JPH1186237A - 磁気抵抗効果ヘッドおよび磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気抵抗効果膜の下地として非磁性膜を使用
する場合や製造プロセスでバイアス磁界印加膜上に不純
物が残留したような場合においても、サイドフリンジや
バルクハウゼンノイズなどの発生を安定して抑制する。 【解決手段】 基板上に、所定の間隙をもって配置さ
れ、この間隙を挟んで対向する内側端部にそれぞれ正傾
斜面１４ａを有する一対のバイアス磁界印加膜１４を形
成する。スピンバルブＧＭＲ膜１５などの磁気抵抗効果
膜は、一対のバイアス磁界印加膜１４の端部の正傾斜面
１４ａのみ、あるいは端部の近傍部のみと重なるよう
に、一対のバイアス磁界印加膜１４の間隙内に形成す
る。一対のリード電極２２は、一対のバイアス磁界印加
膜１４の端部より内側に各リード端２２ａが位置するよ
うに、一対のバイアス磁界印加膜１４上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巨大磁気抵抗効果
を示す磁性多層膜を有する磁気抵抗効果ヘッドおよび磁
気記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＨＤＤなどの磁気記録装置では、記録密
度の向上を図るために媒体の記録トラック幅を縮小する
方向に進んでおり、この記録トラック幅の縮小に伴う再
生出力の低下を補うために、高感度な磁気抵抗効果素子
（ＭＲ素子）を適用した磁気ヘッド（ＭＲヘッド）が必
要となりつつある。特に、信号磁界に応じて磁化回転す
る強磁性層（以下、感磁層と記す）、非磁性導電層、磁
化固着された強磁性層（以下、磁化固着層と記す）、お
よび磁化固着層の磁化を固着するための反強磁性層を順
に積層した磁性多層膜からなる巨大磁気抵抗効果を示す
スピンバルブ膜を用いたＭＲヘッドが有望視されてい
る。

【０００３】上記したスピンバルブ膜を用いたＭＲヘッ
ドでは、感磁層の磁壁の不連続移動に起因するバルクハ
ウゼンノイズが実用化の上で大きな課題となっている。
このような課題を解決するために、例えば図１４に示す
ように、スピンバルブ膜１のトラック幅Ｗ_t から外れた
領域に、予め硬磁性膜などからなる一対のバイアス磁界
印加膜２を配置しておき、この一対のバイアス磁界印加
膜２上にスピンバルブ膜１の磁界検出部の両端部外側部
分を積層形成した構造、いわゆるオーバーレイド構造が
提案されている。オーバーレイド構造においては、スピ
ンバルブ膜１とバイアス磁界印加膜２とを積層すること
により交換結合させ、主としてこの交換結合に伴うバイ
アス磁界で感磁層の磁区を消失させることによって、バ
ルクハウゼンノイズを抑制している（IEEE Trans onMag
vol.32 3363(1996)など参照）。図１４に示すスピンバ
ルブＭＲヘッドにおいて、スピンバルブ膜１は上述した
ように感磁層３、非磁性層４、磁化固着層５および反強
磁性層６からなり、スピンバルブ膜１上にはそれにセン
ス電流を供給するための一対のリード電極７が形成され
ている。また、スピンバルブ膜の耐熱性や抵抗変化率な
どを向上させるために、Ｔａなどの非磁性金属膜を下地
膜として用いることも検討されている。なお、スピンバ
ルブ膜１はそれぞれ磁気ギャップ膜８ａ、８ｂ介して配
置された上下一対の磁気シールド層９ａ、９ｂにより挟
持されており、シールド型ＭＲヘッドを構成している。

【０００４】上述したように、バイアス磁界印加膜２上
に延在するＴａなどの非磁性下地膜（図１４では図示せ
ず）を使用することによって、スピンバルブ膜１の特性
向上を図ることができる。しかし、バイアス磁界印加膜
２上にスピンバルブ膜１を積層するオーバーレイド構造
のＭＲヘッドでは、非磁性下地膜の存在により交換結合
によるバイアス磁界が感磁層３に直接加わらなくなるた
め、トラック幅Ｗ_t から外れたバイアス磁界印加膜２上
の感磁層３が外部磁界に反応して磁化回転を起こすとい
う欠点がある。その結果として、トラック幅Ｗ_t から外
れた部分からトラック部分に磁化回転を伝播したり、そ
こでの抵抗変化によりサイドフリンジが発生したり、ま
たバルクハウゼンノイズを発生させるなどして、再生特
性に悪影響を及ぼしている。

【０００５】また、非磁性下地膜を使用しない場合にお
いても、製造プロセスでバイアス磁界印加膜２上に例え
ばレジストなどが不純物として残る可能性がある。この
ような不純物がバイアス磁界印加膜２上に存在している
と、その部分でのスピンバルブ膜１とバイアス磁界印加
膜２との交換結合が不十分となり、その部分で感磁層３
が外部磁界に反応して、サイドフリンジとして読み取ら
れてしまうという問題が生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、スピ
ンバルブ膜を用いたＭＲヘッドにおいて、スピンバルブ
膜の磁界検出部の両端部外側部分をバイアス磁界印加膜
上に積層形成したオーバーレイド構造は、基本的には感
磁層の磁壁に起因するバルクハウゼンノイズの抑制など
に有効であるものの、スピンバルブ膜の下地として非磁
性金属膜を使用する場合や製造プロセスでバイアス磁界
印加膜上に不純物が残留した場合には、それらの部分で
感磁層に交換バイアスが加わらなくなったり、また交換
結合が不十分となるため、サイドフリンジやバルクハウ
ゼンノイズを発生させるなどして、再生特性に悪影響を
及ぼすという難点がある。

【０００７】さらに、スピンバルブ膜は磁気抵抗効果メ
モリ（ＭＲＡＭ）等の磁気記憶装置に適用することも検
討されており、このような場合においても感磁層の磁化
制御性を高めることが求められている。

