(57)【要約】      （修正有）【課題】  狭トラック幅においても十分なバイアス磁界を確保でき、自由層のトラック幅方向における隣接位置の両方に軟磁性層を配置しサイドシールド効果を持たせるインスタックバイアス方式の利点を生かし、固定層の磁化により直交した方向に、十分な大きさの静磁界バイアスを自由層に対して与えることができるＭＲ素子の提供。【解決手段】  固定層と、この固定層上に積層された非磁性中間層と、この非磁性中間層上に積層された自由層とを備えているＭＲ素子であって、自由層上に形成された非磁性膜とこの非磁性膜上に形成されており自由層にバイアス磁界を印加するための強磁性膜とを備えた第１のバイアス層と、この第１のバイアス層上に形成され、この第１のバイアス層のパターン長よりも大きいパターン長を有しこの第１のバイアス層内の強磁性膜の磁化方向を固定するためのバイアスアシスト部を備えた第２のバイアス層とを備えているＭＲ素子を提供する。【選択図】  図６
2006179566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化方向が固定されている磁化固定層と、該磁化固定層上に積層された非磁性中間層と、該非磁性中間層上に積層されており印加される磁界に応じて磁化方向が可変の磁化自由層とを備えている磁気抵抗効果素子であって、
前記磁化自由層上に形成されたバイアス非磁性膜と、該バイアス非磁性膜上に形成されており前記磁化自由層にバイアス磁界を印加するための強磁性膜とを備えた第１のバイアス層と、
前記第１のバイアス層上に形成されており、該第１のバイアス層のパターン長よりも大きいパターン長を有しており該第１のバイアス層内の前記強磁性膜の磁化方向を固定するためのバイアスアシスト部を備えた第２のバイアス層と
を備えていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記バイアスアシスト部が、前記第１のバイアス層のパターン幅と同程度又はそれ以上のパターン幅と、自身が有する該パターン幅よりも大きいパターン長とを有することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記バイアスアシスト部が、１つの強磁性膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記バイアスアシスト部が、１つの硬磁性膜であることを特徴とする請求項３に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記バイアスアシスト部が、非磁性中間膜を挟んで互いに間接交換結合している少なくとも２つの強磁性膜を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記２つの強磁性膜のうち上方に位置する強磁性膜が、硬磁性膜であることを特徴とする請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記非磁性中間膜が、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ及びＣｕのうちの１つ又は２つ以上からなる合金で形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記第２のバイアス層が、前記バイアスアシスト部上に形成されていて該バイアスアシスト部の磁化方向を固定するための反強磁性膜をさらに備えていることを特徴とする請求項１、２、３及び５のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
前記第２のバイアス層が、前記バイアスアシスト部上に形成されていて該バイアスアシスト部の磁化方向を固定するための硬磁性膜をさらに備えていることを特徴とする請求項１、２、３及び５のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１０】
前記第２のバイアス層が、前記バイアスアシスト部と前記第１のバイアス層との間の間接交換結合を媒介する非磁性媒介膜を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１１】
前記非磁性媒介膜が、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ及びＣｕのうちの１つ又は２つ以上からなる合金で形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１２】
前記バイアスアシスト部の磁化が、前記磁化固定層の磁化とは直交する方向に固定されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１３】
前記バイアス非磁性膜が、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、W、V、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＳｉのうちの１つ若しくは２つ以上の元素からなる合金、又は該１つ若しくは２つ以上の元素と、Ｎｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちの１つ若しくは２つ以上の元素とを含む非磁性の合金で形成されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１４】
少なくとも前記磁化自由層の前記パターン長方向の両側であって前記第２のバイアス層の下方に位置しているサイド軟磁性層が設けられていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１５】
前記サイド軟磁性層の下方の位置、並びに少なくとも前記磁化固定層及び前記非磁性中間層のパターン長方向の両端部と前記サイド軟磁性層との間の位置にサイド絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１６】
データの読み出し手段として、請求項１から１５のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子を少なくとも１つ備えている薄膜磁気ヘッド。
【請求項１７】
請求項１６に記載の薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のヘッドジンバルアセンブリを少なくとも１つ備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１９】
第１の反強磁性膜と該第１の反強磁性膜によって磁化方向が固定されている第１の強磁性膜とを備えている磁化固定層と、非磁性中間層と、印加される磁界に応じて磁化方向が可変の磁化自由層と、該磁化自由層にバイアス磁界を印加するための第２の強磁性膜を備えた第１のバイアス層とを形成するための成膜を行った後、前記第１の強磁性膜の磁化方向を固定するために、所定の磁界を印加しながら第１のアニール処理を行い、次いで、前記磁化固定層と前記非磁性中間層と前記磁化自由層と前記第１のバイアス層とをパターニングによって形成し、さらに前記第１のバイアス層のパターン長よりも大きいパターン長を有しており前記第１のバイアス層の磁化方向を固定するためのバイアスアシスト部と該バイアスアシスト部の磁化方向を固定するための第２の反強磁性膜とを備えた第２のバイアス層を成膜及びパターニングによって形成した後、該バイアスアシスト部の磁化方向を固定するために、前記所定の磁界よりも小さい磁界を前記所定の磁界とは直交する方向に印加しながら前記磁化固定層のブロッキング温度未満で第２のアニール処理を行うことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２０】
前記第２の反強磁性膜を形成するための成膜を磁界中で行うことによって交換結合磁界を発生させた後、前記第２のアニール処理において印加する磁界を、前記磁化固定層の磁化方向に影響を与えない程度に小さい磁界又はゼロとすることを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２１】
第１の反強磁性膜と該第１の反強磁性膜によって磁化方向が固定されている第１の強磁性膜とを備えている磁化固定層と、非磁性中間層と、印加される磁界に応じて磁化方向が可変の磁化自由層と、該磁化自由層にバイアス磁界を印加するための第２の強磁性膜を備えた第１のバイアス層とを形成するための成膜を行った後、前記第１の強磁性膜の磁化方向を固定するために、所定の磁界を印加しながら第１のアニール処理を行い、次いで、前記磁化固定層と前記非磁性中間層と前記磁化自由層と前記第１のバイアス層とをパターニングによって形成し、さらに前記第１のバイアス層のパターン長よりも大きいパターン長を有しており前記第１のバイアス層の磁化方向を固定するためのバイアスアシスト部と該バイアスアシスト部の磁化方向を固定するための第２の反強磁性膜とを備えた第２のバイアス層を成膜及びパターニングによって形成した後、該バイアスアシスト部を着磁するために、前記第２のバイアス層内の交換結合磁界と形状磁気異方性磁界との合成磁界以上の磁界を前記所定の磁界とは直交する方向に印加する着磁処理を行い、その後、前記磁化固定層のブロッキング温度未満で第２のアニール処理を行うことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２２】
前記第２のアニール処理において、前記磁化固定層の磁化方向に影響を与えない程度に小さい磁界を印加することを特徴とする請求項２１に記載の製造方法。
【請求項２３】
