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KR20090030318A - Magnetic head and magnetic memory - Google Patents

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KR20090030318A
KR20090030318A KR1020097001285A KR20097001285A KR20090030318A KR 20090030318 A KR20090030318 A KR 20090030318A KR 1020097001285 A KR1020097001285 A KR 1020097001285A KR 20097001285 A KR20097001285 A KR 20097001285A KR 20090030318 A KR20090030318 A KR 20090030318A
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KR
South Korea
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reference layer
magnetic
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fin
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Ceased
Application number
KR1020097001285A
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Korean (ko)
Inventor
레이코 곤도
Original Assignee
후지쯔 가부시끼가이샤
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Filing date
Publication date
Application filed by 후지쯔 가부시끼가이샤 filed Critical 후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

성능을 향상한 적층 페리 구조의 스핀 밸브 자기 저항 소자를 포함하는 자기헤드를 제공한다.Provided is a magnetic head including a spin valve magnetoresistive element having a laminated ferry structure having improved performance.

자기 헤드는, 에어 베어링면을 갖는 기판과, 기판 상방에서, 에어 베어링면에 수직으로 배치되고, 그 수직 방향에 소자 높이를 획정하고, 강자성층에서 형성되어, 외부 자계에 따라 자화 방향을 회전할 수 있는 프리층과, 프리층에 평행하게 배치되어, 강자성층에 형성된 레퍼런스층과, 프리층과 레퍼런스층과의 사이에 배치되어, 양층을 자기적으로 분리하는 제 1 중간층과, 레퍼런스층에 평행하게, 또한 프리층의 반대측에 배치되어, 강자성층에서 형성되며, 소자높이 방향의 길이가 레퍼런스층보다 긴 핀층과, 레퍼런스층과 핀층과의 사이에 배치되어, 레퍼런스층, 핀층과 함께 적층 페리 구조를 구성하는 제 2 중간층과, 핀층에 적층되어, 핀층의 자화 방향을 고정하는 반강자성층을 갖고, 프리층, 레퍼런스층, 핀층이 스핀 밸브 자기저항효과소자를 구성한다.The magnetic head is disposed on the substrate having the air bearing surface and perpendicular to the air bearing surface above the substrate, and defines the element height in the vertical direction thereof, and is formed in the ferromagnetic layer to rotate the magnetization direction according to the external magnetic field. A first intermediate layer arranged in parallel with the free layer, the reference layer formed in the ferromagnetic layer, and between the free layer and the reference layer to magnetically separate both layers, and parallel to the reference layer. In addition, it is also arranged on the opposite side of the free layer, formed in the ferromagnetic layer, the pin height of the element height direction is longer than the reference layer, and disposed between the reference layer and the pin layer, laminated ferrite structure with the reference layer, the pin layer It has a second intermediate layer constituting the structure and the anti-ferromagnetic layer laminated on the fin layer to fix the magnetization direction of the fin layer, the free layer, the reference layer, and the pin layer form a spin valve magnetoresistive effect element. The.

Description

자기 헤드{MAGNETIC HEAD}Magnetic head {MAGNETIC HEAD}

본 발명은, 자기 헤드에 관한 것으로, 특히 재생(판독) 헤드로서 스핀 밸브 자기 저항 효과 소자를 포함하는 자기 헤드에 관한 것이다. The present invention relates to a magnetic head, and more particularly, to a magnetic head including a spin valve magnetoresistive effect element as a reproducing (reading) head.

자기 헤드의 기입 헤드는, 통상 유도형 자기 헤드로 구성된다. 유도형 자기 헤드는, 재생 헤드로서도 사용할 수 있다. 그 경우, 검출되는 물리량은, 자속 밀도의 시간 변화가 되어, 자기 기록 매체와 자기 헤드의 상대적 속도에 의존한다. 상대적 속도가 변화하면 감도가 변화한다.The writing head of the magnetic head is usually composed of an induction magnetic head. The inductive magnetic head can also be used as a reproduction head. In that case, the detected physical quantity becomes a time variation of the magnetic flux density and depends on the relative speeds of the magnetic recording medium and the magnetic head. As the relative speed changes, the sensitivity changes.

자기 저항(magneto-resistance, MR)은, 외부 자계에 따라 전기 저항이 변화하는 현상이다. 이방성 자기 저항(anisotropic magneto-resistance, AMR)은, 외부 자계의 방향과 강도에 따라 전기 저항이 변화하는 현상이다. 재생 헤드로서, 이방성 자기 저항(AMR) 효과 소자를 사용하면, 재생 출력은, 자기 기록 매체와 자기 헤드의 상대적 속도에 의존하지 않게 된다. 자기 기록 매체의 소형화, 고기록 밀도화에 적합한 자기 헤드를 구성할 수 있다.Magneto-resistance (MR) is a phenomenon in which electrical resistance changes in accordance with an external magnetic field. Anisotropic magneto-resistance (AMR) is a phenomenon in which electrical resistance changes depending on the direction and intensity of an external magnetic field. If an anisotropic magnetoresistive (AMR) effect element is used as the reproduction head, the reproduction output does not depend on the relative speeds of the magnetic recording medium and the magnetic head. A magnetic head suitable for miniaturization and high recording density of the magnetic recording medium can be constituted.

