(57)【要約】【課題】磁区制御層からシールド層への磁束の漏洩をより効果的に低減させ、かつ、磁区制御層から印加される磁束によってフリー層近傍のシールド層内での渦磁界の発生を防止したＭＲ素子及び薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】磁化固定層及び磁化自由層を有するＭＲ積層体と、ＭＲ積層体を間に挟んで積層された下部シールド層及び上部シールド層と、ＭＲ積層体の磁化自由層の両端にそれぞれの一端が磁気的に接合しており、磁化自由層の磁区を制御するための磁束を発生する１対の磁区制御層と、１対の磁区制御層の他端に両方の端部がそれぞれ磁気的に接合しており、１対の磁区制御層の他端間を連続的にかつ磁気的に接続して磁束を誘導する独立した付加ヨーク層とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化固定層及び磁化自由層を有する磁気抵抗効果積層体と、該磁気抵抗効果積層体を間に挟んで積層された下部シールド層及び上部シールド層と、前記磁気抵抗効果積層体の前記磁化自由層の両端にそれぞれの一端が磁気的に接合しており、該磁化自由層の磁区を制御するための磁束を発生する１対の磁区制御層と、該１対の磁区制御層の他端に両方の端部がそれぞれ磁気的に接合しており、該１対の磁区制御層の他端間を連続的にかつ磁気的に接続して磁束を誘導する独立した付加ヨーク層とを備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記１対の磁区制御層の各々が、前記磁化自由層の長手方向と平行な方向に伸長した硬磁性層から構成されてい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】
前記硬磁性層の他端が、前記付加ヨーク層の前記端部に突き当たるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記１対の磁区制御層の各々が、反強磁性層と該反強磁性層に交換結合した軟強磁性層とから構成されてい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５】
前記付加ヨーク層が、前記１対の磁区制御層の形成されている平面と平行な平面内に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記付加ヨーク層が、前記磁気抵抗効果積層体の磁気検出面から遠ざかる方向に伸長する２つのアーム部と前記磁気検出面と平行に伸長しており両端が該２つのアーム部に連結された平行部とを含んでいることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記付加ヨーク層が、前記下部シールド層及び上部シールド層の存在する領域内のみに形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記付加ヨーク層が、前記下部シールド層及び上部シールド層の存在する領域の外部にも形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
前記付加ヨーク層が、前記下部シールド層及び上部シールド層を構成する磁性材料より高い透磁率を有する軟磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１０】
前記磁気抵抗効果積層体が、積層面に対して垂直方向にセンス電流を流す構造の磁気抵抗効果積層体であ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】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果（ＭＲ）積層体を備えたＭＲ素子及びこのＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）装置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、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）読出しヘッド素子を有するＧＭＲヘッドの特性改善が進んでおり、一方では、ＧＭＲヘッドの２倍以上の抵抗変化率が期待できるトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）読出しヘッド素子を有するＴＭＲヘッドの開発も積極的に行われている。
【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、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。
【０００４】
このようなＧＭＲヘッド及びＴＭＲヘッドにおいては、通常、ＭＲ積層体のフリー層を単磁区化し、磁壁を除去するための磁区制御層が設けられている。磁区制御層は、多くの場合、ＭＲ積層体の両端に設けた例えば高保持力の硬磁性層（ハードバイアス層）から構成される。
【０００５】