前記バイアスアシスト部が、１つの強磁性膜又は非磁性中間膜を挟んで互いに間接交換結合している少なくとも２つの強磁性膜であることを特徴とする請求項１９から２２のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記バイアスアシスト部が、前記第１のバイアス層のパターン幅と同程度又はそれ以上のパターン幅と、自身の該パターン幅よりも大きいパターン長とを有することを特徴とする請求項１９から２３のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号磁界等の外部磁界を検出して磁界強度に応じた抵抗変化を示す磁気抵抗（ＭＲ）効果素子、このＭＲ効果素子を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置に関する。さらに本発明は、このようなＭＲ効果素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置（ＨＤＤ）の大容量小型化に伴い、高感度かつ高出力の薄膜磁気ヘッドが要求されている。この要求に対応するため、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利用した読み出し磁気ヘッド素子を有するＧＭＲヘッドの特性改善が進んでいる。一方では、さらなる高記録密度化に対応すべく、ＧＭＲ効果の２倍以上の抵抗変化率が期待できるトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果が注目されている。現在、このＴＭＲ効果を利用した読み出し磁気ヘッド素子を有するＴＭＲヘッドの開発も精力的に行われている。
【０００３】
ＴＭＲヘッドと一般的なＧＭＲヘッドとでは、センス電流の流れる方向の違いからヘッド構造が互いに異なっている。一般的なＧＭＲヘッドのように、ＭＲ積層体の積層面（膜面）に対して平行にセンス電流を流すヘッド構造をＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎ Ｐｌａｎｅ）構造と呼び、ＴＭＲヘッドのように、積層面に対して垂直方向にセンス電流を流すヘッド構造をＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ Ｐｌａｎｅ）構造と呼んでいる。最近は、後者のＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドの開発も行われている。このＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドとしては、ＣＩＰ構造のＧＭＲヘッドの場合と同様のスピンバルブ磁性多層膜（スペキュラー型磁性多層膜、デュアルスピンバルブ型磁性多層膜を含む）を有するものも検討されている。
【０００４】
現在、ＣＩＰ構造においては、高記録密度化に対応したリードギャップの狭小化によって磁気シールド層とＭＲ積層体との間に絶縁不良が発生しやすくなっており、深刻な問題となっている。この点、ＣＰＰ構造は、磁気シールド層そのものを電極として用いることができるので、本質的にこのような問題は生じない。このため、ＣＰＰ構造は、高記録密度化においてＣＩＰ構造よりも有利となっている。
【０００５】
ＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッド及びＴＭＲヘッドにおいては、磁化自由層に適切なバイアス磁界を印加して、磁化自由層を単磁区化させ、磁気ディスクからの信号磁界に対して線形応答させることが重要である。ここで、バイアス磁界が弱ければ磁化自由層は単磁区化されないので、バルクハウゼンノイズが発生して歩留まりが低下する。一方、バイアス磁界が強すぎると磁化自由層の磁化が動きにくくなるので、出力が低下し、やはり歩留まりが低下する。従って、単磁区化による線形応答性と高出力とを両立させるためには、如何に適切なバイアス磁界を与えるかが重要となる。
【０００６】
このバイアス磁界を印加する方式として一般的であるのが、図１（Ａ）に示す
アボッテッドジャンクション（Ａｂｕｔｔｅｄ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ（ＡＪ））バイアス方式である。図１において、１０は磁気シールドを兼ねている下部電極層、１１は磁化固定層、１２は非磁性層、１３は磁化自由層、１４は磁気シールドを兼ねている上部電極層、１５は絶縁層、及び１６は硬磁性層（又は軟磁性層と反強磁性層との積層体）をそれぞれ示している。磁化自由層１３のトラック幅方向における隣接位置の両方に硬磁性層１６が配置されており、トラック幅方向のバイアス磁界が磁化自由層１３に印加される。このＡＪバイアス方式では、最も反磁界の影響を受けやすい磁化自由層１３のトラック幅方向の両端部に最も強いバイアス磁界がかかるので、磁化自由層１３を効率的に単磁区化できる。しかしながら、高記録密度化に伴う狭トラック幅化においては、磁化自由層１３内の反磁界が増大するので、硬磁性層１６によっては十分なバイアスを与えることが困難になってしまう。
【０００７】
これに対し、ＣＰＰ構造において有効なバイアス印加方式として、インスタック（Ｉｎ−ｓｔａｃｋ）バイアス方式が挙げられる（特許文献１）。図１（Ｂ）に代表的な構造を示す。同図において、１０´は磁気シールドを兼ねている下部電極層、１１´は磁化固定層、１２´は非磁性層、１３´は磁化自由層、１４´はバイアス非磁性層、１５´はバイアス強磁性層、１６´はバイアス反強磁性層、１７´は磁気シールドを兼ねている上部電極層、及び１８´は絶縁層をそれぞれ示している。ここで、磁化固定層１１´は、反強磁性層及び／又はシンセティックフェリピン層を含む。このインスタックバイアス方式では、磁化自由層１３´上にバイアス非磁性層１４´、バイアス強磁性層１５´及びバイアス反強磁性層１６´が順次積層されている。ここで、バイアス反強磁性層１６´によってバイアス強磁性層１５´の磁化方向をトラック幅方向に固定し、このバイアス強磁性層１５´からの静磁界バイアスによって磁化自由層１３´を単磁区化する。
【０００８】
インスタックバイアス方式においては、狭トラック化に伴って磁化自由層１３´により強い静磁界バイアスが与えられるので、狭トラック幅化による磁化自由層１３´内の反磁界の増大にも十分に対抗することができる。従って、高記録密度化において有利なバイアス方法となる。また、ＡＪバイアス方式における硬磁性層のような構造を形成する必要がないので工程が簡略化できる。さらに、特許文献１に記載されているように、このインスタックバイアス構造において、絶縁層１８´を軟磁性層に置き換えれば、この軟磁性層は、サイドトラックからのノイズ磁界を吸収するサイドシールドとして機能し、高記録密度化（高トラック密度化）により適応した構造となる。
【０００９】
このインスタックバイアス方式は、ＣＩＰ構造にも適用できるが、バイアス部へのセンス電流の分流による出力低下が大きくなるので、高記録密度化への対応が困難となる。
【特許文献１】特開２００３−２６４３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来のインスタックバイアス構造においては、反強磁性層と強磁性層との間の磁化固定用の交換結合が２つ存在し、それぞれの磁化固定方向を直交させる必要がある。従って、バイアス強磁性層１５´の磁化を固定する際のアニール温度を、磁化固定層１１´内における交換結合磁界が消失するブロッキング温度ＴＢ未満にする必要がある。しかしながら、ＴＢの値は一般に層内において分散しているので、バイアス部を再度アニールした際、どうしても磁化固定層１１´内の磁化方向が直交方向から傾くか又は分散してしまう。
【００１１】
さらに、従来のインスタックバイアス構造においては、バイアス強磁性層１５´及びバイアス反強磁性層１６´は、磁化固定層１１´、非磁性層１２´及び磁化自由層１３´が順次積層された積層体の層面上に形成される。ここで、この積層体の層面は、多数層が積み重なった結果として、結晶性が悪くなり表面粗さが大きい状態にある。従って、この上に形成されたバイアス強磁性層１５´とバイアス反強磁性層１６´との界面も結晶状態が悪くなり、両層間に所望の交換結合を得ることが困難となる。交換結合が弱いと、磁化自由層１３´に対して磁化固定層１１´の磁化方向と直交した方向に静磁界バイアスを与えることができず、又は磁気ディスクからの信号磁界によってバイアス強磁性層１５´が動いてしまうので十分な静磁界バイアスを与えることができない。
【００１２】
従って、本発明の目的は、狭トラック幅化においても十分なバイアス磁界を確保することができ、磁化自由層のトラック幅方向における隣接位置の両方に軟磁性層を配置することによってサイドシールド効果が得られるといった従来のインスタックバイアス方式の利点を生かしつつ、磁化固定層の磁化により直交した方向に、十分な大きさの静磁界バイアスを磁化自由層に対して与えることができ、その結果、ノイズのない良好な線形応答を有するＭＲ効果素子、このＭＲ効果素子を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置を提供することにある。
【００１３】
さらに本発明の他の目的は、上記のようなＭＲ効果素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。薄膜磁気ヘッドのスライダ基板の素子形成面に形成された素子又は層構造等において、基準物よりも素子形成面側にあるものは「下部」とし、又は「下」にあるとし、素子形成面とは反対側にあるものは「上部」とし、又は「上」にあるとする。従って、例えば「第２の強磁性層上に積層された反強磁性層」は、第２の強磁性層の素子形成面とは反対側の層面上に積層された層となる。
【００１５】
また、素子形成面に形成された素子又は層構造等において、外部磁界を感受する層に対してバイアス磁界を印加すべき方向のパターンの長さ、例えば磁気ヘッドにおけるトラック幅方向のパターンの長さを「パターン長」とし、ＭＲ効果素子積層面内において前記方向に対して直交する方向のパターンの長さ、例えば磁気ヘッドにおけるＡＢＳに垂直な方向、いわゆるＭＲハイト方向のパターンの長さを「パターン幅」とする。
