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JP3688229B2 - Magnetic sensing element and manufacturing method thereof - Google Patents

Magnetic sensing element and manufacturing method thereof Download PDF

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JP3688229B2
JP3688229B2 JP2001244312A JP2001244312A JP3688229B2 JP 3688229 B2 JP3688229 B2 JP 3688229B2 JP 2001244312 A JP2001244312 A JP 2001244312A JP 2001244312 A JP2001244312 A JP 2001244312A JP 3688229 B2 JP3688229 B2 JP 3688229B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気検出素子及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術及びその問題点】
磁気検出素子、例えばスピンバルブ型磁気抵抗効果素子は、反強磁性層と、固定磁性層と、非磁性導電層と、フリー磁性層とを有する多層膜のトラック領域の両側領域に、バイアス層と電極層とを備えている。このスピンバルブ型磁気抵抗効果素子素子では、固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化とがほぼ交叉する方向に設定されており、フリー磁性層の磁化は記録媒体からの漏れ磁束によって変動することにより、固定磁性層との磁化の関係で電気抵抗が変化し、これにより漏れ磁界が再生される。
【0003】
図14は、従来のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を記録媒体の対向面(ABS面)側から見た断面図である。同図に示すスピンバルブ型磁気抵抗効果素子(第1従来例)は、下地層101の上に形成される反強磁性層102が図示するトラック幅Tw方向(X方向)に長く形成され、トラック幅領域の中心(以下、便宜的にX方向の中央ということがある)では反強磁性層102が高さ寸法d1だけ突出して形成されている。そして、この突出した反強磁性層102上に、固定磁性層103、非磁性導電層104、フリー磁性層105及び保護層106が形成されており、下地層101から保護層106までの積層体が多層膜107を構成している。
【0004】
この第1従来例のスピンバルブ型薄膜素子では、反強磁性層102がPt−Mn(白金−マンガン)合金膜などにより形成される。固定磁性層103の磁化は反強磁性層102との界面で発生する交換結合磁界により、ハイト方向(図示Y方向)に固定される。固定磁性層103及びフリー磁性層105は、Ni−Fe(ニッケル−鉄)合金、Co(コバルト)、Fe−Co(鉄−コバルト)合金、Fe−Co−Ni合金などで形成されている。非磁性導電層104は、Cu(銅)などの電気抵抗の低い非磁性導電材料で形成されている。Z方向は、薄膜の積層方向である。
【0005】
そして、図中X方向に延ばされて形成された反強磁性層102上から、及び多層膜107の側面にかけて、Cr(クロム)などで形成された緩衝膜及び配向膜となるバイアス下地層108が形成されており、このバイアス下地層108上には、例えばCo−Pt(コバルト−白金)合金などで形成したハードバイアス層(硬磁性層)109が積層されている。
【0006】
このハードバイアス層109は、図中X方向(トラック幅方向)に着磁されており、このハードバイアス層109からX方向へのバイアス磁界により、フリー磁性層105の磁化は同一のX方向に揃えられている。バイアス下地層108は、ハードバイアス層109から発生するバイアス磁界を増大させる。
【0007】
さらに、このハードバイアス層109の上には、Cr(クロム),Au(金),Ta(タンタル),W(タングステン)などで形成された電極層111が積層されている。
【0008】
上述したように、反強磁性層102及び多層膜107の側面にかけて設けたバイアス下地層108の存在により、ハードバイアス層109から発生するバイアス磁界を増大できるようになっている。ところで、このハードバイアス層109は、フリー磁性層105の磁化方向を揃えるためのものであるが、フリー磁性層105付近においてこのハードバイアス層(硬磁性層)109から発生するバイアス磁界を増大させることが必要である。
【0009】
しかしながら、このようなスピンバルブ型薄膜素子では、つまり、反強磁性層102を中央部の他に両側領域にも残して、その両側の反強磁性層102上にバイアス下地層108及びハードバイアス層109を積層させる構成のものにあっては、反強磁性層102上のハードバイアス層109の結晶配向が好ましくない方向になるといった現象を起こし、ハードバイアス層109の磁気特性が劣化するトラブルを生じている。その結果、再生波形の直線性や安定性の劣化をもたらしている。
【0010】
即ち、ハードバイアス層109のバイアス特性は、これを形成する際のバイアス下地層108の配向構造に非常に強く依存しているが、このバイアス下地層108は、例えばCrの場合、本来の結晶配向から、その直下にある反強磁性層102との積層構造により、この反強磁性層102の結晶配向に拘束されて変化するのではないか、と考えられている。このため、そのバイアス下地層108上に積層されたハードバイアス層109の保磁力が低下してしまうわけである。
【0011】
そこで、例えば図15に示すように、下部シールド層112及び下部ギャップ層113の上に、多層膜107を形成後、電極層111及びハードバイアス層109形成の際に、前処理ミリングを過剰に行い、多層膜107に形成された反強磁性層102において、この両側に延出する部分さらにその直下にある下部ギャップ層113の一部までオーバエッチによって取り除いた後に、バイアス下地層108を積層させたスピンバルブ型薄膜素子(第2従来例)も知られている。
【0012】
このような構成のスピンバルブ型薄膜素子では、良好なハードバイアス特性が得られるが、多層膜107の側面においてバイアス層109が先細りの状態(フリー層105近傍でのハードバイアス層109の膜厚が減少してしまう)を呈している。そのため、フリー磁性層105の側面付近では、ハードバイアス層109が所望の膜厚を形成することが不可能な状態である。従って、フリー磁性層105付近において、ハードバイアス層(硬磁性層)109から発生するバイアス磁界をより有効に印加させることが困難であった。
【0013】
従って、所要の保磁力を発揮するためには、多層膜107の両側領域での前処理ミリング量については、少なくとも多層膜107の全てを除去するか、それより深くイオンミリングすること(オーバーエッチ)が好ましい。ところが、このように多層膜を全て除去し、若しくはそれより深くイオンミリングすると、ハードバイアス層109が先細りの状態となり、フリー磁性層105に有効なバイアス磁界を印加することが難しくなり、再生波形の直線性や安定性が欠如してしまう。
【0014】
【発明の目的】
本発明の目的は、上記した事情に鑑み、再生波形の直線性や安定性に優れた磁気検出素子及びその製造方法を得ることにある。
【0015】
【発明の概要】
本発明に係る磁気検出素子は、基板上に形成されたギャップ層と、このギャップ層上に少なくとも反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層を順に積層して形成された多層抵抗膜と、この多層抵抗膜のフリー磁性層、非磁性導電層及び固定磁性層の両側に形成されたバイアス下地層及びバイアス層とを含む磁気検出素子であって、上記反強磁性層は、少なくとも多層抵抗膜のフリー磁性層、非磁性導電層及び固定磁性層の両側端面よりも外側に延びて形成された両側領域を有しており、この反強磁性層の両側領域上にアモルファス導電層が形成され、このアモルファス導電層上にバイアス下地層及びバイアス層が順に積層形成され、バイアス層は、反強磁性層の両側領域、アモルファス導電層及びバイアス下地層で嵩上げされてフリー磁性層の両側端面に対向することを特徴する。
【0016】
また前記バイアス下地層が、bcc構造の結晶構造体から形成され、少なくとも[211]面または[200]面が膜面垂直方向に配向されていることが望ましい。また前記バイアス層が、少なくとも[100]面が膜面垂直方向に配向された磁性材料から形成されていることが望ましい。また前記バイアス下地層が、前記バイアス層と前記フリー磁性層との間に介在されていてもよい。
【0017】
また前記アモルファス導電層が非磁性材料であることが望ましい。また前記アモルファス導電層は、Co−T−Z合金から形成され、TはZr、Hfのうち少なくとも1種を含む元素であり、ZはTa、Nbのうち少なくとも1種を含む元素であるもの、或いはNi−X合金からなり、Xは少なくともPを含む元素からなるものであってもよい。
【0018】
反強磁性層は両側領域の膜厚が該両側領域の間で固定磁性層に接している領域の膜厚より薄く、前記アモルファス導電層が前記反強磁性層の両側領域上に所望の膜厚で形成されていることが望ましい。また前記アモルファス導電層の膜厚が、60Å以上300Å以下であることが望ましい。
【0019】
固定磁性層は、非磁性中間層を挟んで形成された一対の強磁性層を備え、前記一対の強磁性層の磁化方向が互いに反平行である構造であってもよい。また前記ギャップ層と前記反強磁性層との間にシードレイヤ層が形成されていることが望ましい。
【0020】
フリー磁性層は、非磁性中間層を挟んで形成された一対の強磁性層を備え、前記一対の強磁性層の磁化方向が互いに反平行である構造であってもよい。
【0021】
また本発明の磁気検出素子の製造方法は、基板のギャップ層上に、少なくとも反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層を順に積層してなる多層抵抗膜を形成する工程と、前記多層抵抗膜をエッチングによりパターニングし、かつ前記反強磁性層の両側をオーバーエッチングする工程と、前記反強磁性層の両側のオーバーエッチングされた領域上にアモルファス導電層を形成する工程と、前記アモルファス導電層上にバイアス下地層を形成する工程と、前記バイアス下地層上にバイアス層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0022】
また前記バイアス下地層の形成工程において、bcc構造の結晶構造体からなる前記バイアス下地層の成膜角度を、少なくとも[211]面または[200]面が膜面垂直方向に配向される角度に制御することにより、前記バイアス下地層の成膜を行なうことが望ましい。
【0023】
また前記バイアス層の形成工程において、前記バイアス層の成膜角度を、少なくとも[100]面が膜面垂直方向に配向される角度に制御することにより、前記バイアス層の成膜を行なうことが望ましい。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【0025】
図1は、本発明の第1の実施形態に係る磁気検出素子を記録媒体との対向面(ABS面)側から見た断面図、図2は、図1の右側形状を拡大した断面図である。
【0026】
この第1の実施形態に係る磁気検出素子は、記録媒体に記録されたデータを再生するための巨大磁気抵抗型素子であり、この磁気検出素子は再生用の磁気ヘッドに用いられ、記録媒体からの信号磁界により電気抵抗が変化し、その抵抗の変化を利用して記録媒体の記録データを再生する。
【0027】
なお、図1には再生用の磁気ヘッドに用いられる磁気検出素子のみが開示されているが、この磁気検出素子の多層抵抗膜20上(Z方向)に記録用のインダクティブヘッドが積層形成された構造のものであってもよい。このインダクティブヘッドは、磁性材料で形成したコア層とコア層に巻付けたコイル層とを有し、コイル層に記録用電流を通電しコア層に発生する磁界により記録媒体にデータを書き込む構造に構成されている。
【0028】
再生用磁気ヘッドに用いられる図1の磁気検出素子は、例えばアルミナ−チタンカーバイト(Al23−TiC)で形成されたスライダのトレーリング端面に設けられる。このスライダは、記録媒体との対向面と逆面側で、ステンレス材などによる弾性変形可能なサスペンションに接合され、磁気ヘッド装置が構成される。
【0029】
この磁気検出素子は、基板B上に、NiFe合金やセンダストなどの磁性材料からなる下部シールド層21が形成され、下部シールド層21上に、Al23やSiO2などの絶縁材料を用いて下部ギャップ層22が形成され、下部ギャップ層22の形成面α上に多層抵抗膜20が形成される。
【0030】
この多層抵抗膜20は、いわゆるスピンバルブ型多層抵抗膜と呼ばれるものである。以下、この多層抵抗膜20を構成する各層について説明する。
【0031】
まず、下部ギャップ層22の上面に位置する形成面αには、反強磁性層26が形成される。この反強磁性層26は、例えば、元素X(ただしXは、Pt、Pd、Ir、Rh、Ru、Osのうち1種または2種以上の元素である)とMnとを含有する反強磁性材料、あるいは、元素Xと元素X′合金(ただし元素X′は、Ne、Ar、Kr、Xe、Be、B、C、N、Mg、Al、Si、P、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ag、Cd、Sn、Hf、Ta、W、Re、Au、Pb、及び希土類元素のうち1種または2種以上の元素である)とMnを含有する反強磁性材料により形成される。一般的には反強磁性層26はPtMn(プラチナマンガン)から形成される。さらに反強磁性層26の両側領域26bの膜厚t2がトラック幅領域26aの膜厚t1より薄く形成され、反強磁性層26は下部ギャップ層22上に凸型形状に形成される。
【0032】
これらの反強磁性材料は、耐食性に優れ、しかもブロッキング温度も高く、反強磁性層26上に形成される固定磁性層27との界面で大きな交換結合磁界を発生し得る。
【0033】
前記反強磁性層26上には固定磁性層27が形成されている。この固定磁性層27はNiFe合金、CoFe合金、Co、CoNiFe合金などにより形成される。この固定磁性層27が反強磁性層26上に形成された後、ハイト方向(図示Y方向)への磁場雰囲気中でアニールを施すことにより、固定磁性層27と反強磁性層26との界面に発生する交換結合磁界により、固定磁性層27の磁化はハイト方向(図示Y方向)に固定される。この固定磁性層27は、例えば、20Å以上60Å以下程度の膜厚で形成される。
【0034】
前記固定磁性層27上には非磁性導電層28が形成される。この非磁性導電層28は、例えばCuなどの電気抵抗の低い導電性材料により形成される。この非磁性導電層28は例えば25Å程度の膜厚で形成される。
【0035】
前記非磁性導電層28上にはフリー磁性層29が形成される。このフリー磁性層29は、NiFe合金、CoFe合金、Co、CoNiFe合金などにより形成される。また、このフリー磁性層29は、X方向の幅が磁気的な再生に対応するトラック幅Twの寸法に設定されている。また、このフリー磁性層29は、20Å以上40Å以下程度の膜厚で形成される。また、このフリー磁性層29は、非磁性導電層28と対向する側にCr又はCoFe膜等が形成されていてもよい。これにより、非磁性導電層28との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗変化率(ΔGMR)を大きくすることができる。
【0036】
前記フリー磁性層29上には保護層30が形成される。この保護層30はTaなどで形成される。この保護層30は30Å程度の膜厚で形成される。
【0037】
上記した反強磁性層26から保護層30の各層で構成される、すなわちABS面方向から見たときの断面形状が略台形形状を有する領域、具体的には図1においてX1(底辺側)〜X2(上辺側)との間の幅を有する各層の領域(以下、これをトラック領域という)にある多層抵抗膜20は、トラック幅方向(図示X方向)の両側端面20a、20aが、反強磁性層26の上面部側から保護層30の上面まで連続した傾斜面状に成形されている。なお、このトラック幅領域の寸法は、反強磁性層26をオーバーエッチングする量に応じて変化する。例えば反強磁性層26のオーバーエッチング量が最大の場合に後述するアモルファス導電層32の膜厚が最大(t大)となり、前記トラック幅領域の寸法は最大のX1となる。また反強磁性層26のオーバーエッチング量が最小の場合に後述するアモルファス導電層32の膜厚が最小(t小)となり、前記トラック幅領域の寸法は最小のX1′となる。これにより、反強磁性層26がフリー磁性層29のトラック幅Tw寸法よりトラック幅方向の両側に延びて形成される。この場合、反強磁性層26のオーバーエッチング量が可及的に大きくすることが、多層抵抗膜20の電気抵抗の変化率を大きくなる傾向にあることが技術的に確かめられている。
【0038】
多層抵抗膜20は、まず各層を下部ギャップ層22の形成面α上に成膜した後、この多層抵抗膜20の中央部分上にのみリフトオフ用のレジスト(図6参照)を形成し、このレジストに覆われていない多層抵抗膜20の両側領域がイオンミリングなどでエッチングして除去される。この際に多層抵抗膜20の両側面が傾斜面状にエッチング形成される。
【0039】
この実施形態では、多層抵抗膜20の両側端面20a、20aよりも外側にある、すなわちトラック領域よりもトラック幅方向の外側からトラック領域を臨むように位置し、X0、Z0を同時に満足する領域(以下、両側領域という)にある各層について、反強磁性層26の一部のみを残し、その上側の各層全てを除去し、例えば図1に示すような略台形形状に形成する。また反強磁性層26のトラック領域はオーバーエッチングされて凸型状に形成され、その凸型状の反強磁性層26のトラック幅方向の両側でオーバーエッチングされた部分にアモルファス導電層32が形成される。
【0040】
図1に示すように略台形状の多層抵抗膜20の両側には、下から順にアモルファス導電層32、バイアス下地層33、ハードバイアス層34、電極層36及び保護層37がそれぞれ形成されている。各層については主に図2を参照しながら説明する。
【0041】
図2は、図1に示す磁気検出素子の右側部分のみを拡大した断面図である。図2に示すように、アモルファス導電層32は、多層抵抗膜20の凸型状反強磁性層26の両側、特にオーバーエッチングされた領域上に形成され、アモルファス導電層32の多層抵抗膜20側の端面32aは、多層抵抗膜20の両側端面20aと接触して形成される。またアモルファス導電層32は、反強磁性層26のトラック領域26aの膜厚t1より膜厚t2が薄い両側領域26b上に形成され、所望の膜厚が確保されている。アモルファス導電層32の膜厚は、60Å以上300Å以下であることが望ましい。
【0042】
このアモルファス導電層32は、この上に形成されるバイアス下地層33及びハードバイアス層34の結晶配向について、このアモルファス導電層32直下に位置する反強磁性層26からの結晶配向特性が悪影響をもたらさぬようにするためのものであって、結晶構造が規則化されていないアモルファス状態の非磁性材料のアモルファス導電層32を介在させることにより、反強磁性層26の結晶配向がバイアス下地層33の結晶配向に悪影響を与えないように機能している。
