JPH06325329A

JPH06325329A - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH06325329A
Application number: JP5351052A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yoda; 博明與田; Yuichi Osawa; 裕一大沢; Koichi Tateyama; 公一館山; Reiko Kondo; 玲子近藤; Hitoshi Iwasaki; 仁志岩崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1994-11-25
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: JP3190193B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、狭トラックとなっても高い感度を示
す薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。【構成】少なくとも２つの磁性膜と、前記磁性膜間に挟
持された非磁性膜とを有する磁気抵抗効果素子を具備
し、前記磁性膜のうち実質的に外部磁界に応答する磁性
膜の幅がリード間距離以下であることを特徴とする。ま
た、少なくとも２つの磁性膜と、前記磁性膜間に挟持さ
れた非磁性膜とを有し、スピン依存散乱による磁気抵抗
変化を利用した磁気抵抗効果素子を具備し、前記磁気抵
抗効果素子における実質的に信号磁界に応答する磁性膜
の少なくとも一部が信号磁界と同じ方向に延出している
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録再生装置の再
生ヘッドとして使用される薄膜磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録の高密度化が進み、ＶＴ
Ｒでは５００Mb／inch²、ＨＤＤでは２００Mb／inch²
という高記録密度のシステムが商品化されている。これ
らのシステムでは、主に誘導型の磁気ヘッドが用いられ
ている。しかしながら、最近では、磁気抵抗効果素子を
具備した磁気抵抗効果型の薄膜磁気ヘッドが、固定ヘッ
ド方式のテープ媒体を再生するシステムだけでなく、相
対速度が数メータ／秒と遅い相対速度をもつ小型ＨＤＤ
に対してもその高いＳ／Ｎ性から誘導型の磁気ヘッドに
代わって用いられはじめている。

【０００３】従来、磁気抵抗効果型の薄膜磁気ヘッドに
おいて信号磁界を感知して抵抗が変化する部分（以下、
ＭＲエレメントと呼ぶ）には、ＮｉＦｅ合金（以下、パ
ーマロイと省略する）が使用されている。パーマロイ
は、良好な軟磁気特性を有するものでも磁気抵抗変化率
が最大で３％程度であり、小型化・大容量化された磁気
記録媒体用のＭＲエレメントに用いる場合には磁気抵抗
変化率が不充分である。このため、ＭＲエレメント材料
として、より高感度な磁気抵抗変化を示すものが望まれ
ている。

【０００４】これに対して、最近では２層構造の磁性膜
において、２つの磁性膜の磁化のなす角に依存して電気
抵抗が変化するスピンバルブ現象、あるいは多層構造の
磁性膜において、隣合う磁性膜の磁化のなす角に依存し
て電気抵抗が大きく変化する現象が報告されている。

【０００５】このような、磁気抵抗効果素子の第１の例
として、人工格子型と呼ばれるＦｅ／ＣｒやＣｏ／Ｃｕ
等の強磁性膜と非磁性膜をある条件で互いに積層してな
る多層膜により、巨大な磁気抵抗変化、最大で１００％
を越える大きな磁気抵抗変化が現れることが知られてい
る（Phys.Rev.Lett.,Vol.61,2472(1988)，Phys.Rev.Let
t.,Vol.64,2304(1990)）。また、非磁性膜の厚さを変化
させると、磁気抵抗変化率が周期的に変化することが報
告されており、この変化は、非磁性膜の厚さにより磁性
膜が周期的に強磁性結合もしくは反強磁性結合となるた
めに生じると説明されている。多層膜の電気抵抗を結合
状態で比較すると、反強磁性結合状態で高く、強磁性結
合状態で低い。

【０００６】一方、磁気抵抗効果素子において、反強磁
性結合状態の高い磁気抵抗効果膜を用いると、その結合
力が大きいことから飽和磁界が大きくなる。そこで、反
強磁性結合状態を用いずに、磁化が平行である状態と反
平行である状態の間で抵抗が異なることを利用する方式
がいくつか報告されている。

【０００７】すなわち、磁気抵抗効果素子の第２の例と
して、保磁力の異なる２種類の膜を用い、この保磁力の
差を利用して両磁性膜の磁化を反平行状態にして磁気抵
抗変化を実現した例がある（日本応用磁気学会誌 Vol.1
5,No.5 813(1991)、いわゆる新庄型）。

【０００８】さらに、磁気抵抗効果素子の第３の例とし
て、非磁性膜を挟んだ２つの磁性膜の一方に反強磁性膜
による交換バイアスを及ぼして磁化を固着し、もう一方
の磁性膜が外部磁界で磁化反転することにより、非磁性
膜を挟んで磁性膜の磁化方向が互いに平行および反平行
となる状態を作り出して、大きな磁気抵抗変化を実現し
た例がある（Phys.Rev.B.,Vol.45806(1992) ，J.Appl.P
hys.,Vol.69,4774(1991)、いわゆるスピンバルブ型）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ここで、図６８に従来
の磁気抵抗効果素子を示し、その課題について説明す
る。

【００１０】本発明の第１の課題は以下に示すものであ
る。

【００１１】従来の磁気抵抗効果素子は、例えば下地膜
２０２ａ、軟磁性膜２０２ｂ、非磁性膜２０２ｃ、信号
磁界に応答する透磁率の高い軟磁性膜２０２ｄ、および
保護膜２０２ｅが順次積層され、さらに、パターニング
された保護膜２０２ｅ上にリード２０１が形成されてな
るものである。このような構成においては、トラック幅
に相当する領域Ａの両端にリード２０１を接続するため
のコンタクト領域Ｂを有する。ここで、コンタクト領域
Ｂには、軟磁性膜２０２ｄが存在するため、この部分か
らも記録情報を感知する。このためオフトラックしたと
きに隣接トラックからの情報も混入し、Ｓ／Ｎも悪くな
りトラック幅も明確にならない。例えば、２００Mb／in
ch²の記録密度の場合、トラック幅は７μｍ、トラック
間距離は２μｍ程度である。この場合、トラック幅は比
較的大きく出力も大きいので、コンタクト領域Ｂを１μ
ｍ程度以下に設定すれば、コンタクト領域Ｂは隣接トラ
ック上には存在せず、トラック間距離１μｍ以下のオフ
トラックなら隣接トラックからの漏洩出力（クロストー
ク）も無視できた。

【００１２】しかしながら、例えば面密度１０Gb／inch
²では、トラック幅が１μｍ、トラック間距離が０．２
μｍ程度になるため、出力自体も小さくなり、オフトラ
ック時にコンタクト領域Ｂが隣接トラック上に存在する
ことになり、隣接トラックからの漏洩出力も無視できな
い。これを避けるためには、コンタクト領域Ｂをトラッ
ク間距離である０．２μｍ程度に小さくすればよいが、
量産に際しオーミックコンタクト不良が発生しやすくな
る。

【００１３】上述したように、面密度が１０Gb／inch²
に近づくにつれて、オフトラック時のコンタクト領域Ｂ
での隣接トラックからの漏洩出力が無視できなくなり、
それを避けようとコンタクト領域Ｂの面積を小さくする
とオーミックコンタクトをとることすら難しくなるとい
う問題がある。

【００１４】本発明の第２の課題は以下に示すものであ
る。

【００１５】従来からの異方性磁気抵抗効果を利用した
磁気抵抗効果素子において、トラック幅を正確に規定す
る方法としては、図６９に示すように、軟磁性膜２０２
ｄのトラック幅に相当する領域を信号磁界の流入方向に
延出させる方法である。この場合、磁気抵抗効果素子の
信号磁界方向の反磁界が低減されて透磁率が高くなるの
で、信号磁界に対する感度が向上する。さらに、同様の
感度向上の観点から磁気抵抗効果素子の一部を信号磁界
の流入方向と反対方向に延出させる方法も知られてい
る。しかしながら、いずれの場合においても、図６９に
示すように、抵抗変化を検知するためのセンス電流が湾
曲して流れるために、センス電流と磁化のなす角に応じ
て抵抗が変化する異方性磁気抵抗効果を利用した薄膜磁
気ヘッドにおいては、信号磁界に応答して磁気抵抗変化
膜の磁化方向が変化しても抵抗変化率が不充分で、安定
した出力が得られない。特に、トラック幅が狭くなるに
したがってセンス電流の湾曲が大きくなるため、安定し
た出力を得ることが極めて困難になるという問題があ
る。

【００１６】本発明の第３の課題は以下に示すものであ
る。

【００１７】従来の磁気抵抗効果素子には、図７０
（Ａ）および図７０（Ｂ）に示すような非磁性膜を挟持
した２つの磁性膜からなり、センス電流を信号磁界方向
に通電し、センス電流による磁界をバイアス磁界として
磁性膜に印加するタイプがある（J.Appl.Phys.53(3),25
96,1982 ）。図７０中２０５は下磁性膜、２０６は非磁
性膜、２０７は上磁性膜、２０８ａ，２０８ｂはリード
をそれぞれ示す。同図において、センス電流は、例えば
リード２０８ａより入り、２０８ｂより流れ出る。この
ような構成の磁気抵抗効果素子は、センス電流により発
生する磁界の影響を受ける。上磁性膜２０７には下磁性
膜２０５と非磁性膜２０６に流れる電流による磁界が印
加されるものと考えて、各層の膜厚が伝導電子の平均自
由行程以下の場合におけるセンス電流による磁界の大き
さは以下の式（１）で求められる。なお、平均自由行程
は、バルク状のＣｕの場合、３００Ｋで約３００オング
ストロームである。

【００１８】Ｈ_x1〜Ｊ＊（ｔ＋ｄ）／２ …（１）例えば、電流密度Ｊ＝２×１０⁷Ａ／cm²、下磁性膜２
０５の厚さｔ＝２０オングストローム、非磁性膜２０６
の幅ｄ＝５０オングストロームのとき、Ｈ_x〜７００
（Ａ／ｍ）＝９（エルステッド）となる。

【００１９】また、下磁性膜２０５にかかる磁界Ｈ_x2は
上磁性膜２０７と非磁性膜２０６に流れる電流に起因す
るものであるのでＨ_x2＝−Ｈ_x1となる。

【００２０】したがって、このような条件では上磁性膜
２０７と下磁性膜２０５の磁気モーメントは、各層の異
方性磁界がパーマロイ薄膜のように小さい場合（〜３エ
ルステッド）には磁化は反平行になる。しかしながら、
素子エッジ部では、反磁界の影響でエッジカーリングウ
ォールと呼ばれる磁壁が存在し（IEEE Trans.Magn.,Vo
l.24,No.3,May 1988 ）、実質上この部分がデッド領域
となる。

【００２１】このような磁気抵抗効果素子においては、
各層内の磁気モーメントが層内で一様であれば素子のも
つ能力を最大限に利用できる。しかしながら、エッジカ
ーリングウォールが存在すると、磁気モーメントが一様
にならず、その部分では信号磁界に対する応答性が悪く
なる。したがって、磁気抵抗効果素子の再生出力はエッ
ジカーリングウォールの存在する割合だけ低下すること
になる。

【００２２】素子の幅方向に磁気異方性を付与した場
合、このエッジカーリングウォールの幅は以下の式
（２）により求められる（IEEE Trans.Magn.,Vol.24,N
o.3,May 1988 ）。

【００２３】 πΔ／２＝｛π³Ｍ_s＊ｄ＊ｔ／（２＊Ｈ_k）｝^0.5 …（２）ここで、Ｍ_sは飽和磁化、Ｈ_kは異方性磁界の大きさを
表す。例えば、上記の素子構成で、Ｈ_k＝３エルステッ
ド、Ｍ_s＝８００Ｇの場合には、πΔ／２＝０．２μｍ
となる。センス電流を流した場合は式（２）のＨ_kはＨ
_k＋Ｈ_xとなるので、πΔ／２＝０．１μｍとなる。

【００２４】面密度１０Gb／inch²の超高密度磁気記録
の場合、１ビット当たりの面積は約０．０７μｍ²とな
り、トラック幅は１μｍ以下になる。このとき、素子の
寸法も同程度（１μｍ角）のディメンジョンとなる。よ
って、エッジカーリングウォールの幅が素子全体に占め
る割合が２０％にもなり、素子の８０％しかアクティブ
な領域として使用できないという問題が生じる。この問
題は、磁性膜が２つの場合だけではなく、磁性膜と非磁
性膜を交互に積層した場合も同様に問題となる。

【００２５】上述したように、磁性膜と非磁性膜が交互
に積層されてなる磁気抵抗効果素子においては、各層の
磁気モーメントが素子端部において端部に対して平行に
なろうとし、エッジカーリングウォールが発生する。素
子が微細化されるとこのエッジカーリングウォールの素
子全体に占める割合が大きくなる。また、極端な場合に
は、中央部付近の磁化も端部に対して平行な成分をもつ
ようになる。このため、磁気抵抗効果素子の再生出力が
低下するという問題がある。

【００２６】なお、反強磁性膜を前記磁気抵抗効果素子
の少なくとも片側に配置して、幅方向に一軸性を付与す
ればエッジカーリングウォールはなくなるが、実際開発
されているＦｅＭｎ系の反強磁性膜は耐食性が非常に悪
いので、この反強磁性膜が外界に露出するような構成を
採ることはできない。

【００２７】本発明の第４の課題は以下に示すものであ
る。

【００２８】従来のパーマロイ等を使用した磁気抵抗効
果素子の場合、磁性膜に現れる磁区の不可逆的な運動に
起因するバルクハウゼンノイズの発生が実用上の問題と
なっている。これを防ぐための技術としては、ＦｅＭｎ
等の反強磁性膜を積層して交換バイアスを得ることや、
素子の両端の近傍に磁性体を配置すること等により磁性
膜を単磁区化することが提案されている（IEEE MAG-14,
521(1978) ，特開昭６４−１１１２号）。

【００２９】しかしながら、従来は、単層または各磁性
膜の磁化が同じ向きである多層の磁性膜に対して、上述
したように、一方向のバイアス磁界を印加して単磁区化
することは試みられているが、磁性膜が３層以上になり
各磁性膜の磁化が同じ向きではなく、例えば反平行状態
である場合に各磁性膜を単磁区化する技術は未だ報告さ
れていない。

【００３０】本発明の第５の課題は以下に示すものであ
る。

【００３１】図７０に示すように、信号磁界方向と抵抗
変化を検知するためのセンス電流の方向が略平行である
従来の薄膜磁気抵抗効果素子の場合、磁束密度が最も高
い媒体対向面側にリードが配置されるので、通常磁気抵
抗効果素子の長さを信号磁界方向と同じ方向に１０μｍ
程度とり、磁気抵抗効果素子の透磁率を高くして信号磁
界方向の反磁界を低減させている。したがって、磁気抵
抗効果素子の信号磁界方向の長さが、それと直交するト
ラック幅方向よりも長くなっている。しかしながら、記
録媒体より媒体対向面から離れるにつれ、磁気抵抗効果
素子に流入した磁束は漏洩するので、磁気抵抗効果素子
において抵抗が変化するのは、媒体対向面より１〜２μ
ｍの領域のみとなり、感度が低下するという問題があ
る。また、磁気抵抗効果素子の長さを１０μｍ程度と大
きくとっているので、抵抗値が大きくなり、これに伴っ
て発熱によるジョンソンノイズが大きくなる。

【００３２】本発明の第６の課題は以下に示すものであ
る。

【００３３】上述したスピンバルブ型の磁気抵抗効果素
子では、上磁性膜の磁化は上磁性膜上に形成された例え
ばＦｅＭｎ等の反強磁性膜と交換結合させて磁化固着せ
しめる一方、下磁性膜の磁化を信号磁界で磁化反転させ
て隣合う磁性膜の磁化を互いに平行状態または反平行状
態として抵抗変化を検知することが行われている。

【００３４】しかしながら、このように反強磁性膜によ
る交換バイアスを及ぼし、磁気抵抗効果素子における２
つの磁性膜の一方を磁化固着膜とした場合は、従来１０
⁶Ａ／cm²以上の大電流を通電して抵抗変化率を測定す
ると、発熱によりたびたび抵抗変化率が著しく低下する
という問題がある。

【００３５】本発明は上記第１〜第６の課題を鑑みてな
されたものである。

【００３６】すなわち、本発明の第１の発明は、トラッ
ク幅を厳密に規定でき、オフトラック時の隣接トラック
からのクロストークの影響が小さく、しかもリードとの
オーミックコンタクトも良好な磁気抵抗効果素子を具備
した薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。

【００３７】本発明の第２の発明は、感度が良好で、し
かも安定した出力が得られる磁気抵抗効果素子を具備し
た薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。

【００３８】本発明の第３の発明は、エッジカーリング
ウォールがなく、大きな出力が得られる磁気抵抗効果素
子を具備した薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とす
る。

【００３９】本発明の第４の発明は、バルクハウゼンノ
イズの少ない、３層以上の磁性膜を有する磁気抵抗効果
素子を具備した薄膜磁気ヘッドを提供することを目的と
する。

【００４０】本発明の第５の発明は、センス電流が信号
磁界方向に通電されても感度が良好で、かつ発熱による
ジョンソンノイズの小さい磁気抵抗効果素子を具備した
薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。

【００４１】本発明の第６の発明は、大電流が通電され
ても発熱による抵抗変化率の低下がほとんどない、磁化
固着膜を有する磁気抵抗効果素子を具備した薄膜磁気ヘ
ッドを提供することを目的とする。