【００１６】
本発明によれば、磁化方向が固定されている磁化固定層と、この磁化固定層上に積層された非磁性中間層と、この非磁性中間層上に積層されており印加される磁界に応じて磁化方向が可変の磁化自由層とを備えている磁気抵抗効果素子であって、磁化自由層上に形成されたバイアス非磁性膜とこのバイアス非磁性膜上に形成されており磁化自由層にバイアス磁界を印加するための強磁性膜とを備えた第１のバイアス層と、この第１のバイアス層上に形成されており、この第１のバイアス層のパターン長よりも大きいパターン長を有していてこの第１のバイアス層内の強磁性膜の磁化方向を固定するためのバイアスアシスト部を備えた第２のバイアス層とを備えているＭＲ効果素子が提供される。
【００１７】
第２のバイアス層内にあるバイアスアシスト部は、第１のバイアス層内の強磁性膜と直接又は間接交換相互作用によって結合し、この強磁性膜の磁化方向を固定する。次いで、磁化が固定されたこの強磁性膜は、磁化自由層に静磁界バイアス又は間接交換結合バイアスを与える。
【００１８】
ここで、第２のバイアス層内にあるバイアスアシスト部は、この第１のバイアス層のパターン長よりも大きいパターン長を有している。従って、このバイアスアシスト部は、第１のバイアス層よりも強いトラック幅方向の形状磁気異方性を有しており、このバイアスアシスト部の磁化はより強くトラック幅方向に向けられている。その結果、第１のバイアス層内の強磁性膜の磁化を、磁化固定層の磁化方向とより直交する方向に向けることができる。
【００１９】
上述したように、従来のインスタックバイアス構造においては、バイアス層内の強磁性膜に対して、磁化固定層の磁化方向と直交しておりトラック幅方向に十分な大きさを有する交換結合磁界を印加することが困難であった。しかしながら、本発明による第２のバイアス層によれば、このような交換結合磁界に代えて強い形状磁気異方性磁界を用いることができるので、上述したように第１のバイアス層内の強磁性膜の磁化を、磁化固定層の磁化とより直交させることができる。その結果、磁化自由層が単磁区化することによって、バルクハウゼンノイズ等のノイズが抑制されて、さらに良好な線形応答を実現することができる。
【００２０】
バイアスアシスト部が、第１のバイアス層のパターン幅と同程度又はそれ以上のパターン幅と、自身が有するこのパターン幅よりも大きいパターン長とを有することが好ましい。これにより、第２のバイアス層内にあるバイアスアシスト部は、より強力なトラック幅方向の形状磁気異方性を有するので、このバイアスアシスト部の磁化はより強くトラック幅方向に向けられる。従って、第１のバイアス層内の強磁性膜の磁化を、磁化固定層の磁化方向とより直交する方向により確実に向けることができる。
【００２１】
バイアスアシスト部は、１つの強磁性膜であってもよく、又は非磁性中間膜を挟んで互いに間接交換結合している少なくとも２つの強磁性膜を含んでいてもよい。バイアスアシスト部が後者である場合、このバイアスアシスト部の磁化は、より安定してトラック幅方向に固定されることになる。ここで、これらの２つの強磁性膜のうち上方に位置する強磁性膜が、硬磁性膜であることも好ましい。硬磁性膜においては、磁化方向が結晶磁気異方性によって特定の結晶方位に向けられる。従って、この向きをトラック幅方向に揃えることによって、下方に位置する強磁性膜の磁化が、この硬磁性膜との間接交換相互作用によってより確実に同方向に固定される。
【００２２】
また、バイアスアシスト部が、１つの硬磁性膜であることも好ましい。硬磁性膜の磁化方向をトラック幅方向に揃えることによって、形状磁気異方性によりトラック幅方向に向いているバイアスアシスト部である硬磁性膜の磁化が、さらに確実に同方向に固定される。
【００２３】
第２のバイアス層が、このバイアスアシスト部上に形成されていてこのバイアスアシスト部の磁化方向を固定するための反強磁性膜又は硬磁性膜をさらに備えていることが好ましい。本発明によれば、この反強磁性膜又は硬磁性膜によってトラック幅方向に向けられるバイアスアシスト部の磁化が、強い形状磁気異方性によりさらに確実に同方向に固定されることになる。
【００２４】
第２のバイアス層が、バイアスアシスト部と第１のバイアス層との間の間接交換結合を媒介する非磁性媒介膜を備えていることが好ましい。非磁性媒介膜の膜厚を調整することによって、間接交換結合の方向及び強度を調整することが可能となり、第１のバイアス層内の強磁性膜の磁化をより安定して確実に固定することができる。
【００２５】
バイアス非磁性膜が、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、W、V、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＳｉのうちの１つ若しくは２つ以上の元素からなる合金、又はこの１つ若しくは２つ以上の元素と、Ｎｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちの１つ若しくは２つ以上の元素とを含む非磁性の合金で形成されていることが好ましい。
【００２６】
また、非磁性中間膜又は非磁性媒介膜が、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ及びＣｕのうちの１つ又は２つ以上からなる合金で形成されていることが好ましい。
【００２７】
少なくとも磁化自由層のパターン長方向の両側であって第２のバイアス層の下方に位置しているサイド軟磁性層が設けられていることが好ましい。さらに、磁化固定層、非磁性中間層、磁化自由層及び第１のバイアス層の層面に垂直な方向にセンス電流が流れるＣＰＰ構造の場合、このサイド軟磁性層の下方の位置、並びに少なくとも磁化固定層及び非磁性中間層のパターン長方向の両端部とサイド軟磁性層との間の位置にサイド絶縁膜が設けられていることがより好ましい。
【００２８】
このような位置に配置された軟磁性材料からなるサイド軟磁性層は、読み出し動作の際に隣接トラック上に位置し、隣接トラックからのノイズ磁界を吸収するサイドシールドとして機能する。従って、このようなサイド軟磁性層を設けることによって、高記録密度化（高トラック密度化）により適応した構造が得られる。
【００２９】
また、ＣＰＰ構造の場合、上述したような位置に絶縁材料からなるサイド絶縁膜を設けることによって、少なくとも、センス電流が非磁性中間層を介さないで流れてしまう現象を回避し、効率良くＭＲ出力を取り出すことができる。
【００３０】
本発明によれば、さらに、データの読み出し手段として、上述した磁気抵抗効果素子を少なくとも１つ備えている薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００３１】
本発明によれば、さらにまた、上述した薄膜磁気ヘッドと、この薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えているＨＧＡが提供される。
【００３２】
本発明によれば、さらにまた、上述したＨＧＡを少なくとも１つ備えているＨＤＤが提供される。
【００３３】
本発明によれば、さらにまた、第１の反強磁性膜とこの第１の反強磁性膜によって磁化方向が固定されている第１の強磁性膜とを備えている磁化固定層と、非磁性中間層と、印加される磁界に応じて磁化方向が可変の磁化自由層と、この磁化自由層にバイアス磁界を印加するための第２の強磁性膜を備えた第１のバイアス層とを形成するための成膜を行った後、第１の強磁性膜の磁化方向を固定するために、所定の磁界を印加しながら第１のアニール処理を行い、次いで、磁化固定層と非磁性中間層と磁化自由層と第１のバイアス層とをパターニングによって形成し、さらに第１のバイアス層のパターン長よりも大きいパターン長を有しており第１のバイアス層の磁化方向を固定するためのバイアスアシスト部とこのバイアスアシスト部の磁化方向を固定するための第２の反強磁性膜とを備えた第２のバイアス層を成膜及びパターニングによって形成した後、このバイアスアシスト部の磁化方向を固定するために、所定の磁界よりも小さい磁界を所定の磁界とは直交する方向に印加しながら磁化固定層のブロッキング温度未満で第２のアニール処理を行うＭＲ効果素子の製造方法が提供される。ここで、バイアスアシスト部が１つの強磁性膜又は非磁性中間膜を挟んで互いに間接交換結合している少なくとも２つの強磁性膜であっても良い。
【００３４】
第２のバイアス層内にあるバイアスアシスト部は、第１のバイアス層内の強磁性膜と間接交換相互作用によって結合し、この強磁性膜の磁化方向を固定する。次いで、磁化が固定されたこの強磁性膜は、磁化自由層に静磁界バイアス又は間接交換結合バイアスを与える。
【００３５】
ここで、第２のバイアス層内にあるバイアスアシスト部は、この第１のバイアス層のパターン長よりも大きいパターン長を有している。従って、このバイアスアシスト部は、第１のバイアス層よりも強いトラック幅方向の形状磁気異方性を有しており、このバイアスアシスト部の磁化はより強くトラック幅方向に向けられている。その結果、第２のアニール処理によって、バイアスアシスト部の磁化方向を確実にトラック幅方向に固定することが可能となる。
【００３６】
従来のインスタックバイアス構造を有するＭＲ効果素子の製造方法においては、２度目のアニール処理によって、ブロッキング温度の分散により、どうしても磁化固定層の磁化が傾いたり分散したりするため、磁化自由層にバイアスを与える強磁性膜の磁化方向と磁化固定層の磁化方向とを十分に直交させることは非常に困難であった。しかしながら、本発明による製造方法によれば、第２のアニール処理において、強力な形状磁気異方性の補助を用いることができるので、第１のバイアス層内の強磁性膜の磁化を、磁化固定層の磁化とより直交する方向に向けることができる。その結果、磁化自由層の単磁区化によるノイズの抑制及び良好な線形応答を実現することができる。