【0043】
しかも、このアモルファス導電層32は、バイアス下地層33及びハードバイアス層34の嵩上げ用の基材としても機能しており、これを介して形成されるハードバイアス層34を多層抵抗膜20の両側領域内で高い位置に嵩上げして形成し、フリー磁性層29の両側に十分な体積を有してハードバイアス層34を対向させる。さらに、このアモルファス導電層32の膜厚は、バイアス下地層33の結晶配向に悪影響を与えないようにするため、60Å〜300Åの範囲に設定する。
【0044】
後述する製造方法で説明するように、このアモルファス導電層32は、スパッタ成膜の際、形成面α上の反強磁性層26に対してほぼ垂直方向からのイオン照射により成膜される。特に、このアモルファス導電層32は、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ法などを用いて成膜される。またアモルファス導電層32はスパッタ成膜により一部が多層抵抗層20の傾斜面20aに付着するため、エッチング処理により、多層抵抗膜20の傾斜面20aに付着した余分なアモルファス導電層32を除去する。
【0045】
また、アモルファス導電層32の上面32bは、反強磁性層26の下面26aよりも上側(図示Z方向)に位置していることが好ましい。これによって、ハードバイアス層34を、多層抵抗膜20の両側領域内において高い位置で形成でき、フリー磁性層29の両側に十分な体積を有してハードバイアス層34を対向させることが可能である。
【0046】
また前記アモルファス導電層32上にはバイアス下地層33が形成される。この場合、バイアス下地層33は、アモルファス導電層32上の平坦部33aと、多層抵抗膜20の両側端面20a上の延出部33bとが形成される。さらにバイアス下地層32は、bcc構造の結晶構造体から形成され、少なくとも[211]面または[200]面が膜面垂直方向に配向されている。
【0047】
後述する製造方法で説明する通り、バイアス下地層33を形成するときの形成面αの垂直方向に対するスパッタ粒子入射角度は、アモルファス導電層32の形成時のスパッタ粒子入射角度よりも大きい。これによって、バイアス下地層33は、アモルファス導電層32上のみならず多層抵抗膜20の両側端面20a上にも形成されるが、バイアス下地層33は少なくとも[211]面または[200]面が膜面垂直方向に配向されているため、フリー磁性層29と対向するハードバイアス層34の磁気特性がバイアス下地層33により改善される。このことは、後述する実施例によって実証する。
【0048】
なお、多層抵抗膜20の両側領域に形成されるバイアス下地層33の下方には、アモルファス導電層32が形成され直接には反強磁性層26が形成されない。このため、バイアス下地層33が反強磁性層26の結晶配向の影響を強く受けることはない。したがって、バイアス下地層33上に形成されるハードバイアス層34の保磁力を大きくすることが可能である。
【0049】
また、前述したように、形成面α上の反強磁性層26上でのアモルファス導電層32は、この形成面α上において、バイアス下地層33を嵩上げさせる機能も有している。これによって、バイアス下地層33上に形成されるハードバイアス層34を多層抵抗膜20のフリー磁性層29の高さ位置に対応する高い位置に形成することができ、フリー磁性層29の両側に一層十分な体積を有してハードバイアス層34を対向させることができる。
【0050】
前記バイアス下地層33上にはハードバイアス層34が形成される。この実施形態では、反強磁性層26のオーバーエッチングした箇所にアモルファス導電層32及びバイアス下地層33を介した位置、すなわちバイアス下地層33の平坦部33a上における、ハードバイアス層34の下面34aは、フリー磁性層29の下面29aよりも図示下側(図示Z方向の逆方向)に位置し、かつ、平坦部33a上におけるハードバイアス層34の上面34bは、フリー磁性層29の下面29aよりも図示上側(図示Z方向)に位置することが好ましい。これによって、ハードバイアス層34を、フリー磁性層29の両側に十分な大きさの体積を有して対向させることが可能である。またハードバイアス層34が、少なくとも[100]面が膜面垂直方向に優先配向された磁性材料から形成されている。このハードバイアス層34が少なくとも[100]面が膜面垂直方向に配向されていること、バイアス下地層33が少なくとも[211]または[200]面が膜面垂直方向に配向されていること、及びアモルファス導電層32により反強磁性層26の影響を受けないことにより、ハードバイアス層34の磁気特性が改善され、ハードバイアス層34の保磁力Hcが実用に供する160KA/m以上の値となる。この場合、ハードバイアス層34の角型比Sが0.8以上となる。このことは、実施例によって実証する。
【0051】
またバイアス下地層33の平坦部33a上におけるハードバイアス層34の上面34bは、フリー磁性層29の上面29bと略同一面上に位置するか、あるいはフリー磁性層29の上面29bよりも図示上側(図示Z方向)に位置することが更に好ましい。これによって、フリー磁性層29の下面29a及び上面29bから、形成面αと平行な方向に仮想線D、Eを引いた時、多層抵抗膜20の両側領域における2本の仮想線D、E内には、バイアス下地層33の延出部33bとハードバイアス層34のみが存在することになるため、ハードバイアス層34からより十分なバイアス磁界をフリー磁性層29に供給することが可能になる。
【0052】
また、ハードバイアス層34とフリー磁性層29との間に、テーパー状の膜厚の薄いバイアス下地層33の延出部33bのみが介在すると、ハードバイアス層34からのバイアス磁界は極端に小さくならず、十分な大きさのバイアス磁界をフリー磁性層29に供給できる。
【0053】
上記の構成であれば、ハードバイアス層34からフリー磁性層29に適切な大きさのバイアス磁界を供給でき、これによりフリー磁性層29の磁化を図示X方向に適切に単磁区化することが可能である。
【0054】
前記ハードバイアス層34上には電極層36が形成され、電極層36上にはTaなどで形成された保護層37が形成される。
【0055】
次に、アモルファス導電層32及びバイアス下地層33の材質について、以下に説明する。
【0056】
アモルファス導電層32は前述したように、そのアモルファス(非晶質)の性質により、直下に反強磁性層26が存在しても、この配向特性の影響を絶ち切る作用があり、アモルファス導電層32が非磁性材料で形成されている。
【0057】
またアモルファス導電層32がCo−T−Z合金から形成される場合には、TはZr、Hfのうち少なくとも1種を含む元素であり、ZはTa、Nbのうち少なくとも1種を含む元素である。またアモルファス導電層32がNi−X合金から形成される場合には、Xは少なくともPを含む元素からなる。またアモルファス導電層32の膜厚が、60Å以上300Å以下の範囲に設定されている。
【0058】
一方、バイアス下地層33は、結晶構造がbcc構造(体心立方構造)の金属膜で形成されることが望ましい。またバイアス下地層33を成膜する場合は、その成膜方向を制御することにより、少なくとも[211]面または[200]面を膜面垂直方向に配向させる。
【0059】
上記のように、バイアス下地層33の下にアモルファス導電層32が形成され、直接反強磁性層26が形成されていないため、バイアス下地層の結晶構造を体心立方構造(bcc構造)に適正に調整できる。このような結晶構造及び結晶配向性を有する金属膜によってバイアス下地層33を形成する理由は、このバイアス下地層33上に形成されるハードバイアス層34の保磁力(Hc)と角型比(S)を高めるためである。
【0060】
また、ハードバイアス層34は、CoPt合金やCoPtCr合金などで形成される。これら合金の結晶構造は、稠密六方構造(hcp)となっている。また、ハードバイアス層34は、膜面垂直方向が[100]面の配向を有するように成膜する。
【0061】
ここで、金属膜で形成されたbcc構造のバイアス下地層33とハードバイアス層34を構成するCoPt系合金のhcp構造は、その格子のマッチング関係で、例えばハードバイアス層34のhcp構造のc軸は、膜面内に配向する。これは、膜面内に着磁しているハードバイアス層34として非常に有利な構造である。このため、より大きな保磁力と良好な角型比を併せもつことができる。
【0062】
バイアス下地層33は結晶構造が体心立方構造(bcc構造)を有するため、その金属膜は、Cr、W、Mo、V、Mn、Nb、Taのいずれか1種または2種以上の元素で形成されることが好ましいが、特にCr膜で形成されることが好ましい。このCr膜は、ハードバイアス層34の結晶配向を整える機能に優れ、ハードバイアス層34の保磁力を適切に大きくすることができるからである。
【0063】
形成面α上に形成された多層抵抗膜20上には、図1に示すように、絶縁材料を使用して上部ギャップ層38が形成され、上部ギャップ層38上には磁性材料を使用して上部シールド層39が形成される。
【0064】
次に、本発明の第2の実施形態について、図3を参照しながら説明する。この磁気検出素子も、記録媒体に記録されたデータを再生するための磁気ヘッドに用いられる。図3には、この磁気検出素子のみが図示されているが、第1の実施形態と同様に、この磁気検出素子による磁気ヘッド上に記録用のインダクティブヘッドが形成されていてもよい。
【0065】
この実施形態の第1実施形態と異なる部分は、多層抵抗膜20の反強磁性層26とギャップ層22との間にシードレイヤ層25を有する点である。即ち、この実施形態では、下部シールド層21上に形成された下部ギャップ層22上にシードレイヤ層25が形成されている。
【0066】
このシードレイヤ層25は、下地層23と、反強磁性層26との界面と平行方向に面心立方晶の[111]面或いは体心立方晶の[110]面が優先配向した、非磁性材料或いは磁性材料で形成された配向膜24とで形成される。
【0067】
シードレイヤ層25は、一層の非磁性材料あるいは磁性材料で形された配向層24のみで構成されていてもよいが、配向層24の結晶配向を整えるためには下地層23が形成されている方が好ましい。
【0068】
下地層23は、Ta(タンタル)、Hf(ハフニウム)、Nb(ニオブ)、Zr(ジルコニウム)、Ti(チタン)、Mo(モリブデン)、W(タングステン)のうち少なくとも1種以上で形成されることが好ましい。また、配向層24は、上記のように磁性材料あるいは非磁性材料で形成されるが、特に高抵抗材料で形成することが好ましい。この配向層24は、例えばNiFeY合金(ただしYは、Cr、Rh、Ta、Hf、Nb、Zr、Tiから選ばれる少なくとも1種以上)で形成されることが好ましい。このうち、配向層24はNiFeCr合金で形成されることがより好ましい。この配向層24の[111]面を、より適切に反強磁性層26との界面と平行な方向に優先配向させることができ、さらに高比抵抗にできるからである。
【0069】
配向層24が高比抵抗であると、後述する電極層36から流れるセンス電流のシードレイヤ層25への分流を抑制することが可能である。これによって抵抗変化率(ΔMR)を向上させることができ、またバルクハウゼンノイズを減少させることができる。またシードレイヤ層25はCr単層で形成してもよい。Cr単層で形成すると、その濡れ性の大きい性質により、各結晶粒が均一な高さに成長するため、膜表面のうねりがなくなり、出力信号の対称性が向上する。
【0070】
なお、シードレイヤ層25のうち下地層23は、0Å以上で50Å以下程度の膜厚で、配向層24は10Å以上で100Å以下程度の膜厚で形成される。
【0071】
前記シードレイヤ層25上には反強磁性層26が形成されるが、これは先の第1の実施形態のものと同様の構成である。即ち、この反強磁性層26は、耐食性に優れ、しかもブロッキング温度も高く、反強磁性層26上に形成される固定磁性層27との界面で大きな交換結合磁界を発生し得る。また、この反強磁性層26は50Å以上で250Å以下の膜厚で形成されることが好ましい。
【0072】
上記したように、シードレイヤ層25は、反強磁性層26との界面と平行な方向に面心立方晶の[111]面あるいは体心立方晶の[110]面が優先配向していることにより、シードレイヤ層25上に形成される反強磁性層26の[111]面、さらには反強磁性層26上に形成される各層の[111]面、さらには反強磁性層26上に形成される各層の[111]面と平行な方向に優先配向させることが可能であり、これによって結晶粒径が大きくなり、低抵抗率(ΔGMR)を向上させることができる。
【0073】
固定磁性層27は、20Å以上で60Å以下程度の膜厚で形成されることが好ましい。一方、非磁性導電層28は例えば25Å程度の膜厚で形成される。フリー磁性層29は、20Å以上で40Å以下程度の膜厚で形成されることが好ましい。また、フリー磁性層29は、2層構造で形成され、非磁性導電層28と対向する側にCo膜が形成されていることが好ましい。これにより、非磁性導電層28との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗変化率(ΔGMR)を大きくすることができる。フリー磁性層29上の保護層30はTaなどで形成され、その膜厚は30Å程度である。
【0074】
この第2の実施形態でも、シードレイヤ層25から保護層30の各層で構成される多層抵抗膜20のトラック幅方向(図示X方向)の両側端面20a、20aが、シードレイヤ層25の下面から保護層30の上面まで連続した傾斜面となっている。
【0075】
多層抵抗膜20は、先の第1の実施形態と同様に、まず各層を形成面α上に成膜した後、多層抵抗膜20の中央部上にのみリフトオフ用のレジスト層を形成し、レジスト層に覆われていない多層抵抗膜20の両側領域をエッチングで除去する。
【0076】
この多層抵抗膜20の両側領域は、形成面αが露出するまで深くエッチングせず、シードレイヤ層25の一部を残すか、若しくは反強磁性層26の一部を残すような構成である。
【0077】
なお、多層抵抗膜20の両側領域には、先の第1の実施形態と同様に、下から順にアモルファス導電層32、バイアス下地層33、ハードバイアス層34、電極層36、及び保護層37がそれぞれ形成される。
【0078】
アモルファス導電層32は、多層抵抗膜20の両側領域の形成面α上に形成されるが、アモルファス導電層32の多層抵抗膜20側の端面32aは、多層抵抗膜20の両側端面20aと接して形成される。アモルファス導電層32上にバイアス下地層33を介して形成されるハードバイアス層34は、多層抵抗膜20の両側領域内で高い位置に形成され、フリー磁性層29の両側に十分な体積を有して対向される。
【0079】
この形成面α上でのアモルファス導電層32の膜厚は60Å以上300Å以下であることが好ましい。また、バイアス下地層33の膜厚は35Å以上で75Å以下であることが好ましい。
【0080】
この実施形態でも、アモルファス導電層32は、スパッタの際、形成面αに対してほぼ垂直方向からのイオン照射により成膜される。嵩上げ用のアモルファス導電層32の一部が多層抵抗膜20の両側端面20a上に形成されるが、この部分はエッチングにより除去される。
【0081】
なお、アモルファス導電層32の上面32bは、反強磁性層26の下面26aよりも上側(図示Z方向)に位置していることが好ましい。これによって、ハードバイアス層34を、多層抵抗膜20の両側領域内において高い位置で形成でき、フリー磁性層29の両側に十分な体積を有して対向させることが可能である。
【0082】
この実施形態では、多層抵抗膜20の両側領域に形成されるバイアス下地層33の下には、アモルファス導電層32が存在し、その下方にシードレイヤ層25及び反強磁性層26が存在する。このため、バイアス下地層33がシードレイヤ層25及び反強磁性層26の結晶配向の影響を受けることはない。よって、バイアス下地層33上に形成されるハードバイアス層34の保磁力を大きくすることが可能である。しかも、バイアス下地層33の下にアモルファス導電層32及び反強磁性層26の両側領域を介在させ、バイアス下地層33やハードバイアス層34の嵩上げを図っているため、バイアス下地層33が先細りした状態となってこれらの体積が低下するといった不都合を解消することができる。
【0083】
バイアス下地層33の平坦部33a上における、ハードバイアス層34の下面34aは、フリー磁性層29の下面29aよりも図示下側(図示Z方向の逆方向)に位置し、かつ、平坦部33a上におけるハードバイアス層34の上面34bは、フリー磁性層29の下面29aよりも図示上側(図示Z方向)に位置することが好ましい。
【0084】
さらに、この実施形態では、上記の構成に加えて、バイアス下地層33の平坦部33a上におけるハードバイアス層34の上面34bは、フリー磁性層29の上面29bと同一面上に位置するか、あるいはフリー磁性層29の上面29bよりも図示上側(図示Z方向)に位置することがさらに好ましい。これによって、フリー磁性層29の下面29a及び上面29bから、それぞれ形成面αと平行な方向に仮想線(図略)を引いたとき、多層抵抗膜31の両側領域における2本の仮想線内には、バイアス下地層33の延出部33bとハードバイアス層34のみが存在することになるため、ハードバイアス層34からより十分なバイアス磁界をフリー磁性層29に供給することが可能になる。
【0085】
さらに、この実施形態では、先の実施形態のように、ハードバイアス層34とフリー磁性層29との間には、テーパー状の膜厚の薄いバイアス下地層33の延出部33bが介在するため、ハードバイアス層34からのバイアス磁界は極端に小さくならず、十分な大きさのバイアス磁界をフリー磁性層29に供給できる。
【0086】
この実施形態では、バイアス下地層33の下には、アモルファス導電層32が存在し、その下方にシードレイヤ層25及び反強磁性層26が存在している。そのため、バイアス下地層33の結晶構造を体心立方構造(bcc構造)に適正に調整できる。また、先の実施形態と同様に、バイアス下地層33は、結晶構造が体心立方構造(bcc構造)の金属膜で形成されることが好ましく、バイアス下地層33の結晶配向は[200]、[211]面配向を有する。
【0087】
この実施形態のハードバイアス層34も、CoPt合金やCoPtCr合金などで形成され、これら合金の結晶構造は、稠密六方構造(hcp)となっている。
【0088】
この実施形態でも、上記の金属膜で形成されたbcc構造のバイアス下地層33とハードバイアス層34を構成するCoPt系合金の(hcp)構造は、その格子のマッチングの関係で、ハードバアイス層34のhcp構造のc軸は、膜面内に配向される。その結果、膜面内に着磁して用いるハードバイアス層34として、非常に有利な構造である。すなわち、より大きな保磁力(Hc)と良好な角型比を併せもつことができる。
【0089】
なお、この実施形態でも、図3に示すように、形成面α上に形成された多層抵抗膜20上には、絶縁材料を使用して上部ギャップ層38が形成され、この上部ギャップ層38の上には磁性材料を使用して上部シールド層39が形成される。
【0090】
従って、この第2の実施形態によれば、最下層にシードレイヤ層25を形成し、その上に反強磁性層26を形成することにより、反強磁性層26の結晶配向が整えられ、多層抵抗膜20の抵抗変化率を向上させることができる。
【0091】
また、この実施形態によれば、多層抵抗膜20の両側に形成されるバイアス下地層33の下側には、アモルファス導電層32が存在し、その下方にシードレイヤ層25が存在するため、バイアス下地層33を適切な結晶構造及び結晶配向を有して形成することができる。これによって、バイアス下地層33上に形成されるハードバイアス層34の保磁力を高めることができる。
