WO2001003130A1

WO2001003130A1 - Palier flottant magnetoresistif, tete de palier flottant composite ainsi realisee, et unite d'entrainement de support magnetoresistif enregistre

Info

Publication number: WO2001003130A1
Application number: PCT/JP1999/003613
Authority: WO
Inventors: Kenji Noma; Hitoshi Kanai; Junichi Kane; Kenichi Aoshima
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2001-01-11
Also published as: KR20020013579A; US20020034057A1; CN1352789A; EP1193692A1; KR100553489B1; CN1271600C; DE69940443D1; EP1193692B1; US6501627B2; EP1193692A4

Description

明細書スピンバルブ磁気抵抗効果へッド並びにこれを用いた複合型磁気へッド及び磁気

技術分野

本発明は、スピンバルブ型の磁気抵抗効果ヘッドに関し、特に端子部側に自由磁性層へノくィァス磁界を印加するための積層を有するピンノレブ型の磁気抵抗効ド並びにこれを使用する複合型へッド及び画装置に関する。背景技術

現在、ハードディスク »装置（HDD： Hard Disk Drive )等の磁気言 £ϋ媒体 . 装置に搭載されている磁気へッドには異方性磁気抵抗効果 (AM R： Anisotropic agnetoresistive ) 素子が最も多く使用されている。しかし言密度の向上に伴い、より感度の高いスピンバルブ磁気抵抗効果（SVMR： Spin Valve Magnetoresistive )膜を使用したスピンバルブ型の磁気抵抗効果磁気へッド（以下、 SVMRへッド）の実用化の動きが本格化し、製品化され始めている。

SVMRへッドは、一般に図 1に示すような基本的な積層を含んでいる。基板 101の上に、反強磁性層 102、固定磁性層 103、非磁性層 104、自由磁性層 105カ顺に積層された SVMR膜で素を形成している。この素"？" ¾の幅 Cがハードディスク等の磁気媒体からの信号磁界 Hs i gを検知する感磁部 Sとなる。そして、 SVMRヘッドはこの幅 C方向において素"？ ¾の両端にはそれぞれ端^ T1A, T1 Bを有してレゝる。これらの端 T1 A, TI Bには、例えば硬質強磁性層 107A、 107Bの上部に導電性の m@端子 106 A、 106 Bが設けられている。ここで、硬質強磁性層 107 A、 107 Bは、端子部 T 1 A, T 1 B側から自由磁性層 105を矢印の方向（磁化容易軸方向）に磁化するための磁化ノくィァス手段である。

図 2は、他のタイプの SVMRへッド 200を示す。この SVMRへッド 20 0は端子オーバ一レイ（overlay ) と称されるタイプである。基本構成は図 1に示す S VMRへッド 1 0 0と同じであり、基板 2 0 1上に反強磁性層 2 0 2、固定磁性層 2 0 3、非磁性層 2 0 4、自由磁性層 2 0 5が順に積層されて S VMR 素子部が形成され、端子部 T 2 A, T 2 B側には硬質強磁性層 2 0 7 A、 2 0 7 Bを設けている。しかし、端子部 T 2 A, T 2 Bの電極端子 2 0 6 A， 2 0 6 B は、素子部の両端でその一部を覆うように形成される。このオーバーレイ型の S VMRへッド2 0 0では、端 T 2 A, T 2 Bによりオーバ一レイされた幅だけ感磁部 Sが素子幅 Cより狭くなる。従って、磁気言 fill密度の増大に伴って、磁気媒体のトラック幅を狭くした場合でも読取りを行うことができるように案出されたものである。

図 3は、さらに他のオーバ一レイ型の S VMRへッド 3 0 0を示す。基板 3 0 1上に反強磁性層 3 0 2、固定磁性層 3 0 3、非磁性層 3 0 4、自由磁性層 3 0 5力順に積層されて S VMR膜力形成されている。強磁性層 3 0 7 A, 3 0 7 B 及び端子電極 3 0 6 A, 3 0 6 Bが S VMR膜の両端を覆うことにより、端子部 T 3 A, T 3 Bが形成される。強磁性層 3 0 7 A, 3 0 7 Bとしては単層の硬質強磁性層又は単層の反強磁性層が使用されている。強磁性層 3 0 7 A, 3 0 7 B カ層の硬質強磁性層である場合には静磁界により、単層の反強磁性層である場合には交換結合磁界により、自由磁性層の磁化向きを矢印方向に向けるバイアス磁界を印加する。

なお、図 3で示す S VMRへッド 3 0 0では、前述図 1及び図 2で示した S V MRへッド 1 0 0、 2 0 0とは異なり、一方の端 T 3 A側から他方の端 T 3 B側まで反強磁性層 3 0 2、固定磁性層 3 0 3、非磁性層 3 0 4、自由磁性層 3 0 5から成る S VMR膜が延在している。しかし、 S VMRヘッド 3 0 0として外部磁界に反応する部分は両端^ T 3 A， T 3 Bの間の部分である。そこで、本明細書では S VMRへッドの内で S VMR膜を含み信号磁界 H s i gを感磁する部分を素子部と称す。また、この素子部の両側にあって導電性の電極端子と、さらにその下に存在する積層部分も含めて端とる場合がある。

さて、図 1で示した S VMRへッド 1 0 0は、端側の硬質強磁性層 1 0 7 A、 1 0 7 Bから自由磁性層 1 0 5へバイアス磁界を印加している。そのため、自由磁性層 1 0 5の両端では硬質強磁性層 1 0 7 A、 1 0 7 Bからのバイアス磁界が強く、中央部では磁界が弱いという不均一状態となる。したがって、自由磁性層 1 0 5を単磁区化すること力しく、磁気記録媒体からの信号磁界 H s i g を感度良く検出できない場合があつた。

また、硬質強磁性層 1 0 7 A、 1 0 7 Bからの漏れ磁界は、固定磁性層 1 0 3 にまで及ぶ。そのため信号磁界 H s i gに対して平行状態で固定しておくべき固定磁性層 1 0 3の磁化方向が傾くという問題があつた。