【００３７】
第２の反強磁性膜を形成するための成膜を磁界中で行うことによって交換結合磁界を発生させた後、前記第２のアニール処理において印加する磁界を、磁化固定層の磁化方向に影響を与えない程度に小さい磁界又はゼロとすることが好ましい。ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等からなる第２の反強磁性膜のように磁界中成膜によって交換結合磁界が発生する場合、第２のアニール処理において必要以上の磁界を印加する必要がなくなるので、再度のアニール処理によって磁化固定層の磁化が傾いたり分散したりすることをより確実に回避できる。さらに、この第２のアニール処理を行っている間、磁化固定層の磁化方向に影響を与えない程度に小さい磁界を作用させることで、磁気シールドや電磁コイル素子の磁極層の磁化を安定化させることができる。
【００３８】
第１の反強磁性膜とこの第１の反強磁性膜によって磁化方向が固定されている第１の強磁性膜とを備えている磁化固定層と、非磁性中間層と、印加される磁界に応じて磁化方向が可変の磁化自由層と、この磁化自由層にバイアス磁界を印加するための第２の強磁性膜を備えた第１のバイアス層とを形成するための成膜を行った後、第１の強磁性膜の磁化方向を固定するために、所定の磁界を印加しながら第１のアニール処理を行い、次いで、磁化固定層と非磁性中間層と磁化自由層と第１のバイアス層とをパターニングによって形成し、さらに第１のバイアス層のパターン長よりも大きいパターン長を有しており第１のバイアス層の磁化方向を固定するためのバイアスアシスト部とこのバイアスアシスト部の磁化方向を固定するための第２の反強磁性膜とを備えた第２のバイアス層を成膜及びパターニングによって形成した後、このバイアスアシスト部を着磁するために、第２のバイアス層内の交換結合磁界と形状磁気異方性磁界との合成磁界以上の磁界を第１のアニール処理における所定の磁界とは直交する方向に印加する着磁処理を行い、その後、磁化固定層のブロッキング温度未満で第２のアニール処理を行うＭＲ効果素子の製造方法が提供される。ここで、バイアスアシスト部が１つの強磁性膜又は非磁性中間膜を挟んで互いに間接交換結合している少なくとも２つの強磁性膜であっても良い。
【００３９】
第２のバイアス層内のバイアスアシスト部を前もって着磁してから、第２のアニール処理を行っているので、第２のアニール処理において磁界を印加する必要がなくなる。従って、再度のアニール処理によって磁化固定層の磁化が傾いたり分散したりすることをより確実に回避できる。その結果、磁化固定層の磁化方向とバイアスアシスト部の磁化方向とを確実により十分な直交状態にすることが可能となる。
【００４０】
第２のバイアス層内のバイアスアシスト部を着磁処理した後、第２のアニール処理において、磁化固定層の磁化方向に影響を与えない程度に小さい磁界を印加することも好ましい。この第２のアニール処理を行っている間、磁化固定層の磁化方向に影響を与えない程度に小さい磁界を作用させることで、磁化固定層の磁化が傾いたり分散したりすることを回避しつつ、磁気シールドや電磁コイル素子の磁極層の磁化を安定化させることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によるＭＲ効果素子、このＭＲ効果素子を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えたＨＤＤによれば、狭トラック幅化においても十分なバイアス磁界を確保することができ、磁化自由層のトラック幅方向における隣接位置の両方に軟磁性層を配置することによってサイドシールド効果が得られるといった従来のインスタックバイアス方式の利点を生かしつつ、磁化固定層の磁化により直交した方向に、十分な大きさの静磁界バイアスを磁化自由層に対して与えることができる。その結果、磁化自由層が単磁区化することによって、バルクハウゼンノイズ等のノイズが抑制されて、さらに良好な線形応答を実現することができる。
【００４２】
また、本発明のＭＲ効果素子の製造方法によれば、磁化固定層の磁化により直交した方向に、十分な大きさの静磁界バイアスを磁化自由層に対して与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。
【００４４】
図２は、本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図３は、本発明によるＨＧＡの一実施形態を示す斜視図であり、図４は、図３の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド（スライダ）を示す斜視図である。
【００４５】
図２において、２０はスピンドルモータ２１の回転軸の回りを回転する複数の磁気ディスク、２２は薄膜磁気ヘッド（スライダ）をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、２３は薄膜磁気ヘッドの書き込み及び読み出し動作、並びに発熱動作を制御するための記録再生回路をそれぞれ示している。
【００４６】
アセンブリキャリッジ装置２２には、複数の駆動アーム２４が設けられている。これらの駆動アーム２４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２５によってピボットベアリング軸２６を中心にして角揺動可能であり、この軸２６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム２４の先端部には、ＨＧＡ２７が取り付けられている。各ＨＧＡ２７には、スライダが、各磁気ディスク２０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク２０、駆動アーム２４、ＨＧＡ２７及び薄膜磁気ヘッド（スライダ）は、単数であってもよい。
【００４７】
図３に示すように、ＨＧＡは、サスペンション３０の先端部に、磁気ヘッド素子を有するスライダ３１を固着し、さらにそのスライダ３１の端子電極に配線部材３５の一端を電気的に接続して構成される。
【００４８】
サスペンション３０は、ロードビーム３２と、このロードビーム３２上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ３３と、ロードビーム３２の基部に設けられたベースプレート３４と、フレクシャ３３上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材３５とから主として構成されている。
【００４９】
本発明のＨＧＡにおけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション３０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００５０】
図４に示すように、本実施形態における薄膜磁気ヘッドは、互いに積層された記録用の電磁コイル素子及び再生用のＭＲ効果素子４０と、これらの素子に接続された４つの信号端子電極４１とをその素子形成面４２上に備えている。４３はスライダの浮上面（ＡＢＳ）である。なお、これらの端子電極の数及び位置は、図４の形態に限定されるものではない。図４において端子電極は４つであるが、例えば、電極を３つとした上でグランドをスライダ基板に接地した形態でもよい。
【００５１】
図５は、図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの構成を示す、図４のＡ−Ａ線断面図である。なお、図５におけるコイル層の巻き数は図を簡略化するため、図４における巻き数より少なく表されている。コイル層は１層、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。
【００５２】
図５において、５０はスライダ基板であり、浮上面５６を有し、書き込み又は読み出し動作時には回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の間隙をもって浮上している。このスライダ基板５０の浮上面５６を底面とした際の一つの側面（素子形成面）に、読み出し用のＭＲ効果素子５２と、書き込み用の電磁コイル素子５４と、これらの素子を保護するオーバーコート層５５とが形成されている。
【００５３】
ＭＲ効果素子５２は、ＭＲ積層体５２０と、この積層体を挟む位置に配置される下部シールド層（下部電極層）５２ａ及び上部シールド層（上部電極層）５２ｂとを含む。ＭＲ積層体５２０は、ＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜、ＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含み、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感知する。ＭＲ積層体５２０の構成については、別図を用いて後に詳述する。
【００５４】
このＭＲ積層体５２０がＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層５２ｂ及び５２ａとＭＲ積層体５２０との間に絶縁用のシールドギャップ層がそれぞれ設けられる。ＭＲ積層体５２０がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層５２ｂ及び５２ａはそれぞれ上下部電極層として兼用される。この上下部電極層５２ｂ及び５２ａは導電性を有する磁性層であり、ＭＲ積層体５２０に対して電流を印加するための電極になると同時に、雑音となる外部磁界を遮断するシールドの役割を有する。
【００５５】
電磁コイル素子５４は、下部磁極層５４ａ、上部磁極層５４ｅ及びコイル層５４ｃを含む。下部磁極層５４ａ及び上部磁極層５４ｅは、コイル層５４ｃから発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク表面にまで収束させながら導くための磁路である。なお、ＭＲ効果素子５２の上部電極層（上部シールド層）５２ｂと電磁コイル素子５４の下部磁極層５４ａとが一体となって、１つの層で両層の機能を兼ねてもよい。