しかしながら、従来のＧＭＲヘッド及びＴＭＲヘッドにおいては、磁区制御層からの漏洩磁束が大きく、フリー層に印加される単磁区化磁界が弱くなるという不都合があった。
【０００６】
このような不都合を改善するため、ＣＩＰ構造のＧＭＲヘッドにおいて、硬磁性層のＭＲ積層体との接合部と反対側の端部に軟磁性層を接合させ、この軟磁性層の硬磁性層との接合部の反対側の側端部に張出部を設け、これら１対の張出部の対向する部分を近接させたＭＲ素子が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１２３９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のＭＲ素子においては、１対の張出部の対向する部分に間隙が設けられており、その部分で軟磁性層による磁気回路が必ず途切れることから、磁束の発散が生じる。さらに、最近のＭＲ素子においては、ＭＲ積層体を上下でシールドするための下部シールド層及び上部シールド層との間に設けられるシールドギャップ層が非常に薄いため、磁区制御層からの磁束は、そのほとんどが、間隙を有するこのような磁気回路よりも下部シールド層及び上部シールド層内に進入する。その結果、磁区制御層とフリー層との接合部の直上部における磁束が安定せず、フリー層の磁気的擾乱を引き起こす原因となる。
【０００９】
従って本発明の目的は、磁区制御層からシールド層への磁束の漏洩をより効果的に低減させたＭＲ素子及び薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、磁区制御層から印加される磁束によってフリー層近傍のシールド層内において渦磁界の発生しないＭＲ素子及び薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、磁化固定層（ピン層、ピンド層）及び磁化自由層（フリー層）を有するＭＲ積層体と、ＭＲ積層体を間に挟んで積層された下部シールド層及び上部シールド層と、ＭＲ積層体の磁化自由層の両端にそれぞれの一端が磁気的に接合しており、磁化自由層の磁区を制御するための磁束を発生する１対の磁区制御層と、これら１対の磁区制御層の他端に両方の端部がそれぞれ磁気的に接合しており、１対の磁区制御層の他端間を連続的にかつ磁気的に接続して磁束を誘導する独立した付加ヨーク層とを備えたＭＲ素子が提供される。
【００１２】
フリー層の磁区制御用の磁束（バイアス磁界）を発生する１対の磁区制御層のフリー層とは反対側の端に、付加ヨーク層の両方の端部がそれぞれ磁気的に接合している。この付加ヨーク層が１対の磁区制御層の他端間を連続的にかつ磁気的に接続して磁束を誘導するように独立して構成されているので、磁区制御層からの磁束の大部分は付加ヨーク層へ誘導されてループし、下部シールド層及び上部シールド層へはさほど進入しない。しかも、下部シールド層及び上部シールド層へ進入した磁束もフリー層の直上部で均一に流れ、フリー層近傍のシールド層内で渦磁界等が発生することはない。その結果、磁区制御層からの磁束がフリー層の磁気的擾乱の引き金となるようなことは皆無となる。
【００１３】
１対の磁区制御層の各々が磁化自由層の長手方向と平行な方向に伸長した硬磁性層から構成されていることが好ましい。
【００１４】
硬磁性層の他端が付加ヨーク層の端部に突き当たるように構成されていることも好ましい。
【００１５】
１対の磁区制御層の各々が反強磁性層と反強磁性層に交換結合した軟強磁性層とから構成されていることも好ましい。
【００１６】
付加ヨーク層が、１対の磁区制御層の形成されている平面と平行な平面内に形成されていることも好ましい。
【００１７】
付加ヨーク層が、ＭＲ積層体の磁気検出面から遠ざかる方向に伸長する２つのアーム部と磁気検出面と平行に伸長しており両端が２つのアーム部に連結された平行部とを含んでいることが好ましい。
【００１８】
付加ヨーク層が、下部シールド層及び上部シールド層の存在する領域内のみに形成されていることが好ましい。
【００１９】
付加ヨーク層が、下部シールド層及び上部シールド層の存在する領域の外部にも形成されていることも好ましい。
【００２０】
付加ヨーク層が、下部シールド層及び上部シールド層を構成する磁性材料より高い透磁率を有する軟磁性材料で形成されていることが好ましい。
【００２１】
ＭＲ積層体が、積層面に対して垂直方向にセンス電流を流すＣＰＰ構造のＭＲ積層体であることも好ましい。
【００２２】
本発明によれば、さらに、上述のＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドが提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、磁区制御層からの磁束の大部分は付加ヨーク層へ誘導され、下部シールド層及び上部シールド層へはさほど進入しない。下部シールド層及び上部シールド層へ進入した磁束もフリー層の直上部で均一に流れ、フリー層近傍のシールド層内で渦磁界等が発生することはない。その結果、磁区制御層からの磁束がフリー層の磁気的擾乱の引き金となるようなことは無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本発明の一実施形態として薄膜磁気ヘッドの構成を概略的に示す断面図である。ただし、同図は薄膜磁気ヘッドの浮上面（ＡＢＳ）及びトラック幅方向（フリー層の長手方向と平行な方向）と垂直な断面を示している。