さらに、 S VMRへッド 1 0 0はその製造工程においては、基板 1 0 1上に、反強磁性層 1 0 2、固定磁性層 1 0 3、非磁性層 1 0 4、自由磁性層 1 0 5を順に積層して S VMR膜を形成して、その後所定寸法の素^とするために通常エッチングされる。このエッチングにより、素子部の両端には結晶状態力乱され磁性を失った非磁性部 Nが形成されてしまう。この非磁性部 Nは信号磁界 H s i gに対して反応する自由磁性層 1 0 5の両端にも形成されるため、感磁できる素子の幅を設計以下に狭め、またノィズ発生の原因となり問題となっている。

また、図 2に示すオーバーレイ型の S VMRへッド 2 0 0は、素は図 1の S VMRへッド 2 0 0と同様にエッチングにより形成される。電極端子 2 0 6 A, 2 0 6 Bが |ίίϊ己非磁性部 Nを丁度覆うように形成できれば、感度を維持し素子幅を狭めた S VMRへッド 2 0 0とすることができる。し力、し、製造工程で電極端子 2 0 6 A, 2 0 6 Bを確実に非磁性部 N上に位置決めすることは非常に困難である。さらに、電腿子 2 0 6 A， 2 0 6 Bによりオーバ一レイされた自由磁性層 2 0 5の両端は自由磁性層としての機能が残っている。そのため、この自由磁性層 2 0 5の両端力信号磁界 H s i gに反応して、ノイズ発生の原因となる場合がある。また、トラック幅が狭いハードディスク等の読み取りを行う場合には、この部分が隣のトラックを読んでしまう所謂クロストークを発生させる原因ともなる。

また、図 3に示すオーバーレイ型の S VMRへッド 3 0 0は、強磁性層 3 0 7 A, 3 0 7 Bが端の上から自由磁性層 3 0 5に平面的に接して強レ、バイアス磁界を印加している。しかし、強磁性層 3 0 7 A, 3 0 7 Bを単層の硬質強磁性層とした場合には、端で十分な厚さを確保することが困難である。そのため、自由磁性層 3 0 5の磁化方向を制御するために必要なバイアス磁界を印加できず、信号磁界 H s i gに対して感度のよい素とすることができなかった。

一方、強磁性層 3 0 7 A, 3 0 7 Bを単層の反強磁性層とした場合には、交換結合磁界により反強磁性層から自由磁性層 3 0 5へバイアス磁界が印加される。このノくィァス磁界は通常 1 0 0から 4 0 0 O e程度であり、磁気記録媒体からの信号磁界 H s i gにより端子部に存在する自由磁性層 3 0 5まで回転してノイズを発生する原因となった。

以下、本発明について、詳細に説明する。

なお、本明細書では矢印などで所定の方向を意味するような場合には「向き」の語を使用し、その前後方向で向きを考慮しない場合は「方向」の語を使用している。発明の開示

そこで、本発明の目的は、前述した多くの問題を解消したスピンバルブ型の磁気抵抗効果へッド（S VMRへッド）及びこのへッドを搭載した磁気記録媒体駆動装置を提供することにある。

上記の目的は、請求の範囲第 1項に記 ir る如く、素と、その両端に端子部を有するスピンバルフ気抵抗効果へッドであって、一方の端から他方の端まで形成した第 1自由磁性層と、上記第 1自由磁性層上で上記両端に、接する前後の磁性層の磁化向きを略反平行とする機能を備えた反平行結合中間層、軟磁性層及び検出すベき外部磁界の方向に対して略直角のノ <ィァス磁界を上記軟磁性層に印加する第 1反強磁性層を有する積層とを含むスピンバルフ気抵抗効果へッドにより達成される。

請求の範囲第 1項で記載の発明においては、端で第 1反強磁性層が軟磁性層にバイアス磁界を印加する。このバイアス磁界による磁化方向は磁気記録媒体からの信号磁界 H s i gの方向に対して略直角である。なお、ここで略直角には直角と、この直角から前後へ 1 0度程度傾いた範囲も含む。

また、端子部で軟磁性層と第 1自由磁性層は反平行結合中間層を間に挟んで対向している。反平行結合中間層は軟磁性層の磁化向きと第 1自由磁性層の磁化の向きを略反平行とする。ここで、 IB各反平行とは磁化の向き力反対で平行又は、この平行から前後へ 1 0度傾レ、た範囲にある場合も含む。

軟磁性層と第 1自由磁性層は反平行結合中間層を介して磁気的に相互に結合する。すなわち、軟磁性層と第 1自由磁性層の磁界は 1つの閉じたループを描くようになる。その一方で外部からの磁界に対しては軟磁性層と第 1自由磁性層とが互いに補助する関係となって自らの磁化方向力くことを防止する。

このような本発明の S VMRへッドでは、外部磁力零のときには、素^^に存在する第 1自由磁性層の磁化方向は、端に存在する第 1自由磁性層の磁化方向と同一である。一方、信号磁界 H s i gを受けると素子部に存在する第 1自由磁性層の磁化方向だけが回転する。この時、端に存在する第 1自由磁性層の磁化方向は前述したように軟磁性層及び反平行結合中間層により拘束されて不感となっている。したがって、端子部の第 1自由磁性層は信号磁界 H s i gに対して回転しない。

なお、に応じて、編己 S VMRへッドに保護層、腿層、ギャップ層等を追加してもよレ、。

そして、請求の範囲第 2項に記載する如く、請求の範囲第 1項に記載のスピンバルブ気抵抗効果へッドは、 ΙίίΙ己反平行結合中間層は媚己一方の端から前記素子部を通り前記他方の端子部まで形成され、かつ編己第 1自由磁性層の下に該第 1自由磁性層側から順に非磁性層、固定磁性層及び第 2反強磁性層を設けた構成とすることができる。