특허 제2786601호의 종래 기술 항의 기재는, 거대 자기 저항(giant magneto- resistance, GMR) 효과를 이용한 재생 헤드를 설명하고 있다. GMR 소자의, 비자성 금속층에 의해 분리되어 있는 2개의 강자성층의, 일방을 자화의 고정된 핀층으로 하고, 타방을 자화 배향이 자유롭게 회전할 수 있는 프리층으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 센서는, 핀층의 자화를 디스크 표면에 수직으로, 프리층의 자화를 디스크 표면에 평행으로 배향해야 하지만, 핀층의 발생하는 자계에 의해 프리 층의 자화 방향이 영향을 받는 것을 지적한다. The description in the prior art section of Patent No. 2,786,601 describes a regeneration head utilizing a giant magneto-resistance (GMR) effect. The spin valve magnetoresistance sensor of the GMR element, in which two ferromagnetic layers separated by a nonmagnetic metal layer, is used as a pinned layer of magnetization and the other is a free layer in which the magnetization orientation can freely rotate. It should be pointed out that the magnetization direction of the free layer is affected by the magnetization of the free layer, while the magnetization of the free layer should be oriented parallel to the disk surface.

일본국 공개특허 공보 제2004-335071호는, 스핀 밸브 자기 저항 센서를, 한 쌍의 실드층 사이에 삽입하여 실드층 사이에 전류를 흘리는 CPP(current perpendicular to the plane) 구조에서, 스핀 밸브 자기 저항 소자를 보다 큰 면적의 비자성 금속막을 통하여 실드 층에 전기적으로 접속하는 것을 제안한다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-335071 discloses a spin valve magnetoresistance in a CPP (current perpendicular to the plane) structure in which a spin valve magnetoresistive sensor is inserted between a pair of shield layers to flow current between the shield layers. It is proposed to electrically connect the device to the shield layer through a larger area nonmagnetic metal film.

일본국 공개특허 공보 제2004-118978호는, CPP형 스핀 밸브 자기 저항 소자에서 핀층의 매체 대향 방향 높이를 프리층의 매체 대향 방향 높이보다 높게 함으로써, 외란에 의해 핀층의 자화 방향이 기우는 것을 억제하는 것을 제안한다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-118978 suppresses the magnetization direction of the fin layer from tilting due to disturbance by making the height of the medium facing direction of the fin layer higher than the height of the medium facing direction of the free layer in the CPP type spin valve magnetoresistive element. Suggest to do.

일본국 공개특허 공보 제2005-302846호는, 반강자성층, 핀층, 비자성층, 프리층을 적층한 스핀 밸브에서, 반강자성과 핀층의 높이(height) 길이 방향의 치수를 프리층의 높이 길이 방향의 치수보다도 크게 함으로써, 핀층으로부터 프리층에 인가되는 누설 자계를 작게하는 것을 제안한다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2005-302846 has a height of antiferromagnetic and fin layers in a spin valve in which an antiferromagnetic layer, a fin layer, a nonmagnetic layer, and a free layer are laminated. It is proposed to reduce the leakage magnetic field applied from the pinned layer to the free layer by making the dimension in the longitudinal direction larger than the dimension in the height longitudinal direction of the free layer.

일본국 특허 제2786601호는, 스핀 밸브 자기 저항 센서의 핀층을 두께 0.3㎚~0.6㎚의 Ru 층에 형성되는 반강자성적 결합막으로 결합된 한 쌍의 Ni-Fe 강자성막과, 그 한 쌍의 강자성막의 일방의 자화 방향을 고정하는 반강자성막에서 구성하는 것을 제안한다. 반 평행으로 자화되는 2개의 강자성체막을 거의 같은 두께로 함으로써, 2개의 자기 모멘트를 거의 지우고, 프리층에 악영향을 끼치는 쌍극자 자 계가 기본적으로 존재하지 않게 된다고 기재한다.Japanese Patent No. 2786601 discloses a pair of Ni-Fe ferromagnetic films in which a fin layer of a spin valve magnetoresistive sensor is combined with an antiferromagnetic bonding film formed on a Ru layer having a thickness of 0.3 nm to 0.6 nm, and a pair of It is proposed to configure the antiferromagnetic film that fixes the magnetization direction of one of the ferromagnetic films. It is described that by making the two ferromagnetic films magnetized in antiparallel to have substantially the same thickness, the two magnetic moments are almost eliminated and a dipole magnetic field adversely affecting the free layer is basically absent.