【００２５】
同図において、１０は基板（ウエハ）、１１は基板１０上に積層された下地絶縁層、１２は下地絶縁層１１上に積層された下部電極層を兼用する下部シールド層（ＳＦ）、１３は下部シールド層１２上に形成されたＴＭＲ積層体又はＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体等のＭＲ積層体、１４はシールド絶縁層、１５は上部電極層を兼用する上部シールド層（ＳＳ１）、１６はＭＲ読出しヘッド素子部分とその上のインダクティブ書込みヘッド素子部分とを分離するための非磁性中間層をそれぞれ示している。
【００２６】
非磁性中間層１６上には、絶縁層１７、バッキングコイル層１８、バッキングコイル絶縁層１９、主磁極層２０、絶縁ギャップ層２１、書込みコイル層２２、書込みコイル絶縁層２３及びリターンヨークを構成する補助磁極層２４を含むインダクティブ書込みヘッド素子が設けられている。このインダクティブ書込みヘッド素子上には保護層２５が形成されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、垂直磁気記録構造のインダクティブ書込みヘッド素子を用いているが、水平又は面内磁気記録構造のインダクティブ書込みヘッド素子を用いても良いことは明らかである。また、垂直磁気記録構造のインダクティブ書込みヘッド素子として、図１に示した構造以外にも種々の構造が適用可能であることも明らかである。
【００２８】
図２は図１に示した薄膜磁気ヘッドのＭＲ読出しヘッド素子部分の構成を示す断面図であり、図３はこのＭＲ読出しヘッド素子部分の構成を示す平面図である。ただし、図２はＡＢＳと平行な平面による断面を示しており、図３はＡＢＳに垂直でありかつトラック幅方向と平行な平面を示している。
【００２９】
本実施形態のＭＲ素子は、ＴＭＲ読出しヘッド素子又はＣＰＰ構造のＧＭＲ読出しヘッド素子であり、図２及び図３に示すように、ＭＲ積層体１３の下面及び上面は下部電極を兼用する下部シールド層１２と上部電極を兼用する上部シールド層１５とに接合されており、電気的に接続されている。
【００３０】
ＴＭＲ読出しヘッド素子の場合、ＭＲ積層体１３は、図示されていないが、非磁性絶縁体によるバリア層を挟んで磁化自由層及び磁化固定層が少なくとも積層された構造となっている。磁化自由層は強磁性体によるフリー層からなり、磁化固定層は強磁性体によるピンド層及び反強磁性体によるピン層から主として構成されている。
【００３１】
ＣＰＰ構造のＧＭＲ読出しヘッド素子の場合、ＭＲ積層体１３は、図示されていないが、非磁性導電体によるスペース層を挟んで磁化自由層及び磁化固定層が少なくとも積層された構造となっている。磁化自由層は強磁性体によるフリー層からなり、磁化固定層は強磁性体によるピンド層及び反強磁性体によるピン層から主として構成されている。
【００３２】
ＭＲ積層体１３のトラック幅方向の両端には、１対の磁区制御層２６ａ及び２６ｂの一端がそれぞれ磁気的に接合している。これら磁区制御層２６ａ及び２６ｂは、下部シールド層１２及び上部シールド層１５とは、シールド絶縁層１４によって離隔されている。
【００３３】
磁区制御層２６ａ及び２６ｂの各々は、本実施形態では、トラック幅方向に、即ちフリー層の長手方向と平行な方向に、伸長した硬磁性層（ハードバイアス層）から形成される。
【００３４】
これら磁区制御層２６ａ及び２６ｂの他端は、独立して形成されている付加ヨーク層２７の両方の端部にそれぞれ磁気的に接合している。この場合、磁区制御層２６ａ及び２６ｂの各他端が付加ヨーク層２７の端部に突き当たるように配置されていることが、硬磁性層からの磁束を付加ヨーク層２７内にスムーズに誘導する点で望ましい。
【００３５】
付加ヨーク層２７は、磁区制御層２６ａ及び２６ｂの一方からの磁束を他方にスムーズに誘導するように連続的なループとなっており、磁区制御層２６ａ及び２６ｂの形成されている積層面と平行な平面内に形成されている。具体的には、付加ヨーク層２７は、ＡＢＳ（ＭＲ積層体の磁気検出面）から遠ざかる方向に伸長する２つのアーム部２７ａ及び２７ｂと、ＡＢＳと平行に伸長しており両端が２つのアーム部２７ａ及び２７ｂに連結された平行部２７ｃとを含むコ字形状に形成されており、本実施形態では、図３からも明らかのように、下部シールド層１２及び上部シールド層１５の存在する領域内のみに形成されている。磁区制御層２６ａ及び２６ｂの他端間を最短距離で接続するためには、付加ヨーク層２７は、下部シールド層１２及び上部シールド層１５の存在する領域内に形成される。
【００３６】
付加ヨーク層２７が、下部シールド層１２及び上部シールド層１５を構成する磁性材料より高い透磁率を有する軟磁性材料、例えばＦｅＮｉＣｏ等の磁極材料と同じ材料で構成されることが望ましい。
【００３７】