また、請求の範囲第 3項に記載する如く、請求の範囲第 1項に記載のスピンバルブ磁気抵抗効果へッドは、 it己反平行結合中間層及び lit己軟磁性層は ri己一方の端子部から編己素を通り編己他方の端 ¾5まで形成され、該軟磁性層は第 2自由磁性層となり、かつ ΐίΙ己第 1自由磁性層の下に該第 1自由磁性層側から順に非磁性層、固定磁性層及び第 2反強磁性層を設けた構成とすることもできる。また、請求の範囲第 4項に記載する如く、請求の範囲第 1項に記載のスピンバルブ磁気抵抗効果へッドは、前平行結合中間層及び前記軟磁性層は ίίϊ£一方の端から編己素 ^を通り編己他方の端まで形成され、該軟磁性層は第 2自由磁性層となり、かつ素で上記第 2自由磁性層の上に該第 2自由磁性層側から順に非磁性層、固定磁性層、第 2反強磁性層を設けた構成とすることもでさる。

また、請求の範囲第 5項に記載する如く、請求の範囲第 1項に記載のスピンバルブ磁気抵抗効果へッドは、前記素子部で、 ri己第 1自由磁性層の上に該第 1自由磁性層側から順に非磁性層、固定磁性層、第 2反強磁性層を設けた構成とすることもできる。

そして、請求の範囲第 6項に記載する如く、請求の範囲第 1項から第 5項のレ、ずれかに記載のスピンバルブ磁気抵抗効果へッドでは、編己第 1反強磁性層と、 it己軟磁性層又は爾己第 2自由磁性層との交換結合磁界は 1 0 0〇 eから 4 0 0 〇 eであることが好ましレ、。交換結合磁界は 1 0 0〇6から4 0 0〇6であれば、端において反平行結合中間層を介して第 1自由磁性層を磁気的に所定方向に固定し、外部磁界に対して不感とすることができる。一方、素においては信号磁界 H s i gの入力があつたときに第 1自由磁性層を単磁区化して回転させることができる。

また、請求の範囲第 7項に記載する如く、請求の範囲第 1項から第 5項のいずれかに記載のスピンバルブ磁気抵抗効果へッドでは、 il己反平行結合中間層はルテニゥ厶を含むことが好ましい。

さらに、本発明には請求の範囲第 8項に記載する如く、 ¾用の磁気へッドと言^ 用の磁気へッドを有し、再生用の磁気へッドが素 ¾3とその両端に端 ¾1を有し、一方の端から他方の端まで形成した第 1自由磁性層と、該第 1自由磁性層上で上記両端に、接する前後の磁性層の磁化向きを略反平行とする機能を備えた反平行結合中間層、軟磁性層及び検出すべき外部磁界の方向に対して略直角のバイアス磁界を上記軟磁性層に印加する第 1反強磁性層を有する積層とを含むスピンバルフ気抵抗効果へッドである、複合型磁気へッドも含む。そしてさらに、本発明には請求の範囲第 9項に記載する如く、磁気媒体及び記録媒体の表面に対向して記録 ·再生を行うための複合型磁気へッドを含み、前記複合型磁気へッドの磁気へッド部として、素子部とその両端に端を有し、一方の端から他方の端まで形成した第 1自由磁性層と、該第 1自由磁性層上で上記両端に、接する前後の磁性層の磁化向きを略反平行とする機能を備えた反平行結合中間層、軟磁性層及び検出すべき外部磁界の方向に対して略直角のバイアス磁界を上記軟磁性層に印加する第 1反強磁性層を有する積層とを含むスピンバルブ気抵抗効果へッドを搭載した磁気言 £ϋ媒 ίί«装置も含む。図面の簡単な説明

図 1は従来の S VMRへッドの IP各構成をを示す図、

図 2は従来の端子ォ一ノく一レイタイプの S VMRへッドの各構成を示す図、図 3は、従来の他のオーバーレイタイプの S VMRへッドの ¾SH各構成を示す図、図 4は、第 1実施例の S VMRヘッドの要部断面を示す図、

図 5は、第 2実施例の S VMRへッドの要部断面を示す図、

図 6は、第 2実施例の S VMRへッドの層構成を示す斜視図、

図 7は、第 3実施例の S VMRへッドの要部断面を示す図、

図 8は、第 4実施例の S VMRへッドの要部断面を示す図、

図 9は、第 1実施例の S VMRヘッドの製造フローを示す図、

図 1 0は、第 3実施例の S VMRへッドの製造フローを示す図、

図 1 1は、第 1実施例の S VMRへッドをハードディスク ¾ίδ装置に組込んだ図、

図 1 2は、複合型磁気へッドに採用された S VMRへッドの製造フローを示す図、

図 1 3は、本発明の S VMRへッドを含む磁気へッドを搭載した磁気言媒体装置の要部を示す図である。発明の実施をするための最良の形態

以下、本発明の第 1実施例を図 4に基づき説明する。図 4は、本発明の第 1実施例の S VMRへッド Aの要部断面図である。本実施例の S VMRへッド Aはオーバーレイ型である。端 TAA、 TA B側に第 1反強磁性層 1 9 A、 1 9 Bと軟磁性層 1 8 A、 1 8 B、反平行結合中間層 1 7及び第 1自由磁性層 1 6の積層を含む例を示す。

SVMRヘッド Aは、例えば^ ¾のアルミ又はセラミック製の基板 1 1上に、下地層 12、第 2反強磁性層 13、固定磁性層 14、非磁性層 15、第 1自由磁性層 16及び反平行結合中間層 17を下から順に積層した基本の積層体を含む。ここで最上層となる反平行結合中間層 17の端 TAA、 TAB側には順に軟磁性層 18 A、 18B、第 1反強磁性層 19A、 19 B力さらに積層される。この第 1反強磁性層 19 A、 19 B上には、導電性の電極端子 20 A、 20 Bを設ける。