【００４２】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するためになされた本発明は、スピンバルブ型、新庄
型または人工格子型の磁気抵抗効果素子を具備した薄膜
磁気ヘッドに関するものであって、基板上に、少なくと
も磁性膜、非磁性膜、および磁性膜が順次積層されてな
る基本構造を有している。ここで、前記磁性膜の材料と
しては、特に規定されない限り、Ｃｏ、ＣｏＦｅ、Ｃｏ
Ｎｉ、ＮｉＦｅ，センダスト、ＮｉＦｅＣｏ、Ｆｅ₈Ｎ
等を挙げることができる。さらに、Ｃｏ_100-xＦｅ
_x（０＜ｘ≦４０原子％）からなる磁性膜は、抵抗変化
率が大きくかつ低Ｈｃを示すので好ましい。磁性膜の膜
厚は１〜２０nmであることが好ましい。なお、本発明に
おいて前記磁性膜は、強磁性、フェリ磁性のいずれを示
すものであってもよい。また、非磁性膜の材料として
は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｕ、またはＡｇ等の非磁性金属やＣ
ｕＰｄ、ＣｕＰｔ、ＣｕＡｕ、ＣｕＮｉ合金等を挙げる
ことができる。非磁性膜の膜厚は０．５〜２０nmである
ことが好ましく、０．８〜５nmであることが特に好まし
い。

【００４３】さらに、本発明の薄膜磁気ヘッドは、上述
したような磁性膜と非磁性膜が交互に複数周期に順次積
層された構造を有する磁気抵抗効果素子を具備するもの
であってもよく、また、ここでの磁気抵抗効果素子は、
前記磁性膜と交換結合する強磁性膜、反強磁性膜等を有
していても構わない。

【００４４】本発明の薄膜磁気ヘッドの磁気抵抗変化素
子の信号磁界に対する応答は、磁界に対して線形ではな
い。もし信号処理の都合上、線形性が要求される場合に
は、センス電流に平行な方向にバイアス磁界をかける手
段を設けることが必要となる。また、磁化容易軸がセ
ンス電流と平行な向きの場合には、センス電流による磁
界が作用すると、２つの磁性膜の磁化は互いに逆向きに
磁化容易軸からある角度だけ磁化回転する。この角度
は、磁性膜の異方性磁界、センス電流による磁界、およ
び反磁界のバランスで決まる角度であり、０度から９０
度までの値をとることが可能である。信号磁界が作用す
ると、２つの磁性膜の磁化は平行になる向きに、互いに
逆方向に回転し、電気抵抗は減少する。もし、磁気抵抗
変化素子の信頼性から許される最大のセンス電流による
磁界で、信号磁界が作用しないときの互いの磁化がなす
角度が直角になっている場合には、信号磁界に対する電
気抵抗変化の線形性がよい。

【００４５】本発明では、２つの磁性膜の磁化は信号磁
界が０の状態で互いに逆向きで容易軸方向を向き、電気
抵抗が最大値をとる。したがって、磁気抵抗変化素子の
可能な電気抵抗変化をすべて利用できるため、大きな出
力を得ることができる。また、本発明の構成によれば、
磁化回転を利用して磁界を検出するので高周波数での磁
界検出が可能である。

【００４６】以下、本発明の磁気抵抗効果素子を具体的
に説明する。

【００４７】本発明の第１の発明は、少なくとも２つの
磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜とを有す
る磁気抵抗効果素子を具備し、前記磁性膜のうち実質的
に外部磁界に応答する磁性膜の幅がリード間距離以下で
あることを特徴とする薄膜磁気ヘッドを提供する。

【００４８】第１の発明においては、実質的に信号磁界
に応答する少なくとも１つの磁性膜がトラック幅で加工
され、例えば、トラック幅より若干大きめの非磁性膜あ
るいは他の磁性膜のトラック幅以外の部分で、リードと
磁気抵抗効果素子の電気的コンタクトをとることが好ま
しい。

【００４９】また、すべての磁性膜および非磁性膜を厳
密にトラック幅で加工し、磁化固着用の反強磁性膜や硬
質磁性膜をトラック幅より若干大きめに加工し、前記反
強磁性膜や硬質磁性膜のトラック幅以外の部分にリード
（コンタクト領域）を設けることが好ましい。あるい
は、例えば、導電性の下地膜を設け、リードとのコンタ
クト領域は少なくとも下地膜を残し、少なくとも軟磁性
膜はコンタクト領域をエッチングにより除去することが
好ましい。このような第１の発明では、リードは、実質
的に信号磁界に応答する磁性膜の外側に配置される。

【００５０】第１の発明では、磁気記録媒体の磁化情報
に応答する領域は厳密にリード間のみとなる。これによ
り、トラック間距離よりも小さいオフトラックなら隣接
トラックからのクロストークも無視できる程度に小さく
でき、また、トラック幅を厳密に規定できる。

【００５１】また、コンタクト領域は、完全に信号磁界
に応答しないので、コンタクト領域を隣接トラック上ま
で伸びるほど大きくできる。これにより、上述のような
適切な工程をとることにより、リードと磁気抵抗効果素
子のオーミックコンタクトも確保することができる。

【００５２】なお、第１の発明は、多層構造の磁気抵抗
効果素子だけでなく、シャントバイアス方式の磁気抵抗
効果素子にも適用することができる。

【００５３】本発明の第２の発明は、少なくとも２つの
磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜とを有
し、スピン依存散乱による磁気抵抗変化を利用した磁気
抵抗効果素子を具備し、前記磁気抵抗効果素子における
実質的に信号磁界に応答する磁性膜の少なくとも一部が
信号磁界と同じ方向に延出していることを特徴とする薄
膜磁気ヘッドを提供する。

【００５４】第２の発明において、信号磁界方向に延出
した磁性膜は、少なくとも２つの磁性膜の一つと交換結
合している強磁性膜であってもよいし、少なくとも２つ
の磁性膜の一つであってもよい。なお、信号磁界方向に
延出した磁性膜は、記録媒体に向う方向（信号磁界流入
方向）およびその反対方向のいずれに延出していてもよ
く、両方向に延出していてもよい。

【００５５】また、第２の発明においては、信号磁界流
入方向に延出した磁性まっくを媒体対向面に露出させ、
磁気抵抗効果素子を構成する他の層を媒体対向面からリ
セスさせることが好ましい。このとき、特にＣｕ等から
なる非磁性膜や必要に応じて形成される交換バイアス印
加用のＦｅＭｎ等からなる反強磁性膜等の耐食性の低い
層を媒体対向面からリセスさせてヘッド内部に存在させ
ることが好ましい。さらに、やはり耐食性に問題のある
リードと磁気抵抗効果素子との電気的コンタクトを媒体
対向面からリセスした層においてとることにより、リー
ドをヘッド内部に存在させることが好ましい。

【００５６】第２の発明では、信号磁界方向に延出させ
た磁性膜の信号磁界方向の反磁界が低減されるので、得
られる薄膜磁気ヘッドの感度が向上する。しかも、この
とき、抵抗値がセンス電流と磁性膜の磁化のなす角に依
存しないスピン依存散乱による磁気抵抗変化を利用して
いるので、センス電流が湾曲して流れても常に安定した
出力を得ることができる。さらに、特に実質的に信号磁
界に応答する磁性膜以外の層に媒体対向面からリセスさ
せた構造にすれば、ヘッド外部に露出させると耐食性に
問題のある反強磁性膜を用いたスピンバルブ型の磁気抵
抗効果素子を具備した高感度の薄膜磁気ヘッドを高い信
頼性で得ることができる。また、このとき、反強磁性膜
とこれによって磁化が固着された磁性膜がヘッド内部に
存在し、実質的に信号磁界に応答する磁性膜が媒体対向
面で露出していれば、様々な素子構造、例えば磁性膜が
３層以上の場合や、あらゆるバイアス方式（バルクハウ
ゼンノイズ対策用）の構造に適用することができる。さ
らに、この構造により、狭トラックであってもトラック
幅を正確に規定することができる。また、第２の発明に
おいては、実質的に信号磁界に応答する磁性膜がトラッ
ク幅方向に延出していてもよい。

【００５７】本発明の第３の発明は、少なくとも２つの
磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜とを有す
る磁気抵抗効果素子を具備し、前記磁性膜の一つがトラ
ック幅方向に延出し、かつ、他の磁性膜の幅に対応する
部分の厚さが他の部分よりも厚く形成されており、信号
磁界が０の場合に前記磁性膜のそれぞれの磁化のトラッ
ク幅方向の成分が互いに反平行であることを特徴とする
薄膜磁気ヘッドを提供する。

【００５８】また、本発明の第３の発明は、少なくとも
２つの磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜
と、前記磁性膜の一つと交換結合した強磁性膜とを有す
る磁気抵抗効果素子を具備し、前記強磁性膜がトラック
幅方向に延出し、信号磁界が０の場合に前記強磁性膜の
磁化方向がトラック幅方向と略平行であることを特徴と
する薄膜磁気ヘッドを提供する。

【００５９】すなわち、第３の発明の第１の態様におい
ては、一部がトラック幅方向に延出した磁性膜の厚さを
他の磁性膜の幅の部分だけ厚くする。したがって、磁性
膜の厚さが変化する部分から漏洩磁路を発生させること
ができ、この磁界が他の磁性膜のトラック幅方向端部に
印加されるので、他の磁性膜のエッジカーリングウォー
ルを取り除くことが可能となる。

【００６０】さらに、第３の発明の第２の態様において
は、一部がトラック幅方向に延出した強磁性膜が、２つ
の磁性膜の１つと交換結合する。したがって、この強磁
性膜と交換結合した磁性膜のトラック幅方向の端部にバ
イアス磁界が印加されるので、磁性膜のエッジカーリン
グウォールを取り除くことが可能となる。ここで、２つ
の磁性膜の１つと交換結合する強磁性膜は、高い比抵抗
を有していることが好ましい。なお、第３の発明では、
一部がトラック幅方向に延出した磁性膜には、硬質磁性
膜等によりトラック幅方向バイアス磁界が印加されるこ
とが好ましい。

【００６１】第３の発明において、例えば、２つの磁性
膜にトラック幅方向と略平行で互いに逆方向のバイアス
磁界が印加される。このとき、少なくとも一方の磁性膜
には、上述したように、トラック幅方向端部にもバイア
ス磁界が充分印加されるので、この磁性膜の端部に磁極
がほとんど発生せず、反磁界がなくなり、エッジカーリ
ングウォールが取り除かれる。したがって、素子幅が小
さくなる、狭トラックとなってもエッジカーリングウォ
ールの発生を抑え、再生出力の低下を防止することがで
きる。

【００６２】本発明の第４の発明は、３層以上の奇数層
の磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜とを有
し、信号磁界が０の場合に隣合う前記磁性膜の磁化方向
が略反平行状態である磁気抵抗効果素子を具備し、トラ
ック幅方向における前記磁気抵抗効果素子の両側に、そ
れぞれトラック幅方向と略平行方向であって互いに略同
一方向に磁化された２つのバイアス印加用の硬質磁性体
が配置され、かつ、信号磁界０の場合に前記磁気抵抗効
果素子における最上層および最下層の磁性膜と２つのバ
イアス印加用の硬質磁性体の磁化方向が略同一であるこ
とを特徴とする薄膜磁気ヘッドを提供する。

【００６３】また、本発明の第４の発明は、４層以上の
偶数層の磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜
とを有し、信号磁界０の場合に隣合う前記磁性膜の磁化
方向が略反平行状態である磁気抵抗効果素子を有し、ト
ラック幅方向における前記磁気抵抗効果素子の両側に、
それぞれ前記磁性膜の表面と略直交な方向であって互い
に略反対方向に磁化された２つのバイアス印加用の硬質
磁性体が前記磁気抵抗効果素子の両側に配置され、か
つ、信号磁界０の場合に前記磁気抵抗効果素子における
最上層および最下層の磁性膜と２つのバイアス印加用の
硬質磁性体の磁化方向が時計回りまたは反時計回りの関
係を満足することを特徴とする薄膜磁気ヘッドを提供す
る。

【００６４】第４の発明において、磁性膜数が奇数の場
合に各磁性膜を単磁区化するための手段としては、例え
ば磁性膜に隣接して設置された永久磁石による磁界が使
用される。なお、このときセンス電流を信号磁界方向に
通電し、永久磁石による磁界とこのセンス電流による電
流磁界を組み合わせて使用してもよい。

【００６５】一方、磁性膜数が偶数の場合に各磁性膜を
単磁区化するための手段として、例えば磁性膜に隣接し
て配置された垂直磁化膜による磁界が使用される。ま
た、この場合も信号磁界方向に通電されるセンス電流に
よる電流磁界を併せて使用することが好ましい。

【００６６】第４の発明では、各磁性膜には、永久磁石
または垂直磁化膜からの一様磁界さらにはセンス電流に
よる電流磁界と、他の磁性膜からの静磁界の和がバイア
ス磁界として印加される。したがって、永久磁石または
垂直磁化膜から発生する磁界の強度や多層膜との距離間
隔、センス電流の大きさ、多層膜の寸法等を制御して、
永久磁石または垂直磁化膜からの一様磁界と電流磁界お
よび静磁界とのバランスをとることによって、信号磁界
が０の場合に磁化方向が互いに略反平行状態である各磁
性膜に対してそれぞれの向きにバイアス磁界を印加する
ことができ、各磁性膜を単磁区化することができる。

【００６７】本発明の第５の発明は、少なくとも２つの
磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜とを有
し、抵抗変化を検知するためのセンス電流の方向が信号
磁界方向と略平行である磁気抵抗効果素子を具備し、前
記磁気抵抗効果素子上に少なくとも３つの電流端子がそ
れぞれ離隔して並設されていることを特徴とする薄膜磁
気ヘッドを提供する。

【００６８】第５の発明においては、隣合う電流端子間
の磁性膜の２つの領域に流れる電流の方向が異なる場合
と隣合う電流端子間の磁性膜の２つの領域に流れる電流
の方向が同じ場合がある。ただし、磁性膜の単磁区化の
観点から、隣合う電流端子間の磁性膜の２つの領域に流
れる電流を同一方向とすることが好ましい。

【００６９】第５の発明では、センス電流が信号磁界方
向に通電され、記録媒体から磁気抵抗効果素子に流入す
る磁束の密度が最も高い媒体対向面側にもリードが配置
され、実質上この部分がデッド領域となるので、、磁気
抵抗効果素子の信号磁界方向の長さをトラック幅方向の
長さよりも長く設定することが好ましい。すなわち、上
述したように、磁気抵抗効果素子の信号磁界方向の長さ
を長く設定することにより、実質的に信号磁界に応答す
る磁性膜の信号磁界方向の反磁界が低減され透磁率が向
上する。ただし、このとき、磁気抵抗効果素子に流れた
磁束は媒体対向面から離れるほど大きく漏洩するので、
第５の発明においては、通常、隣合う電流端子間の磁性
膜の２つの領域のうち媒体対向面側の領域に流れる電流
で磁性膜の抵抗変化が検知される。

【００７０】しかも、第５の発明では、磁気抵抗効果素
子の媒体対向面と反対側にも第３番目の端子が設けられ
ているので、磁性膜全体を単磁区化してバルクハウゼン
ノイズを取り除くことができ、感度向上を図ることがで
きる。さらに、隣合う電流端子間の磁性膜の２つの領域
のうち、抵抗変化を検知する領域と、抵抗変化を検知し
ない領域に流れる電流値をそれぞれ適宜制御することに
より、発熱によるジョンソンノイズを抑えることも可能
である。なお、第５の発明は、多層構造の磁気抵抗効果
素子だけでなく、シャントバイアス方式の磁気抵抗効果
素子にも適用することができる。

【００７１】本発明の第６の発明は、少なくとも２つの
磁性膜と、前記磁性膜間に挟持された非磁性膜とを有
し、前記磁性膜の一つは信号磁界が印加されてもその磁
化方向が実質的に保持される磁化固着膜である磁気抵抗
効果素子を具備し、抵抗変化を検知するためのセンス電
流は、前記センス電流による磁界の方向が磁化固着膜で
ある磁性膜の磁化方向と略同一方向となるように通電さ
れることを特徴とする薄膜磁気ヘッドを提供する。

【００７２】第６の発明において、磁化固着膜となる磁
性膜は、例えば反強磁性膜との交換結合によって磁化固
着され、他の磁性膜が信号磁界に応答する磁界検出膜と
なる。このとき、信号磁界が０の場合の２つの磁性膜の
磁化方向を略直交とすることが好ましい。

【００７３】第６の発明では、抵抗変化を検知するため
のセンス電流は、このセンス電流が電流磁界の方向が磁
化固着膜となる磁性膜の磁化方向と略同一方向となるよ
うに磁化固着膜となる磁性膜の磁化方向と略直交方向に
通電される。したがって、打電粒が通電されたことに伴
う発熱により、反強磁性膜等と磁化固着膜となる磁性膜
との交換結合力が低下しても、磁化固着膜となる磁性膜
には、その磁化方向と略同一方向に大きな電流磁界が印
加されるので、磁化固着膜となる磁性膜の磁化方向が不
安定となることに起因する抵抗変化率の低下を防止する
ことが可能となる。

【００７４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。実施例Ａ図１（Ａ）は本発明の第１の発明の一実施例を示す斜視
図である。図中１０は基板を示す。基板１０上には、Ｆ
ｅＭｎ等からなる反強磁性膜１１あるいはＣｏＰｔ等か
らなる硬質磁性膜が形成されている。反強磁性膜１１上
には、ＮｉＦｅ等からなる下磁性膜１２、Ｃｕ等からな
る非磁性膜１３、およびＮｉＦｅ等からなる上磁性膜１
４が形成されている。さらに、上磁性膜１４上には、Ｔ
ｉ，ＳｉＯ₂等からなる保護膜１５が形成されている。
非磁性膜１３、上磁性膜１４、および保護膜１５、並び
に下磁性膜１２の一部は、能動領域以外の領域がエッチ
ングにより除去されている。エッチングにより除去した
能動領域以外の下磁性膜１２上にＣｕ／Ｃｒ等からなる
リード１６が形成されている。