【0092】
次に、本発明の第3の実施形態について、図4を参照しながら説明する。図4は、本発明における第3の実施形態に係る磁気検出素子を記録媒体との対向面(ABS面)側から見た部分断面図である。
【0093】
この磁気検出素子も、記録媒体に記録されたデータを再生するための磁気ヘッドに用いられる。図4には、この磁気検出素子のみが図示されているが、第1の実施形態と同様に、この磁気検出素子による磁気ヘッド上に記録用のインダクティブヘッドが形成されていてもよい。
【0094】
図4の第3の実施形態と図1の第1の実施形態との相違点は、固定磁性層27及びフリー磁性層29の構造にある。図1では固定磁性層27及びフリー磁性層29は共に単層で形成されていたが、図4では固定磁性層27及びフリー磁性層29が共に3層で形成されている。
【0095】
固定磁性層27は、強磁性層40、非磁性中間層41及び強磁性層42で構成されている。強磁性層40と42は、例えばCo(コバルト)で形成され、非磁性中間層41は、例えばRu(ルテニウム)などの非磁性層で形成される。この3層構成により、強磁性層40と強磁性層42の磁化方向は互いに反平行状態にされる。これは、いわゆるフェリ状態と呼ばれるものであり、固定磁性層27の磁化を安定した状態にでき、また固定磁性層27と反強磁性層26との界面で発生する交換結合磁界を大きくすることができる。
【0096】
同様に、フリー磁性層29は、Coなどで形成した強磁性層43、強磁性層45と、この強磁性層43、45間のRuなどの非磁性中間層44とで構成されている。これにより、強磁性層43、45の磁化は互いに反平行にされ、フリー磁性層29の磁化を安定した状態に保持でき、各強磁性層43、45の磁気的な膜厚を薄く形成できる。その結果、フリー磁性層29の磁化は、強磁性層43、45が外部磁界に対し反平行を保ちながら反転しやすくなり、再生特性の向上を図ることができる。このフェリ構造は、固定磁性層27及びフリー磁性層29のどちらか一方において形成されていてもよい。
【0097】
この強磁性層40、42および強磁性層43、45の膜厚はそれぞれ10〜70Å程度で形成される。また非磁性中間層41、44の膜厚は3Å〜10Å程度で形成される。
【0098】
この第3の実施形態においても、多層抵抗膜46の最下層はシードレイヤ層25であり、また多層抵抗膜46のトラック幅方向(図示X方向)における両側端面46a、46aは、シードレイヤ層25の下面から保護層30の上面にまで連続する傾斜面となっている。また、バイアス下地層33の下側には、アモルファス導電層32が存在し、その下方にシードレイヤ層25及び反強磁性層26が存在するため、バイアス下地層33を所定の結晶配向に保つことができる。
【0099】
しかも、前記多層抵抗膜46の凸形状反強磁性層26の両側(特にオーバーエッチングされた箇所)にはアモルファス導電層32を形成することにより、保磁力の大きいハードバイアス層34をフリー磁性層29の両側に十分な膜厚を有して対向させることができる。また、このフリー磁性層29とハードバイアス層34間に介在するバイアス下地層33の膜厚も薄く形成できることから、ハードバイアス層34からのバイアス磁界をフリー磁性層29に十分に供給でき、フリー磁性層29の単磁区化を促進させることができる。
【0100】
さらに、固定磁性層27の中間層41の上面までアモルファス導電層32を形成することが望ましい。すなわち、固定磁性層27の中間層41、磁性層40、反強磁性層26へのセンス電流の流れ込みを少なくすることにより、シャントロスが低減し出力を大きくすることができる。
【0101】
次に、図5〜図10は、図1に示す磁気検出素子の製造方法を工程順に示す断面図である。なお、各図は記録媒体との対向面(ABS面)側から見た部分断面図である。
【0102】
図5に示す工程では、基板B上に、パーマロイやセンダストなどの磁性材料で形成された下部シールド層21を形成し、下部シールド層21上に、アルミナなどの絶縁材料で形成された下部ギャップ層22を形成する。
【0103】
次に、下部ギャップ層22上の全面に、磁気検出素子の多層抵抗膜20を構成する各層を成膜する。即ち、まず、下部ギャップ層22上にPtMn合金などで形成された反強磁性層26を形成する。さらに反強磁性層26上に、NiFe合金などの磁性材料で形成された固定磁性層27、Cuなどで形成された非磁性導電層28、NiFe合金などで形成されたフリー磁性層29、及びTaなどで形成された保護層30を形成する。
【0104】
また、図3に示すシードレイヤ層25を形成するには、まず、下部ギャップ層22上にTaなどの下地層23及びNiFeCr合金などの非磁性材料層24で構成されるシードレイヤ層25を形成する。次に、シードレイヤ層25上にPtMn合金などで形成された反強磁性層26を形成する。また図4に示す多層抵抗膜46を成膜するには、固定磁性層27及びフリー磁性層29をフェリ状態にして形成する。
【0105】
次に図5に示すように、保護層30上の中央部部分にリフトオフ用のレジストRを塗布工程・露光現像工程によりパターニング形成する。図5に示すように、レジストRの下面57bには、切り込み部57a、57aが設けられる。
【0106】
次に図6に示す工程では、レジストRによって覆われていない多層抵抗膜20のトラック幅方向(図示X方向)における両側領域20b、20bをエッチングにより除去する。
【0107】
この実施形態では、多層抵抗膜20の両側領域20b、20bを、下部ギャップ層22の上面(磁気抵抗効果素子の形成面α)が露出することがない程度の深さまで浅く反強磁性膜26の一部をオーバーエッチングして削り込む。これにより、残された多層抵抗膜20の両側端面20a、20aは、反強磁性膜26の上面から保護層30の上面にまで連続した傾斜面となり、多層抵抗膜31はほぼ台形状となる。
【0108】
次に図7に示すように、凸型形状の反強磁性層26の両側(特にオーバーエッチングされた箇所)上にアモルファス導電層32をスパッタ成膜する。なお、このとき、このアモルファス導電層32の多層抵抗膜20側の端面32aが多層抵抗膜20の両側端面20aに接するようにする。
【0109】
図7に示すように、アモルファス導電層32のスパッタ成膜は、形成面αの垂直方向(図示Z方向)に対して、第1のスパッタ粒子入射角度θ1を有して行なわれる。この第1のスパッタ粒子入射角度θ1は、具体的には、0°以上で10°以下であることが好ましい。このとき、レジストRにもアモルファス層32と同一の材料の層32′が付着する。
【0110】
即ち、アモルファス導電層32は、前記形成面αに対してほぼ垂直方向からスパッタ成膜される。具体的には、ロングスロースパッタ法(LTS)、イオンビームスパッタ法(IBD)、コリメーションスパッタ法などにより行うことが好ましい。
【0111】
さらに多層抵抗膜20の両側領域20aに付着したアモルファス導電層32をエッチングにより除去する。この場合、アモルファス導電層32を完全にエッチングにより除去することが理想的であるが、アモルファス導電層32は導電性を有するものであるため、フリー磁性層29を流れるセンス電流を遮断させることがなく、多少残留しても問題がない。これにより、エッチング処理時間を短縮して多層抵抗層20をエッチングから保護することができる。
【0112】
またアモルファス導電層32の上面32bは、反強磁性層26の下面26aよりも上側に位置するようにアモルファス導電層32の膜厚を制御して成膜することが好ましい。なお、アモルファス導電層32の膜厚は、60Å〜300Åの範囲であることが好ましい。
【0113】
また、以下の工程で成膜されるバイアス下地層33、ハードバイアス層34、電極層36、及び保護層37もまた上記のスパッタ法によって成膜することが好ましい。
【0114】
また、この実施形態では、バイアス下地層33を、結晶構造が(bcc)構造の金属膜で形成することが好ましい。この金属膜にはCr、W、Mo、V、Mn、Nb、Taを挙げることができ、これら1種以上あるいは2種以上の元素を選択することが可能であるが、この実施形態では特にCr膜でバイアス下地層33をスパッタ成膜することが好ましい。
【0115】
次に図8に示す工程では、アモルファス導電層32の上面32bから多層抵抗膜20の両側端面20aにかけてバイアス下地層33をスパッタ成膜する。同図に示すように、バイアス下地層33は、形成面αの垂直方向(図示Z方向)に対して、第2のスパッタ粒子入射角度θ2を有してスパッタ成膜されるが、第2のスパッタ粒子入射角度θ2は、第1のスパッタ粒子入射角度θ1よりも大きいことが好ましい。この第2のスパッタ粒子入射角度θ2は、具体的には15°以上で60°以下であることが好ましい。より好ましくは30°以上で60°以下である。このとき、レジストR上にもバイアス下地層33と同一の材料の層33′が形成される。
【0116】
即ち、バイアス下地層33は、アモルファス導電層32の形成のときよりも、形成面αの垂直方向に対してより傾いた方向からスパッタ成膜される。このため、同図に示すように、バイアス下地層33は、アモルファス導電層32上のみならず、多層抵抗膜20の両側端面20a上にも成膜されやすい。なお、このように、バイアス下地層33が多層抵抗膜20の両側端面20a上に延出形成されるときは、バイアス下地層33はフリー磁性層29の両側端面にまで延出形成されることが好ましいが、バイアス下地層33がフリー磁性層29の両側端面の下側までしか延出していなくてもかまわない。また、バイアス下地層33は、多層抵抗膜20の両側端面上に延出せずアモルファス導電層32上にのみ形成されていてもよい。
【0117】
また、形成面α上におけるバイアス下地層33の上面33cが、フリー磁性層29の下面29aよりも下側に位置するように、図8での工程時におけるアモルファス導電層32及び図9での工程時におけるバイアス下地層33の膜厚を適切に調整しながらスパッタ成膜することが好ましい。これによって、ハードバイアス層34をフリー磁性層29の両側に十分な体積を有して対向させることが可能である。
【0118】
また、この実施形態では、前述したように、バイアス下地層33を、結晶構造が(bcc)構造の金属膜で形成することが好ましく、そのような金属膜としてはCr、W、Mo、V、Mn、Nb、Taのうちいずれか1種以上を選択できる。このうちCr膜でバイアス下地層33を形成することが好ましい。このCr膜は、次の工程で形成されるハードバイアス層34の結晶構造を(hcp)構造にしやすく、ハードバイアス層34の保磁力を大きくすることができるからである。
【0119】
次に図9に示す工程では、バイアス下地層33上にCoPtCr合金などによるハードバイアス層34をスパッタ成膜する。このとき、レジストR上にもハードバイアス層34と同一の材料の層34′が形成される。この実施形態では、上記したように、凸型状の反強磁性層26の両側にアモルファス導電層32を形成しており、これによってアモルファス導電層32上にバイアス下地層33を介して形成されるハードバイアス層34を、フリー磁性層29の両側に十分な体積を有して対向させることが可能である。
【0120】
したがって、この実施形態の製造方法によって形成された磁気検出素子によれば、ハードバイアス層34からのバイアス磁界を適切にフリー磁性層29に供給でき、フリー磁性層29の磁化を適切に単磁区化することが可能になっている。
【0121】
また、この実施形態では、バイアス下地層33の下にアモルファス導電層32が形成されるため、直接に反強磁性層26が形成されておらず、バイアス下地層33の結晶配向を適切に整えることができ、よってバイアス下地層33上に形成されるハードバイアス層34の保磁力を高めることができる。
【0122】
また、この実施形態では、図9に示す工程時において、ハードバイアス層34の上面34bが、フリー磁性層29の上面29bよりも上側に位置するように、ハードバイアス層34を成膜することが好ましい。
【0123】
さらに、ハードバイアス層34の下面34aが、フリー磁性層29の下面29aよりも下側に位置していれば、フリー磁性層29の両側には、形成面αと平行な方向におけるフリー磁性層29の膜厚範囲内にバイアス下地層33を介してハードバイアス層34のみが対向するため、ハードバイアス層34からフリー磁性層29に、より十分なバイアス磁界を供給でき、より適切にフリー磁性層29の磁化の単磁区化を促進させることができる。
【0124】
次に図10に示す工程では、ハードバイアス層34上にCrやAuなどの電極層36をスパッタ成膜した後、電極層36上にTaなどの保護層37をスパッタ成膜する。このとき、レジストR上に、電極層36と同一の材料の層36′、保護層37と同一の材料の層37′が重ねられて形成される。
【0125】
そして図10に示すリフトオフ用のレジストRを除去し、続いて多層抵抗膜20上に、図示しない上部ギャップ層38及び上部シールド層39を形成すると、図1に示す磁気検出素子が完成する。
【0126】
以上のように、この実施形態では、多層抵抗膜20上に一つのリフトオフ用のレジストRを用いることにより、多層抵抗膜20の両側領域のエッチング工程及びアモルファス導電層32、バイアス下地層33、ハードバイアス層34、電極層36及び保護層37のスパッタ成膜を連続して行うことができる。このため、上記の製造方法を用いればこの実施形態に係る磁気検出素子を容易に製造することができる。
【0127】
また、この実施形態では、アモルファス導電層32の形成時における第1のスパッタ粒子入射角度θ1をバイアス下地層33の形成時における第2のスパッタ粒子入射角度θ2よりも小さくすることで、アモルファス導電層32及びバイアス下地層33を容易に所定の形状で形成できる。さらにこの製造方法によれば、ハードバイアス層34をフリー磁性層29の両側に十分な体積を有して対向させることが容易に行える。
【0128】
(実施例)
次にバイアス下地層33の下層にアモルファス金属層32を形成し、アモルファス金属層32上にバイアス下地層33と、ハードバイアス層34とを順に形成し、さらにバイアス下地層33としてCrを用い、ハードバイアス層34としてCoPtを用いた場合において、バイアス下地層33の成膜角度に対するハードバイアス層34のX線回折(XRD)ピーク比の依存性について実験を行なった。
【0129】
図11(a)は、バイアス下地層33として用いたCrの成膜角度と、ハードバイアス層34として用いたCoPtの[200]面と[100]面とのX線回折(XRD)ピーク比との関係を数値で示す図、図11(b)は、図11(a)に示された数値をグラフに表した図、図11(c)は、ハードバイアス層34として用いたCoPtの[200]面と[100]面とのXRDピーク比と、CoPtからなるバイアス層33の保磁力(Hc)との関係を数値で示す図、図11(d)は、図11(c)に示す数値をグラフに表した図である。また図12(a)はCrの成膜角度が20°の場合の配向状態、図12(b)はCrの成膜角度が50°の場合の配向状態、図12(c)はCrの成膜角度に対する、CoPtの配向依存性及びCoPtの保磁力Hcの依存性を多重記録して示すものである。
【0130】
ここで、Crからなるバイアス下地層33の成膜角度と、CoPtからなるハードバイアス層34の成膜角度とは、基板Bに対する垂直方向に対するスパッタ粒子の入射方向がなす角度(図7のθ1、図8のθ2に相当する)に設定する。またC0Pt膜の成膜角度は20°に制御して固定している。
【0131】
図11及び図12に示すように、Crの成膜角度が20°の場合には、Cr膜は[110]面が膜面垂直方向に優先配向するのみであり、しかもCoPt膜は[100]面と[200]面とのピーク比(I([100]/[200]))が小さく(0.08)、CoPt膜の保磁力Hcは小さい(136KA/m)。
【0132】
Crの成膜角度を50°、すなわちCrの粒子入射方向を基板B側(水平面側)に寝かせると、Cr膜は[110]面に加えて[200]面、[211]面が優先配向され、これにより、CoPt膜は[100]面と[200]面とのピーク比(I([100]/[200]))が増大し(0.15)、CoPt膜の保磁力Hcも増大する(171KA/m)。
【0133】
また、バイアス下地層33としてのCrの成膜角度を60°にして、Crの粒子入射方向を基板B側(水平面側)に寝かせると、Cr膜は[110]面に加えて[200]面、[211]面が優先配向され、これにより、CoPt膜は[100]面と[200]面とのピーク比(I([100]/[200]))が増大し(0.44)、CoPt膜の保磁力Hcも増大する(191KA/m)。
【0134】
さらにCrの成膜角度を70°、すなわちCrの粒子入射方向をさらに基板B側(水平面側)に寝かせると、Cr膜は[110]面に加えて[200]面、[211]面が優先配向され、これにより、CoPt膜は[100]面と[200]面とのピーク比(I([100]/[200]))が増大し(1.15)、CoPt膜の保磁力Hcも増大する(197KA/m)。
【0135】
ハードバイアス層34としてのCoPt膜の保磁力Hcが160KA/m以上であれば、実用に供することができるものであり、Cr膜の結晶の配向状態及びCoPt膜の検証の配向状態を制御することにより、CoPt膜(ハードバイアス層34)の保磁力を実用に耐える値に向上させることができることが分かる。また本発明では、CoPt膜の[100]面と[200]面のピーク比(I([100]/[200]))は0.5以上であることが好ましい。0.5以上であると、約190KA/m以上の安定した保磁力(Hc)が得られる。このときのバイアス下地層の成膜角度は61°以上が好ましい。また、より好ましくは、そのピーク比(I([100]/[200]))が1.0以上である。ピーク比が1.0以上であると、[100]面を[200]面に対して優先配向することができ、約195KA/m以上の大きくて安定した保磁力が得られる。このとき、バイアス下地層の成膜速度は67°以上が好ましい。
【0136】
このことは、バイアス下地層33としてCrに代えてW(タングステン)を用いた場合についても同様な結果が得られており、バイアス下地層33としてbcc構造の結晶構造体を用いる限り同様の特性を示すことが確かめられている。またハードバイアス層34としてのCoPt合金に代えてCoCrPt合金を用いた場合にも同様な特性を示すことが確かめられている。この場合、ハードバイアス層34の成膜角度は20°付近がよいことが確かめられている。
【0137】
なお、本発明の磁気検出素子は磁気ヘッドに適用したが、これに限定されるものではなく、磁気センサにも同様に適用してもよい。
【0138】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、多層抵抗膜の両側領域のギャップ層若しくは反強磁性層上に、アモルファス導電層を介してバイアス下地層、バイアス層が形成され、反強磁性層上に直接バイアス下地層が形成されない構成とするため、反強磁性層の強力な配向特性がバイアス下地層に直接影響を及ぼすのをアモルファス導電層で防止することができ、良好なハード膜特性(例えばHc≧160KA/m、S≧0.8)をバイアス層の先細りのない形状で実現することができる。これにより、安定性を確保でき、かつ狭ギャップ・狭トラック幅に対応することができる。
【0139】
さらに、アモルファス導電層を介してバイアス下地層、バイアス層が積層されており、このアモルファス導電層がバイアス下地層やバイアス層の嵩上げ機能を果たしているから、特にボトムタイプのスピンバルブ型の磁気検出素子でも、バイアス下地層上に形成されるバイアス層を、多層抵抗膜の両側領域内で高い位置に形成でき、フリー磁性層の両側に十分な体積を有して対向させることができる。