下地層 12は結晶配向性や結晶構造制御のために設け、例えばクロム（Cr) を使用することができる。第 2反強磁性層 13は固定磁性層 14の磁化方向を信号磁界 Hs i gと平行又はこの平行から前後に 20度以内の傾きとなるように磁化を固定する。この第 2反強磁性層 13としては、固定磁性層 14との間の交換結合磁界が 100〇e以上、好ましくは 200から 60 OOeである磁性材を使用すること力好ましい。また、この磁性材として規則系及び不規則系どちらを使用してもよく、例えばパラジウム一白金一マンガン（PdPtMn)、白金一マンガン（PtMn)、パラジウム一マンガン（PdMn)、ニッケル一マンガン ( iMn)、クロム一マンガン（CrMn)、酸化ニッケル（N i〇）及びィリジゥムマンガン（I rMn)から選択できる。固定磁性層 14としては、例えばコバルト一鉄（CoFe)又はコバルト一鉄一ホウ素（CoFeB)を含む層を使用することができる。非磁性層 15としては例えば銅 (Cu)を含む層を使用することができる。第 1自由磁性層 16としては、例えばコバルト一鉄（Co Fe)を含む層とニッケル一鉄（N i F e)を含む層からなる 2層、又はコバルトー鉄一ホウ素（CoFeB)を含む層とニッケル—鉄（Ni Fe)を含む層からなる 2層を使用することができる。反平行結合中間層 17としてはルテニウム (Ru)を含む層を使用することができる。

また、 ¾¾JTAA. TAB側の軟磁性層 18A、 18 Bとしては例えば、ニッケル一鉄（Ni Fe)を含む層を使用することができる。（第 2自由磁性層となる場合がある）第 1反強磁性層 19 A、 19 Bとしては規則系及び不規則系どちらの磁性材料を使用してもよく、例えばパラジウム一白金一マンガン（Pd P tMn)、白金一マンガン（P tMn)、パラジウム一マンガン（PdMn)、ニッケル一マンガン（NiMn)、クロム一マンガン（CrMn)、酸化ニッケル（N i〇）及びィリジゥムマンガン（ I rMn) から選択できる。

ただし、端子部 TAA、 TAB側において、第 1反強磁性層 1 9A、 1 9 Bは軟磁性層 1 8 A、 1 8 Bにバイアス磁界を印加して、軟磁性層 1 8 A、 1 8 Bの磁化方向が信号磁界 Hs i gと略直角となるように固定する。そのために、軟磁性層 1 8 A、 1 8 Bとの間の交換結合磁界が l O OOeから 400〇eとなる磁性材を使用することが好ましレ、。

なお、上述した各層の膜厚については、第 1反強磁性層の膜厚としては 0. 0 05 / mから 0. 05 mであり、例えばこれに P d P t Mnを使用したときには 0. 005 01から0. 025〃mであり、 N i〇を使用したときには約 0. 05〃mである。軟磁性層（又は第 2自由磁性層）の膜厚としては 0. 002〃 mから 0. 0 1 mであり、例えばこれに N i F eを使用したときには 0. 00 2〃11から0. 005〃mである。反平行結合中間層の膜厚として、例えば Ru を使用したときには 0. 0006 zmから 0. 0009〃mである。第 1自由磁性層の膜厚としては 0. 0025〃mから 0. 0 1 2〃mであり、例えばこれに CoFeと Ni Feを含む層を使用したときには 0. 0025〃111から0. 0 1 mであり、 CoFeBと Ni Feを含む層を使用したときには 0. 003〃m から 0. 0 1 2 mである。

また、固定磁性層としては例えば 0. 002〃mから 0. 005 /m、第 2反強磁性層としては例えば 0. 005〃mから 0. 025 の膜厚を選択することができる。

そして、電極端子 20 A、 20Bとしては例えば金 (Au)、白金（P t) 又は銅（Cu) を使用することができる。この電極端子 20A、 20B間には磁気言 £11媒体からの信号磁界 Hs i gを検出するためにセンス I s電流が流される。本第 1実施例の S VMRへッド Aにおいては、第 1反強磁性層 1 9 A、 1 9 B はバイアス磁界を軟磁性層 1 8 A、 1 8 Bに印加する。このバイアス磁界の磁化方向は信号磁界 Hs i gに対して略直角（図 4では紙面に水平方向）である。本例の場合、図 4の矢印で示すように軟磁性層 1 8A、 1 8 Bの磁化向きは右向きである。

また、端 TAA、 TAB側において、第 1自由磁性層 1 6は反平行結合中間層 1 7を間に挟んで軟磁性層 1 8 A、 1 8 Bと磁気的に結合される。第 1自由磁性層 1 6の端 TAA、 TA Bでの磁化の向きは、反平行結合中間層 1 7を間にすることで、軟磁性層 1 8 A、 1 8 Bから印加される磁界の磁化向きと略反平行（左向き）となる。

それぞれの端子部 TAA、 TA Bにおいて第 1自由磁性層 1 6と軟磁性層 1 8 A、 1 8 Bは閉磁界を形成することになる。そのため、第 1自由磁性層 1 6と軟磁性層 1 8 A、 1 8 Bは自らの磁化の向きに^を与えるような外部磁界に対しては、互いに補助して傾くことを防止する。その結果、外部磁界を受けたときに第 1自由磁性層 1 6の端子部 TAA、 TA B側の回転は規制される。

—方、端子部 TAA、 TA Bの間の素子部において、第 1自由磁性層 1 6の磁化向きは信号磁界 H s i g力零である時には、両端^ PTAA、 TA Bの磁化の向きに習って左向きである。し力、し、素における第 1自由磁性層 1 6の磁化方向を規制する磁化は弱く、外部からの磁界に対しては反応して回転できる。したがって、磁気記録媒体からの信号磁界 H s i gが入力されると素子部にある第 1自由磁性層 1 6の磁化方向は信号磁界 H s i gに応じて回転する。そして、素にある第 1自由磁性層 1 6の磁化方向と固定磁性層 1 4の磁化方向に角度が生じる。この角度の余弦に比例した抵抗変化が端子電極 1 9 A、 1 9 Bに流れるセンス電流の変化となって現われる。つまり、磁気言媒体からの信号磁界 H s i gを電圧変化として検出できることになる。

