JPH0973607A - Thin-film magnetic head and its production - Google Patents
Thin-film magnetic head and its productionInfo
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- JPH0973607A JPH0973607A JP22809595A JP22809595A JPH0973607A JP H0973607 A JPH0973607 A JP H0973607A JP 22809595 A JP22809595 A JP 22809595A JP 22809595 A JP22809595 A JP 22809595A JP H0973607 A JPH0973607 A JP H0973607A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクな
どの磁気記録媒体からの洩れ磁界を磁気抵抗効果を利用
して検出する薄膜磁気ヘッドに係り、特に、磁気記録媒
体からの洩れ磁界の影響で磁化の方向が変化するフリー
磁性層と、磁化の方向が固定された固定磁性層とを有
し、この両磁性層の磁化方向の関係で電気抵抗が変化す
るスピンバルブ方式の薄膜磁気ヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film magnetic head for detecting a leakage magnetic field from a magnetic recording medium such as a hard disk by utilizing a magnetoresistive effect, and more particularly to magnetizing under the influence of the leakage magnetic field from the magnetic recording medium. The present invention relates to a spin-valve thin-film magnetic head having a free magnetic layer whose direction changes and a pinned magnetic layer whose magnetization direction is fixed and whose electric resistance changes depending on the relationship between the magnetization directions of both magnetic layers.
【0002】[0002]
【従来の技術】図4は従来のスピンバルブ方式の薄膜磁
気ヘッドの正面図である。この薄膜磁気ヘッドに対する
ハードディスクなどの磁気記録媒体の走行方向はZ方向
であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界(外部磁界)の方
向はY方向である。図4に示す薄膜磁気ヘッドでは、A
l2O3(酸化アルミニウム)などの非磁性材料で形成さ
れた下部ギャップ層1の上に、Ta(タンタル)などの
下部非磁性層2、フリー磁性層3、非磁性導電層4、固
定磁性層(Pined磁性層)5、反強磁性層6、Ta
などの上部非磁性層7の合計6層から成るスピンバルブ
層(SV)が形成されている。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a front view of a conventional spin valve thin film magnetic head. The traveling direction of a magnetic recording medium such as a hard disk with respect to this thin film magnetic head is the Z direction, and the direction of the leakage magnetic field (external magnetic field) from the magnetic recording medium is the Y direction. In the thin film magnetic head shown in FIG.
On the lower gap layer 1 formed of a non-magnetic material such as l 2 O 3 (aluminum oxide), a lower non-magnetic layer 2 such as Ta (tantalum), a free magnetic layer 3, a non-magnetic conductive layer 4, a fixed magnetic layer. Layer (Pined magnetic layer) 5, antiferromagnetic layer 6, Ta
A spin valve layer (SV) including a total of 6 layers of the upper non-magnetic layer 7 is formed.
【0003】下部非磁性層2は、その上に積層されてい
るフリー磁性層3の結晶配向を整え、フリー磁性層3の
比抵抗を低下させるためのものである。フリー磁性層3
と固定磁性層5は、Ni−Fe(ニッケル−鉄)系合金
により形成されている。反強磁性層6は固定磁性層5の
磁化をY方向へ揃えるバイアス層であり、反強磁性層6
と固定磁性層5との膜界面での交換異方性結合により、
固定磁性層5はY方向(紙面手前方向)に単磁区化さ
れ、磁化される。この反強磁性層6は、例えばFe−M
n(鉄−マンガン)合金、Ni−Mn(ニッケル−マン
ガン)合金またはPt−Mn(白金−マンガン)合金で
ある。The lower non-magnetic layer 2 is for adjusting the crystal orientation of the free magnetic layer 3 laminated thereon to lower the specific resistance of the free magnetic layer 3. Free magnetic layer 3
The fixed magnetic layer 5 and the fixed magnetic layer 5 are formed of a Ni-Fe (nickel-iron) alloy. The antiferromagnetic layer 6 is a bias layer that aligns the magnetization of the pinned magnetic layer 5 in the Y direction.
By the exchange anisotropic coupling at the film interface between the fixed magnetic layer 5 and
The pinned magnetic layer 5 is magnetized into a single magnetic domain in the Y direction (front side of the drawing). This antiferromagnetic layer 6 is, for example, Fe-M.
It is an n (iron-manganese) alloy, a Ni-Mn (nickel-manganese) alloy, or a Pt-Mn (platinum-manganese) alloy.
【0004】前記6層構造のスピンバルブ層SVの両側
には、Co−Pt(コバルト−白金)系材料などのハー
ドバイアス層8が設けられており、接触断面(イ)にて
ハードバイアス層8が、前記スピンバルブ層SVを構成
する6層の全てと接触している。またハードバイアス層
8の上に、Cu(銅)やTaあるいはCr(クロム)な
どの比抵抗の小さい材料で形成された導電層9が積層さ
れている。Hard bias layers 8 made of a Co-Pt (cobalt-platinum) -based material or the like are provided on both sides of the spin valve layer SV having the six-layer structure, and the hard bias layers 8 are formed at the contact cross section (a). Are in contact with all of the six layers constituting the spin valve layer SV. Further, on the hard bias layer 8, a conductive layer 9 made of a material having a small specific resistance such as Cu (copper), Ta, or Cr (chrome) is laminated.
