JPH11177160A - 磁気抵抗効果素子およびその製造方法 - Google Patents

磁気抵抗効果素子およびその製造方法

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JPH11177160A
JPH11177160A JP9339124A JP33912497A JPH11177160A JP H11177160 A JPH11177160 A JP H11177160A JP 9339124 A JP9339124 A JP 9339124A JP 33912497 A JP33912497 A JP 33912497A JP H11177160 A JPH11177160 A JP H11177160A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来では、直流抵抗を低減させるために、導
電層は厚く形成されていた。しかし、導電層の膜厚が厚
いと磁気抵抗効果素子の上面は歪んだ形状となってしま
い、前記磁気抵抗効果素子の上に形成されるインダクテ
ィブヘッドのコア層も歪んで形成されてしまう。従って
記録媒体に信号が直線的に記録されないといった問題点
があった。 【解決手段】 積層体11の下側に第1の導電層2を形
成し、積層体11の両側に位置する第2の導電層10の
膜厚を薄くすることで、直流抵抗の低減と素子上面の平
坦化を同時に実現することができる。また積層体11の
幅寸法はほぼトラック幅Twで形成されているので、再
生動作時において、トラック幅Tw以外の領域から余分
な信号を拾うこともなく、良好な再生特性を得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部磁界の変化に
応じて電気抵抗が変わる素子を利用して、磁気的に記録
された情報を再生する磁気抵抗効果素子に係り、特に、
再生特性を低下させることなく、前記磁気抵抗効果素子
の上面の平坦化を実現した磁気抵抗効果素子およびその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図7(a)は、ハードディスクなどの記
録媒体からの記録磁界を検出するAMR(amisotropic
magnetoresistive)素子のABS面近傍での断面図であ
る。なおこのAMR素子の上には、書込み用のいわゆる
インダクティブヘッドが積層されている。
【0003】前記AMR素子は、下から軟磁性層(SA
L層)20、非磁性層(SHUNT層)21、磁気抵抗
層(MR層)22の順に積層され、この積層体の両側領
域には、ハードバイアス層24,24および導電層2
6,26が積層されている。なお前記ハードバイアス層
24と導電層26との間には、耐熱性を向上させるため
の中間層25,25が形成され、また前記磁気抵抗層2
2の上には保護層23が形成されており、前記中間層2
5および保護層23はいずれもTa膜などで形成されて
いる。
【0004】前記軟磁性層20には、Ni−Fe−Nb
合金膜、非磁性導電層21にはTa膜、磁気抵抗層22
には、NiFe合金膜、ハードバイアス層24にはCo
−Pt合金膜、導電層26にはCr膜が一般的に使用さ
れる。このAMR素子では、ハードバイアス層24が図
示X方向に磁化された磁石として機能し、このハードバ
イアス層24により磁気抵抗層22にX方向のバイアス
磁界が与えられる。さらに軟磁性層20から磁気抵抗層
22に図示Y方向のバイアス磁界が与えられる。磁気抵
抗層22にX方向とY方向のバイアス磁界が与えられる
ことにより、磁気抵抗層22の磁界変化に対する磁化変
化が直線性を有する状態に設定される。
【0005】導電層26からの検出電流(センス電流)
は、磁気抵抗層22に与えられる。ハードディスクなど
の記録媒体の走行方向はZ方向であり、記録媒体からの
洩れ磁界がY方向に与えられると、磁気抵抗層22の磁
化方向が変化することにより、抵抗値が変化し、これが
電圧の変化として検出される。また前述したように、前
記AMR素子の上には、上部ギャップ層(図示しない)
を介してインダクティブヘッドが積層されているが、前
記インダクティブヘッドは、図7(a)に示す下部コア
層(上部シールド層)40、上部コア層41、およびコ
イル層(図示しない)などによって構成されている。
【0006】前記コイル層に記録電流が流れると、上部
コア層41及び下部コア層40に記録磁界が与えられ、
磁気ギャップGの部分における、下部コア層40と上部
コア層41との間での洩れ磁界により、ハードディスク
などの記録媒体に磁気信号が記録される。
【0007】図9は、ハードディスクなどの記録媒体か
らの記録磁界を検出するスピンバルブ型薄膜素子(スピ
ンバルブ型薄膜磁気ヘッド)のABS面近傍での断面図
である。なお図示されていないが、前記スピンバルブ型
薄膜素子の上にも、図7(a)に示す下部コア層40、
および上部コア層41などから構成されるインダクティ
ブヘッドが積層されている。前記スピンバルブ型薄膜素
子は、GMR素子(giant magnetoresistive)の一種で
あり、AMR素子に比べて再生感度が良く、高記録密度
化に対応することができる。
【0008】このスピンバルブ型薄膜素子は、下からT
aなどの下地層34、反強磁性層30、固定磁性層(ピ
ン(Pinned)磁性層)31、非磁性導電層32及びフリ
ー(Free)磁性層33が積層され、前記フリー磁性層3
3の上には、図7(a)に示すAMR素子と同様にTa
などの保護層23が形成されている。前記下地層34か
ら保護層23までの積層体の両側領域には、図7(a)
のAMR素子と同様に、ハードバイアス層24,24が
形成され、このハードバイアス層24,24の上に中間
層25,25を介して導電層26,26が形成されてい
る。
【0009】反強磁性層30にはNiMn合金膜、固定
磁性層31及びフリー磁性層33にはNiFe合金膜、
非磁性導電層32にはCu膜が一般的に使用されてい
る。図に示すように、反強磁性層30と固定磁性層31
とが接して形成され、アニール処理が施されることによ
り、前記固定磁性層31は、前記反強磁性層30との界
面での交換結合による交換異方性磁界により、Y方向へ
単磁区化され、磁化の方向がY方向に固定される。