次に、本実施形態のＭＲ素子、ここではＴＭＲ読出しヘッド素子、を備えた薄膜磁気ヘッドの製造工程について説明する。図４はＴＭＲ読出しヘッド素子の製造工程の一部を説明する断面図及び平面図である。ただし、同図（Ａ１）、（Ｂ１）、（Ｃ１）、（Ｄ１）、（Ｅ１）及び（Ｆ１）は、同図（Ａ２）、（Ｂ２）、（Ｃ２）、（Ｄ２）、（Ｅ２）及び（Ｆ２）のＩ−Ｉ線断面を表している。
【００３８】
まず、アルティック（ＡｌＴｉＣ、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等の導電性材料から形成された基板（ウエハ）４０を用意し、この基板４０上に、例えばスパッタ法によって、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の絶縁材料からなる厚さ０.０５〜１０μｍ程度の下地絶縁層４１を成膜する。
【００３９】
次いで、この下地絶縁層４１上に、下部電極層を兼用する下部シールド層４２を形成する。下部シールド層４２は、例えばフレームめっき法等によって、例えばＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮｉＣｏ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等の金属磁性材料を厚さ０.１〜３μｍ程度に積層することによって形成される。その上にシールド絶縁層４３を成膜した後、化学機械研磨（ＣＭＰ）によって表面を平坦化する。図４（Ａ１）及び（Ａ２）はこの状態を示している。
【００４０】
次いで、この下部シールド層４２及びシールド絶縁層４３上に、例えばタンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、Ｔｉ、モリブデン（Ｍｏ）又はタングステン（Ｗ）等からなる厚さ０．５〜５ｎｍ程度の下地膜と、例えばＮｉＣｒ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ、Ｒｕ等からなる厚さ１〜５ｎｍ程度の下地膜とからなる多層下地層をスパッタリング法等によって成膜する。
【００４１】
さらに、その上に磁化固定層４４を成膜する。磁化固定層４４は、本実施形態では、シンセティック型であり、例えばＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の反強磁性膜（ピン層）と、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ１〜５ｎｍ程度の第１の強磁性膜と、例えばルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、クロム（Ｃｒ）、レニウム（Ｒｅ）及び銅（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程度の非磁性膜と、例えばＣｏＦｅＢ等からなる厚さ１〜３ｎｍ程度の強磁性膜及び例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ０．２〜３ｎｍ程度の強磁性膜との２層構造による第２の強磁性膜とを順次、スパッタリング法等によって成膜して形成される。
【００４２】
次いで、磁化固定層４４上に、厚さ０.３〜１ｎｍ程度のアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）又は亜鉛（Ｚｎ）によるバリア層４５を、スパッタリング法等によって成膜し、酸化する。
【００４３】
次いで、酸化されたバリア層４５上に、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ１ｎｍ程度の高分極率膜と、例えばＮｉＦｅ等からなる厚さ２〜６ｎｍ程度の軟磁性膜とを順次、スパッタリング法等によって成膜し、フリー層４６を形成する。
【００４４】
次いで、例えばＴａ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ又はＷ等からなり、１層又は２層以上からなる厚さ１〜２０ｎｍ程度のキャップ層４７をスパッタリング法等によって成膜する。図４（Ｂ１）及び（Ｂ２）はこの状態を示している。
【００４５】
次に、このように形成したＴＭＲ多層膜について、トラック幅方向の幅決め及び磁区制御層の形成を行う。まず、リフトオフ用のレジストパターンをなすレジストを形成し、このレジストをマスクとし、ＴＭＲ多層膜に対して、例えば、Ａｒイオンによるイオンビームエッチングを行ってパターニングをし、その状態でＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁材料からなる厚さ３〜２０ｎｍ程度の絶縁層４８を成膜し、その上に例えばＴａ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ又はＷ等からなる下地層及び例えばＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ等からなるハードバイアス層４９と、バイアスキャップ層５０とを順次、スパッタリング法等によって成膜し、その後、リフトオフによって、レジストを剥離してハードバイアス層４９を形成する。図４（Ｃ１）及び（Ｃ２）はこの状態を示している。