【００７５】図１（Ａ）に示す磁気抵抗効果素子におい
て、下磁性膜１２の磁化は全体が反強磁性膜１１により
固着されており、上磁性膜１４のコンタクト領域Ｂはエ
ッチング除去されているため磁気抵抗効果素子の能動領
域は厳密にリード間Ａとなる。このため、コンタクト領
域Ｂは記録情報を検出しないので、コンタクト領域Ｂも
大きくとることができる。

【００７６】また、後述のようにリード１６の形成直前
に、コンタクト領域Ｂの非磁性膜１３、上磁性膜１４、
および保護膜１５、並びに下磁性膜１２の一部をエッチ
ング除去して洗浄するため、コンタクト領域Ｂのオーミ
ックコンタクトを確実にとることができる。

【００７７】この素子において、コンタクト領域Ｂの非
磁性膜１３はエッチングにより除去されているが、必ず
しも除去する必要はない。また、コンタクト領域Ｂの下
磁性膜１２は、部分的にエッチング除去されているが、
まったくエッチング除去しなくてもよく、反強磁性膜１
１や硬質磁性膜が導電性をもつ場合には全部エッチング
除去してもよい。

【００７８】この場合、ＦｅＭｎで固着されている側の
磁性膜の膜厚は、反対側の磁性膜より大きい方が好まし
い。このように設定することにより、トラック幅が狭い
ときにおいても、上下磁性膜の磁化の反平行状態を実現
しやすい。

【００７９】図１（Ｂ），（Ｃ）および図２（Ａ）〜
（Ｄ）は、本発明の第１の発明の他の実施例を示す斜視
図である。具体的には、図１（Ｂ）は、コンタクト領域
Ｂの非磁性膜１３も一部残存させたものを示す。図１
（Ｃ）は、コンタクト領域Ｂの下磁性膜１２をすべてエ
ッチングして除去したものを示す。図２（Ａ）は、導電
性の下地膜１７の能動領域上に反強磁性膜１１あるいは
硬質磁性膜、下磁性膜１２、非磁性膜１３、上磁性膜１
４、および保護膜１５を順次形成し、下地膜１７のコン
タクト領域上にリード１６を形成したものを示す。図２
（Ｂ）は、導電性の下地膜１７の能動領域上に下磁性膜
１２、非磁性膜１３、上磁性膜１４、反強磁性膜１１あ
るいは硬質磁性膜、および保護膜１５を順次形成し、下
地膜１７のコンタクト領域上にリード１６を形成したも
のを示す。図２（Ｃ）は、反強磁性膜１１あるいは硬質
磁性膜上に下磁性膜１２、非磁性膜１３、中間磁性膜１
８、非磁性膜１３、上磁性膜１４、および保護膜１５を
順次形成し、コンタクト領域Ｂに一部残存させた下磁性
膜１２上にリード１６を形成したものを示す。この磁気
抵抗効果素子は、下磁性膜１２の磁化は反強磁性膜１１
あるいは硬質磁性膜により固着され、中間磁性膜１８お
よび上磁性膜１４が信号磁界に応答するタイプのもので
ある。図２（Ｄ）は、導電性の下地膜１７の能動領域Ａ
上に下磁性膜１２、非磁性膜１３、中間磁性膜１８、非
磁性膜１３、上磁性膜１４、反強磁性膜１１あるいは硬
質磁性膜、および保護膜１５を順次形成し、下地膜１７
のコンタクト領域Ｂ上にリード１６を形成したものを示
す。この磁気抵抗効果素子は、上磁性膜１４の磁化は反
強磁性膜１１あるいは硬質磁性膜により固着され、中間
磁性膜１８および下磁性膜１２が信号磁界に応答するタ
イプのものである。

【００８０】なお、本発明の第１の発明にかかる磁気抵
抗効果素子の作製工程の一例を図３（Ａ）〜（Ｅ）に示
す。

【００８１】まず、図３（Ａ）に示すように、基板１０
上に反強磁性膜１１あるいは硬質磁性膜、下磁性膜１
２、非磁性膜１３、上磁性膜１４、および保護膜１５を
順次形成し、略短冊状となるようにすべての膜をエッチ
ングする。次いで、図３（Ｂ）に示すように、基板１０
および保護膜１５上に逆テーパレジスト１９を形成して
パターニングする。これを蒸着装置等の真空容器中に載
置し、図３（Ｃ）に示すように、逆スパッタを行いコン
タクト領域の保護膜１５、上磁性層１４、および非磁性
膜１３、並びに下磁性膜１２の一部をエッチングする。

【００８２】次いで、図３（Ｄ）に示すように、真空を
破らずにＣｒ／Ｃｕ１６´を順次成膜する。その後、図
３（Ｅ）に示すように、アセトン等を用いて超音波洗浄
することによりリフトオフし、本発明の第１の発明にか
かる磁気抵抗効果素子を得る。実施例Ｂ１図４は本発明の第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子の一実施例を示す斜視図である。

【００８３】基板２０上にＮｉＦｅ合金等からなる下磁
性膜２１が形成されている。この下磁性膜２１はその端
面が媒体対向面に露出するように延出されている。下磁
性膜２１上にはＣｕ等からなる非磁性膜２２、ＮｉＦｅ
合金等からなる上磁性膜２３、および反強磁性膜２４が
順次形成されており、これらの膜は媒体対向面に露出し
ないようにエッチングにより所定の部分が除去されてい
る。反強磁性膜２４上には、リード２５が形成されてい
る。

【００８４】次に、図４に示す磁気抵抗効果素子の作製
方法を図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す。なお、図５（Ａ）〜
（Ｃ）は図５のＡ方向から見た断面を示す。

【００８５】まず、基板２０上に信号磁界に応答する下
磁性膜２１を厚さ約８nmでスパッタリングにより成膜す
る。次いで、図５（Ａ）に示すように、この後に成膜す
る反強磁性膜２４等の膜を成膜する部分以外にレジスト
層２６を形成する。次いで、図５（Ｂ）に示すように、
リフトオフ法で非磁性膜２２を厚さ約２nmで、上磁性膜
２３を厚さ約４nmで、反強磁性膜２４を厚さ約１４nmで
成膜する。このとき、下磁性膜２１の表面を清浄する目
的でこれらの膜を成膜する前にスパッタエッチングを行
うことが望ましい。

【００８６】次いで、図５（Ｃ）に示すように、レジス
ト層２６を除去した後、一部の下磁性膜２１をエッチン
グにより除去してパターニングする。最後に、リフトオ
フ法で反強磁性膜２４上にリード２５を形成することに
より図４に示すような磁気抵抗効果素子が得られる。

【００８７】また、ここでは下磁性膜２１のみを成膜し
てからリフトオフ法で他の磁性膜等を成膜しているが、
非磁性膜２２として耐食性の良い材料を用いることによ
り、下磁性膜２１、非磁性膜２２を成膜した後にリフト
オフ法で他の磁性膜等を成膜することができる。この場
合、下磁性膜２１、非磁性膜２２が媒体対向面に露出す
る構造となる。

【００８８】さらに、図５（Ｂ）において、上記ではレ
ジスト層２６を形成した後に、非磁性膜２２を続けて形
成したが、レジスト層２６を形成した後に、さらに下磁
性膜２６と同じ材料の磁性膜を厚さ数nm、例えば３nm程
度で形成し、その上に非磁性膜２２、上磁性膜２３、お
よび反強磁性膜２４を順次形成してもよい。実施例Ｂ２図６は、本発明の第２の発明にかかるスピンバルブ型磁
気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。この
図６に示す磁気抵抗効果素子は、図７（Ａ）〜（Ｃ）に
示すようにして作製される。

【００８９】まず、図７（Ａ）に示すように、基板２０
上にＮｉＦｅ合金等からなる下磁性膜２１を厚さ約８nm
で、Ｃｕ等からなる非磁性膜２２を厚さ約２nmで、Ｎｉ
Ｆｅ合金等からなる上磁性膜２３を厚さ約４nmで、Ｆｅ
Ｍｎ等からなる反強磁性膜２４を厚さ約１４nmで順次形
成する。次いで、反強磁性膜２４上にレジスト層２６を
形成する。

【００９０】次いで、図７（Ｂ）に示すように、これら
多層膜に所望のテーパ角が付くような条件でイオンビー
ムエッチングを行い、レジスト層２６を除去し、実施例
Ｂ１と同様にしてリード２５を形成する。

【００９１】次いで、図７（Ｃ）に示すように、通常の
ヘッド作製工程で用いられるヘッド摺動面の研磨方法に
より基板２０を研磨してデプス方向に追い込む。このと
き、反強磁性膜２４が外部に露出しなければ非磁性膜２
２，上磁性膜２３に研磨が及んでも問題ない。このよう
にして図６に示す磁気抵抗効果素子が作製される。

【００９２】本発明の第２の発明は、実施例Ｂ１および
Ｂ２の磁気抵抗効果素子を基本構造として、様々な素子
構造、例えば磁性膜が３層以上のものや、様々なバルク
ハウゼン対策用のバイアス方式を採用したものについて
応用可能である。以下にこれらの様々な素子構造に本発
明の第２の発明を応用した場合の実施例を示す。実施例Ｂ３図８は、本発明の第２の発明にかかるスピンバルブ型磁
気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。この
図８に示す磁気抵抗効果素子は、図９（Ａ）〜（Ｄ）に
示すようにして作製される。

【００９３】図９（Ａ）に示すように、基板２０上にＳ
ｉＯ₂膜２７を成膜し、ＣＦ₄ガスを用いてＲＩＥ（リ
アクティブイオンエッチング）を行い、所望の形状の溝
２８を形成する。このとき、ヘッド部に影響のない所
に、研磨の際にストッパーが確認できる程度の大きさの
同様な溝を作製しておく。

【００９４】次いで、図９（Ｂ）に示すように、ＦｅＭ
ｎ等からなる反強磁性膜２４を厚さ約１４nmで、ＮｉＦ
ｅ等からなる下磁性膜２１を厚さ約４nmで、Ｃｕ等から
なる非磁性膜２２を厚さ約２nmで、さらに研磨の際のス
トッパーとしてポリシリコン膜２９を厚さ約０．５nmで
形成する。

【００９５】次いで、図９（Ｃ）に示すように、ストッ
パーの途中までまたはストッパーがほぼなくなるまで表
面を研磨した後、ＣＦ₄ガスを用いてＣＤＥ（ケミカル
ドライエッチング）を行いストッパーであるポリシリコ
ンを除去する。その後、図９（Ｄ）に示すように、Ｎｉ
Ｆｅ等からなる上磁性膜２３を厚さ約８nmで形成する。
以下、実施例Ｂ１と同様の方法で上磁性膜２３上に非磁
性膜２２、上磁性膜２３、および反強磁性膜２４をさら
に成膜して、図８の構造の磁気抵抗効果素子が得られ
る。

【００９６】本実施例では、このように信号磁界に応答
する磁性膜の両側に反強磁性膜によって磁化固着された
磁性膜を配置することにより、抵抗変化率を約２倍に向
上させることができる。また、両反強磁性膜による磁性
膜の磁化の固着方向を信号磁界方向とし、信号磁界に応
答する磁性膜の容易軸方向をトラック幅方向にして、磁
化を直交させることにより、さらに感度が向上する。ま
た、信号磁界に応答する磁性膜のみを媒体対向面に露出
させ、反強磁性膜とこれに磁化固着された磁性膜をヘッ
ド内部に作製しているので高い信頼性を持つ薄膜磁気ヘ
ッドが得られる。実施例Ｂ４図１０は、本発明の第２の発明にかかるスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。こ
の図１０に示す磁気抵抗効果素子は、図１１（Ａ）〜
（Ｃ）に示すようにして作製される。

【００９７】図１１（Ａ）に示すように、基板２０上に
ＣｏＺｒＮｂ等からなるアモルファス膜３５を厚さ約１
５nmで成膜し、次いで、ＣｏＦｅまたはＣｏ等からなる
下磁性膜２１を厚さ約４nmで、Ｃｕ等からなる非磁性膜
２２を厚さ約３nmで、ＣｏＦｅまたはＣｏ等からなる上
磁性膜２３を厚さ約４nmで、ＦｅＭｎ等からなる反強磁
性膜２４を厚さ約１４nmで順次形成する。さらに、反強
磁性膜２４上にレジスト層２６を形成する。

【００９８】次いで、図１１（Ｂ）に示すように、これ
らの多層膜をイオンビームエッチング等でエッチング
し、レジスト層２６を除去し、さらに、エッチングされ
た多層膜の後部に所望形状のレジスト層３２を形成す
る。その後、図１１（Ｃ）に示すように、アモルファス
膜３５が残るように多層膜をエッチングする。なお、こ
こで、イオンビームエッチングを行ってもよいが、一般
に、アモルファスが結晶に比べて酸等の溶剤に溶解しに
くいことを利用して、下磁性膜２１から反強磁性膜２４
まで溶解し、アモルファス膜３５を溶解しない溶剤を選
択して化学エッチングを行ってもよい。このときアモル
ファス膜３５は、軟磁気特性が得られていれば多少のオ
ーバーエッチングは許容され、逆に下磁性膜２１が残存
してもよい。このような化学エッチングを行うことによ
り、アモルファス膜３５をオーバーエッチングすること
を防止できる。

【００９９】最後に、実施例Ｂ１と同様にしてリード２
５を形成し、通常のヘッド作製工程で用いられるヘッド
摺動面の研磨を施してデプス方向に追い込んで図１０に
示す構造の磁気抵抗効果素子が得られる。

【０１００】本実施例では、強磁性膜であるアモルファ
ス膜３５とＣｏＦｅまたはＣｏ等からなる下磁性膜２１
とは交換結合しているため、アモルファス特有の良好な
軟磁気特性（低保磁力）とＣｏ系磁性膜によるスピンバ
ルブ型磁気抵抗効果素子特有の高い抵抗変化率を備えた
薄膜磁気ヘッドが得られる。さらに、アモルファス膜３
５は、高抵抗であるためセンス電流の分流が小さく、感
度が落ちることがない。また、アモルファス膜３５とＣ
ｏ系下磁性膜２１との間に極薄い（厚さ約１nm）絶縁膜
を形成してもよく、アモルファス膜３５は、フェライト
やＮｉＦｅに添加元素を加えたＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅ
Ｍｏ等からなる高抵抗強磁性膜でもよい。実施例Ｂ５図１２は、本発明の第２の発明にかかるスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。こ
の図１２に示す磁気抵抗効果素子は、図１３（Ａ）〜
（Ｃ）に示すようにして作製される。

【０１０１】図１３（Ａ）に示すように、基板２０上に
ＮｉＦｅからなる下磁性膜３３を厚さ約８nmで成膜し、
次いで、Ｃｕからなる非磁性膜２２を厚さ約３nmで、Ｃ
ｏＦｅまたはＣｏからなる高保磁力の上磁性膜３４を厚
さ約８nmでスパッタリングにより順次形成する。さら
に、上磁性膜３４上にレジスト層２６を形成する。

【０１０２】次いで、図１３（Ｂ）に示すように、これ
らの多層膜をイオンビームエッチング等でエッチング
し、レジスト層２６を除去し、さらに、エッチングされ
た多層膜の後部に所望形状のレジスト層３２を形成す
る。その後、図１３（Ｃ）に示すように、下磁性膜３３
が残るようにイオンビームエッチング等でエッチングす
る。このとき下磁性膜３３は、軟磁気特性が得られてい
れば多少のオーバーエッチングが許容され、逆に非磁性
膜２２が残存していてもよい。

【０１０３】最後に、実施例Ｂ１と同様にしてリード２
５を形成し、通常のヘッド作製工程で用いられるヘッド
摺動面の研磨を施してデプス方向に追い込んで図１２に
示す構造の磁気抵抗効果素子が得られる。

【０１０４】このような構成にすることにより、本実施
例では、ＣｏＦｅまたはＣｏを着磁すればＦｅＭｎを使
用せずに上磁性膜３４の磁化を固着できる。また、例え
ばＣｏＦｅまたはＣｏの着磁方向を信号磁界方向にし、
リード２５を図１２に示すように配置し、センス電流か
ら生じる電流磁が界で信号磁界が０の場合の下磁性膜３
３の磁化をトラック幅方向に印加することで、信号磁界
に対して高い抵抗変化率を得ることができる。

【０１０５】また、このように下磁性膜３３を上磁性膜
３４より大きく形成することにより、下磁性膜３３、非
磁性膜２２および上磁性膜３４が同形状の新庄型磁気抵
抗効果素子で問題となるＨｃの増大は大幅に軽減でき
る。また、高保磁力膜を媒体対向面に露出して配置する
と、媒体への影響等が懸念されるが、本構造のように高
保磁力膜を媒体対向面から離れて配置すればこのような
問題は解消される。実施例Ｂ６図１４は、本発明の第２の発明にかかるスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。こ
の図１４に示す磁気抵抗効果素子は、図１５（Ａ）〜
（Ｃ）に示すようにして作製される。

【０１０６】図１５（Ａ）に示すように、基板２０上に
ＣｏＦｅまたはＣｏ等からなる厚さ４nmの下磁性膜２
１、Ｃｕ等からなる厚さ約３nmの非磁性膜２２、および
ＣｏＦｅまたはＣｏ等からなる厚さ４nmの上磁性膜２３
を順次形成する。さらに、上磁性膜２３上の所定部分に
レジスト層２６を形成する。

