型薄膜素子の製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１乃至請求項１１のいずれかに
記載のスピンバルブ型薄膜素子が備えられてなることを
特徴とする薄膜磁気ヘッド。
Priority Applications (1)
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| JP2000274060A JP3502029B2 (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | スピンバルブ型薄膜磁気素子及びその製造方法並びにこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド |
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-
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