【0005】このスピンバルブ方式の薄膜磁気ヘッドで
は、ハードバイアス層8がX方向へ永久磁化されてお
り、この永久磁化の影響により、フリー磁性層3がX方
向へ磁化されている。また固定磁性層5は反強磁性層6
によりY方向(紙面手前方向)へ磁化されている。定常
電流は、導電層9からハードバイアス層8を経て、6層
構造のスピンバルブ層SVにX方向へ流れる。磁気記録
媒体からY方向へ磁界が与えられるとこの外部磁界によ
りフリー磁性層3の磁化の方向がX方向からY方向へ変
化する。固定磁性層5の磁化方向とフリー磁性層3の磁
化方向との関係で、スピンバルブ層SVの電気抵抗値が
変化する。よって定常電流の電圧降下を検出することに
より、磁気記録媒体からの洩れ磁界を検出できる。In this spin-valve thin-film magnetic head, the hard bias layer 8 is permanently magnetized in the X direction, and the free magnetic layer 3 is magnetized in the X direction under the influence of this permanent magnetization. The fixed magnetic layer 5 is the antiferromagnetic layer 6
Is magnetized in the Y direction (front side of the drawing). A stationary current flows from the conductive layer 9 through the hard bias layer 8 to the spin valve layer SV having a six-layer structure in the X direction. When a magnetic field is applied from the magnetic recording medium in the Y direction, the direction of the magnetization of the free magnetic layer 3 changes from the X direction to the Y direction by this external magnetic field. The electric resistance value of the spin valve layer SV changes depending on the relationship between the magnetization direction of the pinned magnetic layer 5 and the magnetization direction of the free magnetic layer 3. Therefore, the leakage magnetic field from the magnetic recording medium can be detected by detecting the voltage drop of the steady current.
【0006】図4に示す薄膜磁気ヘッドを製造する工程
では、まず下部ギャップ層1の上に、下部非磁性層2、
フリー磁性層3、非磁性導電層4、固定磁性層5、反強
磁性層6、上部非磁性層7の6層から成るスピンバルブ
層SVが連続してスパッタ成膜される。このスピンバル
ブ層SVの上にレジスト材料が塗布され、例えばディー
プUV法などの露光現象工程により、スピンバルブ層S
Vの上のトラック幅(Tw)の部分にレジスト層が形成
される。次に、前記レジスト層を載せた状態でイオンミ
ーリングなどのエッチングが行なわれ、レジスト層が形
成されていない領域のスピンバルブ層SVが除去され
る。このエッチング工程では、前記ディープUV露光し
たレジスト層の形状の影響により、スピンバルブ層SV
の接触断面(イ)が、層の下へ向かうにしたがって裾幅
が大きくなるように形成される。In the process of manufacturing the thin film magnetic head shown in FIG. 4, first, on the lower gap layer 1, the lower non-magnetic layer 2,
A spin valve layer SV including six layers of a free magnetic layer 3, a nonmagnetic conductive layer 4, a pinned magnetic layer 5, an antiferromagnetic layer 6 and an upper nonmagnetic layer 7 is continuously sputter-deposited. A resist material is applied onto the spin valve layer SV, and the spin valve layer S is subjected to an exposure process such as a deep UV method.
A resist layer is formed on a portion of the track width (Tw) above V. Next, etching such as ion milling is performed with the resist layer placed on the spin valve layer SV in the region where the resist layer is not formed. In this etching step, the spin valve layer SV is affected by the shape of the deep UV exposed resist layer.
The contact cross-section (a) is formed such that the skirt width increases toward the bottom of the layer.
【0007】次に、スピンバルブ層SVの上に前記レジ
スト層を載せたままの状態で、ハードバイアス層8がス
パッタなどにより成膜される。ハードバイアス層8はレ
ジスト層の形状により図4に示すような形に成膜され、
接触断面(イ)でのハードバイアス層8の膜厚は、スピ
ンバルブ層SVの上に向かうにしたがって薄くなる。ま
た接触断面(イ)以外では、膜厚はほぼ均一である。ま
たハードバイアス層8の上に、導電層9が形成される。Next, the hard bias layer 8 is formed by sputtering or the like while the resist layer is left on the spin valve layer SV. The hard bias layer 8 is formed into a shape as shown in FIG. 4 according to the shape of the resist layer,
The film thickness of the hard bias layer 8 in the contact cross section (a) becomes thinner toward the top of the spin valve layer SV. The film thickness is almost uniform except for the contact cross section (a). Further, a conductive layer 9 is formed on the hard bias layer 8.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図4に示す構
造の薄膜磁気ヘッドでは、以下に示す問題点がある。 (1)ハードバイアス層8はフリー磁性層3をX方向へ
磁化させるものであるため、ハードバイアス層8自身の
磁化の方向がX方向に揃うことが必要である。しかし、
接触断面(イ)の部分において、ハードバイアス層8の
膜厚(Z方向の寸法)が、スピンバルブ層SVに乗り上
がるような形状で変化している。したがって、ハードバ
イアス層8内での磁化の方向をX方向へ揃えるのが困難
になっている。その理由は、ハードバイアス層8の膜厚
が変化している部分では、X方向へ磁化しようとしたと
きの反磁界の方向と大きさが不規則となり、よってX方
向へ磁化しにくいからである。また他の理由は、ハード
バイアス層8は、スピンバルブ層SVを構成する6層の
全ての材料と接触しているため、各層の材料に応じて接
触断面(イ)におけるハードバイアス層8の磁気特性が
部分的に変化しているからである。このような理由によ
り、ハードバイアス層8の磁化がX方向へ揃いにくくな
り、フリー磁性層3のX方向への単磁区化の度合も低下
し、バルクハウゼンノイズが大きくなる。However, the thin film magnetic head having the structure shown in FIG. 4 has the following problems. (1) Since the hard bias layer 8 magnetizes the free magnetic layer 3 in the X direction, it is necessary that the magnetization directions of the hard bias layer 8 itself are aligned in the X direction. But,
In the contact cross section (a), the film thickness (dimension in the Z direction) of the hard bias layer 8 changes in a shape so as to ride on the spin valve layer SV. Therefore, it is difficult to align the magnetization direction in the hard bias layer 8 with the X direction. The reason is that in the portion where the film thickness of the hard bias layer 8 is changed, the direction and magnitude of the demagnetizing field when trying to magnetize in the X direction becomes irregular, and thus it is difficult to magnetize in the X direction. . Another reason is that since the hard bias layer 8 is in contact with all the materials of the six layers forming the spin valve layer SV, the magnetic field of the hard bias layer 8 in the contact cross section (a) depends on the material of each layer. This is because the characteristics are partially changed. For this reason, the magnetization of the hard bias layer 8 is less likely to be aligned in the X direction, the degree of single domain formation of the free magnetic layer 3 in the X direction is reduced, and Barkhausen noise is increased.