以上のような本発明の第 1実施例の S VMRへッド Aによれば、端 ΤΑΑ、 TA B側に存在する第 1自由磁性層 1 6を外部磁界に対して確実に不感とし、素 ^側は単磁区化することができる。従って、従来のオーバーレイ型の S VMR へッドのように端 ^に存在している自由磁性層を原因としたノイズ、クロストークといった問題を生じない。また、 S VMR膜の両端上に ¾ TAA、 T A Bを形成するオーバーレイ型であるので、 S VMR膜を加工する際に発生する結晶力^れた非磁性部は素周辺には存在しない。また、第 1自由磁性層 1 6 へのバイアス磁界は第 1反強磁性層 1 9 A、 1 9 Bを使用するので硬質強磁性層を使用した場合に問題となる漏れ磁界が発生しない。したがって、固定磁性層 1 4の磁化方向を固定するための第 2反強磁性層 1 3からの交合磁界を従来より弱めに設定することができる。

次に、本発明の第 2実施例を図 5及び 6に基づき説明する。図 5は、本発明の第 2実施例の SVMRへッド Bの要部断面図である。図 6は片側の ¾ TBA を含めて SVMRへッド Bの層構造を示す斜視図である。本実施例の SVMR へッド Bもオーバーレイ型である。本実施例の SVMRへッド Bは己第 1実施例の SVMRへッド Aに類似した層構成を有している。 SVMRへッド Aでは軟磁性層 18 A、 18 Bとしてレヽた磁性層を、端子部 T B Aから端子部 T B Bまで連続して設けて第 2自由磁性層 18 Xとした例である。

なお、第 1実施例の SVMRヘッドと同位には、同ーを付している。また、特に説明を加えないときには材料、磁化方向等の条件は第 1実施例の場合と同様である。

本第 2実施例でも、端 TBA、丁88側には第1反強磁性層19A、 1 9 Bと第 2自由磁性層 18 X、反平行結合中間層 17及び第 1自由磁性層 16の積層を含んでいる。

SVMRヘッド Bの両端 TBA、 TBB側において、先ず第 1反強磁性層 19A、 1 9 Bが第 2自由磁性層 18 Xへバイアス磁界を印加する。さらに第 2 自由磁性層 18 Xの磁界が反平行結合中間層 17を介して第 1自由磁性層 16へ反平行の磁界を与える。

図 5及び図 6に示すように、素"？^において外部磁界が存在しない時には、第 1自由磁性層 16の磁化向きと第 2自由磁性層 18 Xとは反平行状態にある。そして、図 6に示すように信号磁界 Hs i gが入力されると、反平行状態を維持したままで回転する。この時、第 1自由磁性層 16及び第 2自由磁性層 18 の端子部 TBA、 TBB側は、第 1反強磁性層 19A、 19 Bからのバイアス磁界により磁化方向が固定され不感の状態にある。

本第 2実施例の SVMRヘッド Bによっても、端子部 TBA、 TBB側に存在する第 1自由磁性層 16及び第 2自由磁性層 18 Xを外部磁界に対して確実に不感とし、素 ¾5側は単磁区化することができる。従って、従来のオーバーレイ型の S VMRヘッドのように端に存在している自由磁性層を原因としたノィズ、クロストークといった問題を生じない。また、 SVMR膜の両端上に ¾¾ΓΓΒ A、 TBBを形成するオーバーレイ型であるので、 SVMR膜を加工する際に発生する結晶が壊れた非磁性部は素周辺には存在しない。また、第 1自由磁性層 16へのバイアス磁界は第 1反強磁性層 19A、 1 9 Bを使用するので硬質強磁性層を使用した場合に問題となる漏れ磁界が発生しない。

以上で説明した第 1実施例の S VMRへッド A及び第 2実施例の S VMRへッド Bはオーバ一レイ型である。したがって、製造工程において素子の幅を狭くするように端"？^を形成することがきる。この場合、密度の増加によりトラック幅が狭くなつた磁気言 £11媒体からの信号磁界 Hs i gを感度良く検出できる。なお、上記 SVMRヘッド A、 Bの製造方法については後述する。

次に、本発明の第 3実施例を図 7に基づき説明する。図 7は、本発明の第 3実施例の SVMRへッド Cの要部断面図である。本第 3実施例の SVMRへッド C は前述した第 1、第 2実施例の SVMRヘッドとは異なり、オーバーレイ型ではなく、素と略同じ高さで両端に TCA、 TCBが設けられる。 SVM Rへッド Cでは素"？の層構成を逆にし、非磁性層 45、固定磁性層 44及びこの固定磁性層 44にバイアス磁界を印加する第 2反強磁性層 43を上部側に位置させている。

SVMRへッド Cにおいても、下層部に下から順に第 1自由磁性層 16、反平行結合中間層 17、第 2自由磁性層 18Yを有している。この 3層 16、 17、

18 γは一方の端 ^rrcAから他方の TCBまで延在している。そして、端子部 TCA、 TCBにおいて第 1反強磁性層 19A、 19 B力第 2自由磁性層 18 Y上に形成される。

したがって、第 1反強磁性層 19 A、 19Bとこの 3層 16、 17、 18 Yの関係では、第 1反強磁性層 19 A、 19B力 3層 16、 17、 18Yを覆うォーバーレイの状態となっている。

したがって、本第 3実施例の SVMRヘッド Cでも、端子部 TCA、 TCB側には第 1反強磁性層 19 A、 19 Bと第 2自由磁性層 18 Y、反平行結合中間層 17及び第 1自由磁性層 16の積層を含んでいる。

なお、前述した第 1、第 2実施例の SVMRへッドと同"^位には、同一符号を付している。また、特に説明を加えないときには材料、磁化方向等の条件は前述第 1実施例の場合と同様である。