【0010】また、図示X方向に磁化されているハード
バイアス層24,24の影響を受けて前記フリー磁性層
33の磁化方向はX方向に揃えられている。このスピン
バルブ型薄膜素子では、導電層26,26から、固定磁
性層31、非磁性導電層32及びフリー磁性層33に定
常電流(センス電流)が与えられる。ハードディスクな
どの記録媒体の走行方向はZ方向であり、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33
の磁化がX方向からY方向へ向けて変化する。このフリ
ー磁性層33内での磁化の方向の変動と、固定磁性層3
1の固定磁化方向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。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図7(a)
に示す軟磁性層20から保護層23までの積層体の両側
領域に形成されている導電層26は、その膜厚が非常に
厚く形成されているが、これはAMR素子の直流抵抗
(DCR)を小さくするためである。直流抵抗を小さく
することで、検出出力を大きくでき、再生特性を向上さ
せることができる。
【0012】しかし、導電層26の膜厚を厚くすること
で、ハードバイアス層24、中間層25、および導電層
26から成る両側領域の総合膜厚は、積層体(軟磁性層
20から保護層23までの層)の総合膜厚よりも厚くな
り、図7(a)に示すように、AMR素子の上面が歪ん
だ形状となってしまう。このため図7(a)に示すよう
に、AMR素子の上に形成される下部コア層40は、前
記AMR素子上面の起伏にならって歪んで形成されてし
まい、さらに前記下部コア層40の上に磁気ギャップG
を介して対向する上部コア層41にも歪みが生じる。
【0013】図7(a)に示すように、磁気ギャップG
を介して対向する部分の下部コア層40および上部コア
層41に歪みが生じていると、記録媒体に書込まれる記
録パターン42、43は、図7(b)に示すように直線
的ではなく、その両端が歪んだ形となってしまう。この
ように記録媒体に直線的に信号が記録されないと次のよ
うな問題が生じる。
【0014】図示下方に記録媒体が走行し、AMR素子
における磁気抵抗層22が、記録パターン42における
信号を再生する場合、図7(b)に示すように、前記磁
気抵抗層22の両側部付近では、前記記録パターン42
以外の記録パターン43における信号も同時に再生され
てしまい、良好な再生特性を得られないといった問題が
生じてしまう。また、導電層26の膜厚が厚いと、前記
導電層26には、積層体と接する部分に突起(バリ)が
形成されるといった問題も生じる。
【0015】図8(a)は、AMR素子を製造する際の
一工程を表わした前記AMR素子の断面図である。AM
R素子の製造方法はまず、基板上に軟磁性層20、非磁
性層21、磁気抵抗層22、および保護層23から成る
積層体を成膜した後、前記保護層23の上にリフトオフ
用のレジスト層27を成膜し、図8(a)に示すよう
に、前記積層体の両側が傾斜面となるように、前記積層
体の両側を削り取る。そして、前記積層体の両側領域
に、ハードバイアス層24、中間層25、および導電層
26を成膜するが、その際、前記レジスト層の上にも同
様に各層が成膜されていく。
【0016】ところが、直流抵抗を小さくするために、
前記導電層26をその膜厚が厚くなるように形成する
と、前記レジスト層の上に形成される導電膜28の膜厚
も厚く形成されてしまい、図8(a)に示すように、前
記導電層26は、前記導電膜28と繋がった状態で形成
されてしまう。
【0017】このような状態で、前記レジスト層27を
除去すると、図8(b)に示すように、前記導電層26
には、前記導電膜28の一部が突起(バリ)29として
残ってしまうという問題が発生する。なお図8(b)は
レジスト層27を除去した後の、図8(a)に示すb領
域の部分拡大図である。なお、上述した問題点は、図9
に示すスピンバルブ型薄膜素子の場合においても同様に
起こる。
【0018】図9に示すように、スピンバルブ型薄膜素
子の導電層26は、その膜厚が厚いために、積層体の両
側領域の膜厚が、前記積層体の膜厚よりも厚くなってし
まい、前記スピンバルブ型薄膜素子の上面には歪みが発
生してしまう。このため、前記スピンバルブ型薄膜素子
の上に形成されるインダクティブヘッドの下部コア層4
0および上部コア層41も歪んで形成されてしまい、記
録媒体に直線的に信号を記録できないという問題が生じ
る。また、導電層26の膜厚が厚いために、図8(b)
と同様に前記導電層26に突起(バリ)29が形成され
やすいといった問題も発生する。
【0019】図10,11は、スピンバルブ型薄膜素子
の構造を示す他の従来例である。図10に示すスピンバ
ルブ型薄膜素子では、その両側領域の各層の構成が、図
9に示すスピンバルブ型薄膜素子の両側領域の各層の構
成と異なっている。図10では、下地層34から保護層
23までの積層体の両側に、まず第1の導電層35が形
成され、前記第1の導電層35の上に、ハードバイアス
層36および第2の導電層37が積層されている。
【0020】図10に示すスピンバルブ型薄膜素子の上
面も、図9に示すスピンバルブ型薄膜素子の上面と同様
に歪みが生じているために、前記スピンバルブ型薄膜素
子の上に形成される下部コア層40および上部コア層4
1も歪んで形成されてしまう。また図10に示すスピン
バルブ型薄膜素子では、ハードバイアス層36が、積層
体の傾斜面に接触しないで形成され、前記ハードバイア
ス層36とフリー磁性層33との間には、第1の導電層
35が介在している。このため前記フリー磁性層33は
前記ハードバイアス層36からのバイアス磁界の影響を
受けにくくなり、前記フリー磁性層の磁化が図示X方向
に適性に揃えられず、バルクハウゼンノイズが発生しや
すくなっている。
【0021】図11に示すスピンバルブ型薄膜素子はそ
の構造が、図9,10に示すスピンバルブ型薄膜素子と
大きく異なっているが、再生原理は全く同じである。な
お図11に示す各層における符号は、対応する図9,1
0に示す層の符号である。図11に示すスピンバルブ型
薄膜素子の上面は、図9,10に示すスピンバルブ型薄