【0009】(2)ハードバイアス層8は、固定磁性層
5および反強磁性層6の両側に接触している。そのた
め、永久磁化されるハードバイアス層8が、スピンバル
ブ層SVの固定磁性層5および反強磁性層6に対して磁
気的な影響を与えてしまう。よって、固定磁性層5の磁
化方向がY方向に固定されず、バルクハウゼンノイズが
大きくなる。(2) The hard bias layer 8 is in contact with both sides of the fixed magnetic layer 5 and the antiferromagnetic layer 6. Therefore, the permanently biased hard bias layer 8 magnetically affects the pinned magnetic layer 5 and the antiferromagnetic layer 6 of the spin valve layer SV. Therefore, the magnetization direction of the pinned magnetic layer 5 is not fixed in the Y direction, and Barkhausen noise becomes large.
【0010】(3)ハードバイアス層8からフリー磁性
層3に対してX方向への磁界を充分に与えるためには、
ハードバイアス層8の上面8aが、フリー磁性層3の上
面よりも図示上方に位置していなければならない。すな
わち、ハードバイアス層8は、かなり大きな膜厚にて成
膜することが必要であり、スパッタ時間が長くなる。(3) In order to apply a sufficient magnetic field in the X direction from the hard bias layer 8 to the free magnetic layer 3,
The upper surface 8a of the hard bias layer 8 must be located above the upper surface of the free magnetic layer 3 in the figure. That is, the hard bias layer 8 needs to be formed with a considerably large film thickness, and the sputtering time becomes long.
【0011】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、ハードバイアス層の磁化を安定させて、このハー
ドバイアス層によりフリー磁性層を確実に磁化させるこ
とができるようにした薄膜磁気ヘッドおよびその製造方
法を提供することを目的としている。The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and stabilizes the magnetization of the hard bias layer so that the free magnetic layer can be reliably magnetized by the hard bias layer, and It is intended to provide a manufacturing method thereof.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明のスピンバルブ方
式の薄膜磁気ヘッドは、順に積層されたフリー磁性層、
非磁性層、固定磁性層と、前記フリー磁性層の両側に設
けられて前記フリー磁性層を一方向へ磁化するハードバ
イアス層と、前記固定磁性層の上に積層されて前記固定
磁性層を前記フリー磁性層の磁化方向と交叉する方向へ
磁化させるバイアス層とを有し、前記両側に位置するハ
ードバイアス層の接触断面に、前記フリー磁性層のみが
接触していることを特徴とするものである。A spin valve thin film magnetic head according to the present invention comprises a free magnetic layer which is sequentially stacked,
A non-magnetic layer, a pinned magnetic layer, hard bias layers provided on both sides of the free magnetic layer to magnetize the free magnetic layer in one direction, and stacked on the pinned magnetic layer to form the pinned magnetic layer. A bias layer that magnetizes in a direction intersecting with the magnetization direction of the free magnetic layer, and only the free magnetic layer is in contact with the contact cross section of the hard bias layers located on both sides. is there.
【0013】また、ハードバイアス層の接触断面は、層
の上に向かうにしたがって、接触断面間の距離が増加す
る方向へ傾斜しており、且つハードバイアス層は、接触
断面と接触断面以外の部分とで膜厚がほぼ均一なもので
ある。Further, the contact cross section of the hard bias layer is inclined in a direction in which the distance between the contact cross sections increases toward the top of the layer, and the hard bias layer has a contact cross section and a portion other than the contact cross section. And the film thickness is almost uniform.
【0014】上記薄膜磁気ヘッドの製造方法では、最初
にハードバイアス層および導電層を積層し、導電層およ
びハードバイアス層の一部を除去し、除去された部分
に、フリー磁性層、非磁性層、固定磁性層と、固定磁性
層をフリー磁性層の磁化方向と交叉する方向へ磁化させ
るバイアス層とを積層して、前記ハードバイアス層にフ
リー磁性層のみを接触させることを特徴としている。In the method of manufacturing the thin film magnetic head, the hard bias layer and the conductive layer are first laminated, the conductive layer and the hard bias layer are partially removed, and the removed portion is free magnetic layer and nonmagnetic layer. A pinned magnetic layer and a bias layer that magnetizes the pinned magnetic layer in a direction intersecting the magnetization direction of the free magnetic layer are stacked, and only the free magnetic layer is in contact with the hard bias layer.