이 구성을 적층 페리 구조라 부르고, 반강자성체에 의해 자화 방향을 고정한 층을 핀층, 핀층과 반강자성적 결합을 형성하는 층을 레퍼런스층이라 부른다. This configuration is called a laminated ferry structure, and the layer in which the magnetization direction is fixed by the antiferromagnetic material is called the pin layer, and the layer which forms the antiferromagnetic bond with the fin layer is called a reference layer.

일본국 공개특허 공보 제2006-13430호는, 적층 페리 구조의 자기 저항 센서에서, 레퍼런스층과 핀층의 프리층에 대한 영향을 상쇄하기 위하여, 핀층의 막 두께와 포화 자속 강도와의 적(積)을 레퍼런스 층의 막 두께와 포화 자속 강도와의 적(積)보다 크게 하는 것을 제안한다.In Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-13430, in the magnetoresistive sensor of a laminated ferry structure, in order to cancel the influence of the reference layer and the fin layer on the free layer, the product of the fin thickness and the saturation magnetic flux intensity are reduced. Is proposed to be larger than the product of the film thickness of the reference layer and the saturation magnetic flux intensity.

특허문헌 1 : 일본국 특허 제2786601호,Patent Document 1: Japanese Patent No. 2786601,

특허문헌 2 : 일본국 공개특허 공보 제2004-335071호Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-335071

특허문헌 3 : 일본국 공개특허 공보 제2004-118978호Patent Document 3: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-118978

특허문헌 4 : 일본국 공개특허 공보 제2005-302846호Patent Document 4: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-302846

특허문헌 5 : 일본국 공개특허 공보 제2006-13430호Patent Document 5: Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-13430

본 발명의 목적은, 적층 페리 구조의 스핀 밸브 자기 저항 효과 소자에서, 핀층과 레퍼런스층의 자화가 프리층의 자화에 주는 악영향을 저감할 수 있는 구조를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a structure in which a spin valve magnetoresistive element of a laminated ferry structure can reduce the adverse effects of magnetization of a pin layer and a reference layer on the magnetization of a free layer.

본 발명의 다른 목적은, 성능을 향상한 적층 페리 구조의 스핀 밸브 자기 저항 효과 소자를 포함하는 자기 헤드를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a magnetic head including a spin valve magnetoresistance effect element having a laminated ferry structure with improved performance.

본 발명의 1 관점에 의하면,According to 1 aspect of this invention,

에어 베어링 면을 갖는 기판과,A substrate having an air bearing face,

상기 기판 상방에서, 에어 베어링 면에 수직으로 배치되고, 그 수직 방향에 소자 높이를 획정하며, 강자성층에서 형성되어, 외부 자계에 따라 자화 방향을 회전할 수 있는 프리층과,A free layer disposed above the substrate, perpendicular to the air bearing surface, defining element height in the vertical direction thereof, formed in the ferromagnetic layer, and capable of rotating the magnetization direction in accordance with an external magnetic field;

상기 프리층에 평행하게 배치되어, 강자성체에서 형성된 레퍼런스층과,A reference layer disposed parallel to the free layer and formed of a ferromagnetic material;

상기 프리층과 상기 레퍼런스층과의 사이에 배치되어, 양층을 자기적으로 분리하는 제 1 중간층과,A first intermediate layer disposed between the free layer and the reference layer to magnetically separate both layers;

상기 레퍼런스층에 평행하게, 또한 상기 프리층의 반대측에 배치되어, 강자성층에서 형성되며, 상기 소자 높이 방향의 길이가 상기 레퍼런스층 보다 긴 핀층과,A fin layer disposed parallel to the reference layer and opposite to the free layer, formed from a ferromagnetic layer, and having a length in the element height direction longer than the reference layer;

상기 레퍼런스 층과 상기 핀층과의 사이에 배치되어, 상기 레퍼런스층, 상기 핀층과 함께 적층 페리 구조를 구성하는 제 2 중간층과,A second intermediate layer disposed between the reference layer and the fin layer to form a stacked ferry structure together with the reference layer and the fin layer;

상기 핀층에 적층되어, 상기 핀층의 자화 방향을 고정하는 반강자성층을 갖고, 상기 페리층, 레퍼런스층, 핀층이 스핀 밸브 자기 저항 효과 소자를 구성하는 자기 헤드가 제공된다.A magnetic head is provided which is stacked on the fin layer and has an antiferromagnetic layer for fixing the magnetization direction of the fin layer, wherein the ferry layer, the reference layer, and the fin layer constitute a spin valve magnetoresistive effect element.