【０００８】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、スピンバルブ膜の下地として非磁性
金属膜を使用する場合や製造プロセスでバイアス磁界印
加膜上に不純物が残留した場合においても、スピンバル
ブ膜特に感磁層の磁化制御性を高め、サイドフリンジや
バルクハウゼンノイズの発生を抑制することを可能にし
た磁気抵抗効果ヘッド、およびスピンバルブ膜特に感磁
層の磁化制御性を高め、特性の向上を図った磁気記憶装
置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明における第１の磁
気抵抗効果ヘッドは、請求項１に記載したように、所定
の間隙をもって配置され、前記間隙を挟んで対向する内
側端部にそれぞれ正傾斜面を有する一対のバイアス磁界
印加膜と、前記一対のバイアス磁界印加膜の前記端部の
正傾斜面のみと重なるように、前記一対のバイアス磁界
印加膜の前記間隙内に形成され、強磁性層と非磁性導電
層との積層膜を有する磁気抵抗効果膜と、前記一対のバ
イアス磁界印加膜の前記端部より内側に各リード端が位
置するように、前記一対のバイアス磁界印加膜上に形成
され、前記磁気抵抗効果膜にセンス電流を供給する一対
のリード電極とを具備することを特徴としている。

【００１０】本発明における第２の磁気抵抗効果ヘッド
は、請求項２に記載したように、所定の間隙をもって配
置され、前記間隙を挟んで対向する内側端部にそれぞれ
正傾斜面を有する一対のバイアス磁界印加膜と、前記一
対のバイアス磁界印加膜の前記間隙内を含めて、前記一
対のバイアス磁界印加膜の前記正傾斜面を介して前記端
部の近傍部のみと重なるように形成され、強磁性層と非
磁性導電層との積層膜を有する磁気抵抗効果膜と、前記
一対のバイアス磁界印加膜の前記端部より内側に各リー
ド端が位置するように、前記一対のバイアス磁界印加膜
上に形成され、前記磁気抵抗効果膜にセンス電流を供給
する一対のリード電極とを具備することを特徴としてい
る。

【００１１】本発明の第１の磁気抵抗効果ヘッドにおい
ては、磁気抵抗効果膜を一対のバイアス磁界印加膜の間
隙内のみに配置し、従来のオーバーレイド構造における
一対のバイアス磁界印加膜上に存在する部分を除去した
構造としているため、磁気抵抗効果膜の下地として非磁
性膜を使用する場合や製造プロセスでバイアス磁界印加
膜上に不純物が残留した場合においても、磁気抵抗効果
膜の再生トラック幅から外れた部分が外部磁界に反応し
て磁化回転を起こすというような欠点を解消することが
できる。従って、サイドフリンジの発生を確実に防止す
ることができ、さらにバルクハウゼンノイズの発生も有
効に抑制することが可能となる。

【００１２】また、第２の磁気抵抗効果ヘッドにおいて
は、磁気抵抗効果膜とバイアス磁界印加膜とが重なる部
分をバイアス磁界印加膜の端部近傍の必要最小限として
いるため、同様に磁気抵抗効果膜の下地として非磁性膜
を使用する場合や製造プロセスでバイアス磁界印加膜上
に不純物が残留した場合においても、サイドフリンジの
発生を十分に抑制することができ、さらにバルクハウゼ
ンノイズの発生も有効に抑制することが可能となる。

【００１３】さらに、本発明の磁気抵抗効果ヘッドにお
いては、磁気抵抗効果膜の実質的な再生トラック幅を、
リード端をそれぞれ一対のバイアス磁界印加膜の内側端
部よりさらに内側に配置した一対のリード電極で規定し
ている。これにより、磁気抵抗効果膜の実質的な再生ト
ラックは磁気的な感度に優れる平坦部分のみで構成され
るため、狭トラック幅で高感度な再生出力を得ることが
できる。

【００１４】本発明における第１の磁気記憶装置は、請
求項６に記載したように、所定の間隙をもって配置さ
れ、前記間隙を挟んで対向する内側端部にそれぞれ正傾
斜面を有する一対のバイアス磁界印加膜と、前記一対の
バイアス磁界印加膜の前記端部の正傾斜面のみと重なる
ように、前記一対のバイアス磁界印加膜の前記間隙内に
形成され、強磁性層と非磁性導電層との積層膜を有する
磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に情報を記憶す
る書き込み電極と、前記磁気抵抗効果膜に記憶された情
報を再生する一対の読み出し電極とを具備することを特
徴としている。

【００１５】本発明における第２の磁気記憶装置は、請
求項７に記載したように、所定の間隙をもって配置さ
れ、前記間隙を挟んで対向する内側端部にそれぞれ正傾
斜面を有する一対のバイアス磁界印加膜と、前記一対の
バイアス磁界印加膜の前記間隙内を含めて、前記一対の
バイアス磁界印加膜の前記正傾斜面を介して前記端部の
近傍部のみと重なるように形成され、強磁性層と非磁性
導電層との積層膜を有する磁気抵抗効果膜と、前記磁気
抵抗効果膜に情報を記憶する書き込み電極と、前記磁気
抵抗効果膜に記憶された情報を再生する一対の読み出し
電極とを具備することを特徴としている。

【００１６】本発明の磁気記憶装置においても、磁気抵
抗効果膜の磁化制御性を高めることができるため、特性
の向上を図ることが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。

【００１８】図１は、本発明の第１の磁気抵抗効果ヘッ
ドを再生部に適用した録再分離型磁気ヘッドの一実施形
態の構造を示す図である。図１は録再分離型磁気ヘッド
を媒体対向面方向から見た断面図（ｘ方向が記録媒体の
記録トラック幅方向、ｙ方向が記録トラックの進行方向
で磁気抵抗効果膜の膜厚方向に対応）である。また、図
２はその要部を拡大して示す断面図である。

【００１９】これらの図において、１１は基板であり、
この基板１１としてはＡｌ₂ Ｏ₃ 層を有するＡｌ₂ Ｏ₃
・ＴｉＣ基板などが用いられる。このような基板１１の
主表面上には、ＮｉＦｅ合金、ＦｅＳｉＡｌ合金、アモ
ルファスＣｏＺｒＮｂ合金などの軟磁性材料からなる下
側磁気シールド層１２と、ＡｌＯ_x などの非磁性絶縁材
料からなる下側再生磁気ギャップ１３とが順に積層形成
されている。