【0015】本発明のスピンバルブ方式の薄膜磁気ヘッ
ドでは、接触断面において、ハードバイアス層はフリー
磁性層のみに接触しているため、ハードバイアス層によ
りフリー磁性層を確実に磁化させることができ、また、
フリー磁性層以外の例えば固定磁性層などにハードバイ
アス層の磁界が影響を与えることがない。In the spin valve thin film magnetic head of the present invention, since the hard bias layer is in contact with only the free magnetic layer in the contact cross section, the free magnetic layer can be reliably magnetized by the hard bias layer. Also,
The magnetic field of the hard bias layer does not affect the fixed magnetic layer other than the free magnetic layer.
【0016】また、ハードバイアス層の膜厚が均一であ
ると、反磁場の大きさや方向にばらつきがなくなり、ハ
ードバイアス層内の磁化の方向を一方向に揃えることが
できる。さらに、ハードバイアス層の膜厚を必要以上に
厚くしなくても、十分な磁界をフリー磁性層に与えるこ
とができる。Further, if the hard bias layer has a uniform film thickness, there is no variation in the magnitude and direction of the demagnetizing field, and the magnetization direction in the hard bias layer can be aligned in one direction. Further, a sufficient magnetic field can be applied to the free magnetic layer without increasing the thickness of the hard bias layer more than necessary.
【0017】また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法
では、フリー磁性層や固定磁性層から成るスピンバルブ
層の形成の前にハードバイアス層が積層されるため、ハ
ードバイアス層を均一な膜厚で形成することができる。
なお、ハードバイアス層の下にCr(クロム)で形成さ
れた下地膜を設けることにより、ハードバイアス層の磁
気特性を向上させることができる。上記ハードバイアス
層の一部を除去して、この除去された部分に、フリー磁
性層、非磁性層、固定磁性層を順に積層していくと、ハ
ードバイアス層の接触断面ではフリー磁性層のみが接触
したものとなる。Further, in the method of manufacturing the thin film magnetic head of the present invention, since the hard bias layer is laminated before the formation of the spin valve layer composed of the free magnetic layer and the pinned magnetic layer, the hard bias layer has a uniform film thickness. Can be formed with.
By providing a base film made of Cr (chrome) under the hard bias layer, the magnetic characteristics of the hard bias layer can be improved. When a part of the hard bias layer is removed and a free magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a pinned magnetic layer are sequentially stacked on the removed part, only the free magnetic layer is formed in the contact cross section of the hard bias layer. It comes into contact.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】図1は、本発明のスピンバルブ方
式の薄膜磁気ヘッドを示す正面図である。この薄膜磁気
ヘッドでは、Z方向が磁気記録媒体の移動方向、Y方向
が磁気記録媒体からの洩れ磁界(外部磁界)の方向であ
る。Al2O3(酸化アルミニウム)などの非磁性材料に
より成膜された下部ギャップ層1の上に、Ta(タンタ
ル)などで形成された下部非磁性層2が積層されてい
る。Taによる下部非磁性層2の上にフリー磁性層3が
積層されると、フリー磁性層3の結晶配向が整えられ、
フリー磁性層3の比抵抗が小さくなる。FIG. 1 is a front view showing a spin-valve type thin film magnetic head of the present invention. In this thin film magnetic head, the Z direction is the moving direction of the magnetic recording medium, and the Y direction is the direction of the leakage magnetic field (external magnetic field) from the magnetic recording medium. A lower nonmagnetic layer 2 made of Ta (tantalum) or the like is laminated on a lower gap layer 1 made of a nonmagnetic material such as Al 2 O 3 (aluminum oxide). When the free magnetic layer 3 is stacked on the lower non-magnetic layer 2 made of Ta, the crystal orientation of the free magnetic layer 3 is adjusted,
The specific resistance of the free magnetic layer 3 becomes small.
【0019】トラック幅Twの部分では、下部非磁性層
2の上に、下からフリー磁性層3、非磁性導電層4、固
定磁性層5、反強磁性層6、上部非磁性層7が順に積層
され、5層構造のスピンバルブ層SVが形成されてい
る。フリー磁性層3および固定磁性層5はNi−Fe
(ニッケル−鉄)系合金、非磁性導電層4はCu
(銅)、反強磁性層6はFe−Mn(鉄−マンガン)合
金、Ni−Mn(ニッケル−マンガン)合金またはPt
−Mn(白金−マンガン)合金、上部非磁性層7はTa
などで形成されている。反強磁性層6は、固定磁性層5
をY方向(紙面手前方向)へ単磁区化させ、磁化させる
バイアス層であり、反強磁性層6と固定磁性層5との膜
界面での交換異方性結合により、固定磁性層5がY方向
に磁化される。In the portion having the track width Tw, the free magnetic layer 3, the nonmagnetic conductive layer 4, the pinned magnetic layer 5, the antiferromagnetic layer 6, and the upper nonmagnetic layer 7 are arranged in this order from the bottom on the lower nonmagnetic layer 2. The spin valve layer SV having a five-layer structure is formed by stacking layers. The free magnetic layer 3 and the pinned magnetic layer 5 are made of Ni-Fe.