【００５６】
ＭＲ効果素子５２及び電磁コイル素子５４の磁気ディスク表面側の端は、ヘッド端面５７に達している。ここで、ヘッド端面５７には、保護膜としてＤＬＣ（Diamond Like Carbon）等のコーディングが施されている。なお、ＭＲ効果素子５２及び電磁コイル素子５４の端となっているヘッド端面５７と磁気ディスク表面との書き込み／読み出し動作時における磁気的な実効距離がマグネティックスペーシングとなる。
【００５７】
次いで、同じく図５を用いて上記の構成を詳述する。スライダ基板５０は、例えばアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されている。５１は、スライダ基板５０上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ約０.０５μｍ〜約１０μｍの絶縁層である。下部電極層５２ａは、絶縁層５１上に積層されており、例えば厚さ約０.３μｍ〜約３μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。
【００５８】
ＭＲ積層体５２０は、下部電極層５２ａ上に形成されており、上述したように、例えばＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜、ＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含む。５２ｃは、Ａｌ２Ｏ３等からなる絶縁層である。上部電極層５２ｂは、ＭＲ積層体５２０及び絶縁層５２ｃ上に積層されており、例えば厚さ約０.３μｍ〜約４μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。なお、上下部電極層５２ｂ及び５２ａの間隔である再生ギャップ長は、約０.０１μｍ〜約０.１μｍである。
【００５９】
５３は、上部電極層５２ｂ上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ約０.１μｍ〜約２.０μｍの絶縁層である。ただし、５３は、場合によっては非磁性金属材料からなる層であってもよい。下部磁極層５４ａは、絶縁層５３上に積層されており、例えば厚さ約０.３μｍ〜約３μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。なお、上部電極層５２ｂと下部磁極層５４ａとが一体となって、１つの層で両層の機能を兼ねる場合、絶縁層５３は省略される。５４ｂは、下部磁極層５４ａ上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３又はＤＬＣ等からなる厚さ約０.０３μｍ〜約０.５μｍ（記録ギャップ長に相当）の磁気ギャップ層である。５４ｄは、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ約０.１μｍ〜約５μｍのコイル絶縁層である。コイル層５４ｃは、コイル絶縁層５４ｄに挟まれる位置に積層されており、例えば厚さ約０.５μｍ〜約３μｍのＣｕ等から形成されている。上部磁極層５４ｅは、下部磁極層５４ａと共に磁極及び磁気ヨークを構成しており、例えば厚さ約０.５μｍ〜約５μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。オーバーコート層５５は、例えばＡｌ２Ｏ３等から形成されている。
【００６０】
下部磁極層５４ａ及び上部磁極層５４ｅの先端部は、磁気ギャップ層５４ｂを隔てて対向するポール部５８及び５９を構成しており、これらポール部５８及び５９において書き込みが行われる。ヨーク部を構成する下部磁極層５４ａ及び上部磁極層５４ｅのポール部５８及び５９とは反対側にはバックギャップ部が設けられており、磁気回路を完成させるように互いに結合されている。コイル層５４ｃは、このヨーク部の結合部のまわりを渦巻状に回るように形成されている。
【００６１】
図６（Ａ）は、本発明によるＭＲ効果素子５２の一実施形態の構成を示す、図４のＢ−Ｂ線断面図であり、図６（Ｂ）は、ＭＲ効果素子５２の一実施形態の構成を示す斜視図である。
【００６２】
図６（Ａ）において、５２１は下部金属層、５２２は磁化固定層、５２３は非磁性中間層、５２４は磁化自由層、５２５はジャンクション部バイアス層、５２６はナロー（Ｎａｒｒｏｗ）部バイアス層、５２７は上部金属層をそれぞれ示している。ここで、ジャンクション部バイアス層５２５及びナロー部バイアス層５２６は、それぞれＭＲ効果素子５２の「第１のバイアス層」及び「第２のバイアス層」となっている。下部金属層５２１、磁化固定層５２２、非磁性中間層５２３、磁化自由層５２４及びジャンクション部バイアス層５２５は、トラック幅相当のパターン長を有する積層体であり、以後ジャンクション部とする。また、ナロー部バイアス層で構成されている積層体は、トラック幅よりも大きなパターン長を有しており、以後ナロー部とする。
【００６３】
下部金属層５２１は、下部電極層５２ａ上に形成されており、ＭＲ積層体５２０を下部電極層５２ａに電気的に接続する。さらに、上部金属層５２７は、この上に上部電極層５２ｂが形成されることによって、ＭＲ積層体５２０を上部電極層５２ｂに電気的に接続する。従って本実施形態において、磁界検出の際には、電流は上下部電極層間においてＭＲ積層体５２０内の各層面に対して垂直な方向に流れることになる。また、絶縁層５３は、ＭＲ積層体５２０の周囲を取り囲むように形成されている。
【００６４】
磁化固定層５２２は、下部金属層５２１上に順次積層された、下地膜５２２ａと、反強磁性膜５２２ｂと、第１の強磁性膜５２２ｃと、非磁性膜５２２ｄと、第２の強磁性膜５２２ｅとから構成されている。第１の強磁性膜５２２ｃと第２の強磁性膜５２２ｅとは、非磁性膜５２２ｄを介して間接交換相互作用によって結合しており、磁化の固定をより安定させるいわゆるシンセティックフェリピン構造となっている。第１の強磁性膜５２２ｃには、反強磁性膜５２２ｂとの交換結合により交換結合磁界が印加されており、この結果、磁化固定層５２２全体の磁化が安定的に固定される。
【００６５】
ＭＲ積層体５２０がＴＭＲ効果を利用する場合、非磁性中間層５２３上に積層された磁化自由層５２４は、磁化固定層５２２との間で絶縁体からなる非磁性中間層５２３をトンネルバリアとした強磁性トンネル結合を形成している。従って、磁化自由層５２４の磁化方向が信号磁界に応答して変化すると、磁化自由層５２４のアップ及びダウンスピンバンドの状態密度の変動によってトンネル電流が増減し、結果としてＭＲ積層体５２０の電気抵抗値が変化する。この変化量を計測することによって、微弱な信号磁界を検出することができる。一方、ＭＲ積層体５２０がＧＭＲ効果を利用する場合、磁化自由層５２４は、導電体からなる非磁性中間層５２３との間で、自身の磁化方向によってアップスピン又はダウンスピンを有する電子のみが非弾性散乱される界面を形成する。従って、磁化自由層５２４の磁化方向が信号磁界に応答して変化すると、スピン偏極したセンス電流の界面での非弾性散乱確率が変化し、結果としてＭＲ積層体５２０の電気抵抗値が変化する。この変化量を計測することによって、同様に微弱な信号磁界を検出することができる。
【００６６】
ジャンクション部バイアス層５２５は、磁化自由層５２４上に順次積層された、バイアス非磁性膜５２５ａと、バイアス強磁性膜５２５ｂとから構成されている。さらに、ナロー部バイアス層５２６は、このジャンクション部バイアス層５２５上に順次積層された、ナロー部非磁性膜５２６ａと、ナロー部強磁性膜５２６ｂと、ナロー部反強磁性膜５２６ｃとから構成されている。ここで、ナロー部強磁性膜５２６ｂは、ナロー部バイアス層５２６内の「バイアスアシスト部」であり、ジャンクション部バイアス層５２５内のバイアス強磁性膜５２５ｂの磁化方向を固定する役割を果たす。
【００６７】
両バイアス層の作用をより具体的に説明すると、ナロー部反強磁性膜５２６ｃは、交換相互作用によってナロー部強磁性膜５２６ｂの磁化をトラック幅方向である矢印６０の方向に固定する。次いで、ナロー部強磁性膜５２６ｂは、間接交換相互作用を媒介する非磁性媒介膜としてのナロー部非磁性膜５２６ａを介して、隣接するバイアス強磁性膜５２５ｂとの間で間接交換相互作用による結合を行い、バイアス強磁性膜５２５ｂの磁化を矢印６１の方向に固定する。次いで、磁化が固定されたバイアス強磁性膜５２５ｂは、バイアス非磁性膜５２５ａを介して隣接する磁化自由層５２４に、矢印６２の方向の静磁界バイアス又は間接交換結合バイアスを与える。これにより、磁化自由層５２４の単磁区化及び線形応答が実現する。
【００６８】
ここで、図６（Ｂ）に示すように、ナロー部バイアス層５２６のパターン長ＬＮは、ジャンクション部バイアス層５２５のパターン長ＬＪよりも大きくなっている。また、ナロー部バイアス層５２６のパターン幅ＷＮは、ジャンクション部バイアス層５２５のパターン幅ＷＪと同一か又は「同程度」となっている。又は、パターン幅ＷＮがパターン幅ＷＪよりも若干大きくてもかまわない。ここで、「同程度」の範囲を説明する。一般に、製造工程におけるフォトレジストを用いた通常のパターニングによって、ジャンクション部バイアス層５２５及びナロー部バイアス層５２６の側面は、一体として形成されて若干内側に傾斜する。このように傾斜した場合、より上方に位置するナロー部バイアス層５２６のパターン幅ＷＮが、ジャンクション部バイアス層５２５のパターン幅ＷＪよりも製造上若干小さくなる。「同程度」とは、この程度に小さくなったパターン幅ＷＮを含む範囲とする。なお、製造工程については、後に詳述する。
【００６９】