【０１０７】次いで、図１５（Ｂ）に示すように、イオ
ンビームエッチング等によりレジスト層２６以外の部分
の非磁性膜２２および上磁性膜２３を除去する。次い
で、図１５（Ｃ）に示すように、非磁性膜２２および上
磁性膜２３よりも前後に延出して残るように下磁性膜２
１をイオンビームエッチング等により除去し、前述の方
法でリード部を形成して図１４に示す構造の磁気抵抗効
果素子が得られる。

【０１０８】図１４に示す構造において、下磁性膜２１
の下地膜として、前記したようにＣｏＺｒＮｂ等からな
るアモルファス膜を成膜し、媒体対向面に露出する部分
をアモルファス膜とし、アモルファス膜の中間部に下磁
性膜２１から上磁性膜２３が積層されるようにしてもよ
い。また、上磁性膜２３上に反強磁性膜や硬質磁性膜を
成膜し、少なくとも非磁性膜２２、上磁性膜２３、反強
磁性膜または硬質磁性膜がヘッド内部に存在し、下磁性
膜またはアモルファス膜が媒体対向面に露出するように
してもよい。

【０１０９】この場合、反強磁性膜や硬質磁性膜は、上
磁性膜２３の磁化を固着する働きをする。このとき、磁
化方向はトラック幅方向でも、トラック幅方向に略直交
する方向でもよい。例えば、上磁性膜２３の磁化がトラ
ック幅方向に固着されている場合は、下磁性膜２１の容
易軸もトラック幅方向であるため、上磁性膜２３と下磁
性膜２１の磁化は反平行となり、静磁結合する。このた
め、ノイズ抑制の効果は大きいが、感度が落ちる。一
方、上磁性膜２３の磁化がトラック幅方向に略直交する
方向に固着されている場合は、下磁性膜２１の容易軸は
トラック幅方向であるため、上磁性膜２３と下磁性膜２
１の磁化は略直交し、信号磁界で平行、反平行が実現で
きる。このため、感度は充分とれるが、ノイズ抑制の効
果が小さくなる。

【０１１０】また、媒体対向面に露出する部分をアモル
ファス膜にする場合には、図１６に示すように、ノイズ
を抑制するために、アモルファス膜３５ａおよび３５ｂ
の間にＴａ等からなる非磁性膜３７を介在させることが
好ましい。これは、アモルファス膜３５を積層構造にす
ることにより、上下アモルファス膜３５の磁化が静磁結
合し、より磁化の容易軸方向がトラック幅方向に向き易
くなり、磁壁の発生が抑制できるためである。また、こ
のとき、上磁性膜２３との結合により下側のアモルファ
ス膜３５ｂの磁化に逆向きの磁界がかかるので、下側の
アモルファス膜３５ｂは上側のアモルファス膜３５ａに
比べて膜厚を厚くしてもよい。

【０１１１】なお、この構造においては、トラック幅が
狭い場合、多層膜の占める面積が小さくなり、感度の低
下を招く恐れがある。これに対しては、下磁性膜２１の
形状を図１７に示すようにすることにより、トラック幅
に依存せず高感度な磁気抵抗効果素子とすることができ
る。実施例Ｂ７図１８は、本発明の第２の発明にかかるスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。こ
の図１８に示す磁気抵抗効果素子は、図１９（Ａ）〜
（Ｅ）に示すようにして作製される。

【０１１２】図１９（Ａ）に示すように、基板２０上に
ＣｏＦｅまたはＣｏ等からなる厚さ約４nmの下磁性膜２
１、Ｃｕ等からなる厚さ約３nmの非磁性膜２２、ＣｏＦ
ｅまたはＣｏ等からなる厚さ約４nmの上磁性膜２３、Ｆ
ｅＭｎ等からなる厚さ約１４nmの反強磁性膜２４、Ｔｉ
等からなる厚さ約１０nmの保護膜１５を順次形成する。
さらに、保護膜１５上の所定部分にレジスト層２６を形
成する。

【０１１３】次いで、図１９（Ｂ）に示すように、非磁
性膜２２、上磁性膜２３、反強磁性膜２４、および保護
膜１５をイオンビームエッチング等によりエッチングす
る。次に、図１９（Ｃ）に示すような形状にパターニン
グされたレジスト層２６を形成し、下磁性膜２１から保
護膜１５までをイオンビームエッチング等でエッチング
する。

【０１１４】次いで、このレジスト層２６は除去せず、
図１９（Ｄ）に示すように、硬質磁性膜３６を成膜す
る。レジスト層２６を除去した後、図１９（Ｅ）に示す
ように、硬質磁性膜３６、下磁性膜２１、保護膜１５上
に、所望の形状にレジスト層２６´を形成する。その
後、イオンビームエッチング等でエッチングし、前述し
た方法でリード２５を形成して図１８に示す構造の磁気
抵抗効果素子を得る。

【０１１５】このように、下磁性膜２１の両側に硬質磁
性膜３６を配置する構造にすることで、信号磁界に応答
する磁性膜の多磁区性に起因するバルクハウゼンノイズ
を抑制でき、反強磁性膜２４がヘッド内部に存在するた
め、高い信頼性をもった薄膜磁気ヘッドを作製できる。

【０１１６】さらに、図１８に示すように、硬質磁性膜
３６の磁化方向がトラック幅方向、反強磁性膜１１の磁
化方向が信号磁界方向となるようにそれぞれの着磁方向
を制御することで下磁性膜２１と上磁性膜２３の磁化方
向を、信号磁界が０の場合に略直交させることができ、
これら磁化方向が互いに反平行状態の素子に比べさらに
高感度なヘッドが得られる。

【０１１７】なお、ここで、下磁性膜２１は媒体対向面
側にのみ延出している、すなわち多層膜部が下磁性膜２
１のヘッド内部の側端部に存在するような構造でもよ
い。さらに、この下磁性膜２１の下地膜として前述のよ
うにＣｏＺｒＮｂ等からなるアモルファス膜を成膜し、
媒体対向面に露出する部分がアモルファス膜であり、中
間部に下磁性膜２１から保護膜１５までの多層膜が媒体
対向面からリセスした構造でもよい。

【０１１８】このとき、硬質磁性膜３６の膜厚は、下磁
性膜２１と等しくてもよいが、反強磁性膜２４の上磁性
膜２３に及ぼす交換結合力と、硬質磁性膜３６が下磁性
膜２１に及ぼす異方性磁界の大きさ等を考慮、調節でき
る範囲であれば、調節すれば、上磁性膜２３に至るほど
厚くてもよく、逆に硬質磁性膜３６が下磁性膜２１に比
べて薄くてもよい。ただし、硬質磁性膜３６の漏洩磁界
による影響を考慮すると、図示されるように硬質磁性膜
３６が下磁性膜２１に比べて薄い方が望ましい。

【０１１９】ここで、さらに反強磁性膜２４の上磁性膜
２３に及ぼす交換結合力と、硬質磁性膜３６が下磁性膜
２１に及ぼす異方性磁界の大きさ等を考慮、調節すれ
ば、硬質磁性膜３６と下磁性膜２１とは必ずしも結合し
ていなくても良く、また硬質磁性膜３６は媒体対向面に
露出させず、ヘッド内部に形成しても良い。

【０１２０】また、実施例Ｂ３で示す埋め込み方法で、
図２０に示すように、硬質磁性膜３６、磁気的絶縁膜３
０を順次形成し、この硬質磁性膜３６との静磁結合で下
磁性膜２１の単磁区化を行うことができる。

【０１２１】さらに、ここで用いられる硬質磁性膜にお
いて、その磁化は膜面内方向に向いていることが望まし
い。これは、例えば図１８に示すように、硬質磁性膜を
磁化固着される磁性膜（図１５中の下磁性膜２１）の両
側に配置した場合、硬質磁性膜の磁化が垂直成分を持っ
ているとすると、下磁性膜２１の磁化固着へ悪影響をも
たらすだけでなく、上磁性膜２３へ漏洩磁界が発生し、
磁化状態の制御が困難となる。

【０１２２】また、図２０に示すように、硬質磁性膜を
磁化固着される磁性膜（図２０中の下磁性膜２１）と磁
気的絶縁膜３０を介して積層した場合、硬質磁性膜の磁
化が垂直成分を持っているとすると、下磁性膜２１の磁
化を面内固着することができなくなり、下磁性膜の軟磁
気特性にも悪影響を及ぼす。この硬質磁性膜の磁化の方
向は、その結晶構造に大きく依存している。すなわち、
硬質磁性膜においてｈｃｐ（００２）配向が強くなる
と、磁化は膜面垂直方向に向き易くなる。そこで、この
ｈｃｐ（００２）配向を抑制することにより、磁化は膜
面垂直方向には向き難くなり、磁化固着のためのバイア
ス膜として良好な硬質磁性膜を得ることができる。

【０１２３】一方、磁気ヘッド作製プロセスにおいて、
硬質磁性膜はリフトオフ法で作製する場合が多い。リフ
トオフ法は、いわばレジスト層内に形成した穴内に硬質
磁性膜をスパッタリングにより成膜するので、この方法
においては成膜後のレジスト層の除去を円滑にかつバリ
が出ないようにするために、ターゲットと基板を対向さ
せる必要がある。しかし、硬質磁性膜は、ターゲットと
基板を対向させてスパッタリングにより形成するとｈｃ
ｐ（００２）配向し易くなるという問題がある。

【０１２４】ここでは、この問題を解決するために、ｈ
ｃｐ（００２）配向を抑制する目的で、硬質磁性膜の下
地膜としてＣｏＺｒＮｂアモルファス膜を用いた。この
ときの結晶性を示すＸ線回折の結果を図２１（Ａ）およ
び図２１（Ｂ）に示す。具体的には、図２１（Ａ）はＣ
ｏＰｔ硬質磁性膜を厚さ３０nmで成膜したときの結果を
示し、図２１（Ｂ）は下地膜としてＣｏＺｒＮｂアモル
ファス膜を厚さ２０nmで成膜した後、その上にＣｏＰｔ
硬質磁性膜を厚さ３０nmで成膜したときの結果を示す。
図２１から明らかなように、アモルファス膜を下地膜に
用いた場合には、ＣｏＰｔ硬質磁性膜のｈｃｐ（００
２）配向は抑制されている。また、このときの角型比に
ついても、ＣｏＰｔの場合は０．６であり、ＣｏＺｒＮ
ｂ／ＣｏＰｔの場合は０．８５と高く、アモルファス膜
の下地膜を有する方が磁化が面内に向き易くなることが
分かる。このように、硬質磁性膜を磁化固着のためのバ
イアス膜として用いる場合には、アモルファス膜の下地
膜を用いることが有効であることが分った。

【０１２５】したがって、図１８および図２０に示す場
合において、硬質磁性膜のに下地膜としてアモルファス
膜を形成することにより、さらにノイズ抑制効果を高
め、軟磁気特性の劣化防止により透磁率が向上し、より
高い感度の磁気抵抗効果素子を得ることができる。

【０１２６】なお、このアモルファス膜は、斜方入射ス
パッタリングにより形成した場合でも上記と同様の効果
が認められた。さらに、このアモルファス膜の効果は、
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子のみならず、通常の単
層膜の磁気抵抗効果素子にも応用することができる。

【０１２７】さらに、上述したような硬質磁性膜として
は、高保磁力微粒子層を好適に用いることができる。以
下には、具体的に磁気抵抗効果素子に高保磁力微粒子を
磁化容易軸を揃えて付着させ、交換バイアスを印加する
例について説明する。すなわち、高保磁力微粒子は、磁
気抵抗効果素子上に直接接触した状態で配置されるため
に、交換バイアスが磁気抵抗効果素子に印加される。ま
た、微粒子間は相互作用が弱いため、軟磁性膜と直接接
合しても、保磁力の低下が小さい。さらに、微粒子の大
きさは、磁化固着領域（受動領域）に比べて十分小さ
い。したがって、受動領域全面に均一に交換バイアスが
加わる。微粒子は、バイアス磁界を与えたい方向に磁化
容易軸を揃えて付着されるので、面内一方向に分散の小
さいバイアス磁界が印加される。微粒子は一軸磁気異方
性が存在するため、保磁力を越える強い信号磁界が入っ
てきても、もとの磁化状態に復帰することができる。

【０１２８】したがって、高保磁力微粒子を磁気抵抗効
果素子に付着させてバイアス磁界を与えることにより、
信頼性が高い、高品質な薄膜磁気ヘッドを提供すること
が可能である。

【０１２９】図２２は、硬質磁性膜として高保磁力微粒
子層を有する磁気抵抗効果素子を示す断面図である。基
板４０上にＣｕからなるシャントバイアス膜４１および
Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀からなる磁気抵抗効果膜４２が積層されて
いる。このシャントバイアス膜４１および磁気抵抗効果
膜４２は断面が矩形状にパターニングされている。ま
た、センス電流が流せるように磁気抵抗効果膜４２上に
はリード４３が形成されている。また、磁気抵抗効果膜
４２の両端部を覆うように基板４０上には、ＦｅＣｏ系
高保磁力微粒子層４４が形成されている。この高保磁力
微粒子は、長軸方向が磁化容易軸である針状結晶をして
おり、断面における長手方向に沿ってこの磁化容易軸が
配向されている。

【０１３０】このような構成の磁気抵抗効果素子につい
て、センス電流の通電方向と略直交する方向に信号磁界
を印加して、磁気抵抗効果素子の抵抗と磁界との関係を
調べたところ、抵抗−磁界曲線においてバルクハウゼン
ノイズに伴う不連続点は観察されなかった。

【０１３１】この磁気抵抗効果素子は次のようにして作
製される。まず、基板４０上にスパッタリングによりＣ
ｕを厚さ５nm、Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀を厚さ２０nmで順次形成す
る。次いで、この２つの膜を５μｍ×５０μｍの矩形状
にパターニングする。さらに、Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀上にＣｕを
スパッタリングにより成膜し、パターニングしてリード
を形成する。このとき、リード間隔によりトラック幅
（能動領域）が規定される。

【０１３２】次に、ＦｅＣｏ合金微粒子を有機系バイン
ダーと混合して塗料とし、これを磁気抵抗効果素子パタ
ーンの長手方向に沿って磁界を印加しながら素子全面に
塗布する。さらに、この上にレジストを塗布した後に、
素子の両端部に高保磁力微粒子層４４が１０μｍ×１０
０μｍの寸法で残存するように露光、現像する。このよ
うにして図２２に示す磁気抵抗効果素子が得られる。

【０１３３】塗料中の高保磁力微粒子の体積密度（すな
わち充填率）は約４０％である。また、高保磁力微粒子
の長軸が配列している方向（磁化容易軸方向）の残留磁
化量は、飽和磁化量の約９０％である。なお、磁性微粒
子の形状は、長軸方向が約２００〜３００nm、短軸方向
が約４０nmである。

【０１３４】また、図２２においては、高保磁力微粒子
層４４は、磁気抵抗効果膜４２の両端にのみ形成されて
いるが、図２３に示すように、非磁性の磁気的絶縁膜４
５を能動領域に形成し、磁気抵抗効果膜４２全面に高保
磁力微粒子層４４を形成してもよい。なお、図２３は断
面図であるので、リード４３上まで高保磁力微粒子層４
４が形成されているように見えるが、実際は、磁気抵抗
効果膜４２近傍のみが高保磁力微粒子層４４で覆われて
おりリード４３は露出するので、センス電流は供給でき
る。

【０１３５】高保磁力微粒子層４４における磁化の分散
は、一般に薄膜形成される単層の硬質磁性膜よりも小さ
い。したがって、このように能動領域において非磁性の
磁気的絶縁膜４５で高保磁力微粒子層４４と磁気抵抗効
果膜４２を離隔することにより、薄膜形成の場合に発生
する硬質磁性膜の分散磁化成分から生じる磁束の能動領
域への流入による軟磁性劣化が緩和される。このため、
より良好な軟磁性が能動領域で得ることができる。

【０１３６】このとき、高保磁力微粒子層４４が磁気抵
抗効果素子の下側にある構造においても同様な効果が得
られる。なお、高保磁力微粒子層４４の表面の凹凸は、
磁気的絶縁膜４５の表面の平坦度に影響される。

【０１３７】さらに、上述した例においては、高保磁力
微粒子としてＦｅＣｏ合金微粒子を用い、塗料中の充填
率は約４０％に設定したが、この充填率や高保磁力微粒
子の材料を変えることによって、バイアス磁界を変化さ
せることができる。例えば、高保磁力微粒子の材料とし
て、γ−酸化鉄を用いることによりバイアス磁界は約１
／３になることが確認され、塗料中の充填率を高くする
ことにより、バイアス磁界が増加することも分かった。
また、高保磁力微粒子の材料として、Ｃｏを添加したγ
−酸化鉄、酸化クロム、鉄を用いても同様の効果が得ら
れた。

【０１３８】以上の図２２〜２３に示す磁気抵抗効果素
子においては、高保磁力微粒子層４４は縦バイアス膜と
して機能している。一方、動作点バイアスは、磁気抵抗
効果膜４２の下に設けられたシャントバイアス膜４１に
流れるシャント電流により付与されている。

【０１３９】図２４は高保磁力微粒子層を有する磁気抵
抗効果素子の他の例を示す断面図である。ここでは、シ
リコン基板４６上の受動領域にエッチングにより角型の
穴を形成し、その穴内に高保磁力微粒子層４４を形成し
表面を平坦化して、その上に磁気抵抗効果膜４２および
リード４３を形成する。