(Nickel-iron) based alloy, non-magnetic conductive layer 4 is Cu
(Copper), the antiferromagnetic layer 6 is a Fe-Mn (iron-manganese) alloy, a Ni-Mn (nickel-manganese) alloy, or Pt.
-Mn (platinum-manganese) alloy, the upper non-magnetic layer 7 is Ta
It is formed by. The antiferromagnetic layer 6 is the fixed magnetic layer 5
Is a bias layer for magnetizing the magnetic field into a single magnetic domain in the Y direction (front side of the paper), and the pinned magnetic layer 5 becomes Y by the exchange anisotropic coupling at the film interface between the antiferromagnetic layer 6 and the pinned magnetic layer 5. Magnetized in the direction.
【0020】トラック幅Twの両側部分では、下部非磁
性層2の上にCr(クロム)で形成された下地膜10が
密着して積層されている。このCrの下地膜10はこの
上に積層されるハードバイアス層8の磁気特性を向上さ
せるためのものである。下地膜10の上には、Co−P
t(コバルト−白金)などで形成されたハードバイアス
層8、CuやCrやW(タングステン)などの導電層9
が順に積層されている。ハードバイアス層8および導電
層9の接触断面(ロ)は、層の上に向かうにしたがっ
て、接触断面間の距離が増加する方向へ傾斜している。
この接触断面(ロ)において、ハードバイアス層8はフ
リー磁性層3のみに接触している。よって、従来のよう
にハードバイアス層8から固定磁性層5に不必要な磁界
が与えられることがなく、またハードバイアス層8はフ
リー磁性層3のみに接触しているため、図4に示す従来
例のようにハードバイアス層が複数の層に接触してその
接触材料により磁気特性が変化することがなく、ハード
バイアス層8の磁気特性が安定する。On both sides of the track width Tw, a base film 10 made of Cr (chrome) is laminated on the lower nonmagnetic layer 2 in close contact with each other. This Cr underlayer film 10 is for improving the magnetic characteristics of the hard bias layer 8 laminated thereon. Co-P is formed on the base film 10.
hard bias layer 8 formed of t (cobalt-platinum) or the like, conductive layer 9 of Cu, Cr, W (tungsten), or the like.
Are sequentially stacked. The contact cross section (b) of the hard bias layer 8 and the conductive layer 9 is inclined in a direction in which the distance between the contact cross sections increases toward the top of the layers.
In this contact section (b), the hard bias layer 8 is in contact with only the free magnetic layer 3. Therefore, unlike the conventional case, an unnecessary magnetic field is not applied from the hard bias layer 8 to the pinned magnetic layer 5, and since the hard bias layer 8 is in contact with only the free magnetic layer 3, the conventional magnetic field shown in FIG. As in the example, the hard bias layer does not contact the plurality of layers to change the magnetic characteristics due to the contact material, and the magnetic characteristics of the hard bias layer 8 are stabilized.
【0021】ハードバイアス層8および導電層9は下部
ギャップ層1の上に互いに平行なフラットな膜として形
成されており、ハードバイアス層8は、接触断面(ロ)
と接触断面以外の部分で膜厚がほぼ均一である。このた
め、接触断面(ロ)においてハードバイアス層8の反磁
場の大きさと方向が揃えられ、ハードバイアス層8がX
方向に磁化されやすくなる。The hard bias layer 8 and the conductive layer 9 are formed as flat films parallel to each other on the lower gap layer 1, and the hard bias layer 8 has a contact cross section (b).
The film thickness is almost uniform except the contact cross section. Therefore, in the contact cross section (b), the magnitude and direction of the demagnetizing field of the hard bias layer 8 are aligned, and the hard bias layer 8 becomes X-shaped.
It becomes easy to magnetize in the direction.
【0022】図1に示す薄膜磁気ヘッドでは、ハードバ
イアス層8の膜厚が均一でハードバイアス層8の永久磁
化の方向がX方向に揃えられ、またハードバイアス層8
はフリー磁性層3のみに接触している。よってフリー磁
性層3の磁化の方向が、ハードバイアス層8によりX方
向に揃えられやすくなる。また反強磁性層6との交換異
方性結合により固定磁性層5の磁化はY方向(紙面手前
方向)へ向けられている。この固定磁性層5はハードバ
イアス層8の影響を受けず、固定磁性層5の磁化の方向
はY方向に安定する。定常電流は導電層9からハードバ
イアス層8を経てスピンバルブ層SVを構成する各層に
X方向へ与えられる。外部磁界がY方向へ与えられると
フリー磁性層3の磁化の方向が変化し、このフリー磁性
層3の磁化の方向と固定磁性層5の磁化の方向との関係
で電気抵抗値が変化する。この電気抵抗値の変化が電圧
降下により検出され、磁気記録媒体からの洩れ磁界が読
み取られる。前記のようにフリー磁性層3の磁化の方向
と、固定磁性層5の磁化の方向が安定しているため、検
出出力ではバルクハウゼンノイズが生じにくく、高精度
な検出出力が得られる。In the thin-film magnetic head shown in FIG. 1, the hard bias layer 8 has a uniform film thickness, and the direction of permanent magnetization of the hard bias layer 8 is aligned in the X direction.