以上のような SVMRヘッド Cにあっては、端 TCA、 TCB側では、先ず第 1反強磁性層 1 9 A、 1 9 Bが第 2自由磁性層 1 8 Yへバイァス磁界を印加する。さらに第 2自由磁性層 1 8 Yの磁界が反平行結合中間層 1 7を介して第 1 自由磁性層 1 6へ反平行の磁界を与える。

素 ΐ ^において、外部磁界が存在しない時には、第 1自由磁性層 1 6の磁化向きと第 2自由磁性層 1 8 Υの磁化方向とは反平行状態にある。そして、信号磁界 Hs i gが入力されると、反平行状態を維持したままで回転する。この時、第 1 自由磁性層 1 6及び第 2自由磁性層 1 8Yの端子部 TCA、 TCB側は、第 1反強磁性層 1 9 A、 1 9 Bからのバイアス磁界により磁化方向が固定され不感の状態にある。したがって、本第 3実施例の SVMRへッド Cによっても、端子部 TCA、 TCB側に存在する第 1自由磁性層 1 6及び第 2自由磁性層 1 8 Yを外部磁界に対して確実に不感とすることができる。従来の SVMRへッドのように端^に存在している自由磁性層を原因としたノイズ、クロストークといった問題は生じない。

前述したように、本第 3実施例の SVMRへッド Cでは、端子部 TCA、 TC B部仴 ίΐにおいて第 1反強磁性層 1 9 Α、 1 9 Βが第 1自由磁性層 1 6、反平行結合中間層 1 7、第 2自由磁性層 1 8 Υを覆う状態となっている。そのため、 SV MR膜を加工する際に発生する結晶が壊れた非磁性部は第 1自由磁性層 1 6及び第 2自由磁性層 1 8 Yの素周辺には存在しない。すなわち、 SVMRへッド Cは完全なオーバーレイ型ではないがオーバーレイ型とした場合と同様の長所を有している。また、第 1自由磁性層 1 6へのバイアス磁界は第 1反強磁性層 1 9 A、 1 9 Bを使用するので硬質強磁性層を使用した場合に問題となる漏れ磁界が発生しないことは同様である。

次に、本発明の第 4実施例を図 8に基づき説明する。図 7は、本発明の第 4実施例の SVMRへッド Dの要部断面図である。本第 4実施例の SVMRへッド D は前述した第 3実施例の SVMRへッド Cと類似した層構成を有する。本第 4実施例の SVMRへッド Dは第 1自由磁性層 1 6のみが一方の TCAから他方の端^ T C Bまで延在している。 SVMRヘッド Dでは、端子部 TCA、 TCB側において、第 1反強磁性層 1 9 A、 1 9 Bと軟磁性層 1 8 A、 1 8 B、反平行結合中間層 1 7 A、 1 7 Bがこの第 1自由磁性層 1 6上を覆っている。

そして、本第 3実施例でも、端子部 TDA、 TDB側には第 1反強磁性層 1 9 A、 1 9 Bと軟磁性層 1 8 A, 1 8 B、反平行結合中間層 1 7 A、 1 7 B及び第 1自由磁性層 1 6の積層を含んでいる。

なお、前述した第 1、 3実施例の SVMRヘッドと同^ 15位には、同一符号を付している。また、特に説明を加えないときには材料、磁化方向等の条件は前述の実施例の場合と同様である。

以上のような SVMRへッド Dにあっては、端 TDA、 TDB側では、先ず第 1反強磁性層 1 9 A、 1 98が軟磁性層1 8八、 1 8 Bへ右向きのバイアス磁界を印加する。さらに軟磁性層 1 8 A、 1 8 Bの磁界が反平行結合中間層 1 7 A, 1 7 Bを介して第 1自由磁性層 1 6の端子部 TDA、 TDB側へ反平行（左向き）の磁界を与える。

素^ |5において、外部磁界力存在しない時には、第 1自由磁性層 1 6の磁化向きは端子部の磁化向きに習って左向きである。そして、信号磁界 Hs i gが入力されると回転する。この時、第 1自由磁性層 1 6の端子部 TDA、 TDB側は、第 1反強磁性層 1 9A、 1 9 Bからのバイアス磁界により磁化方向が固定され不感の状態にある。

したがって、本第 4実施例の SVMRへッド Dによっても、前述した実施例の

SVMRへッドと同様な効果を有する。

次に前述した本発明の SVMRへッドの製造法について、説明する。

図 9は第 1実施例で説明した、オーバ一レイ型の SVMRへッド Aの製造工程を示すフロー図である。

図 9 ( 1 ) では、少なくとも第 2反強磁性層 1 3、固定磁性層 14、非磁性層 1 5、第 1自由磁性層 1 6、反平行結合中間層 1 7からなる積層 SVを成膜下後、レジスト R 1を積層 SVに載せて使用する磁気へッドに合わせて素子形状にエツチングする。

図 9 (2) では上記レジスト R 1を取り除く。この時、固定磁性層 1 4の磁化方向を信号磁界 H s i gと略平行となるように固定するために第 1の磁場中処理 T 1を行う。例えば、第 2反強磁性層 1 3と固定磁性層 1 4の交換結合磁界が 1 0 0〇e以上、好ましくは 2 0 0から 6 0 0 0 eとなるように設定する。従来においては固定磁性層のを固定するのに少なくとも 6 0 0 0 eをとしたが、本発明では自由磁性層側のバイアス磁界を第 1反強磁性層 1 9 A、 1 9 Bにより発生させているので、固定磁性層 1 4側の交換結合磁界を弱くすることができる。図 9 ( 3 ) では、端^ Pをオーバ一レイ型とするために、レジスト R 1より幅力狭いレジスト R 2を積層 S Vの素子部となる領域に載せる。この時、エツチングにより結晶構造が破壊され発生した非磁性部 Nは積層 S Vの両端にあるので、レジスト R 2の位置精度は従来の場合より低くても良い。このレジスト R 2の幅を狭めることで、密度の高レ、磁気記録媒体の狭幅トラックに対応する素子幅とすることも可能である。