【0140】
さらに、アモルファス導電層が多層抵抗膜とバイアス下地層及びバイアス層との界面に残留したとしても、導電性を有するものであるため、接合抵抗が増大することがなく、磁気ヘッドとしての特性劣化を防止することができる。
【0141】
さらに、センス電流が多層抵抗膜のフリー磁性層/非磁性層/固定磁性層の近傍を流れることなり、シャントロスを低減して出力を向上させることができる。
【0142】
さらに、アモルファス導電層を成膜する工程において、多層抵抗膜の両側領域のうちバイアス下地層、バイアス層が接合すべき領域にアモルファス導電層が付着したとしても、アモルファス導電層が導電性を有するため、このアモルファス導電層を完全に除去する必要がなく、エッチング処理により多層抵抗膜に損傷を与えることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【図2】図1に示す磁気検出素子の右側形状を拡大した部分断面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態に係る磁気検出素子の右側形状を拡大した部分断面図である。
【図4】本発明の第3の実施形態に係る磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【図5】本発明の第4の実施形態に係る磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【図6】図1に示す磁気検出素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図7】図1に示す磁気検出素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図8】図1に示す磁気検出素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図9】図1に示す磁気検出素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図10】図1に示す磁気検出素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図11】図11(a)は、バイアス下地層のCr成膜角度と、バイアス層のCoPtのXRDピーク比との関係を数値で示す図、図11(b)は、図11(a)に示された数値をグラフに表した図、図11(c)は、バイアス層のCoPtのXRDピーク比と、CoPtからなるバイアス層の保磁力(Hc)との関係を数値で示す図、図11(d)は、図11(c)に示す数値をグラフに表した図である。
【図12】図12(a)はCrの成膜角度が20°の場合の配向状態、図12(b)はCrの成膜角度が50°の場合の配向状態、図12(c)はCrの成膜角度に対する、CoPtの配向依存性及びCoPtの保磁力Hcの依存性を多重記録して示す図である。
【図13】従来例の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【図14】従来例の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【符号の説明】
20 多層抵抗膜
21 下部シールド層
22 下部ギャップ層
25 シードレイヤ層
26 反強磁性層
27 固定磁性層
28 非磁性導電層
29 フリー磁性層
30 保護層
32 アモルファス導電層
33 バイアス下地層
34 ハードバイアス層
36 電極層
46 多層抵抗膜
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic detection element and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art and its problems]
A magnetic sensing element, such as a spin valve magnetoresistive effect element, includes a bias layer on both sides of a track region of a multilayer film having an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a free magnetic layer. And an electrode layer. In this spin-valve magnetoresistive element, the magnetization of the pinned magnetic layer and the magnetization of the free magnetic layer are set in a substantially intersecting direction, and the magnetization of the free magnetic layer fluctuates due to leakage magnetic flux from the recording medium. As a result, the electrical resistance changes depending on the magnetization relationship with the pinned magnetic layer, thereby regenerating the leakage magnetic field.
[0003]
FIG. 14 is a cross-sectional view of a conventional spin valve magnetoresistive effect element as viewed from the facing surface (ABS surface) side of the recording medium. In the spin valve magnetoresistive effect element (first conventional example) shown in the figure, an antiferromagnetic layer 102 formed on an underlayer 101 is formed long in the track width Tw direction (X direction) shown in the figure. At the center of the width region (hereinafter sometimes referred to as the center in the X direction for convenience), the antiferromagnetic layer 102 is formed so as to protrude by the height dimension d1. A pinned magnetic layer 103, a nonmagnetic conductive layer 104, a free magnetic layer 105, and a protective layer 106 are formed on the protruding antiferromagnetic layer 102, and a laminate from the base layer 101 to the protective layer 106 is formed. A multilayer film 107 is formed.
[0004]
In the spin valve thin film element of the first conventional example, the antiferromagnetic layer 102 is formed of a Pt—Mn (platinum-manganese) alloy film or the like. The magnetization of the pinned magnetic layer 103 is pinned in the height direction (Y direction in the drawing) by an exchange coupling magnetic field generated at the interface with the antiferromagnetic layer 102. The fixed magnetic layer 103 and the free magnetic layer 105 are made of a Ni—Fe (nickel-iron) alloy, Co (cobalt), a Fe—Co (iron-cobalt) alloy, a Fe—Co—Ni alloy, or the like. The nonmagnetic conductive layer 104 is formed of a nonmagnetic conductive material having a low electrical resistance such as Cu (copper). The Z direction is the stacking direction of the thin films.
[0005]
A bias underlayer 108 serving as a buffer film and an alignment film formed of Cr (chromium) or the like is formed on the antiferromagnetic layer 102 formed to extend in the X direction in the drawing and on the side surface of the multilayer film 107. A hard bias layer (hard magnetic layer) 109 made of, for example, a Co—Pt (cobalt-platinum) alloy or the like is laminated on the bias underlayer 108.
[0006]
The hard bias layer 109 is magnetized in the X direction (track width direction) in the drawing, and the magnetization of the free magnetic layer 105 is aligned in the same X direction by a bias magnetic field from the hard bias layer 109 in the X direction. It has been. The bias underlayer 108 increases a bias magnetic field generated from the hard bias layer 109.
[0007]
Further, an electrode layer 111 made of Cr (chromium), Au (gold), Ta (tantalum), W (tungsten) or the like is laminated on the hard bias layer 109.
[0008]
As described above, the presence of the bias underlayer 108 provided on the side surfaces of the antiferromagnetic layer 102 and the multilayer film 107 can increase the bias magnetic field generated from the hard bias layer 109. By the way, the hard bias layer 109 is for aligning the magnetization direction of the free magnetic layer 105, but increases the bias magnetic field generated from the hard bias layer (hard magnetic layer) 109 in the vicinity of the free magnetic layer 105. is required.
[0009]
However, in such a spin-valve type thin film element, that is, the antiferromagnetic layer 102 is left in both side regions as well as the central portion, and the bias underlayer 108 and the hard bias layer are formed on the antiferromagnetic layers 102 on both sides. 109 has a structure in which the crystal orientation of the hard bias layer 109 on the antiferromagnetic layer 102 becomes an undesired direction, causing a problem that the magnetic characteristics of the hard bias layer 109 deteriorate. ing. As a result, the linearity and stability of the reproduced waveform are deteriorated.
[0010]
In other words, the bias characteristics of the hard bias layer 109 are very strongly dependent on the orientation structure of the bias underlayer 108 at the time of forming the hard bias layer 109. From this, it is considered that the layer structure with the antiferromagnetic layer 102 directly below it may be constrained by the crystal orientation of the antiferromagnetic layer 102 and change. For this reason, the coercive force of the hard bias layer 109 laminated on the bias underlayer 108 is reduced.
[0011]
Therefore, for example, as shown in FIG. 15, after forming the multilayer film 107 on the lower shield layer 112 and the lower gap layer 113, pre-processing milling is performed excessively when the electrode layer 111 and the hard bias layer 109 are formed. Then, in the antiferromagnetic layer 102 formed in the multilayer film 107, a portion extending on both sides and a part of the lower gap layer 113 directly below the antiferromagnetic layer 102 were removed by overetching, and then a bias underlayer 108 was laminated. A spin valve thin film element (second conventional example) is also known.
[0012]
In the spin valve thin film element having such a configuration, good hard bias characteristics can be obtained, but the bias layer 109 is tapered on the side surface of the multilayer film 107 (the thickness of the hard bias layer 109 in the vicinity of the free layer 105 is small). Decrease). Therefore, the hard bias layer 109 cannot form a desired film thickness in the vicinity of the side surface of the free magnetic layer 105. Therefore, it is difficult to more effectively apply the bias magnetic field generated from the hard bias layer (hard magnetic layer) 109 in the vicinity of the free magnetic layer 105.
[0013]
Therefore, in order to exhibit the required coercive force, at least the entire multilayer film 107 is removed or ion milling deeper than that is performed (overetch) with respect to the amount of pre-processing milling in both regions of the multilayer film 107. Is preferred. However, if all of the multilayer film is removed or ion milling is performed deeper in this way, the hard bias layer 109 becomes tapered, making it difficult to apply an effective bias magnetic field to the free magnetic layer 105, and the reproduced waveform is It lacks linearity and stability.