【００４６】
次に、ＴＭＲ多層膜について、トラック幅方向と垂直方向のハイト決めを行う。まず、リフトオフ用のレジストパターンをなすレジストを形成し、このレジストをマスクとし、ＴＭＲ多層膜に対して、例えば、Ａｒイオンによるイオンビームエッチングを行ってパターニングをし、その状態で例えばＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁材料からなる絶縁層５１をスパッタリング法等によって成膜し、リフトオフによって、レジストを剥離する。以上の工程によって、最終的なＴＭＲ積層体５２及びハードバイアス層４９が形成される。図３（Ｄ１）及び（Ｄ２）はこの状態を示している。
【００４７】
ＴＭＲ積層体５２における磁化固定層、バリア層及び磁化自由層からなる感磁部を構成する各膜の態様は、以上に述べ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。例えば、磁化固定層においては、反強磁性膜を除く３つの膜からなる３層構造の他に、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、２層構造の他に、高分極率膜の存在しない単層構造、又は磁歪調整用の膜を含む３層以上の多層構造を採用することも可能である。またさらに、感磁部において、磁化固定層、バリア層及び磁化自由層が、逆順に、即ち、磁化自由層、バリア層、磁化固定層の順に積層されていてもよい。ただし、この場合、磁化固定層内の反強磁性膜は最上の位置となる。
【００４８】
次いで、付加ヨーク層を形成する。まず、リフトオフ用のレジストパターンをなすレジストを形成し、このレジストをマスクとし、ハードバイアス層４９及び絶縁層５１に対して、例えば、Ａｒイオンによるイオンビームエッチングを行ってパターニングをし、その状態で下部シールド層４２及び上部シールド層５５を構成する磁性材料より高い透磁率を有する軟磁性材料、例えばＦｅＮｉＣｏ等をスパッタリング法等によって１００ｎｍ程度の厚さに成膜し、リフトオフによってレジストを剥離する。以上の工程によって、付加ヨーク層５３が形成される。次いで、スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法等によって、絶縁層５４を積層する。図３（Ｅ１）及び（Ｅ２）はこの状態を示している。
【００４９】
単なる一例であるが、図５に示すように、コ字状の平面形状を有する付加ヨーク層５３の２つのアーム部５３ａ及び５３ｂの各々は約２μｍの幅と約６μｍの長さとを有しており、両端がこれらアーム部５３ａ及び５３ｂに連結された平行部５３ｃは約３μｍの幅と約１０μｍの長さとを有している。付加ヨーク層５３の厚さは約１００ｎｍ程度である。
【００５０】
次いで、絶縁層５４上及びＴＭＲ積層体５２上に、例えばフレームめっき法等によって、例えばＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮｉＣｏ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等の金属磁性材料、又はこれらの材料の多層膜からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の上部電極層を兼用する上部シールド層５５を形成する。図３（Ｆ１）及び（Ｆ２）はこの状態を示している。
【００５１】
以上の工程によって、ＴＭＲ読出しヘッド素子部分が形成される。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態によれば、付加ヨーク層２７（５３）が磁区制御層２６ａ及び２６ｂ（４９）の他端間を連続的にかつ磁気的に接続して磁束を誘導するように独立して構成されているので、磁区制御層２６ａ及び２６ｂから発せられる磁束の大部分はこの付加ヨーク層２７へ誘導され、下部シールド層１２（４２）及び上部シールド層１５（５５）へはほとんど進入しない。
【００５３】
図６及び図７は付加ヨーク層が存在しない場合及び存在する場合のハードバイアス層からの磁束の流れをシミュレートした図である。これらの図はＡＢＳから見た状態で表されている。ただし、図７における付加ヨーク層２７は、シミュレーションを２次元で行った便宜上、ＡＢＳと平行な平面上に表されている。
【００５４】
図６に示すように、付加ヨーク層が存在しない従来技術では、磁区制御層２６ａ及び２６ｂからの磁束がほとんど下部シールド層１２及び上部シールド層１５に進入し、ＭＲ積層体１３のフリー層直上部で磁束が不安定となり、渦磁界６０が発生してシールド磁区が不安定となる。その結果、フリー層の磁気的擾乱を引き起こし、ノイズを発生させる原因となる。これに対して、図７に示すように、付加ヨーク層２７を設けることにより、ほとんどの磁束はこの付加ヨーク層２７へ誘導され、下部シールド層１２及び上部シールド層１５へはあまり進入しない。しかも、下部シールド層１２及び上部シールド層１５へ進入した磁束も、フリー層の直上部で均一に流れ、フリー層近傍のシールド層内で渦磁界が発生することはない。その結果、ハードバイアス層からの磁束がフリー層の磁気的擾乱の引き金となるようなことはなくなる。