【０１４０】図２５は図２４に示す磁気抵抗効果素子の
平面図である。高保磁力微粒子層４４を穴内に形成する
とき、すなわち高保磁力微粒子を含む塗料を穴内に充填
して加熱するときに、図中の破線矢印で示す方向（磁気
抵抗効果膜の長手方向に対して約４５度の角度）に磁界
を印加して着磁した。この磁気抵抗効果素子の抵抗と磁
界との関係を調べたところ、バルクハウゼンノイズは抑
制され、しかも良好な動作点バイアスが印加されている
ことが分かった。

【０１４１】この磁気抵抗効果素子は次のようにして作
製される。まず、シリコン基板４６にマスキングを施し
てケミカルエッチングを行い、６μｍの間隔をおいて深
さ約５μｍの穴を形成する。次に、ＦｅＣｏ合金微粒子
を有機バインダーと混合して塗料とし、これをシリコン
基板４６全面に塗布し、図２５に示す破線矢印の方向に
磁界を印加しながら加熱して有機バインダーを除去して
高保磁力微粒子層４４を形成する。さらに、これにポリ
ッシング処理を施して穴以外の部分に形成された高保磁
力微粒子層４４を除去し、シリコン基板４６の平坦化を
行う。

【０１４２】次いで、このシリコン基板４６上にスパッ
タリングにより磁気抵抗効果膜４２を厚さ約２０nmで形
成した後、この膜を３０μｍ×２μｍのストライプ形状
にパターニングする。その後、Ｃｕを厚さ約２００nmで
形成し、パターニングしてリード４３を形成する。

【０１４３】このリード４３と高保磁力微粒子層４４の
位置関係は、適宜選択することができる。例えば、リー
ド間隔よりも、高保磁力微粒子層４４の間隔が短けれ
ば、高保磁力微粒子層４４の間隔でトラック幅を規定す
ることができる。

【０１４４】さらに、図２２〜２５は、異方性磁気抵抗
効果を利用する磁気抵抗効果素子に高保磁力微粒子層を
適用した例であるが、次に、スピン依存散乱による磁気
抵抗効果を利用する磁気抵抗効果素子に高保磁力微粒子
層を用いた例について説明する。図２６はスピン依存散
乱による磁気抵抗効果を利用する磁気抵抗効果素子を示
す断面図である。この磁気抵抗効果素子は次のようにし
て作製される。

【０１４５】まず、基板４０上にＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀からなる
下磁性膜４７を厚さ８nmで、Ｃｕからなる非磁性膜４８
を厚さ３nmで、Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀膜からなる上磁性膜４９を
厚さ８nmでそれぞれスパッタリングにより形成する。こ
の多層膜をストライプ形状にパターニングし、上磁性膜
４９上にリード４３を形成する。次いで、これにＦｅＣ
ｏ合金微粒子を用いて高保磁力微粒子層４４を、その高
保磁力微粒子の磁化容易軸がストライプの長手方向に揃
うように形成する。

【０１４６】このような構成の磁気抵抗効果素子におい
ては、高保磁力微粒子層４４と直接接触している上磁性
膜４９の磁化がストライプの長手方向に固着される。一
方、下磁性膜４７は信号磁界に追随して磁化の回転が可
能となる。その結果、信号磁界に応じて非磁性膜４８を
挟持した上下磁性膜４７，４９の磁化方向の間のなす角
が変化する。このため、スピン依存散乱による抵抗変化
が発生する。この高保磁力微粒子層４４は、トラック幅
に相当する領域に形成してあればよい。また、磁化の向
きは、ストライプの長手方向に限らず、ストライプの幅
方向であってもよい。

【０１４７】さらに以上は、高保磁力微粒子層４４が磁
気抵抗効果膜４２と直接接触させた例であり、このよう
に高保磁力微粒子層４４が磁気抵抗効果膜４２と直接接
触することにより両者が交換結合している。これに対
し、高保磁力微粒子層４４と磁気抵抗効果膜４２が非磁
性物質を挟持して接する場合であっても、両者が静磁結
合することによりバイアス磁界を印加することができ
る。実施例Ｂ８図２７に、本発明の第２の発明をヨークタイプ型再生ヘ
ッドに適用した例を示す。このヨークタイプ型再生ヘッ
ドは、軟磁性体５０と軟磁性ヨーク５１との間の磁気ギ
ャップにより磁束を取り込んで素子部５２に導くもので
ある。

【０１４８】また、図２８に、本発明の第２の発明を垂
直記録用ヘッドに適用した例を示す。ここでは、軟磁性
体５０が記録用主磁極を兼ねている。場合によっては、
リードを紙面において手前に延在させ、記録用コイル５
３として使用してもよい。

【０１４９】いずれの場合も軟磁性体５０は後方にも延
在させているが、これは反磁界を減少させて再生感度を
向上させるためである。実施例Ｂ９図２９は、本発明の第２の発明にかかるスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図である。こ
の図２９に示す磁気抵抗効果素子は、図３０（Ａ）〜
（Ｃ）に示すようにして作製される。

【０１５０】図３０（Ａ）に示すように、基板２０上に
ＮｉＦｅ等からなる下磁性膜２１を厚さ約８nmで成膜
し、この上にレジスト層２６を形成してパターニングす
る。次いで、図３０（Ｂ）に示すように、リフトオフ法
でＣｕ等からなる非磁性膜２２を厚さ約３nmで成膜し、
その後レジスト層２６を除去する。次いで、図３０
（Ｃ）に示すように、ＮｉＦｅ等からなる上磁性膜２３
を厚さ約８nmで成膜する。このとき、下磁性膜２１の表
面を清浄する目的でスパッタエッチングをするほうが望
ましい。

【０１５１】次に、図２９に示すように、上下磁性膜２
１，２３と、非磁性膜２２を一括して所望の形状に、通
常の半導体プロセスを用いてパターニング後、リフトオ
フ法でリード２５を作製する。このとき、リード２５は
上磁性膜２３の段差部分よりも内側に作製することが望
ましい。

【０１５２】このような構造にすることにより、信号磁
界の無い初期状態では、上下磁性膜２１，２３の非磁性
膜２２で分離されている部分の磁化は、センス電流や膜
形状でトラック幅方向に互いに反平行状態であり、上下
磁性膜２１，２３が結合している部分の磁化は平行であ
る。外部からの信号磁界が流入すると、初期状態で反平
行であった非磁性膜２２で分離されている部分の磁化が
平行となり、抵抗が変化し薄膜磁気ヘッドとしての役割
を果たす。また、非磁性膜２２が媒体対向面に露出して
いないため耐蝕性も問題も無い。

【０１５３】図３１（Ａ）は、本発明の第２の発明にか
かる他のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を示す。ここ
で、下磁性膜２１に交換結合した軟磁性膜３１は、媒体
対向面から離れた部分が露出部分に比べてトラック幅方
向の寸法が大きい。これにより、軟磁性膜３１の磁化は
トラック幅方向に向き易くなる。このとき、図３１
（Ａ）に示すように、軟磁性膜３１の両端に隣接して硬
質磁性膜３６を配置するか、または図３１（Ｂ）に示す
ように、硬質磁性膜３６あるいは反強磁性膜を両端に積
層する等の手段によりバイアスを加えることにより、軟
磁性膜３１を単磁区化することが容易となる。さらに、
前記したように、軟磁性膜３１は、分流を抑制できるこ
と、硬質磁性膜や反強磁性膜に対する配向の影響を抑制
できること等の理由から、アモルファス膜であることが
望ましく、その材料としては例えばＣｏＺｒＮｂ等が挙
げられる。このとき、寸法が広くなる部分は、角が直角
になるよりも丸みを持った曲線であることが単磁区化に
おいて好ましい。

【０１５４】ここで、特に、硬質磁性膜３６を軟磁性膜
３１の両端部に積層する場合においては、硬質磁性膜３
６からの漏れ磁界を抑制するために、図３２に示すよう
に、軟磁性膜３１上にのみ積層されることが望ましい。
この図３２に示すような磁気抵抗効果素子は、図３３
（Ａ）〜（Ｄ）に示すようにして作製される。

【０１５５】図３３（Ａ）に示すように、基板２０上に
ＣｏＺｒＮｂ等からなる厚さ約１５nmの軟磁性膜３１、
ＣｏＦｅまたはＣｏ等からなる厚さ約４nmの下磁性膜２
１、Ｃｕ等からなる厚さ約３nmの非磁性膜２２、ＣｏＦ
ｅまたはＣｏ等からなる厚さ約４nmの上磁性膜２３、Ｆ
ｅＭｎ等からなる厚さ約１４nmの反強磁性膜２４、厚さ
約１０nm程度の保護膜１５を順次形成する。さらに、保
護膜１５上の所定部分にレジスト層２６をパターニング
して形成する。なお、このとき保護膜１５は、分流を防
ぐために高抵抗である必要があり、さらに後のエッチン
グを安定して行うことができるものである必要がある。
したがって、保護膜１５としては、酸化層を作りにくい
Ｐｄ、Ｐｔ等の貴金属が適している。また、Ｔｉ等から
なる保護膜上にＰｄ等からなる膜を積層した多層構造で
あることが特に好ましい。

【０１５６】次いで、図３３（Ｂ）に示すように、下磁
性膜２１から保護膜１５までをイオンビームエッチング
等でエッチングする。次に、図３３（Ｃ）に示すよう
に、硬質磁性膜３６をリフトオフ法で形成する。次い
で、軟磁性膜３１、保護膜１５，２１〜２４、硬質磁性
膜３６上に、図３３（Ｄ）に示すような形状のレジスト
層２６を形成する。その後、イオンビームエッチング等
でエッチングし、前述したようにリードをリフトオフ法
で形成することにより、図３２に示すような構造の磁気
抵抗効果素子が得られる。

【０１５７】上記構造において、磁束の吸い込みを考慮
すると、図３４に示すようなパターン形状のレジスト層
２６´とすることにより、より高い感度のヘッドを得る
ことができる。すなわち、図３４では、媒体対向面と反
対側に多層膜が延出して、この部分で磁壁の発生が予想
されるので、硬質磁性膜３６部分も媒体対向面と反対側
に延出する形状としている。このようなレジスト層２６
´を用い、イオンビームエッチング等でエッチングし、
リードをリフトオフ法で形成することにより、図３５に
示すような構造の磁気抵抗効果素子が得られる。

【０１５８】上述したように、図３２および図３４に示
す磁気抵抗効果素子は、硬質磁性膜３６が軟磁性膜３１
の上に積層される構造であるが、図３６に示すように、
硬質磁性膜３６を軟磁性膜３１の下に積層してもよい。
このような構造にすることにより、硬質磁性膜３６の配
向を制御する下地膜を用いることができる。下地膜とし
ては、例えば、硬質磁性膜３６がＣｏＮｉまたはＣｏＣ
ｒからなる場合Ｃｒを用いることが好ましい。

【０１５９】図３６に示す磁気抵抗効果素子は、図３７
（Ａ）〜（Ｃ）に示すようにして作製される。まず、図
３７（Ａ）に示すように、基板２０上に硬質磁性膜３０
を成膜し、所望の形状にパターニングする。次いで、図
３７（Ｂ）に示すように、軟磁性膜３１、下磁性膜２
１、非磁性膜２２、上磁性膜２３、反強磁性膜２４、保
護膜１５を順次成膜する。次いで、図３７（Ｃ）に示す
ように、多層膜を所望の形状にパターニングする。その
後、図３３（Ｄ）や図３４に示すように、硬質磁性膜３
６、軟磁性膜３１、および多層膜を一括パターニングす
ることにより、図３６に示す構造の磁気抵抗効果素子が
得られる。実施例Ｂ１０図３８は本発明の第２の発明にかかるスピンバルブ型磁
気抵抗効果素子にシールド層を組み合わせた場合の実施
例を示す断面図である。図１４に示すような信号磁界方
向にセンス電流を通電する構造のスピンバルブ型磁気抵
抗効果素子を作製し、これに図３８に示すようにしてシ
ールド層を配置した。このとき、上部シールド層６１と
媒体対向面側のリード６２を接触させ、この電位をアー
スとし、もう一方のリードを高電位とする。このような
構造とすることにより、ヘッド摺動時に媒体と接触した
場合でも、電位が乱れることなく、高い信頼性の薄膜磁
気ヘッドが得られる。この薄膜磁気ヘッドは、下部シー
ルド層６３上にＳｉＯ₂等の絶縁層６４を形成し、図１
４と同様な方法で素子部６５を形成し、さらに絶縁層６
４を形成してパターニングし、最後に上部シールド層６
１を形成することにより作製される。実施例Ｂ１１本発明の第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子の構造上の寸法を図３９を参照して説明する。

【０１６０】この構造においては、信号磁界が０の場合
に硬質磁性膜３６によって軟磁性膜３１の磁化方向を制
御しなければならない。したがって、硬質磁性膜３６の
膜厚、磁化量をそれぞれｔ_hard、Ｍｓ_hardとし、軟磁性
膜３１の膜厚、磁化量をｔ_amo、Ｍｓ_amoとしたとき、
ｔ_hard×Ｍｓ_hardがｔ_amo×Ｍｓ_amoと等しいか、また
は大きくなるように膜材料や膜厚を適宜選択することが
好ましい。

【０１６１】さらに、この磁気抵抗効果素子を薄膜磁気
ヘッドとして用いる場合、ヘッドの先端部が媒体からの
信号磁界によって飽和されないために、軟磁性膜３１は
厚い方がよい。さらに、軟磁性膜３１の磁化応答を下磁
性膜２１に伝えなければならない。したがって、下磁性
膜２１の信号磁界応答層の膜厚、磁化量をそれぞれｔ
_s.v.、Ｍｓ_s.v.とすると、ｔ_amo×Ｍｓ_amoがｔ_s.v.×
Ｍｓ_s.v.と等しいかまたは大きくなるように膜材料や膜
厚を適宜選択することが好ましい。

【０１６２】次に、リセス距離ｃについて説明する。従
来、磁気抵抗効果膜としてＮｉＦｅ単層膜を用いた場
合、デプスは特性長と同レベルが良いと考えられてい
た。しかしながら、本発明の薄膜磁気ヘッドは、巨大磁
気抵抗効果を示す多層膜を用いており、抵抗変化率が大
きいため、リセス距離ｃは特性長の数倍程度でもよい。

【０１６３】一方、突出部分の磁壁発生の抑制を考慮す
ると、突出部分は小さい方がよい。すなわち、リセス距
離ｃは小さい方がよい。このため、図３９中の多層膜の
信号磁界方向の長さａに比べて距離ｃが等しいか、また
は小さくなるように寸法を適宜設定することが好まし
い。ただし、軟磁性膜３１の膜厚を薄くすると、軟磁性
膜３１の磁壁はネール磁壁となり易くなる。この場合、
ネール磁壁は磁壁幅が大きいため、リセス距離ｃを長く
することができる。実施例Ｂ１２図４０（Ａ）は、２つの磁性膜の磁化容易軸が媒体対向
面と略平行で、かつセンス電流方向と略直交である本発
明の第２の発明にかかる磁気抵抗効果素子の一例を示す
斜視図である。図４０（Ａ）において、磁性膜７１およ
び７２は厚さ５０nmのＣｏＦｅ膜からなる。なお、磁性
膜７２は、その信号磁界方向の長さが磁性膜７１の長さ
より長くなるように形成されている。磁性膜７１および
７２の間には、Ｃｕからなる厚さ数１０nmの非磁性膜７
３が挟持されており、磁気抵抗効果素子を構成してい
る。この多層膜の側面には、リード７４および７５が接
続されており、直流電流が通電可能になっている。

【０１６４】このような構成においては、どちらの磁性
膜７１，７２の磁化も交換結合による固着はしていな
い。また、２つの磁性膜７１，７２には、それぞれの磁
化容易軸が互いに略平行に、しかもセンス電流方向とは
略直交するように、磁気異方性を付与しておく。

【０１６５】信号磁界Ｈが作用しない場合には、２つの
磁性膜７１，７２の磁化Ｍ₁，Ｍ₂は、センス電流Ｉに
よる磁界の作用で、図４０（Ｂ）に示すＭ₁，Ｍ₂のよ
うに互いに略反平行であって磁化容易軸と略平行な方向
に向く。このときの電気抵抗は最も大きい。これに対
し、図４０（Ａ）に示す矢印方向の信号磁界Ｈが作用す
る場合には、磁性膜７１，７２の磁化Ｍ₁，Ｍ₂はそれ
ぞれ図４０（Ｂ）のＭ_1H，Ｍ_2Hのように、互いに逆方向
に回転する。すなわち、Ｍ₁，Ｍ₂のなす角は１８０°
から図４０（Ｂ）に示すφ（°）まで変化する。信号磁
界が強ければ、この角φは０°に近づき、０°で電気抵
抗が最小となる。

【０１６６】したがって、信号磁界Ｈにより、磁性膜７
１，７２の磁化Ｍ₁，Ｍ₂を略反平行から略平行まで変
化させることができ、スピン依存散乱による１０％以上
の電気抵抗変化のすべてを利用することができる。さら
に、ＣｏＦｅ膜の異方性磁気抵抗効果による電気抵抗変
化は２％以下であるので、得られる薄膜磁気ヘッドにお
いては信号磁界に対する電気抵抗変化を大きく取り出せ
る。

【０１６７】なお、２つの磁性膜の磁化を安定化させる
ためには、磁性膜の端部に現れる磁価がほぼ等量である
ことが望ましい。このため、２つの磁性膜の飽和磁束密
度Ｍｓと膜厚ｔの積がほぼ一致することが望ましい（Ｍ
ｓ₁・ｔ₁〜Ｍｓ₂・ｔ₂）。したがって、Ｍｓ₁・ｔ
₁〜Ｍｓ₂・ｔ₂となるように磁性膜の材料・寸法を決
定することが好ましい。