소자 높이 방향에 관하여, 핀층이 레퍼런스층 보다 길어, 양층이 프리층에 주는 영향을 보다 더 상쇄한다.With respect to the element height direction, the pinned layer is longer than the reference layer, further canceling the influence that both layers have on the free layer.

도 1의 (A) 내지 도 1의 (C)는, 실시예에 따른 적층 페리 구조를 개략적으로 나타내는 사시도, 한 쌍의 실드층에 끼워진 구조를 나타내는 측면도, 핀층의 소자 높이 방향의 길이를 레퍼런스층의 소자 높이 방향의 길이보다 길이 a(㎚) 길게한 (돌출한) 때, 프리층 단부에 걸린 핀층 및 레퍼런스층으로부터의 합성 자계를 계산기 시뮬레이션 한 결과를 나타내는 그래프이다.1A to 1C are perspective views schematically showing a laminated ferry structure according to an embodiment, a side view showing a structure sandwiched between a pair of shield layers, and a length in the element height direction of the fin layer as a reference layer. It is a graph showing the result of computer simulation of the synthesized magnetic fields from the pinned layer and the reference layer applied to the free layer end when the length a (nm) is longer (protruded) than the length in the element height direction.

도 2는, 자기 기록 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 상면도이다.2 is a top view schematically showing the configuration of the magnetic recording apparatus.

도 3의 (A) 및 도 3의 (B)는, 기입·판독 헤드의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도, 적층 페리 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.3A and 3B are cross-sectional views schematically showing the structure of the writing / reading head, and a perspective view schematically showing the laminated ferry structure.

도 4a 및 도 4b(도 4의 (Ax)~도 4의 (Fx), 도 4의 (Ay)~도 4의 (Fy))는, 실시예에 따른 적층 페리 구조를 작성하는 구조 방법의 주요 공정을 나타내는 단면도이다.4A and 4B (FIGS. 4A-4 to 4Fx and 4Ay to 4Fy) illustrate the main structure method for creating a laminated ferry structure according to an embodiment. It is sectional drawing which shows a process.

도 5는, 종래 기술에 따른 적층 페리 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 5 is a perspective view schematically showing a laminated ferry structure according to the prior art.

도 6의 (A) 내지 도 6의 (C)는, 제 1 변형예에 따른 적층 페리 구조를 개략적으로 나타내는 사시도, 한 쌍의 실드층에 끼워진 구조를 나타낸 측면도, 핀층의 소자 높이 방향의 길이를 레퍼런스층으로부터 이간된 위치에, 레퍼런스층의 소자 높이 방향 길이보다 길이 a(㎚) 길게한(돌출한) 때, 프리층 단부에 걸린 핀층 및 레퍼런스층으로부터의 합성 자계를 계산기 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다. 6A to 6C are perspective views schematically showing the laminated ferry structure according to the first modification, a side view showing the structure sandwiched by a pair of shield layers, and a length in the element height direction of the fin layer. Graph showing the results of computer simulations of the composite magnetic fields from the pinned layer and the reference layer applied to the free layer end when the length a (nm) longer (protruded) than the element height direction length of the reference layer at a position separated from the reference layer. to be.

도 7은, 제 1 변형예에 따른 적층 페리 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.7 is a perspective view schematically showing a laminated ferry structure according to the first modification.

도 8의 (A) 및 도 8의 (B)(도 8의 (Ax), 도 8의 (Bx), 도 8의 (Ay), 도 8의 (By))는, 제 1 변형예에 따른 적층 페리 구조를 작성하는 구조 방법의 주요 공정을 나타내는 단면도이다.8A and 8B (Fig. 8Ax, Fig. 8Bx, Fig. 8Ay and Fig. 8By) according to the first modification. It is sectional drawing which shows the main process of the structural method which produces a laminated ferry structure.

도 9의 (A) 및 도 9의 (B)는, 제 2 변형예에 따른 적층 페리 구조를 나타내는 사시도 및 단면도이다.9A and 9B are a perspective view and a cross-sectional view showing the laminated ferry structure according to the second modification.

먼저, 종래 기술에 따른 적층 페리 구조의 거대자기저항(GMR) 효과형 재생 헤드의 구조를 검토한다.First, the structure of the large magnetoresistive (GMR) effect type reproducing head of the laminated ferry structure according to the prior art is examined.