【００２０】下側再生磁気ギャップ１３上には、所定の
間隙をもって配置された一対のバイアス磁界印加膜１４
が形成されている。これらバイアス磁界印加膜１４に
は、例えばＣｏＰｔ合金やＣｏＣｒＰｔ合金などの硬磁
性膜、ＮｉＭｎ合金、ＦｅＭｎ合金、ＩｒＭｎ合金、Ｐ
ｔＭｎ合金などの反強磁性膜、軟磁性膜と硬磁性膜との
積層膜、反強磁性膜と軟磁性膜との積層膜などが用いら
れる。

【００２１】一対のバイアス磁界印加膜１４は、図２に
拡大して示すように、上記した間隙を挟んで対向する内
側端部にそれぞれ角度θの正傾斜面１４ａを有してい
る。なお、ここで言う正傾斜面１４ａとは、角度θが90
°以下の場合を指すものである。この正傾斜面１４ａの
角度θは、後述するＭＲ膜１５の端部近傍における磁化
の不連続性を抑制する上で、70°以下とすることが好ま
しい。この角度θは後に詳述するように、多段の傾斜面
を持たせるように途中で変化させてもよく、さらに正傾
斜面１４ａは直線的な傾斜面に限らず、曲線的に変化す
る傾斜面であってもよい。

【００２２】上記した正傾斜面１４ａを有する内側端部
で挟まれた一対のバイアス磁界印加膜１４の間隙内に
は、磁性多層膜からなる磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）１５
が形成されている。ここで、ＭＲ膜１５は少なくとも外
部磁界により磁化方向が変化する感磁層１６、非磁性導
電層１７、磁化固着層１８および反強磁性層１９を順に
積層した磁性多層膜を有し、巨大磁気抵抗効果を示すい
わゆるスピンバルブ膜（スピンバルブＧＭＲ膜）であ
る。感磁層１６は非磁性下地膜２０上に形成されてい
る。

【００２３】すなわち、非磁性下地膜２０を含むスピン
バルブＧＭＲ膜１５が、一対のバイアス磁界印加膜１４
の正傾斜面１４ａを有する内側端部で挟まれた間隙内に
配置されている。スピンバルブＧＭＲ膜１５は一対のバ
イアス磁界印加膜１４の内側端部に設けられた正傾斜面
１４ａのみと重なるように形成されており、その両端部
は基本的には一対のバイアス磁界印加膜１４の上面と同
一平面より上側が除去された形状を有している。なお、
スピンバルブＧＭＲ膜１５の両端部は、一対のバイアス
磁界印加膜１４の上面より盛り上がっていてもよく、こ
れら両端部がバイアス磁界印加膜１４の上面に積層され
ていなければよい。

【００２４】言い換えると、スピンバルブＧＭＲ膜１５
は一対のバイアス磁界印加膜１４の間隙内のみに配置さ
れている。よって、感磁層１６は非磁性下地膜２０を介
して一対のバイアス磁界印加膜１４の内側端部と隣接し
ており、この一対のバイアス磁界印加膜１４からの静磁
界バイアスが印加されている。この静磁界バイアスによ
り、感磁層１６は磁区制御されている。

【００２５】スピンバルブＧＭＲ膜１５を構成する多層
膜のうち、感磁層１６は少なくともＣｏ、ＣｏＦｅ合
金、ＣｏＦｅＢ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金、Ｎ
ｉＦｅＣｏ合金などからなる強磁性層を有している。ま
た、特に感磁層１６の主要部を構成する強磁性層にＣｏ
やＣｏ合金を用いる場合、強磁性層と軟磁性下地層との
積層膜で感磁層１６を構成することが好ましい。軟磁性
下地層の構成材料としては、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＸ
（Ｘ：Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、
Ｔｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｒ
ｕなど）合金などの結晶質磁性合金、ＣｏＺｒＮｂ系、
ＣｏＦｅＲｅ系、ＣｏＦｅＡｌＯ系などのアモルファス
磁性合金、ＦｅＺｒＮ、ＣｏＦｅＴａＮなどの窒化微結
晶合金、あるいはこれらの積層膜などが挙げられる。

【００２６】さらに、感磁層１６はその結晶配向性など
を高める目的で、上述したように非磁性下地膜２０上に
形成されている。この非磁性下地膜２０としては、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔｉ、あるいはこれらを含む合
金などが用いられる。非磁性下地膜２０の膜厚は 1〜20
nm程度とすることが好ましい。

【００２７】磁化固着層１８は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇおよ
びこれらの合金などからなる非磁性導電層１７を介して
感磁層１６上に設けられており、例えば感磁層１６と同
様な強磁性層を有している。磁化固着層１８はＩｒＭｎ
合金、ＲｈＭｎ合金、ＲｕＭｎ合金、ＰｄＰｔＭｎ合
金、ＣｒＭｎＰｔ合金、ＦｅＭｎ合金、ＮｉＭｎ合金、
ＰｔＭｎ合金などからなる反強磁性層１９との交換結合
により磁化固着されている。なお、図中２１はＴａやＴ
ｉなどからなる保護膜であり、必要に応じて形成される
ものである。

【００２８】上記した非磁性下地膜２０を含むスピンバ
ルブＧＭＲ膜１５の具体的な構成としては、Ｔａ(5nm）
２０／（アモルファスＣｏＺｒＮｂ(7nm）／ＮｉＦｅ(2
nm）／ＣｏＦｅ(3nm））１６／Ｃｕ(3nm）１７／ＣｏＦ
ｅ(3nm）１８／ＩｒＭｎ(8nm）１９／Ｔａ(5nm）２１な
どが挙げられる。