[0014]
OBJECT OF THE INVENTION
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to obtain a magnetic detecting element excellent in linearity and stability of a reproduced waveform and a method for manufacturing the same.
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION
A magnetic sensing element according to the present invention includes a gap layer formed on a substrate, A multilayer resistive film formed by sequentially laminating at least an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a free magnetic layer on the gap layer, a free magnetic layer of the multilayer resistive film, a nonmagnetic conductive layer, and A magnetic sensing element including a bias underlayer and a bias layer formed on both sides of a fixed magnetic layer, wherein the antiferromagnetic layer includes at least a free magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a fixed magnetic layer of a multilayer resistive film. Both sides of the antiferromagnetic layer are formed on both sides of the antiferromagnetic layer, and a bias underlayer and a bias layer are sequentially formed on the amorphous conductive layer. Stacked, the bias layer is raised by both side regions of the antiferromagnetic layer, the amorphous conductive layer, and the bias underlayer, and faces the both end surfaces of the free magnetic layer. Features.
[0016]
Preferably, the bias underlayer is formed of a bcc crystal structure, and at least the [211] plane or the [200] plane is oriented in the direction perpendicular to the film plane. The bias layer is preferably formed of a magnetic material having at least a [100] plane oriented in a direction perpendicular to the film surface. The bias underlayer may be interposed between the bias layer and the free magnetic layer.
[0017]
The amorphous conductive layer is preferably a nonmagnetic material. The amorphous conductive layer is formed of a Co-TZ alloy, T is an element including at least one of Zr and Hf, and Z is an element including at least one of Ta and Nb. Alternatively, it may be made of a Ni-X alloy, and X may be made of an element containing at least P.
[0018]
The film thickness of the antiferromagnetic layer is smaller than the thickness of the region in contact with the pinned magnetic layer between the both side regions, It is desirable that the amorphous conductive layer is formed with a desired film thickness on both side regions of the antiferromagnetic layer. The amorphous conductive layer preferably has a thickness of 60 to 300 mm.
[0019]
The pinned magnetic layer is The structure may include a pair of ferromagnetic layers formed with a nonmagnetic intermediate layer interposed therebetween, and the magnetization directions of the pair of ferromagnetic layers may be antiparallel to each other. Moreover, it is desirable that a seed layer layer be formed between the gap layer and the antiferromagnetic layer.
[0020]
The free magnetic layer The structure may include a pair of ferromagnetic layers formed with a nonmagnetic intermediate layer interposed therebetween, and the magnetization directions of the pair of ferromagnetic layers may be antiparallel to each other.
[0021]
In addition, the method of manufacturing the magnetic detection element of the present invention includes: Forming a multilayer resistive film on the gap layer of the substrate by laminating at least an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a free magnetic layer in order; Patterning the multilayer resistive film by etching and overetching both sides of the antiferromagnetic layer; forming an amorphous conductive layer on the overetched regions on both sides of the antiferromagnetic layer; The method includes a step of forming a bias underlayer on the amorphous conductive layer and a step of forming a bias layer on the bias underlayer.
[0022]
Further, in the bias underlayer forming step, the film forming angle of the bias underlayer made of a bcc structure crystal structure is controlled so that at least the [211] plane or the [200] plane is oriented in the direction perpendicular to the film plane. Thus, it is desirable to form the bias underlayer.
[0023]
In the step of forming the bias layer, it is desirable to form the bias layer by controlling the film forming angle of the bias layer so that at least the [100] plane is oriented in the direction perpendicular to the film surface. .
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0025]
FIG. 1 is a cross-sectional view of the magnetic detection element according to the first embodiment of the present invention as viewed from the surface facing the recording medium (ABS surface), and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the right side shape of FIG. is there.
[0026]
The magnetic detection element according to the first embodiment is a giant magnetoresistive element for reproducing data recorded on a recording medium. This magnetic detection element is used in a magnetic head for reproduction, and from the recording medium. The electrical resistance changes due to the signal magnetic field, and the recorded data on the recording medium is reproduced using the change in resistance.
[0027]
FIG. 1 discloses only a magnetic detection element used for a magnetic head for reproduction, but a recording inductive head is laminated on the multilayer resistance film 20 (Z direction) of this magnetic detection element. It may be of a structure. This inductive head has a core layer formed of a magnetic material and a coil layer wound around the core layer, and has a structure in which a recording current is supplied to the coil layer and data is written to the recording medium by a magnetic field generated in the core layer. It is configured.
[0028]
The magnetic detecting element of FIG. 1 used for the reproducing magnetic head is, for example, alumina-titanium carbide (Al 2 O Three -TiC) provided on the trailing end face of the slider. This slider is bonded to an elastically deformable suspension made of stainless steel or the like on the side opposite to the surface facing the recording medium to constitute a magnetic head device.
[0029]
In this magnetic detection element, a lower shield layer 21 made of a magnetic material such as NiFe alloy or Sendust is formed on a substrate B, and Al is formed on the lower shield layer 21. 2 O Three And SiO 2 The lower gap layer 22 is formed using an insulating material such as, and the multilayer resistive film 20 is formed on the formation surface α of the lower gap layer 22.
[0030]
The multilayer resistance film 20 is a so-called spin valve type multilayer resistance film. Hereinafter, each layer constituting the multilayer resistive film 20 will be described.
[0031]
First, the antiferromagnetic layer 26 is formed on the formation surface α located on the upper surface of the lower gap layer 22. The antiferromagnetic layer 26 includes, for example, an element X (where X is one or more elements among Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, and Os) and Mn. Material or element X and element X ′ alloy (where element X ′ is Ne, Ar, Kr, Xe, Be, B, C, N, Mg, Al, Si, P, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ag, Cd, Sn, Hf, Ta, W, Re, Au, Pb, and one or more elements among rare earth elements And an antiferromagnetic material containing Mn. In general, the antiferromagnetic layer 26 is made of PtMn (platinum manganese). Further, the film thickness t2 of both side regions 26b of the antiferromagnetic layer 26 is formed thinner than the film thickness t1 of the track width region 26a, and the antiferromagnetic layer 26 is formed in a convex shape on the lower gap layer 22.
[0032]
These antiferromagnetic materials have excellent corrosion resistance and high blocking temperature, and can generate a large exchange coupling magnetic field at the interface with the pinned magnetic layer 27 formed on the antiferromagnetic layer 26.
[0033]
A pinned magnetic layer 27 is formed on the antiferromagnetic layer 26. This pinned magnetic layer 27 is formed of NiFe alloy, CoFe alloy, Co, CoNiFe alloy or the like. After the pinned magnetic layer 27 is formed on the antiferromagnetic layer 26, annealing is performed in a magnetic field atmosphere in the height direction (Y direction in the drawing), whereby the interface between the pinned magnetic layer 27 and the antiferromagnetic layer 26. The magnetization of the pinned magnetic layer 27 is pinned in the height direction (Y direction in the drawing) by the exchange coupling magnetic field generated in the. The pinned magnetic layer 27 is formed with a film thickness of about 20 to 60 mm, for example.
[0034]
A nonmagnetic conductive layer 28 is formed on the pinned magnetic layer 27. The nonmagnetic conductive layer 28 is formed of a conductive material having a low electrical resistance such as Cu. The nonmagnetic conductive layer 28 is formed with a film thickness of about 25 mm, for example.
[0035]
A free magnetic layer 29 is formed on the nonmagnetic conductive layer 28. The free magnetic layer 29 is formed of a NiFe alloy, a CoFe alloy, Co, a CoNiFe alloy, or the like. The free magnetic layer 29 has a width in the X direction set to a dimension of a track width Tw corresponding to magnetic reproduction. The free magnetic layer 29 is formed with a film thickness of about 20 to 40 mm. The free magnetic layer 29 may be formed with a Cr or CoFe film or the like on the side facing the nonmagnetic conductive layer 28. Thereby, the diffusion of a metal element or the like at the interface with the nonmagnetic conductive layer 28 can be prevented, and the resistance change rate (ΔGMR) can be increased.
[0036]
A protective layer 30 is formed on the free magnetic layer 29. This protective layer 30 is made of Ta or the like. This protective layer 30 is formed with a film thickness of about 30 mm.
[0037]
A region composed of the antiferromagnetic layer 26 to the protective layer 30, that is, a region having a substantially trapezoidal cross-sectional shape when viewed from the ABS surface direction, specifically, X1 (bottom side) in FIG. The multilayer resistive film 20 in each layer region (hereinafter referred to as a track region) having a width between X2 (upper side) has anti-strength on both side end surfaces 20a and 20a in the track width direction (X direction in the drawing). The magnetic layer 26 is formed into a continuous inclined surface from the upper surface side to the upper surface of the protective layer 30. Note that the size of the track width region varies depending on the amount of overetching of the antiferromagnetic layer 26. For example, when the amount of overetching of the antiferromagnetic layer 26 is maximum, the film thickness of an amorphous conductive layer 32 to be described later is maximum (large t), and the dimension of the track width region is maximum X1. When the amount of overetching of the antiferromagnetic layer 26 is minimum, the film thickness of an amorphous conductive layer 32 described later is minimum (small t), and the dimension of the track width region is minimum X1 ′. Thereby, the antiferromagnetic layer 26 is formed to extend from the track width Tw dimension of the free magnetic layer 29 to both sides in the track width direction. In this case, it has been technically confirmed that increasing the amount of overetching of the antiferromagnetic layer 26 as much as possible tends to increase the rate of change in electrical resistance of the multilayer resistive film 20.
[0038]
The multilayer resistance film 20 is formed by first forming each layer on the formation surface α of the lower gap layer 22, and then forming a lift-off resist (see FIG. 6) only on the central portion of the multilayer resistance film 20. The regions on both sides of the multilayer resistive film 20 not covered by the etching are removed by etching by ion milling or the like. At this time, both side surfaces of the multilayer resistive film 20 are formed into an inclined surface by etching.
[0039]
In this embodiment, the multilayer resistive film 20 is located outside the both end faces 20a, 20a, that is, is located so as to face the track region from the outside in the track width direction relative to the track region, and is a region satisfying X0 and Z0 simultaneously ( For each layer (hereinafter referred to as both side regions), only a part of the antiferromagnetic layer 26 is left and all the layers above it are removed to form, for example, a substantially trapezoidal shape as shown in FIG. The track region of the antiferromagnetic layer 26 is overetched to form a convex shape, and the amorphous conductive layer 32 is formed in the overetched portion of the convex antiferromagnetic layer 26 on both sides in the track width direction. Is done.
[0040]
As shown in FIG. 1, an amorphous conductive layer 32, a bias underlayer 33, a hard bias layer 34, an electrode layer 36, and a protective layer 37 are formed on both sides of the substantially trapezoidal multilayer resistive film 20 from the bottom. . Each layer will be described mainly with reference to FIG.
[0041]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of only the right side portion of the magnetic detection element shown in FIG. As shown in FIG. 2, the amorphous conductive layer 32 is formed on both sides of the convex antiferromagnetic layer 26 of the multilayer resistive film 20, particularly on the over-etched region, and the amorphous conductive layer 32 is on the multilayer resistive film 20 side. These end faces 32 a are formed in contact with both end faces 20 a of the multilayer resistive film 20. The amorphous conductive layer 32 is formed on both side regions 26b having a thickness t2 smaller than the thickness t1 of the track region 26a of the antiferromagnetic layer 26, and a desired thickness is secured. The film thickness of the amorphous conductive layer 32 is desirably 60 to 300 mm.
[0042]
In the amorphous conductive layer 32, the crystal orientation characteristics from the antiferromagnetic layer 26 located immediately below the amorphous conductive layer 32 adversely affect the crystal orientation of the bias underlayer 33 and the hard bias layer 34 formed thereon. By interposing an amorphous conductive layer 32 of an amorphous non-magnetic material whose crystal structure is not ordered, the antiferromagnetic layer 26 has a crystal orientation of the bias underlayer 33. It functions so as not to adversely affect the crystal orientation.
[0043]
In addition, the amorphous conductive layer 32 also functions as a base material for raising the bias base layer 33 and the hard bias layer 34, and the hard bias layer 34 formed therebetween is used as a region on both sides of the multilayer resistive film 20. The hard bias layer 34 is opposed to the free magnetic layer 29 with a sufficient volume on both sides. Further, the film thickness of the amorphous conductive layer 32 is set in a range of 60 to 300 mm so as not to adversely affect the crystal orientation of the bias underlayer 33.
[0044]
As will be described later in the manufacturing method, the amorphous conductive layer 32 is formed by ion irradiation from a substantially vertical direction with respect to the antiferromagnetic layer 26 on the formation surface α at the time of sputtering film formation. In particular, the amorphous conductive layer 32 is formed using an ion beam sputtering method, a long throw sputtering method, a collimation sputtering method, or the like. Since part of the amorphous conductive layer 32 adheres to the inclined surface 20a of the multilayer resistive layer 20 by sputtering film formation, the excess amorphous conductive layer 32 attached to the inclined surface 20a of the multilayer resistive film 20 is removed by etching. .
[0045]
Further, the upper surface 32b of the amorphous conductive layer 32 is preferably located above (the Z direction in the drawing) the lower surface 26a of the antiferromagnetic layer 26. As a result, the hard bias layer 34 can be formed at a high position in the both side regions of the multilayer resistive film 20, and the hard bias layer 34 can be made to have a sufficient volume on both sides of the free magnetic layer 29. .
[0046]
A bias underlayer 33 is formed on the amorphous conductive layer 32. In this case, the bias base layer 33 is formed with a flat portion 33 a on the amorphous conductive layer 32 and extended portions 33 b on both side end surfaces 20 a of the multilayer resistive film 20. Further, the bias underlayer 32 is formed of a bcc crystal structure, and at least the [211] plane or the [200] plane is oriented in the direction perpendicular to the film plane.
[0047]
As described in the manufacturing method described later, the incident angle of the sputtered particles with respect to the direction perpendicular to the formation surface α when forming the bias underlayer 33 is larger than the incident angle of the sputtered particles when forming the amorphous conductive layer 32. As a result, the bias underlayer 33 is formed not only on the amorphous conductive layer 32 but also on both end surfaces 20a of the multilayer resistive film 20, but the bias underlayer 33 has at least the [211] plane or the [200] plane as a film. Since the orientation is perpendicular to the plane, the magnetic characteristics of the hard bias layer 34 facing the free magnetic layer 29 are improved by the bias underlayer 33. This is demonstrated by the examples described below.
[0048]
Note that an amorphous conductive layer 32 is formed below the bias base layer 33 formed on both sides of the multilayer resistive film 20, and the antiferromagnetic layer 26 is not directly formed. For this reason, the bias underlayer 33 is not strongly influenced by the crystal orientation of the antiferromagnetic layer 26. Therefore, the coercive force of the hard bias layer 34 formed on the bias underlayer 33 can be increased.
[0049]
As described above, the amorphous conductive layer 32 on the antiferromagnetic layer 26 on the formation surface α also has a function of raising the bias underlayer 33 on the formation surface α. Thus, the hard bias layer 34 formed on the bias underlayer 33 can be formed at a high position corresponding to the height position of the free magnetic layer 29 of the multilayer resistive film 20, and one layer is formed on both sides of the free magnetic layer 29. The hard bias layer 34 can be opposed to have a sufficient volume.