도 5는, 예를 들면, 일본국 특허 제2786601호에 개시되어 있는 종래 기술에 따른 적층 페리 구조를 갖는 자기 저항 센서를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 소자 높이(MRh) 방향에 따른 고정 자화를 갖는 핀층(3), 핀층(3)에 대하여 반평행의 자화 방향을 갖는 레퍼런스층(5), 외부 자계가 없는 상태에서 자화 방향을 코어 폭(CW) 방향으로 설정하고, 외부 자계에 의해 자화를 자유롭게 회전할 수 있는 프리층(7)이 서로 평행하게 적층 배치되어, 소자 높이(MRh) 방향, 코어 폭(CW) 방향 모두 동일 형상으로 패터닝되어 있다. 이러한 구성에서, 레퍼런스층(5)은 핀층(3) 보다 프리층(7)에 가깝게 배치되어 있어, 레퍼런스층(5)으로부터의 누설 자계가 핀층(3)으로부터의 누설 자계 보다 강하게 프리층(7)에 작용하는 것은 피하기 어려울 것이다. 그러면, 프리층(7)의 자화는 레퍼런스층(5)으로부터의 누설 자계와 핀 층으로부터의 누설 자계의 합성 자계의 영향에서 코어 폭 방향으로 부터 소자 높이 방향으로 기울어 버린다. 프리층(7)의 자화가 코어 폭 방향으로부터 기울면 판독 출력은 비대칭이 되어 버린다.FIG. 5 is a perspective view schematically showing a magnetoresistive sensor having a stacked ferry structure according to the prior art disclosed, for example, in Japanese Patent No. 2786601. The pin layer 3 having the fixed magnetization along the element height MRh direction, the reference layer 5 having the antiparallel magnetization direction with respect to the pin layer 3, and the magnetization direction in the absence of an external magnetic field are the core width CW. The free layers 7 which are set in the direction and which can freely rotate the magnetization by an external magnetic field are stacked in parallel with each other, and the element height MRh direction and the core width CW direction are patterned in the same shape. In this configuration, the reference layer 5 is disposed closer to the free layer 7 than the fin layer 3, so that the leakage magnetic field from the reference layer 5 is stronger than the leakage magnetic field from the fin layer 3. ) Will be difficult to avoid. The magnetization of the free layer 7 then inclines from the core width direction to the element height direction under the influence of the composite magnetic field of the leakage magnetic field from the reference layer 5 and the leakage magnetic field from the fin layer. When the magnetization of the free layer 7 is inclined from the core width direction, the readout becomes asymmetrical.

본 발명자는, 레퍼런스층과 핀층이 프리층에 주는 영향을 저감하는 것을 검토했다. 레퍼런스층으로부터의 영향을 약화시키고, 핀층으로부터의 영향을 강화할 수 있으면, 총체적인 영향을 약화시킬 수 있을 것이다. 레퍼런스층(5)과 핀층(3)은 소자 높이 방향의 양단에 자극을 형성한다. 자극이 같은 레벨에 있으면, 프리층에 가까운 레퍼런스층의 영향이 보다 강할 것이다. 소자 높이 방향의 길이를 바꿔 자극의 높이를 변화시킴으로써, 어떤 변화가 생길지를 검토했다.This inventor examined reducing the influence which a reference layer and a fin layer have on a free layer. If the impact from the reference layer can be weakened and the influence from the fin layer can be enhanced, then the overall effect can be weakened. The reference layer 5 and the fin layer 3 form magnetic poles at both ends of the element height direction. If the stimulus is at the same level, the influence of the reference layer close to the free layer will be stronger. By changing the length of the element height direction and changing the height of the magnetic pole, it was examined what change would occur.

도 1의 (A)는, 제 1 실시예에 따른 적층 페리 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.FIG. 1A is a perspective view schematically showing a laminated ferry structure according to the first embodiment.

소자 높이(MRh)방향에 따른 고정 자화를 갖는 핀층(3), 핀층(3)에 대하여 반평행의 자화 방향을 갖는 레퍼런스층(5), 자화 방향을 자유롭게 회전할 수 있는 프리층(7)이 서로 평행하게 적층배치되어 있다. 도 5의 구성과 다르게, 소자 높이(MRh)방향에 관하여, 프리층(7)과 레퍼런스층(5)은, 핀층(3)보다도 짧게 패터닝되어 있다. 즉, 핀층의 상부 자극은 레퍼런스 층보다 상부로 돌출한다. 트랙 폭방향에 따른 코어 폭은, 핀층(3), 레퍼런스층(5), 프리층(7)으로 공통으로 패터닝되어, 코어 폭방향에 관하여, 동일 폭으로 정렬하고 있다.The pin layer 3 having the fixed magnetization along the element height MRh direction, the reference layer 5 having the antiparallel magnetization direction with respect to the pin layer 3, and the free layer 7 freely rotating the magnetization direction are provided. Laminated in parallel with each other. Unlike the configuration of FIG. 5, the free layer 7 and the reference layer 5 are patterned shorter than the fin layer 3 in the element height MRh direction. In other words, the upper magnetic pole of the pinned layer protrudes above the reference layer. The core width along the track width direction is commonly patterned by the fin layer 3, the reference layer 5, and the free layer 7, and is aligned in the same width with respect to the core width direction.