【００２９】スピンバルブＧＭＲ膜１５上には、Ｃｕ、
Ａｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、あるいはこれらを含む合金な
どからなる一対のリード電極２２が形成されており、こ
の一対のリード電極２２によりスピンバルブＧＭＲ膜１
５にセンス電流が供給される。また、この一対のリード
電極２２の間隔によって、スピンバルブＧＭＲ膜１５の
実質的な再生トラック幅が規定されている。

【００３０】すなわち、一対のリード電極２２の間隔は
一対のバイアス磁界印加膜１４の間隙より狭く設定され
ており、一対のリード電極２２のリード端２２ａは一対
のバイアス磁界印加膜１４の内側端部よりさらに内側に
位置している。そして、一対のリード電極２２のリード
端２２ａは、それぞれスピンバルブＧＭＲ膜１５と直接
接する構造とされており、これらリード端２２ａでスピ
ンバルブＧＭＲ膜１５の実質的な再生トラック幅が規定
されている。

【００３１】そして、これらスピンバルブＧＭＲ膜１
５、一対のバイアス磁界印加膜１４および一対のリード
電極２２はＧＭＲ再生部２３を構成している。このよう
なＧＭＲ再生部２３は、例えば以下のようにして作製す
ることができる。ＧＭＲ再生部２３の製造工程を図３を
参照して説明する。

【００３２】すなわち、まず厚さ 100nm程度のＡｌＯ_x
膜などからなる下側再生磁気ギャップ１３上に、バイア
ス磁界印加膜１４となる厚さ70nm程度のＣｏＰｔ膜など
を成膜する。次いで、図３（ａ）に示すように、ＣｏＰ
ｔ膜を一対のバイアス磁界印加膜１４の間隙が例えば 2
μm となるようにイオンミリングなどでパターニングす
る。言い換えると、所定の間隙をもって一対のバイアス
磁界印加膜１４が配置されるようにパターニングする。
このパターニングにあたって、一対のバイアス磁界印加
膜１４の内側端部がそれぞれ正傾斜面１４ａとなるよう
にミリングする。正傾斜面１４ａの角度θは例えば30°
とする。

【００３３】次に、図３（ｂ）に示すように、パターニ
ングされた一対のバイアス磁界印加膜１４上に、スピン
バルブＧＭＲ膜１５を構成する各層、すなわち非磁性下
地膜２０、感磁層１６、非磁性導電層１７、磁化固着層
１８、反強磁性層１９および保護膜２１を順に積層（積
層膜１５′）する。この積層膜１５′の一対のバイアス
磁界印加膜１４の間隙内に存在する部分を除いて、イオ
ンミリングを用いたエッチバックなどにより除去する。
すなわち、スピンバルブＧＭＲ膜１５を一対のバイアス
磁界印加膜１４の間隙内のみに配置するように、積層膜
１５′をパターニングする。

【００３４】具体的には、図３（ｃ）に示すように、一
対のバイアス磁界印加膜１４による積層膜１５′の段差
を平坦化するように、積層膜１５′上に例えば厚さ 1μ
m のレジスト２４を形成する。次いで、図３（ｄ）に示
すように、積層膜１５′の段差内にのみレジスト２４が
残るように、レジスト２４をイオンミリングを用いてエ
ッチバックする。この後、段差内に存在するレジスト２
４を利用して、積層膜１５′の両端部が一対のバイアス
磁界印加膜１４の上面と同一平面となるまでイオンミリ
ングすると共に、残余のレジスト２４を除去することに
よって、図３（ｅ）に示すように、一対のバイアス磁界
印加膜１４の間隙内のみに存在するスピンバルブＧＭＲ
膜１５が得られる。言い換えると、スピンバルブＧＭＲ
膜１５の一対のバイアス磁界印加膜１４の間隙内に存在
する部分以外は、イオンミリングにより除去される。

【００３５】次に、スピンバルブＧＭＲ膜１５の幅方向
（デプス方向）を規定するパターニングを、別途レジス
トを形成してイオンミリング等により実施する。このよ
うにして、トラック方向および幅方向のパターニングを
実施したスピンバルブＧＭＲ膜１５上および一対のバイ
アス磁界印加膜１４上に、一対のリード電極２２となる
良導体膜、例えば厚さ 100nm程度のＴｉＷ膜を成膜し、
この良導体膜をリフトオフ法でパターニングすることに
よって、図１および図２に示した一対のリード電極２２
を形成する。この際、一対のリード電極２２の間隔が一
対のバイアス磁界印加膜１４の間隙より狭くなるよう
に、良導体膜をパターニング（例えば間隔1μm ）し
て、一対のリード電極２２のリード端２２ａを一対のバ
イアス磁界印加膜１４の内側端部よりさらに内側に位置
させる。

【００３６】このようにして、一対のバイアス磁界印加
膜１４の間隙内のみにスピンバルブＧＭＲ膜１５を配置
したＧＭＲ再生部２３、言い換える従来のオーバーレイ
ド構造におけるＧＭＲ膜の一対のバイアス磁界印加膜上
に存在する部分を除去した構造を有するＧＭＲ再生部２
３が得られる。

【００３７】なお、バイアス磁界印加膜１４をイオンミ
リングでパターニングした場合、図４に示すように、オ
ーバーミリングにより下側再生磁気ギャップ１３を数10
nm程度エッチングする可能性がある。この場合、スピン
バルブＧＭＲ膜１５の一部がバイアス磁界印加膜１４よ
り下側に位置することになる。このような構造において
も、感磁層１６へのバイアス磁界の印加に不都合が生じ
ることはない。

【００３８】上述したようなＧＭＲ再生部２３上には、
図１に示したように、下側再生磁気ギャップ１３と同様
な非磁性絶縁材料からなる上側再生磁気ギャップ２５を
介して、下側磁気シールド層１２と同様な軟磁性材料か
らなる上側磁気シールド層２６が形成されている。これ
らによって、再生ヘッドとしてのシールド型ＧＭＲヘッ
ド２７が構成されている。