【００５５】
図８はハードバイアス層と付加ヨーク層との種々の接合形態を説明する図である。
【００５６】
本実施形態においては、同図（Ａ）に示すように、ハードバイアス層８６の先端８６ａが付加ヨーク層８７の先端側部８７ｂに突き当たるように磁気的に接合している。ハードバイアス層から出る磁束は、一般に、その長手方向に突き進む傾向があるため、本実施形態のようにハードバイアス層８６の先端全面が突き当たるように付加ヨーク層８７を接合させることにより、その磁束を付加ヨーク層８７内に効率よく進入させることができる。
【００５７】
同図（Ｂ）に示すように、ハードバイアス層８６′の先端８６ａ′近傍の一部のみが付加ヨーク層８７′の先端側部８７ｂ′に突き当たり、ハードバイアス層８６′の先端側部８６ｂ′が付加ヨーク層８７′の先端８７ａ′に接するように磁気的に接合した場合、ハードバイアス層８６′の先端８６ａ′における残りの部分から外部に磁束が漏れ出てしまう。
【００５８】
同図（Ｃ）に示すように、ハードバイアス層８６″の先端部を直角に曲げてその先端８６ａ″が付加ヨーク層８７″の先端８７ａ″に突き当たるように磁気的に接合した場合、ハードバイアス層８６″の先端側部８６ｂ″から多量の磁束が外部に漏れ出してしまい、付加ヨーク層８７″内に誘導されなくなる。
【００５９】
従って、同図（Ａ）の構造が最も望ましく、同図（Ｂ）の構造は次に望ましいが、同図（Ｃ）の構造はさほど望ましくない。
【００６０】
本実施形態の変更態様として、１対の磁区制御層の各々がハードバイアス層ではなく、反強磁性層及びこの反強磁性層と交換結合した軟強磁性層から構成されていても良い。
【００６１】
本実施形態のさらなる変更態様として、付加ヨーク層が、下部シールド層及び上部シールド層の存在する領域の外部にまで拡がって形成されていても良い。また、付加ヨーク層の形状は、本実施形態のごとくコ字状である必要はなく、１対の磁区制御層の他端間を連続的に連結するものであればいかなる形状であっても良い。
【００６２】
以上述べた実施形態は、ＴＭＲヘッド及びＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドに関するものであるが、本発明は、ＣＩＰ構造のＧＭＲ読出しヘッド素子を有するＧＭＲヘッドに対しても適用可能である。ただしその場合、付加ヨーク層を電気的絶縁性を有する軟磁性材料で構成する必要がある。
【００６３】
また、本発明のＭＲ素子が薄膜磁気ヘッド以外の磁気センサにも適用可能であることはもちろんである。
【００６４】
以上述べた実施形態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】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態として薄膜磁気ヘッドの構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示した薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子部分の構成を示す断面図である。
【図３】図１に示した薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子部分の構成を示す平面図である。
【図４】ＴＭＲ読出しヘッド素子の製造工程の一部を説明する断面図及び平面図である。
【図５】付加ヨーク層の寸法の一例を示す図である。
【図６】付加ヨーク層が存在しない場合のハードバイアス層からの磁束の流れをシミュレートした図である。
【図７】付加ヨーク層が存在する場合のハードバイアス層からの磁束の流れをシミュレートした図である。
【図８】ハードバイアス層と付加ヨーク層との種々の接合形態を説明する図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０、４０  基板
１１、４１  下地絶縁層
１２、４２  下部シールド層
１３、５２  ＭＲ積層体
１４、４３  シールド絶縁層
１５、５５  上部シールド層
１６  非磁性中間層
１７、４８、５１、５４  絶縁層
１８  バッキングコイル層
１９  バッキングコイル絶縁層
２０  主磁極層
２１  絶縁ギャップ層
２２  書込みコイル層
２３  書込みコイル絶縁層
２４  補助磁極層
２５  保護層
２６ａ、２６ｂ、４９、８６、８６′、８６″  ハードバイアス層
２７、５３、８７、８７′、８７″  付加シールド層
２７ａ、２７ｂ、５３ａ、５３ｂ  アーム部
２７ｃ、５３ｃ  平行部
４１  下地絶縁層
４４  磁化固定層
４５  バリア層
４６  磁化自由層
４７  キャップ層
５０  バイアスキャップ層
５２  ＴＭＲ積層体
８６ａ、８６ａ′、８７ａ′、８６ａ″、８７ａ″  先端
８７ｂ、８６ｂ′、８７ｂ′、８６ｂ″  先端側部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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