【０１６８】図４１（Ａ）は、２つの磁性膜の磁化容易
軸が媒体対向面と略平行でかつンス電流方向と略直交で
ある本発明の第２の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他
の例を示す斜視図である。この例では、磁気抵抗効果素
子の端部に磁性膜からなるフラックスガイド７６を取り
付けた以外は図４０（Ａ）と同じである。この構成によ
れば、媒体からの信号磁界は、フラックスガイド７６を
通って磁気抵抗効果素子に導かれる。このフラックスガ
イド７６の材料は、軟磁気特性を示すものであればよ
く、構造は単層でも多層でもよい。図４１（Ａ）および
図４１（Ｂ）では、フラックスガイド７６と磁気抵抗効
果素子が同じ幅で併置されているようになっているが、
両者の幅は異なっていてもよいし、両者の一部が重なり
合っていてもよい。また、このようなフラックスガイド
７６は、磁気抵抗効果素子の媒体と反対側の端部に配置
されてもよいし、記録媒体側および記録媒体と反対側の
両方に配置されてもよい。また、図４０および図４１で
は、リード７４および７５は、磁気抵抗効果素子と同じ
厚さで併置されているようになっているが、フラックス
ガイド７６の場合と同様に、両者の厚さは異なっていて
もよいし、両者の一部が重なり合っていてもよい。

【０１６９】図４２も本発明の第２の発明の磁気抵抗効
果素子の他の例を示したものであり、非磁性導電膜７７
上に磁性膜７２が形成されていること以外は図４０
（Ａ）と同じである。非磁性導電膜７７を設けた理由は
以下の通りである。

【０１７０】本発明のように薄い磁性膜を有する素子に
おいては、一般に磁性膜の構造は下地膜の種類や結晶構
造に敏感である。例えばアルミナスパッタ膜上のＮｉＦ
ｅ膜は結晶性が悪いが、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉからなる薄い
下地膜を設けることにより、ｆｃｃに配向し易い傾向が
あることが知られている。また、結晶性が悪い磁性膜
は、格子の不規則性に起因する固有の電気抵抗が大き
く、このような磁性膜では、全電気抵抗に対するスピン
依存散乱による電気抵抗の割合が小さく、結果としてス
ピンの平行、反平行での抵抗変化率が減少してしまう。

【０１７１】図４２に示した磁気抵抗効果素子では、非
磁性導電膜７７の電気抵抗が小さい場合、センス電流Ｉ
が分流されて出力低下を招く恐れがあるが、スピン依存
散乱には膜面垂直方向の電流も寄与するため、非磁性導
電膜７７の電気抵抗が小さくても全体としての電気抵抗
変化が大きくなる場合もある。また、分流した電流によ
り発生する磁界は、２つの磁性膜７１，７２の磁化方向
を互いに略反平行にするようには働かず互いに略平行に
するように働くため、２つの磁性膜７１，７２の磁化方
向はセンス電流Ｉによる磁界のみでは互いに略反平行に
はなりにくくなるが、反磁界等で２つの磁性膜７１，７
２の磁化方向が略反平行になった場合には、信号磁界に
対する電気抵抗変化は大きくとれる。

【０１７２】図４３（Ａ）は、２つの磁性膜の磁化容易
軸がセンス電流方向および信号磁界方向と略平行である
本発明の第２の発明の磁気抵抗効果素子の一例を示す斜
視図である。磁気抵抗効果素子およびリードの構成は図
４０（Ａ）と同じである。

【０１７３】信号磁界およびセンス電流による磁界が作
用しない場合には、図４３（Ｂ）に示すように、非磁性
膜７３を介した磁性膜７１および７２の交換結合によ
り、２つの磁性膜７１，７２の磁化Ｍ₀₁，Ｍ₀₂の方向が
互いに略平行であって磁化容易軸方向を向いている。こ
れに対し、センス電流Ｉを流すと、図４３（Ｃ）に示す
ように、２つの磁性膜７１，７２の磁化方向を互いに逆
方向に回転させる電流磁界が発生し、磁性膜７１，７２
の異方性磁界と反磁界等のバランスで２つの磁性膜７
１，７２の磁化Ｍ₀₁，Ｍ₀₂の互いになす角がある角度ψ
（°）になったところで安定する。さらに、信号磁界Ｈ
が作用すると、磁化Ｍ₀₁，Ｍ₀₂は信号磁界Ｈの方向に回
転し電気抵抗が変化する。もしψが９０°付近であると
すると、電気抵抗変化は弱い信号磁界Ｈに対しては線形
となり、波型歪みが少くなり、信号処理はし易くなる。

【０１７４】図４４，図４５は、２つの磁性膜の磁化容
易軸が媒体対向面と平行でかつセンス電流方向と略直交
である本発明の第２の発明にかかる磁気抵抗効果素子に
おいて、磁気抵抗効果素子の動作点を変えるためのバイ
アス磁界を印加する方法を示す説明図である。

【０１７５】図４４では、２つの磁性膜７１および７
２、並びに非磁性膜７３からなる磁気抵抗効果素子は図
４０（Ａ）と同じであるが、センス電流ｉｓを通電する
リード８１が磁気抵抗効果素子と交差する形状となって
いる。また、これらの磁気抵抗効果素子およびリード８
１は、シールド層７８により挟持されている。このよう
な構成において、センス電流ｉｓは端子７９から供給さ
れ、磁気抵抗効果素子を通過し、端子８０から出た後磁
気抵抗効果素子を横切って磁気抵抗効果素子にバイアス
磁界を印加する。この場合、磁気抵抗効果素子とリード
８１が交差する部分では、電流の作る磁界は磁気抵抗効
果素子の磁化困難軸方向に作用する。したがって、２つ
の磁性膜７１，７２の磁化方向は反平行ではなく、この
バイアス磁界の方向に少し回転する。

【０１７６】図４５は、このバイアス磁界の発生原理を
説明した断面図である。端子７９，８０の幅は磁気抵抗
効果素子の長手方向（電流方向）の長さより短く、シー
ルド層７８、磁性膜７１，７３，およびリード８１で閉
磁路を構成している。これにより、磁界発生効率が良好
となる。なお、図中８３は記録媒体を示す。

【０１７７】また、このときシールド層７８に挟持され
ており、磁気抵抗効果素子が埋設されている磁気ギャッ
プ層７８´を通常の材料であるＡｌ₂Ｏ₃あるいはＳｉ
Ｏ₂から、熱伝導性に優れ、薄膜形成プロセスに適した
ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、またはダイヤモンドに変更するこ
とにより、磁気抵抗効果素子に流し得るセンス電流を増
加させることができる。これにより、再生出力が大きく
なると共に薄膜磁気ヘッドの信頼性および製造における
歩留りが向上する。

【０１７８】下記表１から分かるように、ＳｉＣ、ダイ
ヤモンド（もしくはダイヤモンド様のカーボン）は、Ａ
ｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂よりもはるかに熱伝導率が高い材料
である。すなわち、磁気抵抗効果素子にセンス電流を流
した時の磁気抵抗効果素子の温度上昇を抑えることがで
きる。このことは、磁気抵抗効果素子に流し得る最大セ
ンス電流を増加できることを意味する。したがって、セ
ンス電流の大きさに比例する再生出力の向上および再生
Ｓ／Ｎの改良を実現できる。

【０１７９】また、ＳｉＣやＳｉ₃Ｎ₄は、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂よりも緻密な膜となるので、絶縁性お
よび平坦性に優れる膜を容易に得ることができる。さら
に、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ダイヤモンドは、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂よりもエッチングし易いため、高精度
の薄膜プロセスが可能となる。その結果、薄膜磁気ヘッ
ドの信頼性が向上し、製造における歩留りが向上する。

【０１８０】

【表１】実施例Ｃ１以下の実施例Ｃ１では、他の磁性膜よりも大きい幅を持
つ磁性膜のトラック幅方向の反磁界が小さくなり、ま
た、硬質磁性膜等によりトラック幅方向にバイアス磁界
が印加されるので、この磁性膜の磁化をトラック幅方向
に向けることができる。

【０１８１】また、この磁性膜の厚みが変化する部分か
ら漏洩磁界を発生させることができ、その磁界が他の磁
性膜の端部に印加されるので他の磁性膜のエッジカーリ
ングウォールも取り除くことができる。

【０１８２】よって、トラック幅が小さくなり素子幅が
小さくなってもエッジカーリングウォールをなくし、再
生出力の低下をなくすことができる。

【０１８３】図４６は、本発明の第３の発明にかかる磁
気抵抗効果素子を示す斜視図である。図中９０は基板を
示す。基板９０上には、ＣｏＺｒＮｂ等からなる強磁性
膜９１が形成されている。強磁性膜９１上には、ＮｉＦ
ｅ等からなる下磁性膜９２、ＣｕあるいはＡｌ₂Ｏ₃等
からなる非磁性膜９３、およびＮｉＦｅ等からなる上磁
性膜９４が順次形成されている。下磁性膜９２、非磁性
膜９３、および上磁性膜９４は、強磁性膜９１の幅より
も小さい幅となるようにエッチングによりパターニング
されている。

【０１８４】また、上磁性膜９４上には、Ｃｕ／Ｃｒ等
からなるリード９５ａ，９５ｂが形成されている。ま
た、基板９０上であって強磁性膜９１の両側には、Ｃｏ
Ｐｔ等からなる硬質磁性膜９６が形成されている。

【０１８５】このような構成の磁気抵抗効果素子におい
て、センス電流はリード９５ｂより入り、９５ａより流
れ出ており、強磁性膜９１と下磁性膜９２にはｘ方向の
電流磁界が印加され、上磁性膜９４には−ｘ方向の電流
磁界が印加される。また、硬質磁性膜９６はｘ方向に磁
化されており、さらに強磁性膜９１、下磁性膜９２、上
磁性膜９４はｘ軸に略平行な方向に磁化容易軸が誘導さ
れている。

【０１８６】この磁気抵抗効果素子においては、図４９
に示すように、強磁性膜９１にはｘ方向の強いバイアス
磁界Ｈ_Bが印加されることになり、その磁化Ｍ₁はｘ方
向を向く。下磁性膜９２の磁化Ｍ₂はセンス電流による
磁界のみならず強磁性膜９１の磁化Ｍ₁と交換結合する
ため、同様にｘ方向を向く。さらに、下磁性膜９２の端
部９２ａに漏洩磁界Ｈが発生し、これが上磁性膜９４に
印加されることになる。その大きさは上磁性膜９４のト
ラック幅方向の中央では、ほぼ下磁性膜９２の反磁界と
同じになり、Ｈ_d〜４πＭ_s＊ｔ／ｗと与えられる。こ
こで、Ｍ_sは下磁性膜９２の飽和磁化、ｔはその厚さ、
ｗはｘ軸に略平行な方向（トラック幅方向）の幅であ
る。例えば、４πＭ_s＝１００００ガウス、ｔ＝１００
オングストローム、ｗ＝１μｍの場合、Ｈ_d〜１００エ
ルステッドの大きさとなる。当然のことながら、上磁性
膜９４の端部においてはもっと大きな磁界となる。した
がって、上磁性膜９４の磁化Ｍ₃は、電流磁界と下磁性
膜９２からの磁界Ｈのため−ｘ方向を向き、エッジカー
リングウォールも小さくなり、中央部の磁化もｘ軸に平
行なものとなる。

【０１８７】なお、図４７に示すように、下磁性膜９２
をトラック幅方向に延出させ、かつ非磁性膜９３と上磁
性膜９４の下部を他の部分よりも厚く形成してもよく、
図４８に示すように、硬質磁性膜９６を下磁性膜９２上
に直接形成してもよい。実施例Ｃ２以下の実施例Ｃ２〜Ｃ６では、２つの磁性膜の形状をそ
れぞれ変える。具体的に、２つの磁性膜の反磁界の最小
方向がそれぞれ略直交するようにする。そのため、反強
磁性膜や高保磁力膜等により一方もしくは双方の磁性膜
にバイアス磁界を印加しなくとも、互いに略直交方向に
磁化が向いて安定となる。したがって、センス電流や記
録媒体との摩擦によって発熱が生じても、磁化はそれぞ
れ安定方向を向いたままで互いに略直交の関係は損なわ
れない。

【０１８８】また、スピン依存散乱による抵抗変化は、
２つの磁性膜が積層された領域でしか起こらない。した
がって、ＣｏやＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀膜等のように、異方性磁気
抵抗効果の小さい材料を選択すれば、リードの配置によ
らず、積層幅でトラック幅を規定することができる。

【０１８９】図５０に示すように、基板１００上にＣｏ
₉₀Ｆｅ₁₀からなる強磁性膜１０１を厚さ８nmで形成し、
これを２μｍ×２０μｍの寸法の矩形状にパターニング
した。次に、強磁性膜１０１の中央部に、Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀
からなる磁性膜１０３を厚さ８nmで形成し、２μｍ×２
μｍの寸法の矩形状にパターニングする。次いで、Ｃｕ
からなる非磁性膜１０２を厚さ３nmで形成し、さらにＣ
ｏ₉₀Ｆｅ₁₀からなる磁性膜１０３を厚さ８nmで形成し
た。続いて、この非磁性膜１０２および非磁性膜１０２
上の磁性膜１０３を２μｍ×２０μｍの寸法の矩形状
に、その長手方向が強磁性膜１０１の長手方向と略直交
するようにしてパターニングした。次いで、強磁性膜１
０１の端部上にＣｕを厚さ２００nmで形成し、パターニ
ングしてリード１０４を形成した。このようにして磁気
抵抗効果素子を作製した。このとき、強磁性膜１０１と
上層の磁性膜１０３の磁化容易軸の方向は矢印で示した
ように略直交しており、強磁性膜１０１と下層の磁性膜
１０３とが交換結合している。

【０１９０】この磁気抵抗効果素子の抵抗変化率の信号
磁界依存性を図５１に示す。なお、抵抗変化率は、下記
式（３）により算出した。また、信号磁界はセンス電流
の通電方向に略直交する方向、すなわち強磁性膜１０１
の長手方向と略直交する方向に流入する。

【０１９１】抵抗変化率＝（最大抵抗値−飽和抵抗値）／飽和抵抗値 …（３）図５１から分かるように、信号磁界が０の場合におい
て、動作点バイアスが良好に印加されている。抵抗変化
率の挙動は、信号磁界方向と上層の磁性膜１０３の磁化
方向が略平行である場合には、信号磁界の増加につれて
抵抗変化率は減少する。一方、信号磁界方向と上層の磁
性膜１０３の磁化方向が略反平行である場合には、信号
磁界の増加につれて抵抗変化率は増加する。例えば、信
号磁界が約６kA/mで上層の磁性膜１０３の磁化反転が発
生し、抵抗変化率はほぼ０に低下する。なお、図５２に
示す磁気抵抗効果素子は、上層の磁性膜１０３の一端面
が、強磁性膜１０１の側面と同一面上となるＴ字型の構
造であるが、この強磁性膜１０１と上層の磁性膜１０３
とは、略直交に交差する十字型の構造でも同じ効果を発
揮できる。実施例Ｃ３図５２に示すように、基板１００上にＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀から
なる強磁性膜１０１を厚さ８nmで形成し、これを２μｍ
×２０μｍの寸法の矩形状にパターニングし、その中央
部上にＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀からなる磁性膜１０３を厚さ８nmで
形成し、２μｍ×２μｍの寸法の矩形状にパターニング
した。次に、成膜装置に設置したヘルムホルツコイルに
より４kA/mの静磁界を発生させて、パターニングされた
強磁性膜１０１の短辺方向と一致させた。次いで、静磁
中で全面に、Ｃｕからなる非磁性膜１０２を厚さ３nm
で、Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀からなる磁性膜１０３を厚さ８nmで形
成し、さらにＦｅＭｎからなる反強磁性膜１０５を厚さ
１５nmで形成した。この後、非磁性膜１０２、非磁性膜
１０２上の磁性膜１０３、および反強磁性膜１０５を２
μｍ×２０μｍの寸法の矩形状に、その長手方向が強磁
性膜１０１の長手方向と略直交するようにしてパターニ
ングした。次いで、強磁性膜１０１の端部上にＣｕを厚
さ２００nmで形成し、パターニングしてリード１０４を
形成した。このようにして磁気抵抗効果素子を作製し
た。このとき、強磁性膜１０１と上層の磁性膜１０３の
磁化容易軸の方向は矢印で示したように略直交してお
り、強磁性膜１０１と下層の磁性膜１０３とは交換結合
している。

【０１９２】この磁気抵抗効果素子の抵抗変化率の信号
磁界依存性を図５３に示す。図５３から分かるように、
信号磁界が０の場合においては、磁性膜１０３の磁化が
互いに略直交して動作点バイアスが印加されている。信
号磁界を負の方向へ増加させると、反強磁性膜１０５に
より上層の磁性膜１０３に交換バイアスが印加されてい
るため、約１２kA/mまで上層の磁性膜１０３では磁化反
転が生じず、２つの磁性膜の磁化は互いに略反平行状態
を保っていることが確認できる。一方、信号磁界を正の
方向に増加させると、互いに磁化方向が略平行になるこ
とで抵抗変化率は減少する。