さらに、ナロー部バイアス層５２６のアスペクト比ＬＮ／ＷＮは、５以上、好ましくは１０以上に設定されている。従って、ナロー部強磁性膜５２６ｂの磁化は、強い形状磁気異方性によって、より強力に矢印６０の方向に向けられる。なお、このアスペクト比において特に上限はなく、ヘッド構造上の許容範囲においてより大きい方が好ましい。例えば１００であってもかまわない。ただし、形状磁気異方性は、１０を超えると飽和する傾向にある。
【００７０】
上述したように、従来のインスタックバイアス構造においては、２度のアニール処理におけるブロッキング温度分散の影響、及び結晶性及び表面粗さの悪さから、バイアス強磁性層に対して、磁化固定層の磁化方向と直交する方向に十分な大きさの交換結合磁界を印加することが困難であった。しかしながら、以上に述べたナロー部バイアス層５２６によれば、十分な大きさが得られない交換結合磁界に替わって、又は交換結合磁界を強力に補助する形で形状磁気異方性磁界を用いることができるので、バイアス強磁性層に対して、磁化固定層の磁化方向とより直交する十分な大きさのバイアスを与えることができる。
【００７１】
なお、図６（Ａ）の絶縁層５３の位置であって、磁化固定層５２２、非磁性中間層５２３、磁化自由層５２４及びジャンクション部バイアス層５２５のパターン長方向の両側に、隣接トラックからのノイズ磁界を吸収するためのサイド軟磁性層が設けられていてもよい。なお、この場合、このサイド軟磁性層とナロー部バイアス層５２６との間に、サイド非磁性膜が設けられる。このサイド非磁性膜によって、サイド軟磁性層とナロー部バイアス層５２６とを磁気的に分離することができるので、ナロー部バイアス層５２６のバイアス作用へのノイズ磁界の悪影響が回避される。
【００７２】
さらに、ＭＲ効果素子５２がＣＰＰ構造である場合、このサイド軟磁性層の下方の位置、並びに少なくとも磁化固定層５２２及び非磁性中間層５２３のパターン長方向の両端部とサイド軟磁性層との間の位置にサイド絶縁膜が設けられる。このサイド絶縁膜を設けることによって、少なくとも、センス電流が非磁性中間層を介さないで流れてしまう現象を回避し、効率良くＭＲ出力を取り出すことができる。
【００７３】
なお、サイド軟磁性層は、例えばＮｉＦｅ等の軟磁性材料から構成される。また、サイド非磁性膜は、例えばＡｌ２Ｏ３等の非磁性絶縁材料、又はＴａ等の非磁性金属材料などから構成される。さらに、サイド絶縁膜は、例えばＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料から構成される。
【００７４】
図７（Ａ）〜（Ｇ）は、ナロー部バイアス層の種々の変更態様の構成を示す、図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【００７５】
図７（Ａ）によれば、ナロー部バイアス層７０は、ジャンクション部バイアス層５２５のバイアス強磁性膜５２５ｂ上に順次積層された、ナロー部強磁性膜７０ａ及びナロー部反強磁性膜７０ｂから構成される。これは、図６（Ａ）のナロー部バイアス層５２６においてナロー部非磁性膜５２６ａを省略した態様である。ナロー部反強磁性膜７０ｂは、交換相互作用によってナロー部強磁性膜７０ａの磁化をトラック幅方向である矢印７０ｃの方向に固定する。次いで、ナロー部強磁性膜７０ａは、接面しているバイアス強磁性膜５２５ｂとの間で交換相互作用による結合を行い、バイアス強磁性膜５２５ｂの磁化を矢印７０ｄの方向に固定する。次いで、磁化が固定されたバイアス強磁性膜５２５ｂは、磁化自由層に静磁界バイアス又は間接交換結合バイアスを与える。これにより、磁化自由層の単磁区化及び線形応答が実現する。
【００７６】
図７（Ｂ）によれば、ナロー部バイアス層７１は、ジャンクション部バイアス層５２５のバイアス強磁性膜５２５ｂ上に順次積層された、第１のナロー部非磁性膜７１ａ、第１のナロー部強磁性膜７１ｂ、第２のナロー部非磁性膜７１ｃ、第２のナロー部強磁性膜７１ｄ、及びナロー部反強磁性膜７１ｅから構成される。第１のナロー部強磁性膜７１ｂ、第２のナロー部非磁性膜７１ｃ及び第２のナロー部強磁性膜７１ｄは、磁化の固定をより安定させるいわゆるシンセティックフェリピン構造となっている。すなわち、本変更態様は、図６（Ａ）のナロー部バイアス層５２６においてナロー部強磁性膜５２６ｂをシンセティックフェリピン構造に置き換えた態様である。第２のナロー部非磁性膜７１ｃは、間接交換相互作用を媒介する非磁性中間膜としての役割を果たしている。ナロー部反強磁性膜７１ｅは、第２のナロー部強磁性膜７１ｄとの間で交換結合を行い、このシンセティックフェリピン構造の磁化方向７１ｆ及び７１ｇを固定する。次いで、第１のナロー部強磁性膜７１ｂは、第１のナロー部非磁性膜７１ａを介して隣接しているバイアス強磁性膜５２５ｂとの間で間接交換相互作用による結合を行い、バイアス強磁性膜５２５ｂの磁化を矢印７１ｈの方向に固定する。次いで、磁化が固定されたバイアス強磁性膜５２５ｂは、磁化自由層に静磁界バイアス又は間接交換結合バイアスを与える。これにより、磁化自由層の単磁区化及び線形応答が実現する。
【００７７】
図７（Ｃ）によれば、ナロー部バイアス層７２は、ジャンクション部バイアス層５２５のバイアス強磁性膜５２５ｂ上に順次積層された、第１のナロー部強磁性膜７２ａ、ナロー部非磁性膜７２ｂ、第２のナロー部強磁性膜７２ｃ、及びナロー部反強磁性膜７２ｄから構成される。第１のナロー部強磁性膜７２ａ、ナロー部非磁性膜７２ｂ及び第２のナロー部強磁性膜７２ｃは、磁化の固定をより安定させるいわゆるシンセティックフェリピン構造となっている。すなわち、本変更態様は、図７（Ａ）のナロー部バイアス層７０においてナロー部強磁性膜７０ａをシンセティックフェリピン構造に置き換えた態様である。ナロー部非磁性膜７２ｂは、間接交換相互作用を媒介する非磁性中間膜としての役割を果たしている。ナロー部反強磁性膜７２ｄは、第２のナロー部強磁性膜７２ｃとの間で交換結合を行い、このシンセティックフェリピン構造の磁化方向７２ｅ及び７２ｆを固定する。次いで、第１のナロー部強磁性膜７２ａは、接面しているバイアス強磁性膜５２５ｂとの間で交換相互作用による結合を行い、バイアス強磁性膜５２５ｂの磁化を矢印７２ｇの方向に固定する。次いで、磁化が固定されたバイアス強磁性膜５２５ｂは、磁化自由層に静磁界バイアス又は間接交換結合バイアスを与える。これにより、磁化自由層の単磁区化及び線形応答が実現する。
【００７８】
図７（Ｄ）によれば、ナロー部バイアス層７３は、ジャンクション部バイアス層５２５のバイアス強磁性膜５２５ｂ上に順次積層された、ナロー部非磁性膜７３ａ及び硬磁性膜７３ｂから構成される。これは、図６（Ａ）のナロー部バイアス層５２６においてナロー部強磁性膜５２６ｂ及びナロー部反強磁性膜５２６ｃを硬磁性膜に置き換えた態様である。ここで、硬磁性膜７３ｂの磁化は矢印７３ｃの方向に着磁されている。この硬磁性膜７３ｂは、ナロー部非磁性膜７３ａを介してバイアス強磁性膜５２５ｂとの間で間接交換相互作用による結合を行い、バイアス強磁性膜５２５ｂの磁化を矢印７３ｄの方向に固定する。次いで、磁化が固定されたバイアス強磁性膜５２５ｂは、磁化自由層に静磁界バイアス又は間接交換結合バイアスを与える。これにより、磁化自由層の単磁区化及び線形応答が実現する。
【００７９】
図７（Ｅ）によれば、ナロー部バイアス層７４は、ジャンクション部バイアス層５２５のバイアス強磁性膜５２５ｂ上に積層された硬磁性膜７４ａから構成される。これは、図７（Ａ）のナロー部バイアス層７４においてナロー部強磁性膜７０ａ及びナロー部反強磁性膜７０ｂを硬磁性膜に置き換えた態様である。ここで、硬磁性膜７４ａの磁化は矢印７４ｂの方向に着磁されている。この硬磁性膜７４ａは、接面しているバイアス強磁性膜５２５ｂとの間で交換相互作用による結合を行い、バイアス強磁性膜５２５ｂの磁化を矢印７４ｃの方向に固定する。次いで、磁化が固定されたバイアス強磁性膜５２５ｂは、磁化自由層に静磁界バイアス又は間接交換結合バイアスを与える。これにより、磁化自由層の単磁区化及び線形応答が実現する。
【００８０】
図７（Ｆ）によれば、ナロー部バイアス層７５は、ジャンクション部バイアス層５２５のバイアス強磁性膜５２５ｂ上に順次積層された、第１のナロー部非磁性膜７５ａ、ナロー部強磁性膜７５ｂ、第２のナロー部非磁性膜７５ｃ及び硬磁性膜７５ｄから構成される。本変更態様は、図７（Ｂ）のナロー部バイアス層７１においてナロー部強磁性膜７１ｄ及びナロー部反強磁性膜７１ｅを硬磁性膜に置き換えた態様である。ここで、硬磁性膜７５ｄの磁化は矢印７５ｅの方向に着磁されている。この硬磁性膜７５ｄは、第２のナロー部非磁性膜７５ｃを介して隣接しているナロー部強磁性膜７５ｂとの間で間接交換相互作用による結合を行い、ナロー部強磁性膜７５ｂの磁化を矢印７５ｆの方向に固定する。次いで、磁化が固定されたナロー部強磁性膜７５ｂは、第１のナロー部非磁性膜７５ａを介して隣接しているバイアス強磁性膜５２５ｂとの間で間接交換相互作用による結合を行い、バイアス強磁性膜５２５ｂの磁化を矢印７５ｇの方向に固定する。次いで、磁化が固定されたバイアス強磁性膜５２５ｂは、磁化自由層に静磁界バイアス又は間接交換結合バイアスを与える。これにより、磁化自由層の単磁区化及び線形応答が実現する。
【００８１】
図７（Ｇ）によれば、ナロー部バイアス層７６は、ジャンクション部バイアス層５２５のバイアス強磁性膜５２５ｂ上に順次積層された、ナロー部強磁性膜７６ａ、ナロー部非磁性膜７６ｂ及び硬磁性膜７６ｃから構成される。本変更態様は、図７（Ｃ）のナロー部バイアス層７２において第２のナロー部強磁性膜７２ｃ及びナロー部反強磁性膜７２ｄを硬磁性膜に置き換えた態様である。ここで、硬磁性膜７６ｃの磁化は矢印７６ｄの方向に着磁されている。この硬磁性膜７６ｃは、ナロー部非磁性膜７６ｂを介して隣接しているナロー部強磁性膜７６ａとの間で間接交換相互作用による結合を行い、ナロー部強磁性膜７６ａの磁化を矢印７６ｅの方向に固定する。次いで、磁化が固定されたナロー部強磁性膜７６ａは、接面しているバイアス強磁性膜５２５ｂとの間で交換相互作用による結合を行い、バイアス強磁性膜５２５ｂの磁化を矢印７６ｆの方向に固定する。次いで、磁化が固定されたバイアス強磁性膜５２５ｂは、磁化自由層に静磁界バイアス又は間接交換結合バイアスを与える。これにより、磁化自由層の単磁区化及び線形応答が実現する。