[0050]
A hard bias layer 34 is formed on the bias base layer 33. In this embodiment, the lower surface 34 a of the hard bias layer 34 is located at a position via the amorphous conductive layer 32 and the bias underlayer 33, that is, on the flat portion 33 a of the bias underlayer 33, in the overetched portion of the antiferromagnetic layer 26. The upper surface 34b of the hard bias layer 34 is located lower than the lower surface 29a of the free magnetic layer 29 in the drawing (in the opposite direction to the Z direction in the drawing) and the flat portion 33a is lower than the lower surface 29a of the free magnetic layer 29. It is preferable to be located on the upper side in the figure (Z direction in the figure). As a result, the hard bias layer 34 can be opposed to the both sides of the free magnetic layer 29 with a sufficiently large volume. The hard bias layer 34 is formed of a magnetic material in which at least the [100] plane is preferentially oriented in the direction perpendicular to the film plane. The hard bias layer 34 has at least the [100] plane oriented in the direction perpendicular to the film plane, the bias underlayer 33 has at least the [211] or [200] plane oriented in the film plane perpendicular direction, and Since the amorphous conductive layer 32 is not affected by the antiferromagnetic layer 26, the magnetic characteristics of the hard bias layer 34 are improved, and the coercive force Hc of the hard bias layer 34 becomes a value of 160 KA / m or more that is practically used. In this case, the squareness ratio S of the hard bias layer 34 is 0.8 or more. This is demonstrated by the examples.
[0051]
Further, the upper surface 34b of the hard bias layer 34 on the flat portion 33a of the bias underlayer 33 is positioned substantially on the same plane as the upper surface 29b of the free magnetic layer 29, or on the upper side of the upper surface 29b of the free magnetic layer 29 in the drawing ( More preferably, it is located in the Z direction in the figure. Thus, when the imaginary lines D and E are drawn from the lower surface 29a and the upper surface 29b of the free magnetic layer 29 in the direction parallel to the formation surface α, the inside of the two imaginary lines D and E in the both side regions of the multilayer resistive film 20 Since only the extending portion 33 b of the bias underlayer 33 and the hard bias layer 34 exist, a sufficient bias magnetic field can be supplied from the hard bias layer 34 to the free magnetic layer 29.
[0052]
In addition, if only the extending portion 33b of the thin bias underlayer 33 having a tapered thickness is interposed between the hard bias layer 34 and the free magnetic layer 29, the bias magnetic field from the hard bias layer 34 becomes extremely small. Therefore, a sufficiently large bias magnetic field can be supplied to the free magnetic layer 29.
[0053]
With the above-described configuration, a bias magnetic field having an appropriate magnitude can be supplied from the hard bias layer 34 to the free magnetic layer 29, whereby the magnetization of the free magnetic layer 29 can be appropriately single-domained in the X direction shown in the figure. It is.
[0054]
An electrode layer 36 is formed on the hard bias layer 34, and a protective layer 37 made of Ta or the like is formed on the electrode layer 36.
[0055]
Next, materials for the amorphous conductive layer 32 and the bias underlayer 33 will be described below.
[0056]
As described above, the amorphous conductive layer 32 has an effect of cutting off the influence of this orientation characteristic even if the antiferromagnetic layer 26 exists immediately below due to its amorphous property. Is made of a non-magnetic material.
[0057]
When the amorphous conductive layer 32 is formed of a Co—TZ alloy, T is an element including at least one of Zr and Hf, and Z is an element including at least one of Ta and Nb. is there. Further, when the amorphous conductive layer 32 is formed of a Ni—X alloy, X is composed of an element containing at least P. The film thickness of the amorphous conductive layer 32 is set in the range of 60 to 300 mm.
[0058]
On the other hand, the bias underlayer 33 is preferably formed of a metal film having a bcc structure (body-centered cubic structure). When the bias underlayer 33 is formed, at least the [211] plane or the [200] plane is oriented in the direction perpendicular to the film plane by controlling the film forming direction.
[0059]
As described above, since the amorphous conductive layer 32 is formed under the bias underlayer 33 and the antiferromagnetic layer 26 is not directly formed, the crystal structure of the bias underlayer is appropriate for the body-centered cubic structure (bcc structure). Can be adjusted. The reason why the bias underlayer 33 is formed of the metal film having such a crystal structure and crystal orientation is that the coercive force (Hc) and the squareness ratio (S) of the hard bias layer 34 formed on the bias underlayer 33 are as follows. ).
[0060]
The hard bias layer 34 is formed of a CoPt alloy, a CoPtCr alloy, or the like. The crystal structure of these alloys is a dense hexagonal structure (hcp). The hard bias layer 34 is formed so that the direction perpendicular to the film surface has a [100] plane orientation.
[0061]
Here, the hcp structure of the CoPt alloy constituting the bias underlayer 33 of the bcc structure and the hard bias layer 34 formed of a metal film has a lattice matching relationship, for example, the c-axis of the hcp structure of the hard bias layer 34. Are oriented in the film plane. This is a very advantageous structure as the hard bias layer 34 magnetized in the film plane. For this reason, it can have a larger coercive force and a favorable squareness ratio.
[0062]
Since the bias underlayer 33 has a body-centered cubic structure (bcc structure), the metal film is made of one or more elements of Cr, W, Mo, V, Mn, Nb, and Ta. It is preferably formed, but it is particularly preferable that it is formed of a Cr film. This is because this Cr film is excellent in the function of adjusting the crystal orientation of the hard bias layer 34, and the coercive force of the hard bias layer 34 can be appropriately increased.
[0063]
As shown in FIG. 1, an upper gap layer 38 is formed on the multilayer resistive film 20 formed on the formation surface α using an insulating material, and a magnetic material is used on the upper gap layer 38. An upper shield layer 39 is formed.
[0064]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This magnetic detection element is also used in a magnetic head for reproducing data recorded on a recording medium. FIG. 3 shows only this magnetic detection element, but an inductive head for recording may be formed on the magnetic head of this magnetic detection element as in the first embodiment.
[0065]
The difference of this embodiment from the first embodiment is that a seed layer layer 25 is provided between the antiferromagnetic layer 26 and the gap layer 22 of the multilayer resistive film 20. That is, in this embodiment, the seed layer layer 25 is formed on the lower gap layer 22 formed on the lower shield layer 21.
[0066]
The seed layer 25 is a non-magnetic material in which the [111] plane of the face-centered cubic crystal or the [110] plane of the body-centered cubic crystal is preferentially oriented in the direction parallel to the interface between the underlayer 23 and the antiferromagnetic layer 26. The alignment film 24 is made of a material or a magnetic material.
[0067]
The seed layer 25 may be composed of only a single nonmagnetic material or an alignment layer 24 formed of a magnetic material, but in order to adjust the crystal orientation of the alignment layer 24, a base layer 23 is formed. Is preferred.
[0068]
The underlayer 23 is formed of at least one of Ta (tantalum), Hf (hafnium), Nb (niobium), Zr (zirconium), Ti (titanium), Mo (molybdenum), and W (tungsten). Is preferred. In addition, the alignment layer 24 is formed of a magnetic material or a nonmagnetic material as described above, but is preferably formed of a high resistance material. The alignment layer 24 is preferably formed of, for example, a NiFeY alloy (where Y is at least one selected from Cr, Rh, Ta, Hf, Nb, Zr, and Ti). Of these, the alignment layer 24 is more preferably formed of a NiFeCr alloy. This is because the [111] plane of the orientation layer 24 can be more preferentially oriented in a direction parallel to the interface with the antiferromagnetic layer 26, and can have a higher specific resistance.
[0069]
If the alignment layer 24 has a high specific resistance, it is possible to suppress a shunting of a sense current flowing from an electrode layer 36 described later to the seed layer 25. As a result, the resistance change rate (ΔMR) can be improved and Barkhausen noise can be reduced. The seed layer 25 may be formed of a single Cr layer. When the Cr single layer is formed, each crystal grain grows to a uniform height due to its high wettability, so that the undulation of the film surface is eliminated and the symmetry of the output signal is improved.
[0070]
In the seed layer 25, the underlayer 23 is formed with a thickness of about 0 to 50 mm, and the alignment layer 24 is formed with a thickness of about 10 to 100 mm.
[0071]
An antiferromagnetic layer 26 is formed on the seed layer 25, which has the same configuration as that of the first embodiment. That is, the antiferromagnetic layer 26 has excellent corrosion resistance and a high blocking temperature, and can generate a large exchange coupling magnetic field at the interface with the pinned magnetic layer 27 formed on the antiferromagnetic layer 26. The antiferromagnetic layer 26 is preferably formed with a thickness of 50 to 250 mm.
[0072]
As described above, in the seed layer 25, the face-centered cubic [111] plane or the body-centered cubic [110] plane is preferentially oriented in the direction parallel to the interface with the antiferromagnetic layer 26. Thus, the [111] plane of the antiferromagnetic layer 26 formed on the seed layer 25, the [111] plane of each layer formed on the antiferromagnetic layer 26, and the antiferromagnetic layer 26 It is possible to preferentially orient in the direction parallel to the [111] plane of each layer to be formed, which increases the crystal grain size and improves the low resistivity (ΔGMR).
[0073]
The pinned magnetic layer 27 is preferably formed with a thickness of about 20 to 60 mm. On the other hand, the nonmagnetic conductive layer 28 is formed with a film thickness of about 25 mm, for example. The free magnetic layer 29 is preferably formed with a thickness of about 20 to 40 mm. The free magnetic layer 29 is preferably formed in a two-layer structure, and a Co film is formed on the side facing the nonmagnetic conductive layer 28. Thereby, the diffusion of a metal element or the like at the interface with the nonmagnetic conductive layer 28 can be prevented, and the resistance change rate (ΔGMR) can be increased. The protective layer 30 on the free magnetic layer 29 is made of Ta or the like and has a thickness of about 30 mm.
[0074]
Also in the second embodiment, both end surfaces 20 a and 20 a in the track width direction (X direction in the drawing) of the multilayer resistive film 20 including the seed layer 25 to the protective layer 30 are formed from the lower surface of the seed layer 25. The inclined surface is continuous to the upper surface of the protective layer 30.
[0075]
As in the first embodiment, the multilayer resistance film 20 is formed by first forming each layer on the formation surface α, and then forming a lift-off resist layer only on the central portion of the multilayer resistance film 20. The regions on both sides of the multilayer resistive film 20 that are not covered with layers are removed by etching.
[0076]
The both side regions of the multilayer resistive film 20 are configured not to be etched deeply until the formation surface α is exposed, and to leave a part of the seed layer 25 or a part of the antiferromagnetic layer 26.
[0077]
In the both side regions of the multilayer resistive film 20, similarly to the first embodiment, an amorphous conductive layer 32, a bias underlayer 33, a hard bias layer 34, an electrode layer 36, and a protective layer 37 are sequentially arranged from the bottom. Each is formed.
[0078]
The amorphous conductive layer 32 is formed on the formation surface α in both side regions of the multilayer resistive film 20, but the end surface 32 a on the multilayer resistive film 20 side of the amorphous conductive layer 32 is in contact with the both side end surfaces 20 a of the multilayer resistive film 20. It is formed. The hard bias layer 34 formed on the amorphous conductive layer 32 via the bias base layer 33 is formed at a high position in both side regions of the multilayer resistance film 20 and has a sufficient volume on both sides of the free magnetic layer 29. Facing each other.
[0079]
The film thickness of the amorphous conductive layer 32 on the formation surface α is preferably 60 mm or more and 300 mm or less. The thickness of the bias underlayer 33 is preferably 35 mm or more and 75 mm or less.
[0080]
Also in this embodiment, the amorphous conductive layer 32 is formed by ion irradiation from a direction substantially perpendicular to the formation surface α during sputtering. A part of the amorphous conductive layer 32 for raising the bulk is formed on both end faces 20a of the multilayer resistive film 20, and this part is removed by etching.
[0081]
Note that the upper surface 32 b of the amorphous conductive layer 32 is preferably positioned above (in the Z direction in the drawing) the lower surface 26 a of the antiferromagnetic layer 26. As a result, the hard bias layer 34 can be formed at a high position in both side regions of the multilayer resistive film 20, and can be opposed to both sides of the free magnetic layer 29 with a sufficient volume.
[0082]
In this embodiment, the amorphous conductive layer 32 exists under the bias base layer 33 formed in both side regions of the multilayer resistive film 20, and the seed layer layer 25 and the antiferromagnetic layer 26 exist below the amorphous conductive layer 32. For this reason, the bias underlayer 33 is not affected by the crystal orientation of the seed layer 25 and the antiferromagnetic layer 26. Therefore, the coercive force of the hard bias layer 34 formed on the bias underlayer 33 can be increased. Moreover, since both sides of the amorphous conductive layer 32 and the antiferromagnetic layer 26 are interposed under the bias underlayer 33 to increase the bias underlayer 33 and the hard bias layer 34, the bias underlayer 33 is tapered. It is possible to eliminate the inconvenience that the volume is reduced due to the state.
[0083]
The lower surface 34a of the hard bias layer 34 on the flat portion 33a of the bias underlayer 33 is located below the lower surface 29a of the free magnetic layer 29 (reverse to the Z direction in the drawing) and on the flat portion 33a. The upper surface 34b of the hard bias layer 34 is preferably located above the lower surface 29a of the free magnetic layer 29 in the drawing (Z direction in the drawing).
[0084]
Further, in this embodiment, in addition to the above configuration, the upper surface 34b of the hard bias layer 34 on the flat portion 33a of the bias underlayer 33 is located on the same plane as the upper surface 29b of the free magnetic layer 29, or More preferably, the free magnetic layer 29 is positioned on the upper side (Z direction in the drawing) of the upper surface 29b. Thus, when imaginary lines (not shown) are drawn from the lower surface 29 a and the upper surface 29 b of the free magnetic layer 29 in the direction parallel to the formation surface α, they are within the two imaginary lines in both side regions of the multilayer resistive film 31. Since only the extending portion 33 b of the bias underlayer 33 and the hard bias layer 34 exist, a sufficient bias magnetic field can be supplied from the hard bias layer 34 to the free magnetic layer 29.
[0085]
Further, in this embodiment, the extended portion 33b of the taper-shaped thin bias underlayer 33 is interposed between the hard bias layer 34 and the free magnetic layer 29 as in the previous embodiment. The bias magnetic field from the hard bias layer 34 is not extremely reduced, and a sufficiently large bias magnetic field can be supplied to the free magnetic layer 29.
[0086]
In this embodiment, the amorphous conductive layer 32 exists under the bias underlayer 33, and the seed layer layer 25 and the antiferromagnetic layer 26 exist below the amorphous conductive layer 32. Therefore, the crystal structure of the bias underlayer 33 can be appropriately adjusted to a body-centered cubic structure (bcc structure). Similarly to the previous embodiment, the bias underlayer 33 is preferably formed of a metal film having a body-centered cubic structure (bcc structure), and the bias underlayer 33 has a crystal orientation of [200], [211] It has a plane orientation.
[0087]
The hard bias layer 34 of this embodiment is also formed of a CoPt alloy, a CoPtCr alloy, or the like, and the crystal structure of these alloys is a dense hexagonal structure (hcp).
[0088]
Also in this embodiment, the (hcp) structure of the CoPt-based alloy constituting the bias underlayer 33 of the bcc structure and the hard bias layer 34 formed of the metal film described above has a hard ba ice layer due to the lattice matching relationship. The c-axis of the 34 hcp structure is oriented in the film plane. As a result, it is a very advantageous structure as the hard bias layer 34 used by being magnetized in the film surface. That is, it can have a larger coercive force (Hc) and a good squareness ratio.
[0089]
Also in this embodiment, as shown in FIG. 3, the upper gap layer 38 is formed on the multilayer resistance film 20 formed on the formation surface α by using an insulating material. An upper shield layer 39 is formed on the top using a magnetic material.
[0090]
Therefore, according to the second embodiment, the seed layer layer 25 is formed in the lowermost layer, and the antiferromagnetic layer 26 is formed thereon, whereby the crystal orientation of the antiferromagnetic layer 26 is adjusted, and the multilayer The resistance change rate of the resistance film 20 can be improved.