【００３９】シールド型ＧＭＲヘッド２７上には、記録
ヘッドとして薄膜磁気ヘッド２８が形成されている。薄
膜磁気ヘッド２８の下側記録磁極は、上側磁気シールド
層２６と同一の磁性層により構成されている。すなわ
ち、シールド型ＭＲヘッド２７の上側磁気シールド層２
６は、薄膜磁気ヘッド２８の下側記録磁極を兼ねてい
る。この上側磁気シールド層を兼ねる下側記録磁極２６
上には、ＡｌＯ_x などの非磁性絶縁材料からなる記録磁
気ギャップ２９と上側記録磁極３０とが順に形成され、
また下側記録磁極２６と上側記録磁極３０に記録磁界を
付与する記録コイル（図示せず）が媒体対向面より後方
側に形成され、記録ヘッドとしての薄膜磁気ヘッド２８
が構成されている。

【００４０】上述したシールド型ＧＭＲヘッド２７にお
いて、スピンバルブＧＭＲ膜１５は一対のバイアス磁界
印加膜１４の間隙内のみに配置されており、従来のオー
バーレイド構造における一対のバイアス磁界印加膜上に
存在する部分は除去されている。さらに、感磁層１６へ
のバイアス磁界は、スピンバルブＧＭＲ膜１５の両端部
外側に位置する一対のバイアス磁界印加膜１４からの静
磁界バイアスにより有効に印加されている。

【００４１】従って、最下層が非磁性下地膜２０である
スピンバルブＧＭＲ膜１５を用い、スピンバルブＧＭＲ
膜１５と一対のバイアス磁界印加膜１４とを直接交換結
合させることができない場合においても、感磁層の再生
トラック幅から外れたバイアス磁界印加膜上に存在する
部分が外部磁界に反応して磁化回転を起こすというよう
な欠点を解消することができ、オフトラック部分におけ
る出力を十分に抑制することができる。すなわち、サイ
ドフリンジの発生を防止することができ、さらにバルク
ハウゼンノイズの発生も有効に抑制することが可能とな
る。

【００４２】さらに、スピンバルブＧＭＲ膜１５の実質
的な再生トラック幅を、リード端２２ａをそれぞれ一対
のバイアス磁界印加膜１４の内側端部よりさらに内側に
配置した一対のリード電極２２で規定している。すなわ
ち、スピンバルブＧＭＲ膜１５の実質的な再生トラック
は一対のリード電極２２によって、磁気的に不感応なバ
イアス磁界印加膜１４の近傍部分を除き、磁気的な感度
に優れる平坦部分のみで構成されているため、狭トラッ
ク幅で高感度な再生出力を得ることができる。上述した
実施形態では、最下層が非磁性下地膜２０であるスピン
バルブＧＭＲ膜１５を用いた場合について述べたが、図
５に示すように、非磁性下地膜を有さないスピンバルブ
ＧＭＲ膜１５についても同様に適用することができる。
すなわち、図５に示すスピンバルブＧＭＲ膜１５は、下
側再生磁気ギャップ１３上に直接感磁層１６が形成され
ており、この感磁層１６上に非磁性導電層１７、磁化固
着層１８、反強磁性層１９および保護膜２１が順に積層
形成されている。

【００４３】このような構成のスピンバルブＧＭＲ膜１
５を適用する場合においても、スピンバルブＧＭＲ膜１
５を一対のバイアス磁界印加膜１４の間隙内のみに配置
し、従来のオーバーレイド構造における一対のバイアス
磁界印加膜上に存在する部分を除去することによって、
製造プロセスでバイアス磁界印加膜１４上に例えばレジ
ストなどが不純物として残ったとしても、感磁層１６の
再生トラック幅から外れた部分が外部磁界に反応して磁
化回転を起こすというような欠点を解消することができ
る。すなわち、サイドフリンジの発生を確実に防止する
ことができ、さらにバルクハウゼンノイズの発生も有効
に抑制することが可能となる。

【００４４】また、上記したような非磁性下地膜を有さ
ないスピンバルブＧＭＲ膜１５の場合、感磁層１６のエ
ッジ部をバイアス磁界印加膜１４と直接交換結合させる
ことができるため、感磁層１６のエッジ部の磁区制御性
を高めることができる。これにより、狭トラック化した
場合においても感磁層１６のエッジ部の磁区形成等に伴
うバルクハウゼンノイズを有効に抑制することができ
る。また、バイアス磁界印加膜１４の膜厚を低減するこ
ともできる。例えば、図２に示した構造ではバイアス磁
界印加膜１４の膜厚を70nmとしたが、図５に示した構造
ではバイアス磁界印加膜１４の膜厚を50nm程度としても
よい。

【００４５】上述した各実施形態における一対のバイア
ス磁界印加膜１４は、硬磁性膜や反強磁性膜の単層膜に
限らず、前述したように軟磁性膜と硬磁性膜との積層
膜、反強磁性膜と軟磁性膜との積層膜などを適用するこ
とができる。図６は、第１の磁性膜１４Ａとして例えば
膜厚50nm程度のＣｏＰｔ膜などの硬磁性膜を用い、第２
の磁性膜１４Ｂとして例えば膜厚 5nm程度のＦｅＣｏ膜
などの軟磁性膜を用いたバイアス磁界印加膜１４を示し
ている。また、第１の磁性膜１４Ａに反強磁性膜を使用
し、第２の磁性膜１４Ｂに同様な軟磁性膜を使用しても
よい。なお、第２の磁性膜１４Ｂに代えて非磁性下地膜
を適用することもできる。

【００４６】上記したような積層膜からなるバイアス磁
界印加膜１４を使用する場合、例えば図７に示すよう
に、各磁性膜１４Ａ、１４Ｂの内側端部の正傾斜面の角
度を変化させてもよい。具体的には、下側の第２の磁性
膜１４Ｂの傾斜角をよりなだらかにすることが好まし
い。第２の磁性膜１４Ｂに代えて非磁性下地膜を適用す
る場合も同様である。これによって、感磁層１６の磁化
がバイアス磁界印加膜１４の傾斜面１４ａ上でよりスム
ーズに変化するため、磁化の不連続が起こりにくくな
り、よってバルクハウゼンノイズをより有効に抑制する
ことができる。