【００８２】
以上、図７（Ａ）〜（Ｇ）にナロー部バイアス層の変更態様を挙げたが、ナロー部バイアス層は、これらの態様に限定されるものではない。ナロー部バイアス層の磁化は、反強磁性膜又は硬磁性膜等によってトラック幅方向に向けられるが、この傾向は、ナロー部バイアス層がトラック幅方向に長い形状を有することに起因して発生する形状磁気異方性によって強力に補助されている。このような形状磁気異方性によって、ジャンクション部バイアス層の強磁性膜の磁化を安定的に固定する作用を及ぼす態様であれば、本発明の範囲内である。例えば、ナロー部バイアス層が、強磁性膜、又は順次積層された非磁性膜及び強磁性膜から構成されていてもよい。この場合、反強磁性膜及び硬磁性膜等の磁化を固定する手段は存在しないが、形状磁気異方性を十分に強く設定することによってナロー部バイアス層の磁化をトラック幅方向に安定させて、ジャンクション部バイアス層の強磁性膜の磁化を固定することができる。また、図７（Ｆ）及び（Ｇ）において、ナロー部強磁性膜と硬磁性膜との間に設けられている、第２のナロー部非磁性膜７５ｃ及びナロー部非磁性膜７６ｂを、それぞれ省略してもよい。すなわち、ナロー部バイアス層において、「バイアスアシスト部」としてのナロー部強磁性膜の磁化を硬磁性膜との直接交換相互作用によって固定する態様もまた、本発明の範囲内である。
【００８３】
さらに、以上の種々の態様のナロー部バイアス層を用いて、磁化自由層に直接バイアスを与えてもよい。すなわち、ジャンクション部バイアス層を省略して、磁化自由層上に直接ナロー部バイアス層を形成してもよい。この場合、ナロー部バイアス層内の強磁性膜が、非磁性膜を介して隣接する磁化自由層と間接交換相互作用による結合を行うことになる。
【００８４】
図８（Ａ）〜（Ｇ）は、図６の実施形態におけるＭＲ効果素子を形成する工程を示す説明図であり、図４のＡ−Ａ線断面又はＢ−Ｂ線断面、及び素子形成面４２方向から見た平面図を示している。
【００８５】
図８（Ａ）に示すように、まず、図示しないスライダ基板上に形成されたこれも図示しない絶縁層上に、例えばＮｉＦｅ等からなる厚さ２μｍの下部電極層５２ａをめっき等の方法で成膜し、さらにその上に、例えばＴａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏ又はＷ等からなる厚さ５ｎｍの下部金属層５２１と、例えばＮｉＦｅ又はＮｉＣｒ等からなる厚さ５ｎｍの下地膜５２２ａと、例えばＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、又はＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜１５ｎｍの反強磁性膜５２２ｂと、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ２ｎｍの第１の強磁性膜５２２ｃと、例えばＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ又はＣｕ等のうちの１つ又は２つ以上の合金からなる厚さ０.８ｎｍの非磁性膜５２２ｄと、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ３ｎｍの第２の強磁性膜５２２ｅと、例えばＡｌ等からなる金属膜を真空装置内に酸素を導入した雰囲気中で酸化させたＡｌ酸化膜等からなる厚さ０.６ｎｍの非磁性中間層５２３と、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ１ｎｍの高分極率膜５２４ａと、例えばＮｉＦｅ等からなる厚さ３ｎｍの軟磁性膜５２４ｂと、例えばＴａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ又はＳｉ等のうちの１つ若しくは２つ以上の元素からなる合金、又はこの１つ若しくは２つ以上の元素と、Ｎｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちの１つ若しくは２つ以上の元素とを含む非磁性の合金からなるバイアス非磁性膜５２５ａと、例えば、ＣｏＦｅ等からなる厚さ５ｎｍのバイアス強磁性膜５２５ｂとが順次、スパッタ法等によって成膜される。その後、第１の強磁性膜５２２ｃの磁化方向をトラック幅方向とは直交する方向に固定するための第１のアニール処理を行う。この第１のアニール処理については、後に詳述する。
【００８６】
次いで、図８（Ｂ）に示すように、その上に例えばリフトオフ用のフォトレジスト層を露光現像することによってフォトレジストパターン８０が形成される。その後、このフォトレジストパターン８０をマスクとするイオンミリング法等によって、図６（Ｂ）中の斜線で示された領域８１が除去される。その後、この上に例えばＡｌ２Ｏ３等からなる絶縁膜がスパッタ法等によって成膜され、さらにフォトレジストパターン８０を剥離するリフトオフ法によって、図８（Ｃ）に示すように、厚さ約３０ｎｍの絶縁層５３´が形成されるとともに、磁化固定層５２２、非磁性中間層５２３、磁化自由層５２４及びジャンクション部バイアス層５２５、すなわちジャンクション部のトラック幅を規定するパターン部分が形成される。
【００８７】
次いで、図８（Ｄ）に示すように、その上に例えばＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ又はＣｕ等からなる厚さ０.８ｎｍのナロー部非磁性膜５２６ａと、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ５ｎｍのナロー部強磁性膜５２６ｂと、例えばＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、又はＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ１５ｎｍのナロー部反強磁性膜５２６ｃとが順次、スパッタ法等によって成膜される。
【００８８】
次いで、図８（Ｅ）に示すように、図８（Ｂ）と同様にして、リフトオフ用のフォトレジストパターンをマスクとするイオンミリングを行い、次いで、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる絶縁膜をスパッタ法等によって成膜し、さらにリフトオフを行うことによって、図８（Ｃ）に示すように厚さ約５０ｎｍの絶縁層５３´´が形成されるとともに、ナロー部バイアス層５２６が形成される。その後、ナロー部強磁性膜５２６ｂの磁化方向をトラック幅方向に固定するための第２のアニール処理を行う。なお、第２のアニール処理は、ナロー部バイアス層５２６の形成後であれば、いずれの工程において行われてもよい。例えば、後の電磁コイル素子の形成工程における他のアニール処理工程と兼用で行われてもよい。この第２のアニール処理についても、後に詳述する。
【００８９】
次いで、図８（Ｆ）（Ａ−Ａ線断面）及び（Ｇ）（Ｂ−Ｂ線断面）に示すように、その上に例えばＴａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏ又はＷ等からなる厚さ１６ｎｍの上部金属層５２７がスパッタ法等によって成膜され、さらに、この上に例えばＮｉＦｅ等からなる厚さ２μｍの上部電極層５２ｂが、めっき等の方法で成膜される。以上により、ＭＲ効果素子５２の形成が完了する。
【００９０】
なお、本実施形態における磁化固定層、非磁性中間層、磁化自由層、ジャンクション部バイアス層及びナロー部バイアス層等を構成する各膜の材料及び膜厚は、上述したものに限定されることなく、種々の材料及び膜厚が適用可能である。また各層の構成も上述したものに限定されない。例えば、磁化固定層においては、３つの膜からなるシンセティックフェリピン構造に代えて強磁性膜からなる単層構造又はその他の層数の多層構造を採用することもできる。さらに磁化自由層においても、高分極率膜及び軟磁性膜からなる２層構造の他に、軟磁性膜の単層構造又は３層以上の多層構造を採用することができる。
【００９１】
図９は、図６の実施形態におけるＭＲ効果素子を形成する工程の一実施形態を概略的に示すフローチャートであり、磁化固定のためのアニール処理の説明図である。
【００９２】
同図によれば、最初に、ジャンクション部、すなわち磁化固定層５２２、非磁性中間層５２３、磁化自由層５２４及びジャンクション部バイアス層５２５を形成するための成膜を行う（Ｓ１）。これは、図８（Ａ）の工程に相当する。その後、磁化固定層５２２内の反強磁性膜５２２ｂと第１の強磁性膜５２２ｃとの交換結合によって、第１の強磁性膜５２２ｃの磁化方向をトラック幅方向とは直交する方向に固定するための第１のアニール処理を行う（Ｓ２）。ここで、アニール温度は例えば２７０℃であり、トラック幅方向とは直交する方向に例えば６３０ｋＡ／ｍの磁界を印加しながらアニール処理を行う。次いで、リフトオフ法等を用いて磁化固定層５２２、非磁性中間層５２３、磁化自由層５２４及びジャンクション部バイアス層５２５、すなわちジャンクション部のトラック幅を規定するパターン部分を形成する（Ｓ３）。これは、図８（Ｂ）及び（Ｃ）の工程に相当する。次いで、ナロー部バイアス層５２６を形成するための成膜を行う（Ｓ４）。これは、図８（Ｄ）の工程に相当する。さらに、ナロー部バイアス層５２６を形成する（Ｓ５）。これは、図８（Ｅ）の工程に相当する。その後、ナロー部バイアス層５２６内のナロー部反強磁性膜５２６ｃとナロー部強磁性膜５２６ｂとの交換結合によって、ナロー部強磁性膜５２６ｂの磁化方向をトラック幅方向に固定するための第２のアニール処理を行う（Ｓ６）。ここで、アニール温度は、磁化固定層５２２のブロッキング温度未満に設定され、例えば２３０℃である。また、必要な印加磁界は、例えば、第１のアニール処理（Ｓ２）に比べて約１／８の大きさである７９ｋＡ／ｍであり、弱磁界中でアニール処理を行うことができる。印加磁界の方向は、磁化固定層５２２の磁化とは直交するトラック幅方向である。