膜素子の上面と同様に歪んで形成されており、好ましい
構造であるとは言えない。
【0022】さらに図11に示すスピンバルブ型薄膜素
子では、フリー磁性層33から反強磁性層30までの積
層体が成膜後、エッチング等で所定の形状に形成されて
おらず、幅寸法がトラック幅Twよりも長く形成される
ために、再生動作時において前記トラック幅Tw以外の
領域からノイズを拾い易くなっており、再生特性を向上
させることができないという問題点が発生する。以上、
上述した従来の磁気抵抗効果素子の構造では、いずれも
前記磁気抵抗効果素子の上面が平坦化されていないが、
次に挙げる2つの従来例は、前記磁気抵抗効果素子の上
面が平坦化された例である。
【0023】図12,13は、いずれもAMR素子の構
造を示す断面図である。図12では、絶縁層50の両側
に導電層51,51が形成され、前記絶縁層50および
前記導電層51の上面に、軟磁性層20、非磁性層2
1、および磁気抵抗層22が連続して積層されている。
また図13では、絶縁層50の上に軟磁性層20および
非磁性層21が形成され、この積層体の両側に、導電層
51およびハードバイアス層52が積層されている。そ
して、前記非磁性層21およびハードバイアス層52の
上面に磁気抵抗層22が形成されている。
【0024】図12,13に示すように、AMR素子の
最上層に相当する磁気抵抗層22の上面は平坦化されて
おり、従ってこのAMR素子の上に形成される下部コア
層40および上部コア層41は、前記軟磁性層20、非
磁性層21、および磁気抵抗層22に対して平行に形成
される。従って記録媒体にはほぼ直線的に信号が記録さ
れ、前記信号はAMR素子によって適切に再生されるこ
とになる。
【0025】ところが、図12,13に示すAMR素子
では磁気抵抗層22が、前記磁気抵抗層22の下層面上
に全面的に成膜され、前記磁気抵抗層22の幅寸法はト
ラック幅Twよりも長くなっている。従って再生動作時
において、前記磁気抵抗層22がトラック幅Tw以外の
領域からノイズを拾う可能性が高く、再生特性を低下さ
せてしまうという問題点が発生する。このように従来で
は、再生特性を低下させることなく、磁気抵抗効果素子
の上面を平坦化する発明はなされていない。
【0026】本発明は上記従来の問題点を解決するため
のものであり、再生特性を低下させることなく、磁気抵
抗効果素子の上面の平坦化を実現した磁気抵抗効果素子
およびその製造方法を提供することを目的としている。
【0027】
【課題を解決するための手段】本発明は、外部磁界の変
化に応じて電気抵抗が変わる素子部分を含んだ積層体
と、前記積層体の両側に位置する両側領域とで構成さ
れ、前記素子部分を利用して磁気的に記録された情報を
再生する磁気抵抗効果素子において、前記積層体の下に
は絶縁層が形成され、前記絶縁層の両側には、前記素子
部分に記録電流を与えるための第1の導電層が形成され
ており、さらに前記積層体の上面と、両側領域の上面と
が同一平面上に形成されていることを特徴とするもので
ある。
【0028】本発明では、前記絶縁層の幅寸法は、前記
絶縁層の上に形成される積層体の幅寸法よりも長くなる
ように形成されることが好ましい。
【0029】なお本発明では、前記両側領域は、永久磁
石製のバイアス層のみで構成されていてもよいし、永久
磁石製のバイアス層と、このバイアス層の上に形成され
た第2の導電層とで構成されていてもよい。
【0030】また本発明では、前記絶縁層の上面、およ
び前記絶縁層の両側に形成された第1の導電層の上面に
は、下地層としてのTa膜が成膜されていることが好ま
しい。この下地層は配向膜としての役割と、耐熱性を向
上させる役割とを担っている。
【0031】また、前記第1の導電層は、Crで形成さ
れていることが好ましく、前記導電層としてCrに代え
てCuあるいはWが用いられてもよい。
【0032】本発明では、前記積層体は、非磁性層を介
して重ねられた磁気抵抗効果層と軟磁性層とから成る、
いわゆるAMR素子である。この構造は図1に図示され
ている。
【0033】また本発明では、前記積層体は、反強磁性
層と、この反強磁性層と接して形成され、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、バイアス層からのバイアス磁界により磁化が前記
固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に揃えられるフリ
ー磁性層とから成る、いわゆるスピンバルブ型薄膜素子
である。この構造は図3に図示されている。
【0034】また、前記積層体が、下から反強磁性層、
固定磁性層、非磁性導電層、およびフリー磁性層の順に
積層されている場合、前記反強磁性層は、固定磁性層、
非磁性導電層およびフリー磁性層よりもさらに両側の領
域に延びており、バイアス層が、前記反強磁性層の上に
形成されていることが好ましく、さらに前記反強磁性層
と、バイアス層との間には、体心立方構造で且つ(10
0)配向の金属膜が形成されていることがより好まし
い。この構造は図4に図示されている。
【0035】なお前記金属膜は、Cr,Ti,Mo,W
50Mo50のいずれか1種以上で形成されていることが好
ましい。
【0036】また本発明は、磁気抵抗効果素子の製造方
法において、下部ギャップ層上に、絶縁層を形成し、さ
らに前記絶縁層上に、リフトオフ用のレジスト層を形成
する工程と、前記リフトオフ用のレジスト層に覆われて
いない部分の絶縁層を削り取る工程と、前工程によって
絶縁層が除去された部分に、残された絶縁層表面と同程
度まで第1の導電層を成膜し、前記レジスト層を除去す
る工程と、前記絶縁層上に、外部磁界の変化に応じて電
気抵抗が変わる素子部分を含んだ積層体を形成する工程
と、を有することを特徴とするものである。
【0037】本発明では、磁気抵抗効果素子において、
直流抵抗を増大させることなく、前記磁気抵抗効果素子
上面の平坦化を可能にしたものであり、その具体的な構
造として図1,図3,図4,図5,図6に示す実施形態
を挙げることができる。
【0038】本発明における磁気抵抗効果素子の構造の
特徴点は、まず前記磁気抵抗効果素子上面を平坦化する
ために、外部磁界の変化に応じて電気抵抗が変わる素子