도 1의 (B)는, 적층 페리 구조를 막 두께 방향 양측에서 끼우는 실드층을 받아 들이는 적층 구조를 나타내는 단면도이다. 도면 중에 나타난 바와 같이, MRh 방향, 막 두께 방향, 코어 폭 방향은 직교 좌표계를 형성한다. 실드층(1)의 상방에, 핀층(3), 레퍼런스층(5), 프리층(7)이 적층되고, 또한 상방에 실드층(9)이 형성된다. 적층 구조의 도면 중 하면은 동일면으로 연마되고, 에어 베어링 면 ABS를 구성한다. 소자 높이(MRh) 방향에 관하여, 핀층(3)의 높이는, 레퍼런스층(5), 프리층(7)의 높이 보다, a(㎚)높게 설정된다.FIG. 1B is a cross-sectional view showing a laminated structure that receives a shield layer sandwiching the laminated ferry structure from both sides in the film thickness direction. As shown in the figure, the MRh direction, the film thickness direction, and the core width direction form a rectangular coordinate system. The pinned layer 3, the reference layer 5, and the free layer 7 are laminated | stacked above the shield layer 1, and the shield layer 9 is formed above. In the drawing of the laminated structure, the lower surface is polished to the same surface and constitutes the air bearing surface ABS. With respect to the element height MRh direction, the height of the pinned layer 3 is set to be a (nm) higher than that of the reference layer 5 and the free layer 7.

도 1의 (C)는 핀층을 두께 1.6㎚, 레퍼런스층을 두께 1.8㎚, 핀층과 레퍼런스층의 간격 0.9㎚, 레퍼런스층과 프리층의 간격 1.0㎚로 하여, 핀층의 돌출량 a를 바꿨을 때, 프리층 상단에 인가되는, 핀층과 레퍼런스층으로부터의 합성 자계를 계산기 시뮬레이션 한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 1의 (B)에 나타난 바와 같이, 핀층(3)은 상방을 향하는 자화를 가지며, 레퍼런스층(5)은 하방을 향하는 자화를 갖는다. 핀층(3)과 레퍼런스층(5)으로부터 프리층(7)에 인가되는 소자 높이(MRh) 방향의 자계를 산출한다. 지면 상방을 향하는 방향을 정(正)이라고 하고 있다. 돌출량 a를 0에서부터 증가해 나가면, 합성 자계는 500Oe에서부터 감소하고, a가 대략 3~4nm에서 최소치 약 140Oe를 나타내며, 그 후는 a의 증가와 함께 증대하고, a가 대략 16nm에서 a=0의 경우와 같은 약 500Oe가 되고, a를 더 증대하면 합성 자계는 더 증대한다.1C shows that when the pinned layer has a thickness of 1.6 nm, the reference layer has a thickness of 1.8 nm, the pin layer and the reference layer have a thickness of 0.9 nm, and the reference layer and the free layer have a thickness of 1.0 nm, and the protrusion amount a of the pin layer is changed. It is a graph which shows the result of computer simulation of the synthesized magnetic field from the pinned layer and the reference layer applied to the upper end of the free layer. As shown in FIG. 1B, the fin layer 3 has an upward magnetization, and the reference layer 5 has a downward magnetization. The magnetic field in the element height MRh direction applied to the free layer 7 from the fin layer 3 and the reference layer 5 is calculated. The direction toward the upper surface of the paper is called positive. As the protrusion amount a increases from 0, the synthetic magnetic field decreases from 500Oe, a represents a minimum of about 140Oe at approximately 3 to 4 nm, thereafter increases with an increase of a, and a is approximately at 0 nm a = 0. It becomes about 500Oe as in the case of, and when a is further increased, the synthetic magnetic field is further increased.

이 현상은, 핀층을 레퍼런스층보다 상방으로 돌출하면, 핀층이 직접 프리층에 대향하게 되어 그 영향력을 강하게 하지만, 돌출량을 지나치게 크게하면, 핀층의 단부가 형성하는 자극이 프리층 상단에서 이간되어, 영향력을 감소하기 때문이라고 생각할 수 있다. 핀층의 돌출량은 1㎚ ~ 15㎚로 하는 것이 바람직할 것이다. 이하, 이 결과에 기초하여 실시예를 설명한다. 또한, 하드디스크 자기 기록 장치의 구성을 개략적으로 설명한다.This phenomenon is that when the pinned layer protrudes above the reference layer, the pinned layer directly faces the free layer and increases its influence. However, when the amount of protrusion is excessively large, the magnetic poles formed at the ends of the pinned layer are separated from the upper end of the free layer. In other words, it can be thought of as reducing the influence. It is preferable that the amount of protrusion of the pinned layer is 1 nm to 15 nm. Hereinafter, an Example is described based on this result. In addition, the configuration of the hard disk magnetic recording apparatus will be described schematically.