Contact only the free magnetic layer 3. Therefore, the magnetization direction of the free magnetic layer 3 is easily aligned in the X direction by the hard bias layer 8. The magnetization of the pinned magnetic layer 5 is oriented in the Y direction (front side of the drawing) by exchange anisotropic coupling with the antiferromagnetic layer 6. The pinned magnetic layer 5 is not affected by the hard bias layer 8, and the magnetization direction of the pinned magnetic layer 5 is stabilized in the Y direction. A steady current is applied from the conductive layer 9 through the hard bias layer 8 to each layer forming the spin valve layer SV in the X direction. When an external magnetic field is applied in the Y direction, the magnetization direction of the free magnetic layer 3 changes, and the electric resistance value changes depending on the relationship between the magnetization direction of the free magnetic layer 3 and the magnetization direction of the pinned magnetic layer 5. The change in the electric resistance value is detected by the voltage drop, and the leakage magnetic field from the magnetic recording medium is read. As described above, since the magnetization direction of the free magnetic layer 3 and the magnetization direction of the fixed magnetic layer 5 are stable, Barkhausen noise hardly occurs in the detection output, and a highly accurate detection output can be obtained.
【0023】図2(A)ないし(F)は、図1に示した
薄膜磁気ヘッドの製造方法を工程順に示している。図2
(A)に示すように、最初に、下部ギャップ層1の上
に、ハードバイアス層8および導電層9を順に成膜す
る。図示していないが下部ギャプ層1の上には下部非磁
性層2が形成され、ハードバイアス層8の下には下地膜
10が形成されている。スピンバルブ層SVを成膜する
前に、ハードバイアス層8を成膜することにより、膜厚
が均一で平坦なハードバイアス層8を形成することがで
きる。2A to 2F show a method of manufacturing the thin film magnetic head shown in FIG. 1 in order of steps. FIG.
As shown in (A), first, the hard bias layer 8 and the conductive layer 9 are sequentially formed on the lower gap layer 1. Although not shown, the lower nonmagnetic layer 2 is formed on the lower gap layer 1, and the base film 10 is formed under the hard bias layer 8. By depositing the hard bias layer 8 before depositing the spin valve layer SV, the hard bias layer 8 having a uniform and flat film thickness can be formed.
【0024】次に、導電層9の上にレジスト材料をスピ
ンコート法などにより塗布する。そして、レジスト材料
をプリベークしマスクを用いて露光し現像し、ポストベ
ークしてレジスト層11を形成する。この工程により、
図2(B)に示すように、レジスト層11は所定のトラ
ック幅Twを開けた両側に形成される。レジスト層11
が形成された状態で、イオンミーリングなどによるエッ
チングを行い、レジスト層11が形成されていない領域
(トラック幅Tw内)の導電層9、ハードバイアス層8
を除去する。上記のエッチング完了後に、レジスト層1
1を除去した状態が図2(C)である。導電層9および
ハードバイアス層8が除去された部分は凹部となり、こ
の凹部の底部幅寸法がトラック幅Twとなる。Next, a resist material is applied on the conductive layer 9 by spin coating or the like. Then, the resist material is pre-baked, exposed using a mask, developed, and post-baked to form a resist layer 11. By this process,
As shown in FIG. 2B, the resist layer 11 is formed on both sides having a predetermined track width Tw. Resist layer 11
In a state where the resist layer 11 is formed, etching is performed by ion milling or the like, and the conductive layer 9 and the hard bias layer 8 in a region (within the track width Tw) where the resist layer 11 is not formed.
Is removed. After the above etching is completed, the resist layer 1
The state in which 1 is removed is shown in FIG. The portion where the conductive layer 9 and the hard bias layer 8 are removed becomes a recess, and the bottom width dimension of this recess becomes the track width Tw.
【0025】次に、図2(D)に示すように、スピンバ
ルブ層SVを構成するフリー磁性層3から上部非磁性層
7までの5層を順にスパッタ成膜する。スピンバルブ層
SVは、トラック幅Twの部分では下部ギャップ層1お
よび下部非磁性層2の上に形成され、それ以外の領域で
は導電層9の上に成膜される。Next, as shown in FIG. 2D, five layers from the free magnetic layer 3 constituting the spin valve layer SV to the upper nonmagnetic layer 7 are sequentially formed by sputtering. The spin valve layer SV is formed on the lower gap layer 1 and the lower nonmagnetic layer 2 in the portion having the track width Tw, and is formed on the conductive layer 9 in the other regions.
【0026】図2(E)に示すように、スピンバルブ層
SVの上面全域にレジスト層12を形成し、このレジス
ト層12によりトラック幅Twの部分の凹部を埋める。
そして、エッチバック法などにより、凹部に形成されて
いるレジスト層12だけを残して、他の部分に形成され
ているレジスト層12を除去する。その結果、図2
(F)に示すように、凹部がレジスト層12で埋められ
て表面の凹凸がほとんどなくなる。これにイオンミーリ
ングなどのエッチングを行い、レジスト層12が形成さ
れていない領域(Tw以外の部分)のスピンバルブ層S
Vを除去する。その後凹部のレジスト層12を除去する
と、図1に示す薄膜磁気ヘッドが形成される。As shown in FIG. 2 (E), a resist layer 12 is formed on the entire upper surface of the spin valve layer SV, and the resist layer 12 fills the concave portion of the track width Tw.