[0091]
Further, according to this embodiment, the amorphous conductive layer 32 exists below the bias base layer 33 formed on both sides of the multilayer resistive film 20, and the seed layer layer 25 exists below the amorphous conductive layer 32. The underlayer 33 can be formed with an appropriate crystal structure and crystal orientation. As a result, the coercive force of the hard bias layer 34 formed on the bias underlayer 33 can be increased.
[0092]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the magnetic detection element according to the third embodiment of the present invention as viewed from the surface facing the recording medium (ABS surface).
[0093]
This magnetic detection element is also used in a magnetic head for reproducing data recorded on a recording medium. Although only the magnetic detection element is shown in FIG. 4, as in the first embodiment, a recording inductive head may be formed on the magnetic head of this magnetic detection element.
[0094]
The difference between the third embodiment of FIG. 4 and the first embodiment of FIG. 1 is the structure of the pinned magnetic layer 27 and the free magnetic layer 29. In FIG. 1, both the pinned magnetic layer 27 and the free magnetic layer 29 are formed of a single layer, but in FIG. 4, both the pinned magnetic layer 27 and the free magnetic layer 29 are formed of three layers.
[0095]
The pinned magnetic layer 27 includes a ferromagnetic layer 40, a nonmagnetic intermediate layer 41, and a ferromagnetic layer 42. The ferromagnetic layers 40 and 42 are made of, for example, Co (cobalt), and the nonmagnetic intermediate layer 41 is made of a nonmagnetic layer such as, for example, Ru (ruthenium). With this three-layer configuration, the magnetization directions of the ferromagnetic layer 40 and the ferromagnetic layer 42 are antiparallel to each other. This is a so-called ferrimagnetic state, in which the magnetization of the pinned magnetic layer 27 can be stabilized, and the exchange coupling magnetic field generated at the interface between the pinned magnetic layer 27 and the antiferromagnetic layer 26 can be increased. it can.
[0096]
Similarly, the free magnetic layer 29 includes a ferromagnetic layer 43 and a ferromagnetic layer 45 made of Co or the like, and a nonmagnetic intermediate layer 44 such as Ru between the ferromagnetic layers 43 and 45. As a result, the magnetizations of the ferromagnetic layers 43 and 45 are antiparallel to each other, the magnetization of the free magnetic layer 29 can be maintained in a stable state, and the magnetic thickness of each of the ferromagnetic layers 43 and 45 can be reduced. As a result, the magnetization of the free magnetic layer 29 is easily reversed while the ferromagnetic layers 43 and 45 are antiparallel to the external magnetic field, and the reproduction characteristics can be improved. This ferri structure may be formed in either the pinned magnetic layer 27 or the free magnetic layer 29.
[0097]
The thicknesses of the ferromagnetic layers 40 and 42 and the ferromagnetic layers 43 and 45 are each about 10 to 70 mm. The film thickness of the nonmagnetic intermediate layers 41 and 44 is about 3 to 10 mm.
[0098]
Also in the third embodiment, the lowermost layer of the multilayer resistive film 46 is the seed layer layer 25, and both end faces 46 a and 46 a in the track width direction (X direction in the drawing) of the multilayer resistive film 46 are formed on the seed layer layer 25. The inclined surface is continuous from the lower surface to the upper surface of the protective layer 30. In addition, since the amorphous conductive layer 32 exists below the bias base layer 33 and the seed layer 25 and the antiferromagnetic layer 26 exist below the bias conductive layer 33, the bias base layer 33 is maintained in a predetermined crystal orientation. Can do.
[0099]
In addition, the amorphous conductive layer 32 is formed on both sides of the convex antiferromagnetic layer 26 of the multilayer resistance film 46 (particularly, the portions where overetching has been performed), so that the hard bias layer 34 having a large coercive force can be replaced with the free magnetic layer 29. Can be opposed to each other with a sufficient film thickness. In addition, since the thickness of the bias underlayer 33 interposed between the free magnetic layer 29 and the hard bias layer 34 can be reduced, the bias magnetic field from the hard bias layer 34 can be sufficiently supplied to the free magnetic layer 29, and free magnetic The formation of a single domain in the layer 29 can be promoted.
[0100]
Furthermore, it is desirable to form the amorphous conductive layer 32 up to the upper surface of the intermediate layer 41 of the pinned magnetic layer 27. That is, by reducing the flow of the sense current into the intermediate layer 41, the magnetic layer 40, and the antiferromagnetic layer 26 of the pinned magnetic layer 27, the santros can be reduced and the output can be increased.
[0101]
Next, FIGS. 5 to 10 are cross-sectional views showing the method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. Each drawing is a partial cross-sectional view as viewed from the surface facing the recording medium (ABS surface).
[0102]
In the process shown in FIG. 5, a lower shield layer 21 formed of a magnetic material such as permalloy or sendust is formed on the substrate B, and a lower gap layer formed of an insulating material such as alumina is formed on the lower shield layer 21. 22 is formed.
[0103]
Next, each layer constituting the multilayer resistance film 20 of the magnetic detection element is formed on the entire surface of the lower gap layer 22. That is, first, an antiferromagnetic layer 26 made of a PtMn alloy or the like is formed on the lower gap layer 22. Further, on the antiferromagnetic layer 26, a pinned magnetic layer 27 formed of a magnetic material such as a NiFe alloy, a nonmagnetic conductive layer 28 formed of Cu, a free magnetic layer 29 formed of a NiFe alloy, and the like. A protective layer 30 is formed.
[0104]
In order to form the seed layer 25 shown in FIG. 3, first, the seed layer 25 composed of the underlayer 23 such as Ta and the nonmagnetic material layer 24 such as NiFeCr alloy is formed on the lower gap layer 22. To do. Next, an antiferromagnetic layer 26 made of a PtMn alloy or the like is formed on the seed layer 25. In order to form the multilayer resistance film 46 shown in FIG. 4, the fixed magnetic layer 27 and the free magnetic layer 29 are formed in a ferrimagnetic state.
[0105]
Next, as shown in FIG. 5, a lift-off resist R is formed by patterning in the central portion on the protective layer 30 by a coating process and an exposure development process. As shown in FIG. 5, the lower surface 57b of the resist R is provided with notches 57a and 57a.
[0106]
Next, in the step shown in FIG. 6, both side regions 20b and 20b in the track width direction (X direction in the drawing) of the multilayer resistive film 20 not covered with the resist R are removed by etching.
[0107]
In this embodiment, both side regions 20b and 20b of the multilayer resistive film 20 are shallow to a depth that does not expose the upper surface of the lower gap layer 22 (the magnetoresistive effect element formation surface α). Part is over-etched and etched. As a result, the both side end surfaces 20a, 20a of the remaining multilayer resistive film 20 become inclined surfaces that continue from the upper surface of the antiferromagnetic film 26 to the upper surface of the protective layer 30, and the multilayer resistive film 31 has a substantially trapezoidal shape.
[0108]
Next, as shown in FIG. 7, an amorphous conductive layer 32 is formed by sputtering on both sides of the convex antiferromagnetic layer 26 (particularly, portions where overetching is performed). At this time, the end face 32a of the amorphous conductive layer 32 on the multilayer resistance film 20 side is in contact with both end faces 20a of the multilayer resistance film 20.
[0109]
As shown in FIG. 7, the amorphous conductive layer 32 is formed by sputtering with the first sputtered particle incident angle θ <b> 1 with respect to the direction perpendicular to the formation surface α (the Z direction in the drawing). Specifically, the first sputtered particle incident angle θ1 is preferably not less than 0 ° and not more than 10 °. At this time, a layer 32 ′ of the same material as the amorphous layer 32 is attached to the resist R.
[0110]
That is, the amorphous conductive layer 32 is formed by sputtering from a direction substantially perpendicular to the formation surface α. Specifically, it is preferably performed by a long throw sputtering method (LTS), an ion beam sputtering method (IBD), a collimation sputtering method, or the like.
[0111]
Further, the amorphous conductive layer 32 adhering to both side regions 20a of the multilayer resistive film 20 is removed by etching. In this case, it is ideal to completely remove the amorphous conductive layer 32 by etching. However, since the amorphous conductive layer 32 has conductivity, the sense current flowing through the free magnetic layer 29 is not interrupted. There is no problem even if it remains a little. Thereby, the etching process time can be shortened to protect the multilayer resistance layer 20 from etching.
[0112]
Further, the amorphous conductive layer 32 is preferably formed by controlling the film thickness of the amorphous conductive layer 32 so that the upper surface 32 b of the amorphous conductive layer 32 is located above the lower surface 26 a of the antiferromagnetic layer 26. The film thickness of the amorphous conductive layer 32 is preferably in the range of 60 to 300 mm.
[0113]
In addition, the bias underlayer 33, the hard bias layer 34, the electrode layer 36, and the protective layer 37 that are formed in the following steps are also preferably formed by the sputtering method.
[0114]
In this embodiment, the bias underlayer 33 is preferably formed of a metal film having a (bcc) crystal structure. Examples of the metal film include Cr, W, Mo, V, Mn, Nb, and Ta. One or more elements or two or more elements can be selected. The bias underlayer 33 is preferably formed by sputtering with a film.
[0115]
Next, in the step shown in FIG. 8, the bias underlayer 33 is formed by sputtering from the upper surface 32 b of the amorphous conductive layer 32 to the both end surfaces 20 a of the multilayer resistance film 20. As shown in the figure, the bias underlayer 33 is formed by sputtering with a second sputtered particle incident angle θ2 with respect to the direction perpendicular to the formation surface α (the Z direction in the drawing). The sputtered particle incident angle θ2 is preferably larger than the first sputtered particle incident angle θ1. Specifically, the second sputtered particle incident angle θ2 is preferably 15 ° or more and 60 ° or less. More preferably, it is 30 ° or more and 60 ° or less. At this time, a layer 33 ′ made of the same material as the bias underlayer 33 is also formed on the resist R.
[0116]
That is, the bias underlayer 33 is formed by sputtering from a direction more inclined with respect to the direction perpendicular to the formation surface α than when the amorphous conductive layer 32 is formed. For this reason, as shown in the figure, the bias underlayer 33 is easily formed not only on the amorphous conductive layer 32 but also on both end faces 20a of the multilayer resistance film 20. As described above, when the bias underlayer 33 is formed to extend on the both end surfaces 20 a of the multilayer resistive film 20, the bias underlayer 33 may be formed to extend to both end surfaces of the free magnetic layer 29. Although it is preferable, the bias underlayer 33 may extend only to the lower side of both end faces of the free magnetic layer 29. Further, the bias underlayer 33 may be formed only on the amorphous conductive layer 32 without extending on both end faces of the multilayer resistive film 20.
[0117]
Further, the amorphous conductive layer 32 in the process of FIG. 8 and the process in FIG. 9 are performed so that the upper surface 33 c of the bias underlayer 33 on the formation surface α is positioned below the lower surface 29 a of the free magnetic layer 29. It is preferable to perform sputter deposition while appropriately adjusting the thickness of the bias underlayer 33 at that time. Thus, the hard bias layer 34 can be opposed to the free magnetic layer 29 with a sufficient volume on both sides.
[0118]
In this embodiment, as described above, the bias underlayer 33 is preferably formed of a metal film having a crystal structure of (bcc). Examples of such a metal film include Cr, W, Mo, V, One or more of Mn, Nb, and Ta can be selected. Of these, the bias underlayer 33 is preferably formed of a Cr film. This is because this Cr film can easily change the crystal structure of the hard bias layer 34 formed in the next step to an (hcp) structure, and can increase the coercive force of the hard bias layer 34.
[0119]
Next, in the step shown in FIG. 9, a hard bias layer 34 of CoPtCr alloy or the like is formed on the bias underlayer 33 by sputtering. At this time, a layer 34 ′ made of the same material as the hard bias layer 34 is also formed on the resist R. In this embodiment, as described above, the amorphous conductive layer 32 is formed on both sides of the convex antiferromagnetic layer 26, and thereby formed on the amorphous conductive layer 32 via the bias underlayer 33. The hard bias layer 34 can be opposed to the both sides of the free magnetic layer 29 with a sufficient volume.
[0120]
Therefore, according to the magnetic detection element formed by the manufacturing method of this embodiment, the bias magnetic field from the hard bias layer 34 can be appropriately supplied to the free magnetic layer 29, and the magnetization of the free magnetic layer 29 can be appropriately made into a single magnetic domain. It is possible to do.
[0121]
In this embodiment, since the amorphous conductive layer 32 is formed under the bias underlayer 33, the antiferromagnetic layer 26 is not directly formed, and the crystal orientation of the bias underlayer 33 is appropriately adjusted. Therefore, the coercive force of the hard bias layer 34 formed on the bias underlayer 33 can be increased.
[0122]
In this embodiment, the hard bias layer 34 is formed so that the upper surface 34b of the hard bias layer 34 is located above the upper surface 29b of the free magnetic layer 29 in the step shown in FIG. preferable.
[0123]
Furthermore, if the lower surface 34 a of the hard bias layer 34 is located below the lower surface 29 a of the free magnetic layer 29, the free magnetic layer 29 in a direction parallel to the formation surface α is formed on both sides of the free magnetic layer 29. Since only the hard bias layer 34 is opposed to the free magnetic layer 29 through the bias underlayer 33 within the film thickness range, a sufficient bias magnetic field can be supplied from the hard bias layer 34 to the free magnetic layer 29, and the free magnetic layer 29 can be more appropriately applied. It is possible to promote the formation of a single magnetic domain.
[0124]
Next, in the process shown in FIG. 10, an electrode layer 36 such as Cr or Au is formed on the hard bias layer 34 by sputtering, and then a protective layer 37 such as Ta is formed on the electrode layer 36 by sputtering. At this time, a layer 36 ′ made of the same material as the electrode layer 36 and a layer 37 ′ made of the same material as the protective layer 37 are formed on the resist R so as to overlap each other.
[0125]
Then, the lift-off resist R shown in FIG. 10 is removed, and then the upper gap layer 38 and the upper shield layer 39 (not shown) are formed on the multilayer resistance film 20, thereby completing the magnetic sensing element shown in FIG.
[0126]
As described above, in this embodiment, by using one lift-off resist R on the multilayer resistive film 20, the etching process of the both side regions of the multilayer resistive film 20, the amorphous conductive layer 32, the bias underlayer 33, the hard Sputter deposition of the bias layer 34, the electrode layer 36, and the protective layer 37 can be performed continuously. For this reason, if said manufacturing method is used, the magnetic detection element concerning this embodiment can be manufactured easily.
[0127]
In this embodiment, the first sputtered particle incident angle θ1 when the amorphous conductive layer 32 is formed is smaller than the second sputtered particle incident angle θ2 when the bias underlayer 33 is formed. 32 and the bias underlayer 33 can be easily formed in a predetermined shape. Further, according to this manufacturing method, the hard bias layer 34 can be easily opposed to the both sides of the free magnetic layer 29 with a sufficient volume.
[0128]
(Example)
Next, an amorphous metal layer 32 is formed below the bias underlayer 33, a bias underlayer 33 and a hard bias layer 34 are formed in this order on the amorphous metal layer 32, and Cr is used as the bias underlayer 33. When CoPt was used as the bias layer 34, an experiment was conducted on the dependence of the X-ray diffraction (XRD) peak ratio of the hard bias layer 34 on the deposition angle of the bias underlayer 33.
[0129]
FIG. 11A shows the film formation angle of Cr used as the bias underlayer 33 and the X-ray diffraction (XRD) peak ratio between the [200] plane and the [100] plane of CoPt used as the hard bias layer 34. 11B is a graph showing the numerical values shown in FIG. 11A, and FIG. 11C is a graph showing the [200] of CoPt used as the hard bias layer. FIG. 11D is a diagram showing the relationship between the XRD peak ratio of the [100] plane and the [100] plane and the coercive force (Hc) of the bias layer 33 made of CoPt, and FIG. 11D is the diagram shown in FIG. FIG. 12 (a) shows the orientation state when the Cr film forming angle is 20 °, FIG. 12 (b) shows the orientation state when the Cr film forming angle is 50 °, and FIG. 12 (c) shows the Cr forming state. This is a multiple recording of CoPt orientation dependence and CoPt coercivity Hc dependence on film angle.