図 9 ( 4 ) では、積層 S Vの両端を覆うように少なくとも軟磁性層 1 8 Α、 1 8 Β及び第 1反強磁性層 1 9 Α、 1 9 Βを積層して端子部を形成する。

その後、レジスト R 2を除き、第 1反強磁性層 1 9 Α、 1 9 Βから軟磁性層 1 8 Α、 1 8 Βへ信号磁界 H s i gに対して略直角となるバイアス磁界が印加されるように、第 2の磁場中処理 T 2 (図示せず）を行う。ここでの交換結合磁界は、例えば 1 0 0〇eから 4 0 0〇eとなるように設定する。なお、第 1反強磁性層 1 9 A、 1 9 Bと第 2反強磁性層 1 3は規則系及び不規則系の磁性材料を使用することができる。不規則系材料を使用した時には磁場中処理を省略することができる。第 1反強磁性層 1 9 A、 1 9 B及び第 2反強磁性層 1に規則系の材料を使用するときには、少なくとも一方は 3 0 0 °C以上のネール温度を有していることが好ましい。

第 2実施例に示した、 S VMRヘッド Bについても、図 9に準じて同様に製造することができる。この場合最初の積層 S Vを少なくとも第 2反強磁性層 1 3、固定磁性層 1 4、非磁性層 1 5、第 1自由磁性層 1 6、反平行結合中間層 1 7及び第 2自由磁性層とし、端を形成するオーバーレイ部分には少なくも第 1反強磁性層 1 9 A、 1 9 Bを含む。

次に、第 3実施例の S VMRへッド Cの製造法について説明する。図 1 0 (1) では、少なくとも第 1自由磁性層 1 6、反平行結合中間層 1 7、第 1自由磁性層 1 8 Y、非磁性層 45、固定磁性層 44及び第 2反強磁性層を含む積層 SV 2とする。

図 1 0 (2) では、第 1の磁場中処理を行う。条件は前述図 9 (2) の場合と同様である。

図 1 0 (3) では、素 ¾5となる領域が残るように、 R3を積層 SV2上に載せて、エツチングを行う。エツチングは第 2反強磁性層 1 8 Υが露出した時点で停止する。

図 1 0 ( 4 ) で、少なくとも第 1反強磁性層 1 9 Α、 1 9 Βを端子部側に成膜する。その後、レジスト R3を除き、第 1反強磁性層 1 9Α、 1 9Β力、ら第 2自由磁性層の端部側へバイアス磁界が印加されるように、第 2の磁場中処理 Τ 4 (図示せず）を行う。

第 4実施例に示した、 SVMRヘッド Dについても、図 1 0に準じて同様に製造することができる。この場合最初の積層 SV2を少なくとも第 1自由磁性層 1 6、非磁性層 45、固定磁性層 44、第 2反強磁性層 43とし、端子部には少なくも反平行結合中間層 1 7 Α、 17 Β、軟磁性層 1 8 Α、 1 8 Β、第 1反強磁性層 1 9 Α、 1 9 Βを含む層を積層する。

前述した本発明の実施例の SVMRヘッド A、 B、 C、 Dは再生用の磁気へッドとして使用できる。また、この磁気ヘッドは磁気言装置としてのハードディスク装置に搭載されて使用される。

図 1 1は、 Η¾として図 4の SVMRヘッド Αをノヽードディスク画装置の再生磁気へッドとして組込むと共に、磁気言 £ϋ用の誘導型の磁気へッドを並存させた、複合型磁気へッド 30全体の構成をしている。合わせてこの複合型磁気へッド 30に対向して配置されている磁気媒体としてのハードディスク 27を示している。

SVMRへッド Aは、複合型磁気へッド 30のうち、磁気へッド 3 1として採用されている。複合型磁気へッド 30は大別して、磁気へッド 3 1と記録磁気へッド 32から構成され、再生磁気へッド 31の上部シール 22力記録磁気へッド 32の Ei r部磁極（下部コア）を兼用するマージ型で、 ¾磁気へッド 3 1の背部には記録磁気へッド 3 2を付加するピギーバック構造となっている。

すなわち、図 1 1に示されるように、磁気へッド 3 1は S VMRへッド A を含み、この S VMRへッド Aは電極端子 2 O A, 2 0 Bを有している。 ¾磁気ヘッド 3 1はさらに S VMRへッド Aの両側に配置された 1½下部シールド 2 8及び再生上部シールド 2 2も含む。

上記磁気記録へッド 3 2は、磁気言コイル 2 5及びこの記録コイルの周囲を包囲する有縁層 2 4と、この有 «縁層 2 4と磁性ギャップ膜 2 3の両側に配置された、言 2ϋ下部磁極 2 2と言 £11上部磁極 2 6とを有している。なお、 ¾ 下部シールド 2 2は記録部の言 SII下部磁極と兼用されている。言 £ 上部磁極 2 2 はこれと対向して配置された記録上部磁極 2 6との間に、有機絶縁層 2 4及び磁極ギャップ膜 2 3を介して固定される。上記有機絶縁層 2 4内には記録コイル 2 5力埋設されている。このように、本複合型磁気へッド 3 0には ¾磁気へッド 3 1と言 £1录磁気へッド 3 2がー体的に形成される。