도 2는, 하드 디스크 자기 기록 장치의 구성을 개략적으로 나타낸다. 하드디스크 자기 기록 장치(220)는, 하드 디스크(224)의 위에 기입/판독 헤드(110)를 구비한 암(230)을 구비한다. 하드 디스크(224)가 회전하는 동시에, 기입/판독 헤 드(110)는, 트랙에 연속적으로 자기 기록을 행하고, 또는 트랙으로부터 자기 기록을 연속적으로 판독한다. 트랙의 선택은, 암(230)을 디스크 반경 방향으로 이동시킴으로써 행하여 진다.2 schematically shows the configuration of a hard disk magnetic recording apparatus. The hard disk magnetic recording device 220 includes an arm 230 provided with a writing / reading head 110 on the hard disk 224. At the same time as the hard disk 224 is rotated, the write / read head 110 continuously writes the tracks or continuously reads the magnetic records from the tracks. The selection of the track is made by moving the arm 230 in the disc radial direction.

도 3의 (A)는, 기입/판독 헤드(110)의 구조예를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 비자성기판(111) 위에, 하부 자기 실드층(124)이 형성되고, 그 위에 적층 페리 구조의 스핀 밸브 자기 판독 소자(126)를 매립한 절연층(125)이 형성된다. 절연층(125) 위에, 상부 자기 실드층을 겸하는 보조 자극(112)이 형성되고, 그 위에 절연층(113)이 형성된다. 절연층(113)위에, 도전층을 성막, 패터닝함으로써 부분적 코일(114)이 형성되고, 절연층(115)에 매립된다. 절연층(115) 위에, 고포화 자속 밀도의 자성막을 성막, 패터닝함으로써 주(主)자극(116)이 형성된다. 주자극(116)을 매립하도록 절연층(117)이 더 형성된다. 코일(114)과 접속되기 위해, 나머지 부분의 코일(118)이 형성된다. 절연 보호층(119)이 코일(118)을 매립하고, 평탄한 표면을 형성하고 있다. 기판과 그 위의 적층의 도면 하면이 연마되어 에어 베어링면을 형성하고 있다. 적층은 에어 베어링면에 수직으로 배치된다.3A is a cross-sectional view schematically showing a structural example of the writing / reading head 110. The lower magnetic shield layer 124 is formed on the nonmagnetic substrate 111, and the insulating layer 125 is formed thereon with the spin valve magnetic read element 126 of the stacked ferry structure. On the insulating layer 125, an auxiliary magnetic pole 112 also serves as an upper magnetic shield layer, and an insulating layer 113 is formed thereon. On the insulating layer 113, a partial coil 114 is formed by forming and patterning a conductive layer, and is embedded in the insulating layer 115. On the insulating layer 115, a main magnetic pole 116 is formed by forming and patterning a magnetic film having a high saturation magnetic flux density. The insulating layer 117 is further formed to fill the main magnetic pole 116. To be connected with the coil 114, the coil 118 of the remaining portion is formed. The insulating protective layer 119 embeds the coil 118 to form a flat surface. The lower surface of the substrate and the lamination on the drawing are polished to form an air bearing surface. The stack is placed perpendicular to the air bearing face.

이러한 기입/판독 헤드(110)의 상방에, 하드디스크(120)가 배치된다. 하드디스크(120)는, 기판(121) 위에, 연자성(軟磁性)의 배접층(裏打層)(122)이 형성되고, 그 위에 기록층(123)이 형성되어 있다. 기입 때에는, 주자극(116)으로부터 생성한 자계가, 기록층(123)에 기록을 행한다. 보조 자극(112)은, 보조적 자로(磁路)를 형성하고, 자기(磁氣) 폐 회로를 구성한다. 판독 때에는, 기록층(123)으로부터의 자계에 의해, 적층 페리 구조의 스핀 밸브 자기 판독 소자(126)의 자기 저 항이 변화하고, 기록된 정보를 판독한다. 제한적이 아니지만, 이하 실드층(112, 124)을 전극으로 하여, 적층 페리 구조의 막에 수직으로 전류를 흐르게 하는 CPP(current perpendicular to the plane)구조를 예로써 설명한다.The hard disk 120 is disposed above the write / read head 110. In the hard disk 120, a soft magnetic contact layer 122 is formed on the substrate 121, and a recording layer 123 is formed thereon. At the time of writing, the magnetic field generated from the main magnetic pole 116 writes to the recording layer 123. The auxiliary magnetic pole 112 forms an auxiliary magnetic path and constitutes a magnetic closed circuit. At the time of reading, the magnetic resistance of the spin valve magnetic reading element 126 of the laminated ferry structure is changed by the magnetic field from the recording layer 123, and the recorded information is read. Although not limiting, the CPP (current perpendicular to the plane) structure in which current flows perpendicularly to the film of the laminated ferry structure using the shield layers 112 and 124 as electrodes is described as an example.