部分を含んだ積層体の膜厚と、前記積層体の両側に位置
する両側領域の膜厚とをほぼ同じ程度にしていることで
ある。
【0039】前記両側領域は、永久磁石製のバイアス層
や導電層(第2の導電層)によって構成されているが、
特に本発明では、従来膜厚が厚くなっていた導電層を薄
く形成して、前記バイアス層の膜厚と前記導電層の膜厚
とを足した総合膜厚が、積層体の膜厚と同程度になるよ
うにしている。また本発明では前記両側領域をバイアス
層のみで構成してもよく、この場合前記バイアス層の膜
厚が、積層体の膜厚と同程度になるようにしなければな
らない。
【0040】しかし、両側領域の膜厚を積層体の膜厚と
同程度で形成すると、前記両側領域の膜厚を積層体の膜
厚よりも大きく形成していた従来に比べて直流抵抗(D
CR)が大きくなるという問題が生じる。
【0041】そこで本発明では、前記直流抵抗を低減さ
せるために、積層体の下側に新たに導電層(第1の導電
層)を設けている。この第1の導電層を設けたことによ
り、直流抵抗を小さくすることができる。
【0042】また前述したように本発明では、積層体の
両側に位置する両側領域の膜厚は、前記積層体の膜厚と
同程度にされているが、これにより、前記両側領域を成
膜する際における、リフトオフ用のレジスト層上に成膜
される膜の総合膜厚は小さくなり、従来のように、前記
両側領域に突起(バリ)が発生するといった不具合も生
じにくくなる。
【0043】また本発明では前記積層体は成膜後、所定
の形状に削り取られ、前記積層体の幅寸法はほぼトラッ
ク幅Twにされている。従って電気抵抗が変わる素子部
分がトラック幅Twよりも長く形成されていた図11,
12,13の場合のように、再生動作時において、トラ
ック幅Tw以外の領域から余分なノイズを拾うことがな
く、良好な再生特性を得ることが可能になっている。
【0044】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態のAM
R素子の構造をABS面側から見た断面図である。な
お、図1ではX方向に延びる素子の中央部分のみを破断
して示している。なお本発明における薄膜磁気ヘッド
は、記録媒体の記録磁界を検出するためのAMR素子を
主体として構成される読出しヘッドと、この読出しヘッ
ドの上に、コア層およびコイル層などで構成されるイン
ダクティブヘッドが形成されている、いわゆるMR/イ
ンダクティブ複合型薄膜磁気ヘッドであり、前記薄膜磁
気ヘッドは、ハードディスク装置に設けられた浮上式ス
ライダのトレーリング側端部などに設けられている。
【0045】前記読出しヘッドでは、例えばNiFe系
合金などの下部シールド層(図示しない)、およびAl
23などの下部ギャップ層(図示しない)が積層され、
この下部ギャップ層の上に、図1に示すAMR素子が積
層されている。図1に示す符号1は、例えばSiO2
Al23などで形成された絶縁層である。前記絶縁層1
の両側面は傾斜面で形成され、前記絶縁層1の両側に
は、第1の導電層2,2が形成されている。なお前記絶
縁層1と第1の導電層2とは同じ膜厚L1で形成され、
前記絶縁層1の上面と前記第1の導電層2の上面とが同
一平面上に形成されている。
【0046】また前記第1の導電層2は、Cr(クロ
ム)で形成されていることが好ましく、あるいはCrに
代えて、Cu(銅)、W(タングステン)などで形成さ
れていてもよい。前記絶縁層1の上面および前記第1の
導電層2の上面には、Taなどで形成された下地層3が
形成される。なおこの下地層3は、耐熱性を向上させる
役割と配向膜としての役割とを担っている。
【0047】前記下地層3の上には、軟磁性層(SAL
層)4、非磁性層(SHUNT層)5、磁気抵抗層6
(MR層)、および保護層7が積層された積層体11が
形成されている。前記軟磁性層4は、Ni−Fe−Nb
合金膜、非磁性層5はTa膜、磁気抵抗層6は、NiF
e合金膜、保護層7はTa膜により形成されている。
【0048】さらに前記積層体11の両側領域には、ハ
ードバイアス層8および中間層9を介して第2の導電層
10が形成されている。なお前記第2の導電層10の膜
厚はL2で形成されている。前記ハードバイアス層8は
例えばCo−Pt(コバルト−白金)合金膜やCo−C
r−Pt(コバルト−クロム−白金)合金膜、中間層9
はTa膜などで形成されている。また第2の導電層10
は、第1の導電層2と同じくCr,Cu,Wなどで形成
されている。なお前記中間層9は耐熱性を向上させるた
めに設けられたものである。
【0049】このAMR素子では、ハードバイアス層8
が図示X方向に磁化された磁石となり、このハードバイ
アス層8から磁気抵抗層6へ、図示X方向のバイアス磁
界が与えられる。また軟磁性層4から磁気抵抗層6へ図
示Y方向のバイアス磁界が与えられる。前記磁気抵抗層
6に図示X方向と図示Y方向にバイアス磁界が与えられ
ることにより、磁気抵抗層6での磁気抵抗特性(R―H
特性)では、磁界の変化に対する抵抗変化の直線性を確
保できる。再生動作では、第1の導電層2および第2の
導電層10から、磁気抵抗層6に記録電流が与えられ、
図示Y方向に記録媒体からの磁界が与えられると、前記
磁気抵抗層6の抵抗値が変化し、この抵抗変化に基づく
検出電圧が得られる。
【0050】本発明では、前述したように積層体11の
両側領域に形成される第2の導電層10の膜厚をL2で
形成し、ハードバイアス層8、中間層9および第2の導
電層10の膜厚を足した総合膜厚が、積層体11の膜厚
と同程度になるようにしている。従って図1に示すよう
に、積層体11の上面と、第2の導電層10の上面とは
同一平面上に形成され、AMR素子上面の平坦化を実現
できる。
【0051】また本発明では、前記積層体11の両側領
域の膜厚を前記積層体11の膜厚と同程度にしたこと
で、前記第2の導電層10の成膜時に、前記第2の導電
層10が、リフトオフ用のレジスト層の上に形成される
導電膜と繋がって形成される可能性は低下し、従って従
来(図8(b)参照)に比べて、前記第2の導電層10
に突起(バリ)が形成されることは少なくなる。
【0052】また本発明では、前記第2の導電層10の
膜厚L2を従来に比べて薄く形成し、前記積層体11の
両側領域の総合膜厚を従来に比べて小さくしているの