次に、図 1 2に示される、上記複合型磁気へッド 3 0の製造フローに基づいて説明する。

まず、ステップ S 4 0で ¾下部シールド 2 8膜を形成する。この下部シ一ルド 2 8は例えば窒素鉄系材料 F e—N膜からなる。

ステップ S 4 1で再生下部ギヤップ膜を形成する。再生下部ギヤップ膜は例えは避化アルミニウム（A l ₂ 0₃ ) からなる。

ステップ S 4 2で、図 9で示した工程に準じて図 4で示される S VMRへッド Aの積層を形成する。

ステップ S 4 3で、 ¾上部ギヤップ膜を形成する。この上部ギヤップ膜は、例えば避化アルミニウム（A l ₂ 0₃ ) からなる。

ステップ S 4 4で、 ¾上部シールド 2 2を形成する。この上部シールド 2 2は例えばニッケル一鉄（N i F e ) 力、らなる。

ステップ S 4 5で、記録ギヤップ層を形成する。

ステップ S 4 6で、記録コイル 2 5を形成する。

ステップ S 4 7で、上部言 fill磁極 2 6を形成する。ステップ S 4 8で、保護膜を形成する。

最後に、本発明の S VMRへッドを搭載した磁気記録媒 ί«1ι装置にっレ、て簡単に説明する。図 1 3は磁気媒体駆動装置の要部を示す図である。 mm 媒体瞧装置 6 0には磁気言 £11媒体としてのハードディスク 6 1が搭載され、回転駆動されるようになっている。このハードディスク 6 1の表面に対向して所定の浮上量で、たとえば前述した本発明の複合型磁気へッド 3 0が配置され、磁気記録と動作が行われる。なお、複合型磁気へッド 3 0はアーム 1 2 3から延びるスライダ 1 2 2の前端部に固定されている。磁気へッド 3 0の位置決めは、通常のァクチユエ一夕と電 ?Μ微動微動ァクチユエ一夕を組合せた 2段式ァクチユエ一力採用できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、後述の請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形 ·変更力可能である。

以上、詳述したことから明らかなように、本発明の S VMRへッドによれば、端子部側に少なくとも第 1自由磁性層、反平行結合中間層、軟磁性層（又はで第 2自由磁性層）及び第 1反強磁性層からなる積層を含むので、第 1自由磁性層 (及び第 2自由磁性層）の端側を外部磁界に対し不感とすることができる。このため、素子部においては第 1自由磁性層（及び第 2自由磁性層）は単磁区化される。したがって、信号磁界 H s i gを検出する素子部と端子部のエッジ部分が明瞭になるので、バルクハウゼンノイズの発生も抑制される。また、加工精度を高めることもできる。さらに、硬質 δ«性反強磁性層を使用して自由磁性層の磁化方向を規制するので漏れ磁界の発生を大幅に抑制できる。

したがって、本発明の S VMRへッドを使用すれば、磁気 Ϊ 媒体からの信号磁界 H s i gに対して、自由磁性層の磁化方向が回転して S VMR素子の抵抗値を線形に変化させることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 素子部と、その両端に端子部を有するスピンバルブ磁気抵抗効果ヘッドであつし、

一方の端子部から他方の端子部まで形成した第 1自由磁性層と、

上記第 1自由磁性層上で上記両端子部に、接する前後の磁性層の磁化向きを略反平行とする機能を備えた反平行結合中間層、軟磁性層及び検出すべき外 3¾界の方向に対して略直角のバイアス磁界を上記軟磁性層に印加する第 1反強磁性層を有する積層とを含む、スピンバルブ磁気抵抗効果へッド。

2. Ιίίϊ己反平行結合中間層は li己一方の端子部から Ιίίϊ己素子部を通り循己他方の端子部まで形成され、かつ前記第 1自由磁性層の下に該第 1自由磁性層側から順に非磁性層、固定磁性層及び第 2反強磁性層を設けた、請求の範囲第 1項記載のスピンノくルブ磁気抵抗効果へッド。

3. rfes平行結合中間層及び ii己軟磁性層は編己一方の端子部から mi己素子部を通り Ιίίϊ己他方の端まで形成され、該軟磁性層は第 2自由磁性層となり、かつ前記第 1自由磁性層の下に該第 1自由磁性層側から順に非磁性層、固定磁性層及び第 2反強磁性層を設けた、請求の範囲第 1項記載のスピンバルフ気抵抗効果へッド。

4. 編己反平行結合中間層及び編己軟磁性層は編己一方の端から爾己素子部を通り前記他方の端まで形成され、該軟磁性層は第 2自由磁性層となり、かつ素子部で上記第 2自由磁性層の上に該第 2自由磁性層側から順に非磁 1iH、固定磁性層、第 2反強磁性層を設けた、請求の範囲第 1項記載のスピンノルフ気抵抗効果へッド。

5 · 前記素で、 m 1自由磁性層の上に該第 1自由磁性層側から順に非磁性層、固定磁性層、第²反強磁性層を設けた請求の範囲第 1項記載のスピンバルブ磁気抵抗効果へッド。

6 . 前記第 1反強磁性層と、前記軟磁性層又は前記第 2自由磁性層との交換結合磁界は 1 0 0〇eから 4 0 O O eである、請求の範囲第 1項から第 5項いずれかに記載のスピンバルブ磁気抵抗効果へッド。

7. 前言平行結合中間層はルテニウムを含む、請求の範囲第 1項から第 5項レ、ずれかに記載のスピンバルブ気抵抗効果へッド。

8. ^用の磁気へッドと言 2 1用の磁気へッドを有し、

再生用の磁気へッドは、素子部とその両端に端子部を有し、一方の端子部から他方の端子部まで形成した第 1自由磁性層と、該第 1自由磁性層上で上記両端子部に、接する前後の磁性層の磁化向きを略反平行とする機能を備えた反平行結合中間層、軟磁性層及び検出すべき外部磁界の方向に対して略直角のバイアス磁界を上記軟磁性層に印加する第 1反強磁性層を有する積層とを含むスピンバルブ磁気抵抗効果へッドである、複合型磁気へッド。

9. 磁気言^媒体及び記録媒体の表面に対向して記録 ·再生を行うための複合型磁気へッドを含み、

前記複合型磁気へッドの胜磁気へッド部として、素とその両端に端を有し、一方の端から他方の端子部まで形成した第 1自由磁性層と、該第 1 自由磁性層上で上記両端に、接する前後の磁性層の磁化向きを略反平行とする機能を備えた反平行結合中間層、軟磁性層及び検出すべき外部磁界の方向に対して略直角のバイアス磁界を上記軟磁性層に印加する第 1反強磁性層を有する積層とを含むスピンバルフ気抵抗効果へッドを搭載した磁気 ϋ媒体 «I装置。