【０１９３】なお、ここで、反強磁性膜１０５の代わり
にＣｏＰｔ等からなる硬質磁性膜を用いる場合、硬質磁
性膜を上層の磁性膜１０３の長手方向に沿って磁化する
ことにより同様の効果が得られる。実施例Ｃ４実施例Ｃ３では、磁性膜の磁化を固着するのに反強磁性
膜や硬質磁性膜を用いているが、図５４に示すようなリ
ード配置を構成して電流磁界を利用することも可能であ
る。すなわち、強磁性膜１０１と上層の磁性膜１０３お
よび非磁性膜１０２の積層膜とを、強磁性膜１０１とこ
の積層膜と、が下層の磁性膜１０３を挟持するようにし
て、しかも略直交するようにして積層する。さらに、強
磁性膜１０１および上層の磁性膜１０３の両端部にリー
ド１０４を図５４に示すように形成して、強磁性膜１０
１と上層の磁性膜１０３および非磁性膜１０２の積層膜
のそれぞれにセンス電流Ｉ_Sのほぼ半分（Ｉ_S／２）が
流れるようにする。

【０１９４】このような構成を有する磁気抵抗効果素子
では、強磁性膜１０１に流れるセンス電流で、上層の磁
性膜１０３は図中Ｍ₂の方向に磁化される。一方、上層
の磁性膜１０３および非磁性膜１０２に流れる電流で強
磁性膜１０１は図中Ｍ₁の方向に磁化される。すなわ
ち、それぞれの電流によって、磁化が互いに略直交方向
に向き易くなる。したがって、センス電流を分流して略
直交方向に流すことにより誘起された電流磁界は、強磁
性膜１０１と上層の磁性膜１０３との磁化を略直交させ
て動作点バイアスを安定化する。実施例Ｃ５実施例Ｃ２において使用された強磁性膜または磁性膜と
して、単層の膜ではなく、磁性膜と非磁性膜との積層膜
を使用しても同様の効果が現れた。例えば、実施例Ｃ２
におけるＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀８nm／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀８nm／Ｃｕ３
nm／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀８nm／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀８nm多層膜をＣｏ
₉₀Ｆｅ₁₀８nm／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀８nm／Ｃｕ３nm／Ｃｏ₉₀Ｆ
ｅ₁₀８nm／ＭＬ１、ＭＬ１／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀８nm／Ｃｕ３
nm／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀８nm／ＭＬ１としても同様の効果が得
られた。ただし、ＭＬ１は、Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀１nm／（Ｃｕ
０．６nm／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀１nm）×ｎ（ｎ＝６）の積層膜
を意味する。なお、ＭＬ１におけるＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀を５nm
程度に厚くしてｎ＝１としても同様に効果があった。実
施例Ｃ６実施例Ｃ３において使用された強磁性膜として、単層の
膜ではなく、磁性膜と非磁性膜との積層膜を使用しても
同様の効果が現れた。例えば、実施例Ｃ３におけるＦｅ
Ｍｎ１５nm／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀８nm／Ｃｕ３nm／Ｃｏ₉₀Ｆｅ
₁₀８nm／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀８nm多層膜において、ＦｅＭｎ１
５nm／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀８nm／Ｃｕ３nm／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀８nm
／ＭＬ１としても同様の効果が得られた。ただし、ＭＬ
１は、実施例Ｃ５と同じである。また、ＭＬ１における
Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀を５nm程度に厚くしてｎ＝１としても同様
に効果があった。実施例Ｄ１図５５は本発明の第４の発明において磁性膜数が多数で
ある場合の一実施例を示す概略図である。この磁気抵抗
効果素子は、基板上に３つの磁性膜１３１，１３２，１
３３が非磁性膜１３４，１３５を介して積層されてお
り、信号磁界が０の時に、磁性膜１３１，１３３と磁性
膜１３２の磁化の向きは、弱いＲＫＫＹ的な相互作用等
によって略反平行となっている。

【０１９５】この多層膜の両側には、隣接してバイアス
磁界印加用の硬質磁性体としての永久磁石１３６ａ，１
３６ｂが配置されており、磁性膜１３１，１３３と略同
一方向に磁化されている。このため、磁性膜１３１，１
３２，１３３に略同一方向の磁界Ｈ_extを印加してい
る。さらに、磁性膜１３１，１３２，１３３は、それぞ
れが強磁性体なので、他の各磁性膜に対して静磁界を印
加している。

【０１９６】図５６（Ａ）〜図５６（Ｃ）は、それぞれ
磁性膜１３１，１３２，１３３に対して加えられる磁界
の方向と強さを模式的に表したものである。磁性膜１３
１，１３３に対しては永久磁石からの磁界Ｈ_extと磁性
膜１３２からの静磁界Ｈ₂₁，Ｈ₂₃が磁化方向と略同一方
向に加わる。また、磁性膜１３１，１３３からの静磁界
Ｈ₃₁，Ｈ₁₃が磁化方向と略反対方向に加わるが、Ｈ₂₁＞
Ｈ₃₁，Ｈ₂₃＞Ｈ₁₃なので磁性膜１３１，１３３には磁化
方向と略同一方向にバイアス磁界が印加される。

【０１９７】これに対して、磁性膜１３２の場合、磁化
方向が磁性膜１３１，１３３の磁化方向と略反平行であ
るために、Ｈ_extが磁化方向と略反対方向に加わる。し
かしながら、磁性膜１３１，１３３からの静磁界Ｈ₁₂，
Ｈ₃₂はＨ_extと略反対方向に加わるため、永久磁石の発
生する磁界Ｈ_extの強さと、永久磁石と多層膜の距離を
調節し（Ｈ_ext＜Ｈ₁₂＋Ｈ₃₂）とすることにより、磁性
膜１３２にも磁化方向と略同一方向のバイアス磁界を印
加することができる。

【０１９８】なお、磁性膜の数が奇数の場合、信号磁界
が０の場合の磁化の反平行状態の安定化のためには、セ
ンス電流を磁性膜の磁化方向と略平行な方向に流すこと
が好ましい。実施例Ｄ２図５７は本発明の第４の発明にかかる磁気抵抗効果素子
について、各磁性膜の磁化方向を説明するための概略図
である。この磁気抵抗効果素子は、基板上に４つの磁性
膜１３７，１３８，１３９，１４０が非磁性膜１４１，
１４２，１４３を介して積層されており、磁性膜１３
７，１３９と磁性膜１３８，１４０の磁化方向は信号磁
界が０の時に互いに略反平行状態になっている。この多
層膜に対し各磁性膜の磁化方向と略直交方向にセンス電
流を通電すると、センス電流による電流磁界が各磁性膜
の磁化方向に対して略同一方向または略反対方向に加わ
る。

【０１９９】図５８（Ａ）〜図５８（Ｄ）は、このとき
それぞれ磁性膜１３７，１３８，１３９，１４０に対し
て加えられる磁界の方向と強さを模式的に表したもので
ある。磁性膜１３７に対しては磁性膜１３８，１３９，
１４０、非磁性膜１４１，１４２，１４３に流れる電流
による磁界Ｈ_j6が磁化と略同一方向に加わり、静磁界は
磁性膜１３８，１４０からの磁界Ｈ₂₁，Ｈ₄₁が略同一方
向に、磁性膜１３９からの磁界Ｈ₃₁が略反対方向に加わ
り、Ｈ₂₁＞Ｈ₃₁＞Ｈ₄₁であるので、磁性膜１３７にかか
る磁界の総和は磁化方向と略同一方向になる。磁性膜１
３８に対しては、磁性膜１３７、非磁性膜１４１に流れ
る電流による磁界Ｈ_j2が略同一方向に、磁性膜１３９，
１４０、非磁性膜１４２，１４３に流れる電流による磁
界Ｈ_j4が略反対方向に加わり（Ｈ_j2＜Ｈ_j4）、静磁界は
Ｈ₁₂，Ｈ₃₂が略同一方向、Ｈ₄₂が略反対方向に加わる
（Ｈ₁₂，Ｈ₃₂＞Ｈ₄₂）。したがって、センス電流の大き
さや多層膜の寸法比を調節することによって、磁性膜１
３８にかかる磁界の総和も磁化方向と略同一方向とな
る。このとき対称性により、磁性膜１３９は磁性膜１３
８、磁性膜１４０は磁性膜１３７にかかる磁界と同じ大
きさの磁界が略反対方向にかかり、それぞれの磁化方向
も略反対方向なので、磁化方向と略同一方向にバイアス
磁界を印加することができる。

【０２００】ここで、本発明の第４の発明においては、
上述したように磁性膜数が偶数の場合、多層膜の磁化の
略反平行状態をより安定させるために、図５９に示すよ
うに、バイアス磁界印加用の硬質磁性体として垂直磁化
膜１４４ａ，１４４ｂが多層膜の両側に隣接して配置さ
れる。そして、最上層の磁性膜１４０と最下層の磁性膜
１３７は、その磁化方向と略同一方向に垂直磁化膜１４
４ａ，１４４ｂからの磁界Ｈ_extが加わるような向きに
垂直磁化膜１４４ａ，１４４ｂが磁化されている。具体
的には、最上層の磁性膜１４０と最下層の磁性膜１３７
と垂直磁性膜１４４ａ，１４４ｂの磁化方向が図５９に
示すような時計回りあるいは反時計回りの関係を満足す
ればよい。実施例Ｅ１図６０は、本発明の第５の発明の一実施例を示す斜視図
である。図６７において、Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀／Ｃｕ／Ｃｏ₉₀
Ｆｅ₁₀の多層膜が短冊状にパターニングされている。こ
のとき、積層膜の短辺がトラック幅に相当する。

【０２０１】センス電流（図中Ｉ_S）は、多層膜の長手
方向に流れる。その電流磁界で、下磁性膜１５１および
上磁性膜１５３は互いに略反平行状態に磁化される。セ
ンス電流Ｉｓは、多層膜の中央に設けられたリード１５
４ａから入り、二方向に分流して端部に設けられたリー
ド１５４ｂ，１５４ｃから出て行く。そのため、中央の
リード１５４ａを境にして、磁気抵抗効果素子に流れる
電流方向が逆になるため、下磁性膜１５１および上磁性
膜１５３の磁化方向はその中央のリード１５４ａを境に
して略反平行になる。すなわち、図中、破線矢印で示し
た磁化Ｍ₁とＭ₂、およびＭ₃とＭ₄は、それぞれ上下
で組になっているが、同じ磁性膜で磁化Ｍ₁とＭ₃、Ｍ
₂とＭ₄は互いに略反平行になる。そのため、同じ磁性
膜で磁区を形成して静磁エネルギーを低下させる。その
結果、上下磁性膜の磁化方向を略反平行状態にするのに
必要なセンス電流を小さくできる。

【０２０２】また、信号磁界は多層膜の短辺方向から流
入してくる。そのため、上下磁性膜のアスペクト比が大
きいほど、反磁界が減少する形状となるため、飽和磁界
が減少して信号磁界に対する感度が向上する。したがっ
て、上下磁性膜の信号磁界方向の長さを長く設定するほ
ど感度は向上する。しかも、この上下磁性膜の磁化は、
上述したように上下磁性膜の長手方向にわたってセンス
電流が流れることで安定化する。

【０２０３】さらに、このとき、図６１に示すように、
電流が流入するリード１５４ａを延ばして、上下磁性膜
と分流させることにより、その電流磁界で動作点バイア
スを加えることも可能である。図６８中、流入する電流
をＩ_Sとして、上下磁性膜を流れる電流をＩ_S1とＩ_S3と
し、動作点バイアス用にＩ_S2を分流した。

【０２０４】この実施例Ｅ１に示す構造は、当然ながら
ヨークを用いて磁束を流入するタイプの磁気抵抗効果素
子にも適用できる。また、実施例Ｅ１に示す磁気抵抗効
果素子においては、例えば以下に示すような方法により
上下磁性膜のエッジカーリングウォールを取り除くこと
ができる。

【０２０５】まず、図６２は、エッジカーリングウォー
ルを抑制するために、磁荷が現れる磁性膜の端部近傍に
ＦｅＭｎからなる反強磁性膜１５５を形成した磁気抵抗
効果素子の断面図である。すなわち、この磁気抵抗効果
素子は、Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀／Ｃｕ／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀の多層膜の
端面近傍に反強磁性膜１５５を配置した構造である。そ
れぞれの膜厚は、Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀８nm／Ｃｕ３nm／Ｃｏ₉₀
Ｆｅ₁₀８nmである。この積層状態で磁気抵抗効果素子は
スピンバルブ構造となり、スピン依存散乱による抵抗変
化が発生する。また、反強磁性膜１５５は厚さ１５nmで
形成されており、センス電流は、信号磁界方向に通電さ
れる。なお、図６２中１５０は基板を示す。

【０２０６】このとき、上下磁性膜の磁化方向は、電流
磁界によって図中Ｍ₁とＭ₂の矢印に示したように、そ
れぞれ略反平行となるが、電流磁界が印加されるだけで
は磁性膜の端面に磁荷が発生して、その反磁界によりエ
ッジカーリングウォールが生じる。この場合、図６２に
示すように上磁性膜１５３の端部近傍に配置された反強
磁性膜１５５と上磁性膜１５３が交換結合することによ
り、上磁性膜１５３の端部近傍の磁化が固着される。そ
の結果、さらに上磁性膜１５３と下磁性膜１５１との間
で静磁結合が生じるため、直接反強磁性膜１５５に接し
ていない下磁性膜１５１でも端部近傍の磁化は端面を向
きやすくなる。その結果、エッジカーリングウォールの
発生が抑制されて、磁気抵抗効果素子の感度低下を防ぐ
ことができる。なお、この構造は、本発明の第５にかか
る磁気抵抗効果素子以外にも広く適用が可能である。

【０２０７】次に、上下磁性膜の磁束を環流させること
によって、エッジカーリングウォールによる磁性膜の特
性劣化を抑制する例について説明する。すなわち、ここ
では、図６３に示すように、下磁性膜１５１の端面を覆
うような形状の磁性積層膜を作製することにより、磁束
の環流は起こりやすくなる。図６３は、積層膜の短辺側
から見た断面図であり、センス電流は信号磁界方向に流
れるようになっている。

【０２０８】このような構造を作製する場合、まず、図
６３（Ａ）に示すように、基板１５０上に下磁性膜１５
１としてＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀膜を形成し、パターニングする。
次いで、図６３（Ｂ）に示すように、非磁性膜１５２と
してＣｕ膜および上磁性膜１５３としてＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀膜
を全面に順次形成する。最後に、これを再度パターニン
グして、下磁性膜１５１端面を非磁性膜１５２および上
磁性膜１５３が覆う構造の磁気抵抗効果素子が得られ
る。

【０２０９】図中矢印に示されるように、センス電流に
より上磁性膜１５３および下磁性膜１５１は互いに略反
平行に磁化され、下磁性膜１５１の端面まで覆う上磁性
膜１５３により磁束は導かれ、上下磁性膜１５１，１５
３を環流する。なお、この構造は、スピン依存散乱およ
び異方性磁気抵抗効果を用いる場合の両方に有用であ
る。

【０２１０】また、上述した図６３においては、まず、
下磁性膜１５１をパターニングし、次いで非磁性膜１５
２および上磁性膜１５３をパターニングすることによ
り、下磁性膜１５１の端面を覆う構造の磁気抵抗効果素
子を形成した。以下の図６４においては、一回のパター
ニングで作製する例について説明する。

【０２１１】図７１は一回のパターニングで作製された
磁気抵抗効果素子を示す断面図である。なお、ここで
は、本発明の第５の発明にかかる磁気抵抗効果素以外の
センス電流方向と信号磁界方向が略直交する磁気抵抗効
果素子について、図６３と同様にエッジカーリングウォ
ールを抑制した例を示す。まず、基板１５０上にリード
１５４を形成し、リード間でトラック幅を規定する。こ
の上に下磁性膜１５１／非磁性膜１５２／上磁性膜１５
３を順次形成する。この実施例においては、Ｃｏ₉₀Ｆｅ
₁₀／Ｃｕ／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀の積層膜とした。最後に、この
積層膜をパターニングする。

【０２１２】トラック部分の積層膜は、リード１５４と
接触する部分で折れ曲がる形状となる。この折れ曲がっ
た部分で、磁化は磁荷を発生して静磁エネルギーを上昇
させる。その結果、上下磁性膜間で磁束が環流する静磁
結合が生じ、磁化の略反平行状態を作り出す。

【０２１３】さらに、図６５は、再び本発明の第５の発
明のように、信号磁界方向にセンス電流を流すタイプの
磁気抵抗効果素子において、同様に段差や凹凸で磁性積
層膜の磁化の略反平行状態を作り出す例について説明す
る。図６５において、基板１５０上に磁気抵抗効果素子
のセンス電流方向と平行な方向に沿って溝１５６が形成
されている。なお、ここでも下磁性膜１５１／非磁性膜
１５２／上磁性膜１５３はＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀／Ｃｕ／Ｃｏ₉₀
Ｆｅ₁₀積層膜とした。

【０２１４】磁気抵抗効果素子は、紙面において奥に向
かって伸びており、信号磁界は紙面に対して垂直方向に
出入りする。センス電流Ｉ_Sは、リード１５４を通り、
図の左側から供給されてくる。そして、Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀／
Ｃｕ／Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀積層膜を紙面において奥に向かって
流れて行く。したがって、この構造を本発明の第５の発
明に適用した場合、先の図６１に示した磁気抵抗効果素
子とは異なり、磁気抵抗効果素子に流れる電流は、長手
方向にわたってすべて同方向となる。ただしこのときも
電流磁界により、上下磁性膜は、図中矢印のように略反
平行方向に磁化される。この上下磁性膜における磁化
は、溝１５６により形成されている段差の部分で磁束を
環流し静磁結合を行う。したがって、端面が露出してい
る構造よりも、磁荷が現れないためエッジカーリングウ
ォールの発生に伴う磁気抵抗効果特性の劣化が抑制でき
る。実施例Ｆ図６６（Ａ）は本発明の第６の発明にかかる磁気抵抗効
果素子の一実施例を示す。この磁気抵抗効果素子は、Ｎ
ｉＦｅ等からなる磁性膜１６１、Ｃｕ等からなる非磁性
膜１６２、ＮｉＦｅ等からなる磁性膜１６３、ＦｅＭｎ
等からなる反強磁性膜１６４、およびＴａ等からなる保
護膜１６５が順次形成されてなるものである。なお、磁
性膜１６３の磁化は、反強磁性膜１６４の交換バイアス
により固着されている。また、保護膜１６５上には、リ
ード１６６が形成されている。上記構成を有する磁気抵
抗効果素子においては、信号磁界Ｈ_exが０の場合で磁性
膜１６１，１６３および反強磁性膜１６４の磁化方向は
図６６（Ｂ）に示すようになる。