で、直流抵抗(DCR)が大きくなるという問題が発生
する。そのため本発明では、前記積層体11の下側に絶
縁層1を形成し、その両側に第1の導電層2を形成し、
直流抵抗を小さくしている。直流抵抗を小さくできるこ
とで、検出出力を大きくでき、再生特性を向上させるこ
とができる。
【0053】なお本発明では前記積層体11の両側に必
ずしも第2の導電層10を設ける必要はない。つまり、
前記積層体11の両側領域にハードバイアス層8のみを
設けて、前記ハードバイアス層8の膜厚が、前記積層体
11の膜厚と同程度になるように形成し、AMR素子上
面の平坦化を図ってもよい。ただしこの場合、前記積層
体11の下側に形成される第1の導電層2をその膜厚が
L1よりも大きくなるように形成し、直流抵抗の低減を
図る必要がある。
【0054】また本発明では、図1に示すように前記絶
縁層1の幅寸法T1が、前記積層体11の幅寸法(ほぼ
トラック幅Tw)よりも長く形成されていることが好ま
しい。前記絶縁層1の幅寸法T1を積層体11の幅寸法
よりも小さく形成してしまうと、前記絶縁層1の両側に
形成されている第1の導電層2,2間の間隔はトラック
幅Twよりも小さくなってしまう。
【0055】記録電流は、第1の導電層2−磁気抵抗層
6−第1の導電層2の順で流れるが、前記記録電流は最
短ルートを通るため、前記第1の導電層2,2の間が積
層体11の幅寸法(トラック幅Tw)よりも小さいと、
磁気抵抗層6には、トラック幅Twよりも小さい領域に
しか記録電流が流れないことになり、記録媒体に記録さ
れているトラック幅Tw内の信号を適性に再生できない
といった問題が生じる。そこで本発明では、前述したよ
うに絶縁層1の幅寸法T1を、積層体11の幅寸法以上
で形成している。
【0056】また本発明では、磁気抵抗層6の幅寸法が
ほぼトラック幅Twと同じになるように、積層体11を
所定の形状(台形)に形成しているので、図12,13
に示す幅寸法がトラック幅Twよりも長く形成されてい
る磁気抵抗層22のように、再生動作時において、トラ
ック幅Tw以外の領域のノイズを拾い、再生特性を低下
させるといった問題も生じない。なお本発明では、絶縁
層1および第1の導電層2の形状は、図1に示す形状に
限るものではない。例えば、前記絶縁層1は、後述する
図2に示す絶縁層1のような形状であってもよい。
【0057】次に、図2を参照して、本発明におけるA
MR素子の製造方法について、以下に説明する。まず図
2(a)に示すように、下部ギャップ層(図示しない)
上に、絶縁層1を成膜し、さらに前記絶縁層1上に一定
の幅寸法を有するリフトオフ用のレジスト層60を成膜
する。次に、イオンミリングにより、前記レジスト層6
0に覆われていない部分の絶縁層1を深さ寸法L1まで
削り取る(図2(b)参照)。
【0058】なお図2(b)では、絶縁層1の両側が、
全て傾斜面に削り取られておらず、絶縁層1の下側の層
が、両側領域まで延ばされて形成されているが、図1に
示す絶縁層1のように、前記絶縁層1の両側が全て傾斜
面状に削り取られ、前記絶縁層1が台形状に形成されて
いてもよい。
【0059】そして、図2(c)に示すように、前記絶
縁層1の両側に、膜厚L1の第1の導電層2を成膜し、
さらにレジスト層60を除去する(図2(d)参照)。
さらに、下地層(図1参照)を成膜する前に、イオンミ
リングもしくは逆スパッタにより、第1の導電層2の表
面をたたき、電気的なコンタクト(酸化層の除去)を確
保する。
【0060】次に、絶縁層1の上および第1の導電層2
の上に図1に示す下地層3を成膜し、さらに前記下地層
3上に、軟磁性層4、非磁性層5、磁気抵抗層6および
保護層7を、連続して成膜し積層体11を形成する。そ
の後、前記保護層7上に、前記絶縁層1の幅寸法T1よ
りも小さい幅寸法を有するリフトオフ用のレジスト層
(図示しない)を形成し、イオンミリング等で積層体1
1の両側面を傾斜面となるように削り取る。なおこの
時、前記積層体11の幅寸法はほぼトラック幅Twにさ
れている。
【0061】そして、前記積層体11の両側領域にハー
ドバイアス層8、および中間層9を成膜し、最後に第2
の導電層10を膜厚L2で成膜し、前記ハードバイアス
層8、中間層9および第2の導電層10の膜厚を足した
両側領域の総合膜厚が、前記積層体11の膜厚と同程度
になるようにする。そして前記レジスト層を除去すると
図1に示す形状のAMR素子が完成する。
【0062】図3は、本発明の実施形態のスピンバルブ
型薄膜素子の構造をABS面側から見た断面図である。
なお、図3ではX方向に延びる素子の中央部分のみを破
断して示しているまた図3に示すスピンバルブ型薄膜素
子を含む薄膜磁気ヘッドは、前記スピンバルブ型薄膜素
子を主体とする読出しヘッドと、書込み用のインダクテ
ィブヘッドとが積層されたいわゆるMR/インダクティ
ブ複合型薄膜磁気ヘッドである。
【0063】このスピンバルブ型薄膜素子も、図1に示
すAMR素子と同様に、積層体16の下に、絶縁層1と
前記絶縁層1の両側に形成された第1の導電層2,2と
が形成されている。なお前記絶縁層1の膜厚および第1
の導電層2の膜厚は共にL3で形成され、前記絶縁層1
の上面と第1の導電層2の上面とは同一平面上に形成さ
れている。なお、前記絶縁層1および第1の導電層2の
製造方法は、図2に示す製造方法と同様である。そし
て、前記絶縁層1の上面および前記第1の導電層2の上
面には、耐熱性の向上、および配向膜としてのTa膜の
下地層3が形成されている。
【0064】次に前記下地層3の上に形成される積層体
16の各層について以下に説明する。前記下地層3の上
には反強磁性層12、固定磁性層(ピン磁性層)13が
積層されている。前記反強磁性層12と固定磁性層13
とが積層された状態で、所定の大きさの磁界中で熱処理
が施されることにより、両層の界面で交換異方性磁界が
得られ、前記固定磁性層13の磁化の方向がY方向(ハ
イト方向)に単磁区化され固定される。
【0065】本発明では、前記反強磁性層12にPt−
Mn(白金−マンガン)合金を使用している。Pt−M
n合金は、Fe−Mn合金などに比べて耐熱性に優れて
おり、またブロッキング温度も高く、さらに交換異方性
磁界(Hex)が大きいなど反強磁性材料として優れた
特性を有している。また、Pt−Mn合金に代えて、X