Then, the resist layer 12 formed in the other portions is removed by etching back or the like, leaving only the resist layer 12 formed in the recesses. As a result, FIG.
As shown in (F), the concave portions are filled with the resist layer 12, and the surface irregularities are almost eliminated. Etching such as ion milling is performed on the spin valve layer S in the region where the resist layer 12 is not formed (portion other than Tw).
Remove V. After that, the resist layer 12 in the recess is removed to form the thin film magnetic head shown in FIG.
【0027】図2に示す製造方法では、スピンバルブ層
SVを形成する前にハードバイアス層8を形成している
ため、ハードバイアス層8の膜厚が均一になる。またハ
ードバイアス層8の下にCrの下地膜10を形成するこ
とができ、ハードバイアス層8の磁気特性も良好にな
る。さらに、ハードバイアス層8と導電層9に凹部を形
成し、この凹部内にスピンバルブ層SVを成膜している
ため、スピンバルブ層SVの最下層のフリー磁性層3を
ハードバイアス層8に確実に密着させることができる。In the manufacturing method shown in FIG. 2, since the hard bias layer 8 is formed before the spin valve layer SV is formed, the hard bias layer 8 has a uniform film thickness. Further, the Cr underlayer film 10 can be formed under the hard bias layer 8, and the magnetic characteristics of the hard bias layer 8 are improved. Further, since the concave portion is formed in the hard bias layer 8 and the conductive layer 9 and the spin valve layer SV is formed in the concave portion, the free magnetic layer 3 as the lowermost layer of the spin valve layer SV is formed as the hard bias layer 8. It can be surely brought into close contact.
【0028】図3は、他の構造の薄膜磁気ヘッドを示し
ている。図3に示す薄膜磁気ヘッドは、スピンバルブ層
SVが、フリー磁性層3、非磁性導電層4、固定磁性層
5およびバイアス層13の合計4層で構成されている。
バイアス層13は、固定磁性層5を紙面手前方向へ磁化
させるためのものであり、このバイアス層13としてα
−Fe2O3(酸化鉄)が用いられている。α−Fe2O3
は、Ni−Fe合金の固定磁性層5との交換異方性結合
により、固定磁性層5をY方向へ磁化するのみならず、
α−Fe2O3に密着している固定磁性層5の保磁力Hc
が増大させ、固定磁性層5をY方向へ永久磁化させるこ
とを可能にする。このようにα−Fe2O3をバイアス層
13として用いると、固定磁性層5の磁化が安定し、バ
ルクハウゼンノイズを低減できる。FIG. 3 shows a thin film magnetic head having another structure. In the thin-film magnetic head shown in FIG. 3, the spin valve layer SV is composed of a total of four layers including the free magnetic layer 3, the nonmagnetic conductive layer 4, the pinned magnetic layer 5 and the bias layer 13.
The bias layer 13 is for magnetizing the pinned magnetic layer 5 toward the front side of the drawing, and as the bias layer 13, α
-Fe 2 O 3 (iron oxide) is used. α-Fe 2 O 3
Not only magnetizes the pinned magnetic layer 5 in the Y direction by exchange anisotropic coupling with the pinned magnetic layer 5 of Ni—Fe alloy,
Coercive force Hc of the pinned magnetic layer 5 that is in close contact with α-Fe 2 O 3
And allows the pinned magnetic layer 5 to be permanently magnetized in the Y direction. When α-Fe 2 O 3 is used as the bias layer 13 as described above, the magnetization of the pinned magnetic layer 5 is stabilized and Barkhausen noise can be reduced.
【0029】またα−Fe2O3は耐腐蝕性に優れている
材料であるため、図1に示すように最上層にTaの上部
非磁性層7を形成することが不要になり、スピンバルブ
層SVの成膜のための時間も短くなる。Further, since α-Fe 2 O 3 is a material having excellent corrosion resistance, it is not necessary to form the upper nonmagnetic layer 7 of Ta on the uppermost layer as shown in FIG. The time for forming the layer SV is also shortened.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上のように本発明では、ハードバイア
ス層がフリー磁性層のみに接触しているため、ハードバ
イアス層が他の層に不必要な磁界を与えず、フリー磁性
層のみを確実に単磁区化させることができる。As described above, in the present invention, since the hard bias layer is in contact with only the free magnetic layer, the hard bias layer does not give an unnecessary magnetic field to the other layers, and only the free magnetic layer is secured. Can be made into a single magnetic domain.
【0031】また、ハードバイアス層の膜厚を均一にす
ると、ハードバイアス層の磁化を一方向に揃えることが
でき、その結果、フリー磁性層の磁化の方向を安定させ
ることができる。Further, if the thickness of the hard bias layer is made uniform, the magnetization of the hard bias layer can be aligned in one direction, and as a result, the magnetization direction of the free magnetic layer can be stabilized.
【0032】さらに、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方
法では、ハードバイアス層を先に成膜し、その後にフリ
ー磁性層などを成膜することにより、ハードバイアス層
を均一な膜厚に形成できる。Further, in the method of manufacturing the thin film magnetic head of the present invention, the hard bias layer can be formed in a uniform thickness by forming the hard bias layer first and then forming the free magnetic layer and the like. .