【０２１５】次に、上記磁気抵抗効果素子を具備した薄
膜磁気ヘッドの使用方法について説明する。ここでは、
磁気抵抗効果素子には、１０⁶〜１０⁷Ａ／cm²程度の
高電流密度のセンス電流を通電する。このセンス電流に
よる電流磁界の強さは、前述のように１０Ｏｅ程度のオ
ーダーとなり、ここで用いられた反強磁性膜のネール温
度やブロッキング温度が１５０〜３００℃程度であるた
め、センス電流による発熱によりその一方向性が乱れ、
磁化固着ができなくなる。実際に、６０〜９０℃程度の
温度で長時間動作させると、交換結合力が劣化した。

【０２１６】図６７は、センス電流の大きさと抵抗変化
率との関係を示すグラフである。センス電流が図６６
（Ｂ）中において−ｘ方向に通電される場合、すなわち
電流磁界が反強磁性膜の一方向性と同一方向に働く場合
（ａ）には、高電流密度でも抵抗変化率は維持される。
これに対して、センス電流が図６６（Ｂ）中においてｘ
方向に通電される場合、すなわち電流磁界が反対方向に
働く場合（ｂ）には、１０⁶Ａ／cm²程度でも低下す
る。すなわち、センス電流の方向は、反強磁性膜の一方
向性と略同一方向に磁界を発生するように選択する必要
があることが分かる。

【０２１７】

【発明の効果】以上説明した如く本発明の薄膜磁気ヘッ
ドは以下に示す効果を奏する。すなわち、本発明の第１
の発明によれば、トラック幅を厳密に規定でき、オフト
ラック時の隣接トラックからのクロストークの影響が小
さく、しかもリードとのオーミックコンタクトも良好な
磁気抵抗効果素子を具備した薄膜磁気ヘッドが得られ
る。

【０２１８】本発明の第２の発明によれば、感度が良好
で、しかも安定した出力が得られる磁気抵抗効果素子を
具備した薄膜磁気ヘッドが得られる。

【０２１９】本発明の第３の発明によれば、エッジカー
リングウォールがなく、大きな出力が得られる磁気抵抗
効果素子を具備した薄膜磁気ヘッドが得られる。

【０２２０】本発明の第４の発明によれば、バルクハウ
ゼンノイズの少ない、３層以上の磁性膜を有する磁気抵
抗効果素子を具備した薄膜磁気ヘッドが得られる。

【０２２１】本発明の第５の発明によれば、センス電流
が信号磁界方向に通電されても感度が良好で、かつ発熱
によるジョンソンノイズの小さい磁気抵抗効果素子を具
備した薄膜磁気ヘッドが得られる。

【０２２２】本発明の第６の発明によれば、大電流が通
電されても発熱による抵抗変化率の低下がほとんどな
い、磁化固着膜を有する磁気抵抗効果素子を具備した薄
膜磁気ヘッドが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は第１の発明の一実施例を示す
斜視図。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は第１の発明の他の実施例を示
す斜視図。

【図３】（Ａ）〜（Ｅ）は第１の発明にかかる磁気抵抗
効果素子の作製工程を示す断面図。

【図４】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子の一実施例を示す斜視図。

【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は図４に示す磁気抵抗効果素子
の作製工程を示す断面図。

【図６】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子の他の実施例を示す斜視図。

【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は図６に示す磁気抵抗効果素子
の作製工程を示す断面図。

【図８】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子の他の実施例を示す斜視図。

【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は図８に示す磁気抵抗効果素子
の作製工程を示す断面図。

【図１０】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。

【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は図１０に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す断面図。

【図１２】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。

【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）は図１２に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す断面図。

【図１２】第２の発明の薄膜磁気ヘッドの他の実施例を
示す斜視図。

【図１４】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。

【図１５】（Ａ）〜（Ｃ）は図１４に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す斜視図。

【図１６】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。

【図１７】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。

【図１８】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。

【図１９】（Ａ）〜（Ｄ）は図１８に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す断面図、（Ｅ）は磁気抵抗効果素
子を示す平面図。

【図２０】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。

【図２１】（Ａ），（Ｂ）はＣｏＰｔ硬質磁性膜の結晶
性を示すＸ線回折結果を示す特性図。

【図２２】硬質磁性膜として高保磁力微粒子層を有する
磁気抵抗高か素子を示す断面図。

【図２３】硬質磁性膜として高保磁力微粒子層を有する
磁気抵抗高か素子を示す断面図。

【図２４】硬質磁性膜として高保磁力微粒子層を有する
磁気抵抗高か素子を示す断面図。

【図２５】図２４に示す磁気抵抗効果素子の平面図。

【図２６】硬質磁性膜として高保磁力微粒子層を有する
磁気抵抗高か素子を示す断面図。

【図２７】第２の発明にかかるヨークタイプ型再生ヘッ
ドを示す側面図。

【図２８】第２の発明にかかる垂直記録方式用ヘッドを
示す側面図。

【図２９】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。

【図３０】（Ａ）〜（Ｃ）は図２９に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す断面図。

【図３１】（Ａ），（Ｂ）は第２の発明にかかるスピン
バルブ型磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図お
よび平面図。

【図３２】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。

【図３３】（Ａ）〜（Ｃ）は図３２に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す斜視図、（Ｄ）は図３２に示す磁
気抵抗効果素子の平面図。

【図３４】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の作製工程を示す平面図。

【図３５】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す平面図。

【図３６】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す斜視図。

【図３７】（Ａ）〜（Ｃ）は図３６に示す磁気抵抗効果
素子の作製工程を示す斜視図。

【図３８】第２の発明にかかるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の他の実施例を示す断面図。

【図３９】（Ａ），（Ｂ）は第２の発明にかかるスピン
バルブ型磁気抵抗効果素子の寸法を説明するための斜視
図および平面図。

【図４０】（Ａ）は第２の発明のにかかるスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図、（Ｂ）
は磁性膜の磁化方向を示す概略図。

【図４１】（Ａ）は第２の発明にかかるスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の他の実施例を示す斜視図、（Ｂ）は
磁性膜の磁化方向を示す概略図。

【図４２】第２の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。

【図４３】（Ａ）は第２の発明にかかる磁気抵抗効果素
子の他の実施例を示す斜視図、（Ｂ），（Ｃ）は磁性膜
の磁化方向を示す概略図。

【図４４】第２の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。

【図４５】第２の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す断面図。

【図４６】第３の発明にかかる磁気抵抗効果素子の一実
施例を示す斜視図。

【図４７】第３の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。

【図４８】第３の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。

【図４９】第３の発明にかかる磁気抵抗効果素子におい
て磁化方向を説明するための概略図。

【図５０】第３の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。

【図５１】第３の発明にかかる磁気抵抗効果素子におけ
る信号磁界と抵抗変化率との関係を示すグラフ。

【図５２】第３の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。

【図５３】第３の発明にかかる磁気抵抗効果素子におけ
る信号磁界と抵抗変化率との関係を示すグラフ。

【図５４】第３の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す平面図。

【図５５】第４の発明の一実施例を示す概略図。

【図５６】（Ａ）〜（Ｃ）は図５５に示す磁気抵抗効果
素子の磁性膜の磁界の方向と強さを模式的に表した図。

【図５７】第４の発明にかかる磁気抵抗効果素子の磁性
膜の磁化方向を示す概略図。

【図５８】（Ａ）〜（Ｄ）は図５７に示す磁気抵抗効果
素子の磁性膜の磁界の方向と強さを模式的に表した図。

【図５９】第４の発明の他の実施例を示す概略図。

【図６０】第５の発明の一実施例を示す斜視図。

【図６１】第５の発明にかかる磁気抵抗効果素子のリー
ドを示す平面図。

【図６２】磁束を還流させた磁性積層膜の一例を示す断
面図。

【図６３】（Ａ）〜（Ｃ）は図６２に示す磁性積層膜の
作製工程を示す断面図。

【図６４】磁束を還流させた磁性積層膜の他の例を示す
断面図。

【図６５】磁束を還流させた磁性積層膜の他の例を示す
断面図。

【図６６】（Ａ）は第６の発明にかかる磁気抵抗効果素
子を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示す磁気抵抗効果素
子における磁性膜および反強磁性膜の磁化方向を示す概
略図。

【図６７】第６の発明にかかる磁気抵抗効果素子のセン
ス電流の大きさと抵抗変化率との関係を示すグラフ。

【図６８】従来の磁気抵抗効果素子を示す斜視図。

【図６９】従来の磁気抵抗効果素子を部分的に示す平面
図。

【図７０】（Ａ），（Ｂ）は従来の磁気抵抗効果素子を
示す斜視図。

【符号の説明】

１０，２０，４０，９０，１００，１１０，１５０…基
板、１１，２４，１０５，１５５，１６４…反強磁性
膜、１２，２１，３３，４７，９２，１１１，１５１…
下磁性膜、１３，２２，３７，４８，９３，１０２，１
１２，１３４，１３５，１４１，１４２，１４３，１６
２…非磁性膜、１４，２３，３４，４９，９４，１１
３，１２０，１５３…上磁性膜、１５，１６５…保護
膜、１６，２５，４３，６２，７４，７５，８１，９５
ａ，９５ｂ，１０４，１５４，１５４ａ，１５４ｂ，１
５４ｃ，１６６…リード、１７…下地膜、１８…中間磁
性膜、１９…逆テーパレジスト、２６，２６´，３２…
レジスト層、２７…ＳｉＯ₂膜、２８，１５６…溝、２
９…ポリシリコン膜、３０…磁気的絶縁層、３１…軟磁
性膜、３５，３５ａ，３５ｂ…アモルファス膜、３６，
１２５，１２６…硬質磁性膜、４１…シャントバイアス
膜、４２…磁気抵抗効果膜、４４…高保磁力微粒子層、
４５…磁気的絶縁膜、４６…シリコン基板、５０…軟磁
性体、５１…軟磁性ヨーク、５２…素子部、５３…記録
用コイル、６１…上部シールド層、６３…下部シールド
層、６４…絶縁層、７１，７２，１０３，１３１，１３
２，１３３，１３７，１３８，１３９，１４０，１６
１，１６３…磁性膜、７３…導電膜、７６…フラックス
ガイド、７７…非磁性導電膜、７８…シールド層、７
９，８０…端子、８３…記録媒体、９１，１０１…強磁
性膜、９２ａ…端部、９６…硬質磁性膜、１３６ａ，１
３６ｂ…永久磁石、１４４ａ，１４４ｂ…垂直磁化膜。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年４月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図９】（Ａ）〜（Ｄ）は図８に示す磁気抵抗効果素子
の作製工程を示す断面図。

【図２５】図２４に示す磁気抵抗効果素子の平面図。

【図５５】第３の発明にかかる磁気抵抗効果素子の他の
実施例を示す斜視図。

【図５６】第４の発明の一実施例を示す概略図。

【図５７】（Ａ）〜（Ｃ）は図５６に示す磁気抵抗効果
素子の磁性膜の磁界の方向と強さを模式的に表した図。

【図５８】第４の発明にかかる磁気抵抗効果素子の磁性
膜の磁化方向を示す概略図。

【図５９】（Ａ）〜（Ｄ）は図５８に示す磁気抵抗効果
素子の磁性膜の磁界の方向と強さを模式的に表した図。

【図６０】第４の発明の他の実施例を示す概略図。

【図６１】（Ａ）は第５の発明の一実施例を示す斜視
図、（Ｂ）は第５の発明にかかる磁気抵抗効果素子のリ
ードを示す平面図。

【図６８】従来の磁気抵抗効果素子を示す斜視図。

【符号の説明】１０，２０，４０，９０，１００，１１０，１５０…基
板、１１，２４，１０５，１５５，１６４…反強磁性
膜、１２，２１，３３，４７，９２，１１１，１５１…
下磁性膜、１３，２２，３７，４８，９３，１０２，１
１２，１３４，１３５，１４１，１４２，１４３，１６
２…非磁性膜、１４，２３，３４，４９，９４，１１
３，１２０，１５３…上磁性膜、１５，１６５…保護
膜、１６，２５，４３，６２，７４，７５，８１，９５
ａ，９５ｂ，１０４，１５４，１５４ａ，１５４ｂ，１
５４ｃ，１６６…リード、１７…下地膜、１８…中間磁
性膜、１９…逆テーパレジスト、２６，２６´，３２…
レジスト層、２７…ＳｉＯ₂膜、２８，１５６…溝、２
９…ポリシリコン膜、３０…磁気的絶縁層、３１…軟磁
性膜、３５，３５ａ，３５ｂ…アモルファス膜、３６，
１２５，１２６…硬質磁性膜、４１…シャントバイアス
膜、４２…磁気抵抗効果膜、４４…高保磁力微粒子層、
４５…磁気的絶縁膜、４６…シリコン基板、５０…軟磁
性体、５１…軟磁性ヨーク、５２…素子部、５３…記録
用コイル、６１…上部シールド層、６３…下部シールド
層、６４…絶縁層、７１，７２，１０３，１３１，１３
２，１３３，１３７，１３８，１３９，１４０，１６
１，１６３…磁性膜、７３…導電膜、７６…フラックス
ガイド、７７…非磁性導電膜、７８…シールド層、７
９，８０…端子、８３…記録媒体、９１，１０１…強磁
性膜、９２ａ…端部、９６…硬質磁性膜、１３６ａ，１
３６ｂ…永久磁石、１４４ａ，１４４ｂ…垂直磁化膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近藤玲子神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者岩崎仁志神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つの磁性膜と、前記磁性膜
間に挟持された非磁性膜とを有する磁気抵抗効果素子を
具備し、前記磁性膜のうち実質的に外部磁界に応答する
磁性膜の幅がリード間距離以下であることを特徴とする
薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】少なくとも２つの磁性膜と、前記磁性膜
間に挟持された非磁性膜とを有し、スピン依存散乱によ
る磁気抵抗変化を利用した磁気抵抗効果素子を具備し、
前記磁気抵抗効果素子における実質的に信号磁界に応答
する磁性膜の少なくとも一部が信号磁界と同じ方向に延
出していることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】少なくとも２つの磁性膜と、前記磁性膜
間に挟持された非磁性膜とを有する磁気抵抗効果素子を
具備し、前記磁性膜の一つがトラック幅方向に延出し、
かつ、他の磁性膜の幅に対応する部分の厚さが他の部分
よりも厚く形成されており、信号磁界が０の場合に前記
磁性膜のそれぞれの磁化のトラック幅方向の成分が互い
に反平行であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】少なくとも２つの磁性膜と、前記磁性膜
間に挟持された非磁性膜と、前記磁性膜の一つと交換結
合した強磁性膜とを有する磁気抵抗効果素子を具備し、
前記強磁性膜がトラック幅方向に延出し、信号磁界が０
の場合に前記強磁性膜の磁化方向がトラック幅方向と略
平行であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】３層以上の奇数層の磁性膜と、前記磁性
膜間に挟持された非磁性膜とを有し、信号磁界が０の場
合に隣合う前記磁性膜の磁化方向が略反平行状態である
磁気抵抗効果素子を具備し、トラック幅方向における前
記磁気抵抗効果素子の両側に、それぞれトラック幅方向
と略平行方向であって互いに略同一方向に磁化された２
つのバイアス印加用の硬質磁性体が配置され、かつ、信
号磁界０の場合に前記磁気抵抗効果素子における最上層
および最下層の磁性膜と２つのバイアス印加用の硬質磁
性体の磁化方向が略同一であることを特徴とする薄膜磁
気ヘッド。
【請求項６】４層以上の偶数層の磁性膜と、前記磁性
膜間に挟持された非磁性膜とを有し、信号磁界０の場合
に隣合う前記磁性膜の磁化方向が略反平行状態である磁
気抵抗効果素子を有し、トラック幅方向における前記磁
気抵抗効果素子の両側に、それぞれ前記磁性膜の表面と
略直交な方向であって互いに略反対方向に磁化された２
つのバイアス印加用の硬質磁性体が前記磁気抵抗効果素
子の両側に配置され、かつ、信号磁界０の場合に前記磁
気抵抗効果素子における最上層および最下層の磁性膜と
２つのバイアス印加用の硬質磁性体の磁化方向が時計回
りまたは反時計回りの関係を満足することを特徴とする
薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】少なくとも２つの磁性膜と、前記磁性膜
間に挟持された非磁性膜とを有し、抵抗変化を検知する
ためのセンス電流の方向が信号磁界方向と略平行である
磁気抵抗効果素子を具備し、前記磁気抵抗効果素子に少
なくとも３つの電流端子がそれぞれ離隔して並設されて
いることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】少なくとも２つの磁性膜と、前記磁性膜
間に挟持された非磁性膜とを有し、前記磁性膜の一つは
信号磁界が印加されてもその磁化方向が実質的に保持さ
れる磁化固着膜である磁気抵抗効果素子を具備し、抵抗
変化を検知するためのセンス電流は、前記センス電流に
よる磁界の方向が磁化固着膜である磁性膜の磁化方向と
略同一方向となるように通電されることを特徴とする薄
膜磁気ヘッド。