−Mn(X=Pd,Rh,Ru,Ir,Os)系合金あ
るいはPt−Mn−X(X=Ni,Pd,Rh,Ru,
Ir,Cr,Co)合金などを反強磁性層12として使
用してもよい。
【0066】また、固定磁性層13は、Ni−Fe(ニ
ッケル−鉄)合金、Co−Fe(コバルト−鉄)合金、
Coなどで形成されている。前記固定磁性層13の上に
は、Cu(銅)などの電気抵抗の低い非磁性導電層14
が形成され、さらにフリー磁性層15、Taなどの保護
層7が積層されている。なお、前記フリー磁性層15
は、前述した固定磁性層13に使用される磁性材料で形
成されている。
【0067】図3に示すように、前記積層体16の両側
にハードバイアス層8,8が形成され、さらに前記ハー
ドバイアス層8の上に中間層9,9を介して第2の導電
層10,10が形成される。なお前記第2の導電層10
の膜厚はL4で形成され、前記ハードバイアス層8、中
間層9、および第2の導電層10を足した総合膜厚が、
積層体16の膜厚とほぼ同程度にされている。
【0068】前記ハードバイアス層8,8は例えばCo
−Pt(コバルト−白金)合金やCo−Cr−Pt(コ
バルト−クロム−白金)合金などで形成されている。ま
た導電層10,10はCu(クロム)、W(タングステ
ン)やCu(銅)などにより形成されている。前記ハー
ドバイアス層8,8は図示X方向(トラック方向)に磁
化されており、フリー磁性層15の磁化は前記ハードバ
イアス層8,8の影響を受けて、図示X方向に揃えられ
る。
【0069】スピンバルブ型薄膜素子では、第1の導電
層2および第2の導電層10から固定磁性層13、非磁
性導電層14およびフリー磁性層15に定常電流(セン
ス電流)が与えられ、しかも記録媒体からY方向へ磁界
が与えられると、フリー磁性層15の磁化方向がX方向
からY方向へ向けて変化する。このとき、フリー磁性層
15と固定磁性層13のうち片方の層から他方の層へ移
動しようとする電子が、非磁性導電層14と固定磁性層
13との界面、または非磁性導電層14とフリー磁性層
15との界面で散乱を起こし、電気抵抗が変化する。よ
って定常電流が変化し、検出出力を得ることができる。
【0070】本発明では、積層体16の下側に第1の導
電層2を形成することによって、直流抵抗の低減を図
り、さらに、前記積層体16の両側に形成される第2の
導電層10の膜厚L4を薄く形成し、両側領域の膜厚を
前記積層体16の膜厚と同程度にすることで、前記スピ
ンバルブ型薄膜素子上面の平坦化を実現している。また
前記積層体16の膜厚と、両側領域の膜厚とを同程度に
することで、リフトオフによって除去されるレジスト層
上の多層膜の総合膜厚を薄くすることができるので、前
記レジスト層を除去した際に、従来(図8(b)参照)
のように、第2の導電層10に突起(バリ)が発生する
といった不具合も生じない。
【0071】また図3では、積層体16の両側領域に第
2の導電層10を形成しているが、前記両側領域にハー
ドバイアス層8のみを形成して、第2の導電層10を形
成しなくてもよい。この場合、前記ハードバイアス層8
の膜厚を、積層体16の膜厚とほぼ同じになるようにし
て、積層体16の上面とハードバイアス層8の上面とを
同一平面上に形成する必要がある。
【0072】また図3の発明では、絶縁層1の幅寸法T
2を積層体16の幅寸法(ほぼトラック幅Tw)よりも
大きく形成している。つまり、本発明では第1の導電層
2,2間の間隔を積層体16の幅寸法よりも大きくして
いるので、第1の導電層2から固定磁性層13、非磁性
導電層14、およびフリー磁性層15に与えられる記録
電流をほぼトラック幅Tw領域全体に流すことが可能で
あり、再生特性を低下させることがない。
【0073】なお前述したように、本発明では、反強磁
性層12がPtMn合金膜により形成されているが、P
tMn合金膜で形成された反強磁性層12では、図3に
示すように前記反強磁性層12の上に固定磁性層13が
形成されても、あるいは反強磁性層12の下に固定磁性
層13が形成されても、前記反強磁性層12と固定磁性
層13との界面にて交換異方性磁界が発生する。
【0074】従って、図3では、下から反強磁性層1
2、固定磁性層13、非磁性導電層14、およびフリー
磁性層15の順で積層されているが、逆に下からフリー
磁性層15、非磁性導電層14、固定磁性層13、およ
び反強磁性層12の順で積層されたスピンバルブ型薄膜
素子であってもよい。なお、積層体16が、下から反強
磁性層12、固定磁性層13、非磁性導電層14、およ
びフリー磁性層15の順で積層されている場合、より好
ましい形状は図4に示す形状である。以下、図4に示す
スピンバルブ型薄膜素子について説明する。
【0075】図4に示すスピンバルブ型薄膜素子も図3
に示すスピンバルブ型薄膜素子と同様に、積層体19の
下側に、絶縁層1と前記絶縁層1の両側に形成された第
1の導電層2とが形成されている。前記第1の導電層2
が形成されることにより、直流抵抗を小さくすることが
できる。なお前記絶縁層1および第1の導電層2の製造
方法は、図2に示す製造方法と同様である。前記積層体
19の最も下に形成される反強磁性層17は、前記反強
磁性層17の上に形成される固定磁性層13、非磁性導
電層14、およびフリー磁性層15よりもさらに両側の
領域に延びて形成されている。
【0076】前記積層体19の製造方法は、まず反強磁
性層17から保護層7までの5層がスパッタにより成膜
された後、前記固定磁性層13、非磁性導電層14、フ
リー磁性層15、および保護層7をX方向の中心に残
し、その両側部分がイオンミリングによって除去され
る。この時、反強磁性層17の上面もエッチングの影響
を受けて削り取られる。前記反強磁性層17の両側上面
には、緩衝膜および配向膜となる金属膜18が形成され
る。この金属膜18には、結晶構造が体心立方構造(b
cc構造)で(100)配向となる材料を使用すること
が好ましく、例えばCr,W,Mo,W50Mo50を提示
できる。なお、前記金属膜18は、前述した材料のうち
1種を使用して形成されても、あるいは2種以上で形成
されてもよい。
【0077】図4に示すように前記金属膜18の上に
は、ハードバイアス層8が形成され、さらに前記ハード
バイアス層8の上に、Ta膜などの保護層7が形成され