【００４７】また、上記したようなバイアス磁界印加膜
１４の内側端部の傾斜面１４ａの角度変化は積層膜を使
用する場合に限らず、例えば図８に示すように、単層膜
でバイアス磁界印加膜１４を構成する場合にも適用可能
である。このような形状は、例えばパターニングの途中
でイオンミリングの角度を変えることにより実現するこ
とができる。

【００４８】さらに、図９に示すように、バイアス磁界
印加膜１４の内側端部の傾斜面１４ａは、曲線的に変化
させた面（曲面状傾斜面）で構成してもよく、このよう
な構造においても途中で角度を変化させた傾斜面と同様
な効果を得ることができる。次に、本発明の第２の磁気
抵抗効果ヘッドの実施形態について説明する。図１０
は、本発明の第２の磁気抵抗効果ヘッドの一実施形態の
要部を示す断面図である。なお、この磁気抵抗効果ヘッ
ドを用いてシールド型ＧＭＲヘッドを構成する場合、お
よびそれを再生部に適用した録再分離型磁気ヘッドを構
成する場合には、全体構造は図１と同様とされる。

【００４９】図１０に示す磁気抵抗効果ヘッドにおい
て、下側再生磁気ギャップ１３上には前述した実施形態
と同様に、所定の間隙をもって配置された一対のバイア
ス磁界印加膜１４が形成されており、これらは上記した
間隙を挟んで対向する内側端部にそれぞれ角度θの正傾
斜面１４ａを有している。バイアス磁界印加膜１４の構
成材料は前述した通りであり、角度θも前述した実施形
態と同様とすることが好ましい。

【００５０】上記した一対のバイアス磁界印加膜１４の
正傾斜面１４ａを有する内側端部で挟まれた間隙内に
は、図１０に示すように、前述したような構成を有する
スピンバルブＧＭＲ膜１５が形成されている。スピンバ
ルブＧＭＲ膜１５は、非磁性下地膜を有するものであっ
てもよいし、また非磁性下地膜を有しないものであって
もよい。

【００５１】そして、スピンバルブＧＭＲ膜１５の両端
部は、それぞれ一対のバイアス磁界印加膜１４の正傾斜
面１４ａを介して、それらの端部近傍の上面部１４ｂの
みと重なるように形成されている。すなわち、スピンバ
ルブＧＭＲ膜１５とバイアス磁界印加膜１４との重なり
量Ｌは、バイアス磁界印加膜１４に対するアライメント
精度を考慮した最低限の幅とされている。具体的には、
重なり量Ｌは 5μm 以下とすることが好ましい。このよ
うな重なり量Ｌであれば、バイアス磁界印加膜１４に対
するスピンバルブＧＭＲ膜１５のアライメント精度を確
保した上で、スピンバルブＧＭＲ膜１５具体的には感磁
層１６のバイアス磁界印加膜１４上に存在する部分を十
分に低減することができる。

【００５２】一対のリード電極２２は、前述した第１の
実施形態と同様に、その間隔が一対のバイアス磁界印加
膜１４の間隙より狭く設定されており、一対のリード電
極２２のリード端２２ａは一対のバイアス磁界印加膜１
４の内側端部よりさらに内側に位置している。一対のリ
ード電極２２のリード端２２ａは、それぞれスピンバル
ブＧＭＲ膜１５と直接接する構造とされており、これら
リード端２２ａでスピンバルブＧＭＲ膜１５の実質的な
再生トラック幅が規定されている。

【００５３】上記したような構成のＧＭＲヘッドは、前
述した第１の実施形態と同様に、まずパターニングされ
た一対のバイアス磁界印加膜１４上に、スピンバルブＧ
ＭＲ膜１５を構成する各層を順に積層する。次いで、図
１１に示すように、積層膜１５′を一対のバイアス磁界
印加膜１４の端部近傍の上面部１４ｂとの重なり量Ｌが
5μm 以下となるように、例えば 3μm となるようにパ
ターニングする。このパターニングは、通常のＰＥＰ工
程により実施することができ、またリフトオフを適用し
てもよい。

【００５４】この後、スピンバルブＧＭＲ膜１５の幅方
向のパターニング、リード電極２２の形成およびパター
ニングを実施することにより、図１０に示したＧＭＲヘ
ッドが得られる。なお、このＧＭＲヘッドを適用してシ
ールド型ＧＭＲヘッドを構成する場合、またそれを再生
ヘッドとして録再分離型磁気ヘッドを構成する場合に
は、前述した第１の実施形態と同様とすればよい。

【００５５】上述したように、スピンバルブＧＭＲ膜１
５の両端部をそれぞれ一対のバイアス磁界印加膜１４の
端部近傍の上面部１４ｂのみと重なるように形成するこ
とによって、前述した第１の実施形態と同様に、最下層
が非磁性下地膜２０であるスピンバルブＧＭＲ膜１５を
用い、スピンバルブＧＭＲ膜１５と一対のバイアス磁界
印加膜１４とを直接交換結合させることができない場合
においても、サイドフリンジの発生を十分に抑制するこ
とができ、さらにバルクハウゼンノイズの発生も有効に
抑制することが可能となる。

【００５６】また、感磁層１６が最下層に位置するスピ
ンバルブＧＭＲ膜１５を適用する場合においても、製造
プロセスで生じるバイアス磁界印加膜１４上の不純物に
影響されることなく、サイドフリンジの発生を確実に防
止することができ、さらにバルクハウゼンノイズの発生
も有効に抑制することが可能となる。またさらに、狭ト
ラック幅とした場合に、高感度な再生出力が得られるこ
とについては、いずれの構成も前述した第１の実施形態
と同様である。

【００５７】なお、サイドフリンジやバルクハウゼンノ
イズの抑制という点からは、前述した第１の実施形態の
方が優れるが、スピンバルブＧＭＲ膜１５とバイアス磁
界印加膜１４とのコンタクトの確実性や製造コスト点か
らは、第２の実施形態の方が優れている。