【００９３】
なお、ナロー部バイアス層５２６を形成するための成膜（Ｓ４）を行う際、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等の反強磁性材料を用いてナロー部反強磁性膜５２６ｃを成膜する場合は、磁界中成膜を行うことによって成膜中に交換結合磁界を発生させることができる。この場合は、第２のアニール処理（Ｓ６）において、磁化固定層の磁化方向に影響を与えない程度に小さい磁界を印加するか、又は磁界印加を省略することができる。この結果、磁化固定層の磁化方向の曲がり又は分散はほとんど発生しない。一方、弱磁界を印加するか又は磁界印加を省略しても、すでに交換結合磁界が発生しているので、ナロー部強磁性膜５２６ｂの磁化は確実に固定可能となる。アニール処理そのものは、磁化の安定化のために必要となるが、例えば、第２のアニール処理（Ｓ６）を、後の電磁コイル素子の形成工程におけるアニール処理で代用することも可能となる。
【００９４】
図１０は、図６の実施形態におけるＭＲ効果素子を形成する工程の他の実施形態を概略的に示すフローチャートであり、磁化固定のためのアニール処理の説明図である。
【００９５】
同図によれば、最初に、磁化固定層５２２、非磁性中間層５２３、磁化自由層５２４及びジャンクション部バイアス層５２５を形成するための成膜を行う（Ｓ１´）。これは、図８（Ａ）の工程に相当する。その後、磁化固定層５２２内の反強磁性膜５２２ｂと第１の強磁性膜５２２ｃとの交換結合によって、第１の強磁性膜５２２ｃの磁化方向をトラック幅方向とは直交する方向に固定するための第１のアニール処理を行う（Ｓ２´）。ここで、アニール温度は例えば２７０℃であり、トラック幅方向とは直交する方向に例えば６３０ｋＡ／ｍの磁界を印加しながらアニール処理を行う。次いで、リフトオフ法等を用いて磁化固定層５２２、非磁性中間層５２３、磁化自由層５２４及びジャンクション部バイアス層５２５、すなわちジャンクション部のトラック幅を規定するパターン部分を形成する（Ｓ３´）。これは、図８（Ｂ）及び（Ｃ）の工程に相当する。次いで、ナロー部バイアス層５２６を形成するための成膜を行う（Ｓ４´）。これは、図８（Ｄ）の工程に相当する。さらに、ナロー部バイアス層５２６を形成する（Ｓ５´）。これは、図８（Ｅ）の工程に相当する。その後、ナロー部強磁性膜５２６ｂの磁化方向をトラック幅方向に揃えて着磁を行う（Ｓ６´）。この着磁は、例えば７９０ｋＡ／ｍの強磁界をトラック幅方向に印加し、ナロー部バイアス層５２６が有する強い形状磁気異方性を利用して行われる。その後、ナロー部反強磁性膜５２６ｃとの交換結合によって、ナロー部強磁性膜５２６ｂの磁化を固定するための第２のアニール処理を行う（Ｓ７´）。ここで、アニール温度は、磁化固定層５２２のブロッキング温度未満に設定され、例えば２３０℃である。さらに、印加磁界の大きさは、図９の第２のアニール処理における印加磁界よりもさらに小さい値に設定することが可能であり、磁界がゼロの状態でアニール処理を行うことも可能となる。磁界を印加する際の方向は、磁化固定層５２２の磁化とは直交するトラック幅方向である。
【００９６】
すなわち、図１０に示す実施形態においては、事前にナロー部強磁性膜５２６ｂの着磁（Ｓ６´）を行っているので、第２のアニール処理（Ｓ７´）において、印加磁界をより小さく設定でき、又はゼロとすることも可能となる。これにより、磁化固定層５２２の磁化方向を傾けたり分散させたりすることなく、磁化固定層５２２の磁化方向とナロー部強磁性膜５２６ｂの磁化方向とを確実により十分な直交状態にすることができる。
【００９７】
なお、ナロー部バイアス層５２６を形成するための成膜（Ｓ４´）を行う際、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等の反強磁性材料を用いてナロー部反強磁性膜５２６ｃを成膜する場合は、磁界中成膜を行うことによって成膜中に交換結合磁界を発生させることができる。この場合は、第２のアニール処理（Ｓ７´）において、磁界印加を省略することができる。すなわち、磁界印加を行わなくとも、すでに交換結合磁界が発生しており、ナロー部強磁性膜５２６ｂもトラック幅方向に着磁しているので、ナロー部強磁性膜５２６ｂの磁化を固定することができる。なお、当然に所定の磁界印加を行ってもかまわない。すなわち、この第２のアニール処理において、例えば数十ｋＡ／ｍ以下の磁界を作用させることで、磁気シールドや電磁コイル素子の磁極層の磁化を安定化させてもよい。また、アニール処理そのものは、ナロー部の磁化の安定化のために必要となるが、例えば、第２のアニール処理（Ｓ７´）を、後の電磁コイル素子の形成工程におけるアニール処理で代用することも可能となる。
【００９８】
さらに、以上に述べた実施形態及び変更態様は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】ＭＲ効果素子において、バイアス磁界を印加する方式を説明するための断面図である。
【図２】本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】本発明によるＨＧＡの一実施形態を示す斜視図である。
【図４】図３の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッドを示す斜視図である。
【図５】図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの構成を示す、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本発明によるＭＲ効果素子の一実施形態の構成を示す、図４のＢ−Ｂ線断面図及び斜視図である。
【図７】ナロー部バイアス層の種々の変更態様の構成を示す、図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図６の実施形態におけるＭＲ効果素子を形成する工程を示す説明図である。
【図９】図６の実施形態におけるＭＲ効果素子を形成する工程の一実施形態を概略的に示すフローチャートであり、磁化固定のためのアニール処理の説明図である。
【図１０】図６の実施形態におけるＭＲ効果素子を形成する工程の他の実施形態を概略的に示すフローチャートであり、磁化固定のためのアニール処理の説明図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０、１０´  下部磁極層
１１、１１´  磁化固定層
１２、１２´  非磁性層
１３、１３´  磁化自由層
１４、１７´  上部電極層
１４´  バイアス非磁性層
１５  絶縁層
１５´  バイアス強磁性層
１６  硬磁性層
１６´  バイアス反強磁性層
１８´  絶縁層
２０  磁気ディスク
２１  スピンドルモータ
２２  アセンブリキャリッジ装置
２３  記録再生回路
２４  駆動アーム
２５  ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
２６  ピボットベアリング軸
２７  ＨＧＡ
３０  サスペンション
３１、５０  スライダ基板
３２  ロードビーム
３３  フレクシャ
３４  ベースプレート
３５  配線部材
４０  書き込み及び読み出し磁気ヘッド素子
４１  信号端子電極
４２  素子形成面
４３、５６  浮上面
５１、５２ｃ、５３、５３´、５３´´  絶縁層
５２  ＭＲ効果素子
５２０  ＭＲ積層体
５２１  下部金属層
５２２  磁化固定層
５２２ａ  下地膜
５２２ｂ  反強磁性膜
５２２ｃ  第１の強磁性膜
５２２ｄ  非磁性膜
５２２ｅ  第２の強磁性膜
５２３  非磁性中間層
５２４  磁化自由層
５２４ａ  高分極率膜
５２４ｂ  軟磁性膜
５２５  ジャンクション部バイアス層
５２５ａ  バイアス非磁性膜
５２５ｂ  バイアス強磁性膜
５２６、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６  ナロー部バイアス層
５２６ａ、７２ｂ、７３ａ、７６ｂ  ナロー部非磁性膜
５２６ｂ、７０ａ、７５ｂ、７６ａ  ナロー部強磁性膜
５２６ｃ、７０ｂ、７１ｅ、７２ｄ  ナロー部反強磁性膜
５２７  下部金属層
５２ａ  下部電極層
５２ｂ  上部電極層
５４  電磁コイル素子
５４ａ  下部磁極層
５４ｂ  磁気ギャップ層
５４ｃ  コイル層
５４ｄ  コイル絶縁層
５４ｅ  上部磁極層
５５  オーバーコート層
５７  ヘッド端面
５８、５９  ポール部
６０、６１、６２、７０ｃ、７０ｄ、７１ｆ、７１ｇ、７１ｈ、７２ｅ、７２ｆ、７２ｇ、７３ｃ、７３ｄ、７４ｂ、７４ｃ、７５ｅ、７５ｆ、７５ｇ、７６ｄ、７６ｅ、７６ｆ  矢印
７１ａ、７５ａ  第１のナロー部非磁性膜
７１ｂ、７２ａ  第１のナロー部強磁性膜
７１ｃ、７５ｃ  第２のナロー部非磁性膜
７１ｄ、７２ｃ  第２のナロー部強磁性膜
７３ｂ、７４ａ、７５ｄ、７６ｃ  硬磁性膜
８０  フォトレジストパターン
８１  領域
【図１】
2006179566.tif 000003
【図２】
2006179566.tif 000004
【図３】
2006179566.tif 000005
【図４】
2006179566.tif 000006
【図５】
2006179566.tif 000007
【図６】
2006179566.tif 000008
【図７】
2006179566.tif 000009
【図８】
2006179566.tif 000010
【図９】
2006179566.tif 000011
【図１０】
2006179566.tif 000012