【図1】本発明の薄膜磁気ヘッドの正面図、FIG. 1 is a front view of a thin film magnetic head of the present invention,
【図2】(A)ないし(F)は本発明の薄膜磁気ヘッド
の製造方法を工程順に示す正面図、2A to 2F are front views showing a method of manufacturing the thin film magnetic head of the present invention in the order of steps,
【図3】本発明の薄膜磁気ヘッドの他の構造を示す正面
図、FIG. 3 is a front view showing another structure of the thin film magnetic head of the present invention,
【図4】従来のスピンバルブ方式の薄膜磁気ヘッドの構
造を示す正面図、FIG. 4 is a front view showing the structure of a conventional spin valve thin film magnetic head;
3 フリー磁性層 4 非磁性導電層 5 固定磁性層 6 反強磁性層 8 ハードバイアス層 9 導電層 10 下地膜 13 バイアス層 3 Free Magnetic Layer 4 Non-Magnetic Conductive Layer 5 Fixed Magnetic Layer 6 Antiferromagnetic Layer 8 Hard Bias Layer 9 Conductive Layer 10 Underlayer 13 Bias Layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 利徳 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshinori Watanabe 1-7 Yukiya Otsuka-cho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd.
Claims (4)
層、固定磁性層と、前記フリー磁性層の両側に設けられ
て前記フリー磁性層を一方向へ磁化するハードバイアス
層と、前記固定磁性層の上に積層されて前記固定磁性層
を前記フリー磁性層の磁化方向と交叉する方向へ磁化さ
せるバイアス層とを有し、前記両側に位置するハードバ
イアス層の接触断面に、前記フリー磁性層のみが接触し
ていることを特徴とするスピンバルブ方式の薄膜磁気ヘ
ッド。1. A free magnetic layer, a non-magnetic layer, and a pinned magnetic layer which are sequentially stacked, hard bias layers which are provided on both sides of the free magnetic layer and magnetize the free magnetic layer in one direction, and the pinned magnetic layer. A bias layer laminated on the magnetic layer to magnetize the pinned magnetic layer in a direction intersecting with the magnetization direction of the free magnetic layer, and the free magnetic layer is provided in a contact cross section of the hard bias layers located on both sides. A spin-valve thin-film magnetic head characterized in that only the contacts are in contact.
に向かうにしたがって、接触断面間の距離が増加する方
向へ傾斜している請求項1記載の薄膜磁気ヘッド。2. The thin film magnetic head according to claim 1, wherein the contact cross section of the hard bias layer is inclined in a direction in which the distance between the contact cross sections increases toward the top of the layer.
面以外の部分とで膜厚がほぼ均一である請求項1または
2記載の薄膜磁気ヘッド。3. The thin film magnetic head according to claim 1, wherein the hard bias layer has a substantially uniform film thickness in a contact cross section and a portion other than the contact cross section.
積層し、導電層およびハードバイアス層の一部を除去
し、除去された部分に、フリー磁性層、非磁性層、固定
磁性層と、固定磁性層をフリー磁性層の磁化方向と交叉
する方向へ磁化させるバイアス層とを積層し、このとき
前記ハードバイアス層にフリー磁性層のみを接触させる
ことを特徴とするスピンバルブ方式の薄膜磁気ヘッドの
製造方法。4. A hard bias layer and a conductive layer are first laminated, a part of the conductive layer and the hard bias layer is removed, and a free magnetic layer, a non-magnetic layer, a pinned magnetic layer and a pinned portion are formed in the removed portion. A spin-valve thin-film magnetic head characterized in that a magnetic layer is laminated with a bias layer that magnetizes in a direction crossing the magnetization direction of the free magnetic layer, and only the free magnetic layer is brought into contact with the hard bias layer at this time. Production method.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22809595A JPH0973607A (en) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | Thin-film magnetic head and its production |
US08/616,114 US5923503A (en) | 1995-03-15 | 1996-03-14 | Thin-film magnetic head and production method thereof |
US08/833,405 US5992004A (en) | 1995-03-15 | 1997-04-04 | Method for producing a thin film magnetic head |
US09/237,547 US6307722B1 (en) | 1995-03-15 | 1999-01-26 | Thin-film magnetic head and production method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22809595A JPH0973607A (en) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | Thin-film magnetic head and its production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0973607A true JPH0973607A (en) | 1997-03-18 |
Family
ID=16871116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22809595A Pending JPH0973607A (en) | 1995-03-15 | 1995-09-05 | Thin-film magnetic head and its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0973607A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6061210A (en) * | 1997-09-22 | 2000-05-09 | International Business Machines Corporation | Antiparallel pinned spin valve with high magnetic stability |
EP1193694A1 (en) * | 1999-07-07 | 2002-04-03 | Fujitsu Limited | Magnetoresistance effect head, method for producing magnetoresistance effect head, and information reproducing device |
-
1995
- 1995-09-05 JP JP22809595A patent/JPH0973607A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6061210A (en) * | 1997-09-22 | 2000-05-09 | International Business Machines Corporation | Antiparallel pinned spin valve with high magnetic stability |
EP1193694A1 (en) * | 1999-07-07 | 2002-04-03 | Fujitsu Limited | Magnetoresistance effect head, method for producing magnetoresistance effect head, and information reproducing device |
EP1193694A4 (en) * | 1999-07-07 | 2005-05-04 | Fujitsu Ltd | MAGNETIC WIRE STANE EFFECT MAGNETIC HEAD, METHOD OF MANUFACTURING AND INFORMATION PLAYING DEVICE |
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