【００５８】上述した各実施形態においては、本発明の
磁気抵抗効果ヘッドをシールド型ＧＭＲヘッド、および
それを再生ヘッドとした録再分離型磁気ヘッドに適用し
た例について説明したが、本発明の磁気抵抗効果ヘッド
はこれらに限らず、例えば一対の磁気ヨークを記録ヘッ
ドと再生ヘッドで共有する録再一体型磁気ヘッドなどの
他のヘッド構成に適用することも可能である。

【００５９】次に、本発明の第１の磁気記憶装置を磁気
抵抗効果メモリ（ＭＲＡＭ）に適用した実施形態につい
て説明する。

【００６０】図１２は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利
用したＭＲＡＭの一実施形態の構成を示す図である。同
図に示すＭＲＡＭ４０は、ガラス基板やＳｉ基板等の基
板４１上に形成されたスピンバルブＧＭＲ膜４２を有し
ている。スピンバルブＧＭＲ膜４２は、前述した各実施
形態のＧＭＲヘッドと同様な構造を有し、その両端部は
一対のバイアス磁界付与膜４３と隣接している。スピン
バルブＧＭＲ膜４２と一対のバイアス磁界付与膜４３と
の位置関係は、前述した第１の実施形態によるＧＭＲヘ
ッドと同様とされている。

【００６１】スピンバルブＧＭＲ膜４２の上部には、絶
縁層４４を介して書き込み電極４５が設けられている。
また、スピンバルブＧＭＲ膜４２の両端部には、一対の
読み出し電極４６が設けられており、この一対の読み出
し電極４６からスピンバルブＧＭＲ膜４２にセンス電流
が供給される。なお、図中４７は読み出し補助電極であ
る。

【００６２】上記したＭＲＡＭ４０における情報の書き
込みおよび読み出しは、例えば以下のようにして行われ
る。まず、情報の書き込みは、書き込み電極４５に電流
を流して外部磁界を印加し、磁化固着層の磁化方向を
“１”または“０”に対応する方向とすることにより行
われる。

【００６３】記憶情報の読み出しは、読み出し電極４６
からセンス電流を流した状態で、書き込み電極４５に正
負のパルス電流を流し、その電流磁界により磁化フリー
層の磁化方向を反転させる。書き込み電極４５の正負に
対して、磁化フリー層の磁化方向は磁化固着層の
“１”、“０”にかかわらず一定である。一方、“１”
または“０”として記憶された磁化固着層の磁化方向に
よって、書き込み電極４５のパルス電流が正のときにス
ピンバルブＧＭＲ膜４２の上下強磁性層の磁化方向が平
行で負のときに反平行か、もしくは書き込み電極４５の
パルス電流が負のときに磁化方向が平行で正のときに反
平行かが決まる。従って、書き込み電極４５に例えば正
→負のパルス電流を流したとき、センス電流の抵抗が大
→小か、小→大かによって、磁化固着層の“１”または
“０”が判別される。

【００６４】ＭＲＡＭ４０におけるバイアス磁界付与膜
４３は、書き込み電極４５に正負のパルス電流を流した
ときの磁化フリー層の磁化反転が生じる磁界の大きさを
制御したり、また磁区が形成された状態での不規則な磁
化反転に伴うノイズを抑制するものである。ここで、バ
イアス構造については、高集積化に対応して感磁層の不
要な磁化回転を抑制することが重要である。前述したＧ
ＭＲヘッドの第１の実施形態で詳細に述べたように、本
発明のバイアス構造によれば感磁層の不要な磁化回転を
抑制することができるため、ＭＲＡＭ４０は高集積化を
実現可能にするものである。

【００６５】次に、本発明の第２の磁気記憶装置を磁気
抵抗効果メモリ（ＭＲＡＭ）に適用した実施形態につい
て説明する。

【００６６】図１３に示すＭＲＡＭ４０は、図１２に示
したＭＲＡＭと同様に、ガラス基板やＳｉ基板等の基板
４１上に形成されたスピンバルブＧＭＲ膜４２を有して
いる。スピンバルブＧＭＲ膜４２は、前述した各実施形
態のＧＭＲヘッドと同様な構造を有し、その両端部は一
対のバイアス磁界付与膜４３と端部近傍のみと重なるよ
うに配置されている。スピンバルブＧＭＲ膜４２と一対
のバイアス磁界付与膜４３との位置関係は、前述した第
２の実施形態によるＧＭＲヘッドと同様とされている。

【００６７】スピンバルブＧＭＲ膜４２の上部には、絶
縁層４４を介して書き込み電極４５が設けられている。
また、スピンバルブＧＭＲ膜４２の両端部には、一対の
読み出し電極４６が設けられており、この一対の読み出
し電極４６からスピンバルブＧＭＲ膜４２にセンス電流
が供給される。この実施形態のＭＲＡＭ４０における情
報の書き込みおよび読み出しは、図１２に示したＭＲＡ
Ｍと同様である。

【００６８】ＭＲＡＭ４０におけるバイアス磁界付与膜
４３は、書き込み電極４５に正負のパルス電流を流した
ときの磁化フリー層の磁化反転が生じる磁界の大きさを
制御したり、また磁区が形成された状態での不規則な磁
化反転に伴うノイズを抑制するものである。ここで、バ
イアス構造については、高集積化に対応して感磁層の不
要な磁化回転を抑制することが重要である。前述したＧ
ＭＲヘッドの第２の実施形態で詳細に述べたように、本
発明のバイアス構造によれば感磁層の不要な磁化回転を
抑制することができるため、ＭＲＡＭ４０は高集積化を
実現可能にするものである。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気抵抗
効果ヘッドによれば、磁気抵抗効果膜の下地として非磁
性膜を使用する場合や製造プロセスでバイアス磁界印加
膜上に不純物が残留したような場合においても、サイド
フリンジやバルクハウゼンノイズなどの発生を安定して
抑制することができる。また、本発明の磁気記憶装置に
よれば、特性の安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の磁気抵抗効果ヘッドを再生部
に適用した録再分離型磁気ヘッドの一実施形態の構造を
示す断面図である。