[0130]
Here, the film forming angle of the bias underlayer 33 made of Cr and the film forming angle of the hard bias layer 34 made of CoPt are angles formed by the incident direction of the sputtered particles with respect to the direction perpendicular to the substrate B (θ1, FIG. 7). (Corresponding to θ2 in FIG. 8). The deposition angle of the C0Pt film is controlled and fixed at 20 °.
[0131]
As shown in FIGS. 11 and 12, when the film forming angle of Cr is 20 °, the Cr film is only preferentially oriented with the [110] plane in the direction perpendicular to the film surface, and the CoPt film is [100]. The peak ratio (I ([100] / [200])) between the plane and the [200] plane is small (0.08), and the coercive force Hc of the CoPt film is small (136 KA / m).
[0132]
When the Cr film formation angle is 50 °, that is, when the Cr particle incidence direction is laid on the substrate B side (horizontal plane side), the [200] plane and [211] plane are preferentially oriented in addition to the [110] plane. This increases the peak ratio (I ([100] / [200])) between the [100] plane and the [200] plane in the CoPt film (0.15), and also increases the coercivity Hc of the CoPt film. (171 KA / m).
[0133]
Further, when the film formation angle of Cr as the bias underlayer 33 is set to 60 ° and the Cr particle incidence direction is laid on the substrate B side (horizontal plane side), the Cr film has a [200] plane in addition to the [110] plane. , The [211] plane is preferentially oriented, whereby the CoPt film has an increased peak ratio (I ([100] / [200])) between the [100] plane and the [200] plane (0.44), The coercivity Hc of the CoPt film also increases (191 KA / m).
[0134]
Furthermore, if the Cr deposition angle is 70 °, that is, if the Cr particle incidence direction is further laid on the substrate B side (horizontal plane side), the Cr film has priority on the [200] plane and the [211] plane in addition to the [110] plane. As a result, the CoPt film increases the peak ratio (I ([100] / [200])) between the [100] plane and the [200] plane (1.15), and the coercive force Hc of the CoPt film also increases. Increase (197 KA / m).
[0135]
If the coercive force Hc of the CoPt film as the hard bias layer 34 is 160 KA / m or more, it can be put to practical use, and control the crystal orientation of the Cr film and the orientation of the verification of the CoPt film. Thus, the coercive force of the CoPt film (hard bias layer 34) can be improved to a value that can be practically used. In the present invention, the peak ratio (I ([100] / [200])) between the [100] plane and the [200] plane of the CoPt film is preferably 0.5 or more. If it is 0.5 or more, a stable coercive force (Hc) of about 190 KA / m or more can be obtained. At this time, the film formation angle of the bias underlayer is preferably 61 ° or more. More preferably, the peak ratio (I ([100] / [200])) is 1.0 or more. When the peak ratio is 1.0 or more, the [100] plane can be preferentially oriented with respect to the [200] plane, and a large and stable coercive force of about 195 KA / m or more can be obtained. At this time, the deposition rate of the bias underlayer is preferably 67 ° or more.
[0136]
The same result is obtained when W (tungsten) is used in place of Cr as the bias underlayer 33, and the same characteristics are obtained as long as the bcc crystal structure is used as the bias underlayer 33. It has been confirmed to show. It has also been confirmed that similar characteristics are exhibited when a CoCrPt alloy is used instead of the CoPt alloy as the hard bias layer 34. In this case, it is confirmed that the film forming angle of the hard bias layer 34 is preferably around 20 °.
[0137]
In addition, although the magnetic detection element of this invention was applied to the magnetic head, it is not limited to this, You may apply similarly to a magnetic sensor.
[0138]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the bias underlayer and the bias layer are formed on the gap layer or the antiferromagnetic layer on both sides of the multilayer resistive film via the amorphous conductive layer, and the antiferromagnetic layer is formed on the antiferromagnetic layer. Since the direct bias underlayer is not formed, the amorphous conductive layer can prevent the strong orientation characteristics of the antiferromagnetic layer from directly affecting the bias underlayer, and good hard film characteristics (for example, Hc) ≧ 160 KA / m, S ≧ 0.8) can be realized with a non-tapered shape of the bias layer. Thereby, stability can be ensured and a narrow gap and a narrow track width can be accommodated.
[0139]
Further, a bias underlayer and a bias layer are laminated via an amorphous conductive layer, and this amorphous conductive layer fulfills the function of raising the bias underlayer and the bias layer. However, the bias layer formed on the bias underlayer can be formed at a high position in both side regions of the multilayer resistance film, and can be opposed to the both sides of the free magnetic layer with a sufficient volume.
[0140]
Furthermore, even if the amorphous conductive layer remains at the interface between the multilayer resistive film, the bias underlayer and the bias layer, it has conductivity, so that the junction resistance does not increase and the characteristics of the magnetic head deteriorate. Can be prevented.
[0141]
In addition, the sense current flows in the vicinity of the free magnetic layer / nonmagnetic layer / pinned magnetic layer of the multilayer resistive film, so that the output can be improved by reducing the shunt loss.
[0142]
Furthermore, in the step of forming the amorphous conductive layer, even if the amorphous conductive layer adheres to the bias underlayer and the region to which the bias layer is to be bonded in both sides of the multilayer resistive film, the amorphous conductive layer has conductivity. It is not necessary to completely remove the amorphous conductive layer, and it is possible to prevent the multilayer resistance film from being damaged by the etching process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a magnetic detection element according to a first embodiment of the present invention as viewed from a surface facing a recording medium.
2 is an enlarged partial sectional view of a right side shape of the magnetic detection element shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of a right side shape of a magnetic detection element according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a magnetic detection element according to a third embodiment of the present invention as viewed from the side facing a recording medium.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a magnetic detection element according to a fourth embodiment of the present invention as viewed from the side facing a recording medium.
6 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. 1 in the order of steps.
7 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. 1 in the order of steps.
8 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. 1 in the order of steps.
9 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. 1 in the order of steps.
10 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. 1 in the order of steps.
11A is a diagram showing the relationship between the Cr deposition angle of the bias underlayer and the XRD peak ratio of CoPt of the bias layer, and FIG. 11B is a diagram showing the relationship between FIG. FIG. 11C is a graph showing the relationship between the XRD peak ratio of CoPt of the bias layer and the coercive force (Hc) of the bias layer made of CoPt. 11 (d) is a graph showing the numerical values shown in FIG. 11 (c).
12A is an orientation state when the Cr film formation angle is 20 °, FIG. 12B is an orientation state when the Cr film formation angle is 50 °, and FIG. It is a figure which shows by multiple recording the orientation dependence of CoPt and the dependence of the coercive force Hc of CoPt on the film forming angle of Cr.
FIG. 13 is a partial cross-sectional view of a conventional magnetic detection element as seen from the side facing the recording medium.
FIG. 14 is a partial cross-sectional view of a conventional magnetic detection element as viewed from the side facing the recording medium.
[Explanation of symbols]
20 Multilayer resistive film
21 Lower shield layer
22 Lower gap layer
25 Seed layer
26 Antiferromagnetic layer
27 Fixed magnetic layer
28 Nonmagnetic conductive layer
29 Free magnetic layer
30 protective layer
32 Amorphous conductive layer
33 Bias underlayer
34 Hard bias layer
36 Electrode layer
46 Multilayer resistive film

Claims (15)

基板上に形成されたギャップ層と、このギャップ層上に少なくとも反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層を順に積層して形成された多層抵抗膜と、前記多層抵抗膜フリー磁性層、非磁性導電層及び固定磁性層の両側に形成されたバイアス下地層及びバイアス層とを含む磁気検出素子であって、
前記反強磁性層は、少なくとも前記多層抵抗膜フリー磁性層、非磁性導電層及び固定磁性層の両側端面よりも外側に延びた両側領域を有しており、
この反強磁性層の両側領域上にアモルファス導電層が形成され、このアモルファス導電層上に前記バイアス下地層及び前記バイアス層が順に積層形成され、
前記バイアス層、前記反強磁性層の両側領域、前記アモルファス導電層及び前記バイアス下地層で嵩上げされて、前記フリー磁性層の両側端面に対向することを特徴する磁気検出素子。
A gap layer formed on a substrate, a multilayer resistance film formed by sequentially laminating at least an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a free magnetic layer on the gap layer; and the multilayer resistance film A magnetic sensing element including a bias underlayer and a bias layer formed on both sides of the free magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, and the pinned magnetic layer,
The antiferromagnetic layer has at least two side regions extending outward from both side end surfaces of the free magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, and the pinned magnetic layer of the multilayer resistive film ,
An amorphous conductive layer is formed on both sides of the antiferromagnetic layer, and the bias underlayer and the bias layer are sequentially stacked on the amorphous conductive layer,
The bias layer, the anti-side portions of the ferromagnetic layers, the amorphous conductive layer and is raised by the bias underlayer, magnetic sensing element, characterized in that opposite the side end surface of the free magnetic layer.
請求項1記載の磁気検出素子において、
前記バイアス下地層が、bcc構造の結晶構造体から形成され、少なくとも[211]面または[200]面が膜面垂直方向に配向されていることを特徴する磁気検出素子。
The magnetic detection element according to claim 1,
The magnetic detecting element, wherein the bias underlayer is formed of a crystal structure having a bcc structure, and at least a [211] plane or a [200] plane is oriented in a direction perpendicular to the film plane.
請求項1記載の磁気検出素子において、
前記バイアス層が、少なくとも[100]面が膜面垂直方向に優先配向された磁性材料から形成されていることを特徴する磁気検出素子。
The magnetic detection element according to claim 1,
The magnetic detection element, wherein the bias layer is formed of a magnetic material having at least a [100] plane preferentially oriented in a direction perpendicular to the film plane.
請求項2記載の磁気検出素子において、
前記バイアス下地層が、前記バイアス層と前記フリー磁性層との間に介在されていることを特徴とする磁気検出素子。
The magnetic detection element according to claim 2,
The magnetic sensing element, wherein the bias underlayer is interposed between the bias layer and the free magnetic layer.
請求項1記載の磁気検出素子において、
前記アモルファス導電層が非磁性材料であることを特徴とする磁気検出素子。
The magnetic detection element according to claim 1,
The magnetic sensing element, wherein the amorphous conductive layer is a nonmagnetic material.
請求項1記載の磁気検出素子において、
前記アモルファス導電層がCo−T−Z合金から形成され、TはZr、Hfのうち少なくとも1種を含む元素であり、ZはTa、Nbのうち少なくとも1種を含む元素であることを特徴とする磁気検出素子。
The magnetic detection element according to claim 1,
The amorphous conductive layer is formed of a Co-TZ alloy, T is an element including at least one of Zr and Hf, and Z is an element including at least one of Ta and Nb. Magnetic sensing element
請求項1記載の磁気検出素子において、
前記アモルファス導電層がNi−X合金からなり、Xは少なくともPを含む元素からなるものであることを特徴とする磁気検出素子。
The magnetic detection element according to claim 1,
The magnetic sensing element, wherein the amorphous conductive layer is made of a Ni-X alloy, and X is made of an element containing at least P.
請求項1記載の磁気検出素子において、
前記反強磁性層は、前記両側領域の膜厚が該両側領域の間で前記固定磁性層に接している領域の膜厚より薄く、前記アモルファス導電層が前記反強磁性層の両側領域上に所望の膜厚で形成されていることを特徴とする磁気検出素子。
The magnetic detection element according to claim 1,
In the antiferromagnetic layer, the film thickness of the both side regions is smaller than the film thickness of the region in contact with the pinned magnetic layer between the both side regions, and the amorphous conductive layer is on both side regions of the antiferromagnetic layer. A magnetic detecting element having a desired film thickness.
請求項8記載の磁気検出素子において、
前記アモルファス導電層の膜厚が、60Å以上300Å以下であることを特徴とする磁気検出素子。
The magnetic detection element according to claim 8, wherein
The magnetic sensing element, wherein the amorphous conductive layer has a thickness of 60 to 300 mm.
請求項1記載の磁気検出素子において、
前記固定磁性層が、非磁性中間層を挟んで形成された一対の強磁性層を備え、前記一対の強磁性層の磁化方向が互いに反平行であることを特徴とする磁気検出素子。
The magnetic detection element according to claim 1,
The magnetic detection element, wherein the pinned magnetic layer includes a pair of ferromagnetic layers formed with a nonmagnetic intermediate layer interposed therebetween, and the magnetization directions of the pair of ferromagnetic layers are antiparallel to each other.
請求項1記載の磁気検出素子において、
前記ギャップ層と前記反強磁性層との間にシードレイヤ層が形成されていることを特徴とする磁気検出素子。
The magnetic detection element according to claim 1,
A magnetic sensing element, wherein a seed layer is formed between the gap layer and the antiferromagnetic layer.
請求項1記載の磁気検出素子において、
前記フリー磁性層が、非磁性中間層を挟んで形成された一対の強磁性層を備え、前記一対の強磁性層の磁化方向が互いに反平行であることを特徴とする磁気検出素子。
The magnetic detection element according to claim 1,
The magnetic detection element, wherein the free magnetic layer includes a pair of ferromagnetic layers formed with a nonmagnetic intermediate layer interposed therebetween, and the magnetization directions of the pair of ferromagnetic layers are antiparallel to each other.
基板のギャップ層上に、少なくとも反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層を順に積層してなる多層抵抗膜を形成する工程と、
前記多層抵抗膜をエッチングによりパターニングし、かつ前記反強磁性層の両側をオーバーエッチングする工程と、
前記反強磁性層の両側のオーバーエッチングされた領域上にアモルファス導電層を形成する工程と、
前記アモルファス導電層上にバイアス下地層を形成する工程と、
前記バイアス下地層上にバイアス層を形成する工程とを含むことを特徴とする磁気検出素子の製造方法。
Forming a multilayer resistive film on the gap layer of the substrate by laminating at least an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a free magnetic layer in order ;
Patterning the multilayer resistive film by etching and overetching both sides of the antiferromagnetic layer; and
Forming an amorphous conductive layer on the over-etched regions on both sides of the antiferromagnetic layer;
Forming a bias underlayer on the amorphous conductive layer;
And a step of forming a bias layer on the bias underlayer.
請求項13記載の磁気検出素子の製造方法において、
前記バイアス下地層の形成工程において、bcc構造の結晶構造体からなる前記バイアス下地層の成膜角度を、少なくとも[211]面または[200]面が膜面垂直方向に配向される角度に制御することにより、前記バイアス下地層の成膜を行なうことを特徴する磁気検出素子の製造方法。
In the manufacturing method of the magnetic sensing element according to claim 13,
In the step of forming the bias underlayer, the film forming angle of the bias underlayer made of the bcc structure crystal structure is controlled so that at least the [211] plane or the [200] plane is oriented in the direction perpendicular to the film plane. Thus, the method of manufacturing a magnetic sensing element is characterized in that the bias underlayer is formed.
請求項13記載の磁気検出素子の製造方法において、
前記バイアス層の形成工程において、前記バイアス層の成膜角度を、少なくとも[100]面が膜面垂直方向に配向される角度に制御することにより、前記バイアス層の成膜を行なうことを特徴する磁気検出素子の製造方法。
In the manufacturing method of the magnetic sensing element according to claim 13,
In the step of forming the bias layer, the bias layer is formed by controlling the film formation angle of the bias layer to an angle at which the [100] plane is oriented in the direction perpendicular to the film surface. Manufacturing method of magnetic detection element.
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