ている。なお図4に示すように、前記ハードバイアス層
8の膜厚および保護層7の膜厚を適性に調節し、前記保
護層7の上面が、積層体19の上面と同一平面上に形成
されるようにして、スピンバルブ型薄膜素子上面の平坦
化を図っている。
【0078】また図4に示すスピンバルブ型薄膜素子で
は、反強磁性層17が、下地層3の上面全体にわたって
成膜されているので、積層体19の両側に形成される層
(ハードバイアス層8と保護層7)の総合膜厚は、図3
に示すスピンバルブ型薄膜素子における両側領域の総合
膜厚に比べて薄くなっている。従って図4に示す構造で
あれば、より両側領域の上面における突起(バリ)の発
生を防止することができる。
【0079】本発明では反強磁性層17のみを長く形成
し、前記反強磁性層17の上にハードバイアス層8を形
成することで、前記ハードバイアス層8の膜厚の厚い部
分が、フリー磁性層15の両側面と対向し、あるいは接
触する。従って、前記ハードバイアス層8から発生する
図示X方向への強いバイアス磁界が、フリー磁性層15
に与えられ、前記フリー磁性層15が図示X方向に適性
に揃えられる。よってバルクハウゼンノイズは発生しに
くくなり、再生特性を向上させることが可能になる。
【0080】また図4に示すスピンバルブ型薄膜素子で
は、積層体19の両側にハードバイアス層8のみを形成
しているが、図3に示すスピンバルブ型薄膜素子のよう
に、前記ハードバイアス層8の上に第2の導電層10を
形成してもよい。ただしこの場合、図4に示すハードバ
イアス層8を薄く形成して、前記ハードバイアス層8の
上に第2の導電層10を形成し、前記第2の導電層10
の上面と積層体19の上面とが同一平面上となるように
する必要がある。
【0081】以上のように本発明では、AMR素子およ
びスピンバルブ型薄膜素子の構造を例に挙げて説明した
が、本発明の構成は、これら以外の磁気抵抗効果素子に
も適用可能である。例えば、図3,4に示すスピンバル
ブ型薄膜素子は、いわゆるシングルスピンバルブ型薄膜
素子と呼ばれる構造であるが、前記シングルスピンバル
ブ型薄膜素子よりも、より抵抗変化率の高いデュアルス
ピンバルブ型薄膜素子にも本発明の構成を適用すること
ができる。
【0082】図5及び図6は、本発明のデュアルスピン
バルブ型薄膜素子の構造を示す断面図である。なお図5
に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子は、図3に示す
シングルスピンバルブ型薄膜素子の構造を利用したも
の、図6に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子は、図
5に示すシングルスピンバルブ型薄膜素子の構造を利用
したものである。デュアルスピンバルブ型薄膜素子は、
図5及び図6に示すように、フリー磁性層15を中心と
してその上下対称に、非磁性導電層14、固定磁性層1
3、及び反強磁性層12(図6では、下側の反強磁性層
は符号17となっている)が積層された構造となってい
る。
【0083】以上詳述したように本発明では、外部磁界
の変化に応じて電気抵抗が変わる素子部分を含んだ積層
体の下側に導電層(第1の導電層)を形成し、前記積層
体の両側に形成される導電層(第2の導電層)を薄く形
成して、あるいは形成しないことによって、磁気抵抗効
果素子上面の平坦化と直流抵抗の低減を同時に実現する
ことができる。従って、前記磁気抵抗効果素子の上に形
成されるインダクティブヘッドのコア層を歪みが生じる
ことなく形成することができ、記録動作時において、記
録媒体に直線的な信号を記録することができる。
【0084】また、磁気抵抗効果素子上面の平坦化を実
現するために、積層体の両側領域の膜厚を、前記積層体
の膜厚と同程度にしているので、製造工程時において、
リフトオフ用のレジスト層上に成膜される多層膜の総合
膜厚を従来に比べて薄くすることができ、従って前記レ
ジスト層を除去しても、前記両側領域に突起(バリ)が
発生しにくくなっている。しかも本発明では前記積層体
の幅寸法をほぼトラック幅Twで形成しているので、再
生動作時において、前記トラック幅Tw以外の領域から
余分なノイズなどを拾い再生特性を低下させるといった
問題も生じない。
【0085】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、磁気抵抗
効果素子において、外部磁界の変化に応じて電気抵抗が
変わる素子部分を含んだ積層体の下側に導電層(第1の
導電層)を形成し、前記積層体の両側に形成される導電
層(第2の導電層)の膜厚を薄く形成し、あるいは形成
しないことによって、前記積層体の両側に位置する両側
領域の膜厚を前記積層体の膜厚と同程度にすることが可
能となり、直流抵抗の低減と、磁気抵抗効果素子上面の
平坦化を同時に実現することができる。
【0086】また前記積層体の両側に位置する両側領域
の膜厚を前記積層体の膜厚と同程度にすることにより、
前記両側領域の形成時に、リフトオフ用のレジスト層上
に形成される多層膜と前記両側領域の層とが繋がって形
成されることがなくなり、従って前記レジスト層を除去
した際に、前記両側領域に、レジスト層上に形成されて
いた多層膜の一部が突起(バリ)として残ってしまうこ
とがない。
【0087】さらに本発明では、前記積層体の幅寸法を
ほぼトラック幅Twで形成しているので、再生動作時に
おいて、前記トラック幅Tw以外の領域から余分なノイ
ズなどを拾い再生特性を低下させるといった問題も生じ
ない。
【0088】また本発明では、前記積層体の下側に形成
されている第1の導電層の間隔を前記積層体の幅寸法よ
りも長くしているので、再生動作時において、前記第1
の導電層から前記積層体の電圧変化が起こる素子部分に
流れる記録電流は、前記素子部分全体に行き渡り、従っ
て再生特性を低下させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態のAMR素子の構造を
ABS面側から見た断面図、
【図2】(a)〜(d)は本発明における磁気抵抗効果
素子の絶縁層、および前記絶縁層の両側に形成される第
1の導電層の製造工程を示す断面図、
【図3】本発明の第2の実施形態のスピンバルブ型薄膜