【図２】 図１に示す録再分離型磁気ヘッドにおける磁
気抵抗効果ヘッドの要部を拡大して示す断面図である。

【図３】 図１に示す録再分離型磁気ヘッドにおける磁
気抵抗効果ヘッドの要部製造工程を示す断面図である。

【図４】 図１に示す磁気抵抗効果ヘッドの変形例を示
す断面図である。

【図５】 本発明の第１の磁気抵抗効果ヘッドの他の実
施形態の要部構造を示す断面図である。

【図６】 図１に示す磁気抵抗効果ヘッドにおけるバイ
アス磁界印加膜の第１の変形例を示す断面図である。

【図７】 図１に示す磁気抵抗効果ヘッドにおけるバイ
アス磁界印加膜の第２の変形例を示す断面図である。

【図８】 図１に示す磁気抵抗効果ヘッドにおけるバイ
アス磁界印加膜の第３の変形例を示す断面図である。

【図９】 図１に示す磁気抵抗効果ヘッドにおけるバイ
アス磁界印加膜の第４の変形例を示す断面図である。

【図１０】 本発明の第２の磁気抵抗効果ヘッドの一実
施形態の要部構造を示す断面図である。

【図１１】 図１０に示す磁気抵抗効果ヘッドの要部製
造工程を示す断面図である。

【図１２】 本発明の第１の磁気記憶装置の一実施形態
の要部構造を示す断面図である。

【図１３】 本発明の第２の磁気記憶装置の一実施形態
の要部構造を示す断面図である。

【図１４】 従来のオーバーレイド構造の磁気抵抗効果
ヘッドの一構成例の要部構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１４、４３……一対のバイアス磁界印加膜 １５、４２……スピンバルブＧＭＲ膜 １６……感磁層 １７……非磁性導電層 １８……磁化固着層 １９……反強磁性層 ２０……非磁性下地膜 ２２……一対のリード電極 ４０……ＭＲＡＭ ４５……書き込み電極 ４６……一対の読み出し電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 進 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社東 芝川崎事業所内 (72)発明者 迫田 圭 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 吉川 将寿 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社東 芝川崎事業所内 (72)発明者 福澤 英明 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社東 芝川崎事業所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隙をもって配置され、前記間隙
   を挟んで対向する内側端部にそれぞれ正傾斜面を有する
   一対のバイアス磁界印加膜と、 前記一対のバイアス磁界印加膜の前記端部の正傾斜面の
   みと重なるように、前記一対のバイアス磁界印加膜の前
   記間隙内に形成され、強磁性層と非磁性導電層との積層
   膜を有する磁気抵抗効果膜と、 前記一対のバイアス磁界印加膜の前記端部より内側に各
   リード端が位置するように、前記一対のバイアス磁界印
   加膜上に形成され、前記磁気抵抗効果膜にセンス電流を
   供給する一対のリード電極とを具備することを特徴とす
   る磁気抵抗効果ヘッド。
2. 【請求項２】 所定の間隙をもって配置され、前記間隙
   を挟んで対向する内側端部にそれぞれ正傾斜面を有する
   一対のバイアス磁界印加膜と、 前記一対のバイアス磁界印加膜の前記間隙内を含めて、
   前記一対のバイアス磁界印加膜の前記正傾斜面を介して
   前記端部の近傍部のみと重なるように形成され、強磁性
   層と非磁性導電層との積層膜を有する磁気抵抗効果膜
   と、 前記一対のバイアス磁界印加膜の前記端部より内側に各
   リード端が位置するように、前記一対のバイアス磁界印
   加膜上に形成され、前記磁気抵抗効果膜にセンス電流を
   供給する一対のリード電極とを具備することを特徴とす
   る磁気抵抗効果ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の磁気抵抗
   効果ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果膜は、感磁層と
   非磁性導電層と磁化固着層を順に積層した積層膜を有
   し、かつ前記感磁層は前記一対のバイアス磁界印加膜と
   非磁性膜を介して隣接していることを特徴とする磁気抵
   抗効果ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２記載の磁気抵抗
   効果ヘッドにおいて、前記バイアス磁界印加膜は、硬磁
   性膜、反強磁性膜、軟磁性膜と硬磁性膜との積層膜、ま
   たは反強磁性膜と軟磁性膜との積層膜からなることを特
   徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項２記載の磁気抵抗効果ヘッドにお
   いて、 前記一対のバイアス磁界印加膜と前記磁気抵抗効果膜と
   の重なり量がそれぞれ5μm 以下であることを特徴とす
   る磁気抵抗効果ヘッド。
6. 【請求項６】 所定の間隙をもって配置され、前記間隙
   を挟んで対向する内側端部にそれぞれ正傾斜面を有する
   一対のバイアス磁界印加膜と、 前記一対のバイアス磁界印加膜の前記端部の正傾斜面の
   みと重なるように、前記一対のバイアス磁界印加膜の前
   記間隙内に形成され、強磁性層と非磁性導電層との積層
   膜を有する磁気抵抗効果膜と、 前記磁気抵抗効果膜に情報を記憶する書き込み電極と、 前記磁気抵抗効果膜に記憶された情報を再生する一対の
   読み出し電極とを具備することを特徴とする磁気記憶装
   置。
7. 【請求項７】 所定の間隙をもって配置され、前記間隙
   を挟んで対向する内側端部にそれぞれ正傾斜面を有する
   一対のバイアス磁界印加膜と、 前記一対のバイアス磁界印加膜の前記間隙内を含めて、
   前記一対のバイアス磁界印加膜の前記正傾斜面を介して
   前記端部の近傍部のみと重なるように形成され、強磁性
   層と非磁性導電層との積層膜を有する磁気抵抗効果膜
   と、 前記磁気抵抗効果膜に情報を記憶する書き込み電極と、 前記磁気抵抗効果膜に記憶された情報を再生する一対の
   読み出し電極とを具備することを特徴とする磁気記憶装
   置。