素子の構造をABS面側から見た断面図、
【図4】本発明の第3の実施形態のスピンバルブ型薄膜
素子の構造をABS面側から見た断面図、
【図5】本発明の第4の実施形態のスピンバルブ型薄膜
素子(デュアルスピンバルブ型薄膜素子)の構造をAB
S面側から見た断面図、
【図6】本発明の第5の実施形態のスピンバルブ型薄膜
素子(デュアルスピンバルブ型薄膜素子)の構造をAB
S面側から見た断面図、
【図7】(a)は、従来のAMR素子およびインダクテ
ィブヘッドの構造をABS面側から見た断面図、(b)
は、(a)に示すインダクティブヘッドで、記録媒体に
信号を記録した時の記録パターンを示すイメージ図、
【図8】(a)は、図5(a)に示すAMR素子の製造
方法の一工程を表わすAMR素子の断面図、(b)は
(a)に示すレジスト層を除去した後のb領域の形状を
表わす拡大断面図、
【図9】従来のスピンバルブ型薄膜素子の構造をABS
面側から見た断面図、
【図10】従来の他のスピンバルブ型薄膜素子の構造を
ABS面側から見た断面図、
【図11】従来の他のスピンバルブ型薄膜素子の構造を
ABS面側から見た断面図、
【図12】従来の他のAMR素子の構造をABS面側か
ら見た断面図、
【図13】従来の他のAMR素子の構造をABS面側か
ら見た断面図、
【符号の説明】
1 絶縁層 2 第1の導電層 3 下地層 4 軟磁性層(SAL層) 5 非磁性層(SHUNT層) 6 磁気抵抗層(MR層) 7 保護層 8 ハードバイアス層 9 中間層 10 第2の導電層 11,16,19 積層体 12,17 反強磁性層 13 固定磁性層 14 非磁性導電層 15 フリー磁性層 18 金属膜 60 レジスト層

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部磁界の変化に応じて電気抵抗が変わ
    る素子部分を含んだ積層体と、前記積層体の両側に位置
    する両側領域とで構成され、前記素子部分を利用して磁
    気的に記録された情報を再生する磁気抵抗効果素子にお
    いて、前記積層体の下には絶縁層が形成され、前記絶縁
    層の両側には、前記素子部分に記録電流を与えるための
    第1の導電層が形成されており、さらに前記積層体の上
    面と、前記両側領域の上面とが同一平面上に形成されて
    いることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
  2. 【請求項2】 前記絶縁層の幅寸法は、前記絶縁層の上
    に形成される積層体の幅寸法よりも長くなるように形成
    される請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
  3. 【請求項3】 前記両側領域は、バイアス層のみで構成
    される請求項1または請求項2に記載の磁気抵抗効果素
    子。
  4. 【請求項4】 前記両側領域は、バイアス層と、このバ
    イアス層の上に形成された第2の導電層とで構成される
    請求項1または請求項2に記載の磁気抵抗効果素子。
  5. 【請求項5】 前記絶縁層の上面、および前記絶縁層の
    両側に形成された第1の導電層の上面には、下地層とし
    てのTa膜が成膜されている請求項1ないし請求項4の
    いずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
  6. 【請求項6】 前記第1の導電層は、Crで形成されて
    いる請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の磁気抵
    抗効果素子。
  7. 【請求項7】 Crに代えてCuあるいはWが用いられ
    る請求項6記載の磁気抵抗効果素子。
  8. 【請求項8】 前記積層体は、非磁性層を介して重ねら
    れた磁気抵抗層と軟磁性層とから成る請求項1ないし請
    求項7のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
  9. 【請求項9】 前記積層体は、反強磁性層と、この反強
    磁性層と接して形成され、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、バイアス
    層からのバイアス磁界により磁化が前記固定磁性層の磁
    化方向と交叉する方向に揃えられるフリー磁性層とから
    成る請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の磁気抵
    抗効果素子。
  10. 【請求項10】 前記積層体が、下から反強磁性層、固
    定磁性層、非磁性導電層、およびフリー磁性層の順に積
    層されている場合、前記反強磁性層は、固定磁性層、非
    磁性導電層およびフリー磁性層よりもさらに両側の領域
    に延びており、バイアス層が、前記反強磁性層の上に形
    成されている請求項9記載の磁気抵抗効果素子。
  11. 【請求項11】 前記反強磁性層と、バイアス層との間
    には、体心立方構造で且つ(100)配向の金属膜が形
    成されている請求項10記載の磁気抵抗効果素子。
  12. 【請求項12】 前記金属膜は、Cr,Ti,Mo,W
    50Mo50のいずれか1種以上で形成されている請求項1
    1記載の磁気抵抗効果素子。
  13. 【請求項13】 下部ギャップ層上に、絶縁層を形成
    し、さらに前記絶縁層上に、リフトオフ用のレジスト層
    を形成する工程と、 前記リフトオフ用のレジスト層に覆われていない部分の
    絶縁層を削り取る工程と、 前工程によって絶縁層が除去された部分に、残された絶
    縁層表面と同程度まで第1の導電層を成膜し、前記レジ
    スト層を除去する工程と、 前記絶縁層上に、外部磁界の変化に応じて電気抵抗が変
    わる素子部分を含んだ積層体を形成する工程と、 を有することを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方
    法。
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