도 3의 (B)는, 실드층(124, 112)에 끼워진 적층 페리 구조의 스핀 밸브 판독 헤드(126)의 구성을 개략적으로 나타낸다. 반강자성층(2)에 적층된 강자성층의 핀층(3)은 높이(height) 길이 방향에 고정된 고정 자화를 형성한다. 핀층(3)과 반강자성적으로 결합된 레퍼런스층(5)은, 핀층과 반평행의 고정 자화를 형성한다. 레퍼런스층(5)의 상방에 배치된 프리층(7)은, 외부 자계에 따라 자화 방향을 자유롭게 회전할 수 있다. 도시된 전면(前面)이 에어 베어링면(ABS) 이며, 안쪽 방향이 에어 베어링면에 수직한 소자 높이(MRh) 방향, 횡방향이 소자 높이 방향에 직교한 코어폭(CW) 방향이다. 핀층(3)과 반강자성층(2)의 소자 높이 방향의 길이가, 프리층(7)과 레퍼런스층(5)의 소자 높이 방향 길이보다 길게 설정되어 있다. 즉 프리층(7)에 가까운 레퍼런스층(5)은, 프리층(7)으로부터 먼 핀층(3)보다 짧게되어, 프리층(7)에 대한 영향을 저감하고 있다. 돌출량을 적정하게 선택함으로써, 도 1의 (C)에 나타낸 바와 같이, 합성 누설 자계를 저감할 수 있다. 프리층(7)의 좌우 양측에 자구(磁區) 제어막(8)이 배치되어, 프리층(7)의 자화를 코어폭 방향으로 제어한다.FIG. 3B schematically shows the configuration of the spin valve read head 126 of the stacked ferry structure sandwiched between the shield layers 124 and 112. The pinned layer 3 of the ferromagnetic layer laminated on the antiferromagnetic layer 2 forms a fixed magnetization fixed in the height longitudinal direction. The reference layer 5 which is antiferromagnetically coupled to the fin layer 3 forms antiparallel pinned magnetization with the fin layer. The free layer 7 disposed above the reference layer 5 can freely rotate the magnetization direction in accordance with an external magnetic field. The front face shown is the air bearing surface ABS, the inner direction is the element height MRh direction perpendicular to the air bearing surface, and the lateral direction is the core width CW direction perpendicular to the element height direction. The length of the element height direction of the fin layer 3 and the antiferromagnetic layer 2 is set longer than the element height direction length of the free layer 7 and the reference layer 5. In other words, the reference layer 5 close to the free layer 7 is shorter than the fin layer 3 away from the free layer 7, thereby reducing the influence on the free layer 7. By appropriately selecting the amount of protrusion, as shown in Fig. 1C, the synthetic leakage magnetic field can be reduced. The magnetic domain control film 8 is arranged on the left and right sides of the free layer 7 to control the magnetization of the free layer 7 in the core width direction.

도 4a 및 도 4b는, 적층 페리 구조의 제조 방법의 주요 공정을 나타낸 단면도이다. 첨자 x을 첨부한 도 4의 (Ax) 내지 도 4의 (Fx)가 코어폭(CW) 방향에 따르는 단면도를 나타내고, 첨자 y를 첨부한 도 4의 (Ay) 내지 도 4의 (Fy)가 소자 높이 MRh 방향에 따르는 단면도를 나타낸다.4A and 4B are cross-sectional views showing main steps of the manufacturing method of the laminated ferry structure. 4 (Ax) to 4 (Fx) attached with the subscript x show a cross-sectional view along the core width CW direction, and FIG. 4 (Ay) to FIG. 4 (Fy) with the subscript y attached The cross section along the element height MRh direction is shown.

도 4의 (Ax), 도 4의 (Ay)에 도시한 바와 같이, 비자성 기판 위에 NiFe 등의 연자성 재료로 실드층(1)을 성막한다. 실드층(1)은 전극을 겸용할 수 있다. 실드층(1) 위에 Ta 등의 하지층(14)을 성막하고, 그 위에 적층 페리형 스핀 밸브 소자를 형성한다. 예를 들면, 두께 약 7㎚의 반강자성막(2), 두께 약 1.6㎚의 핀층(3), 두께 약 0.9㎚의 중간층(4), 두께 약 1.8㎚의 레퍼런스층(5), 두께 약1.0㎚의 비자성중간층(6), 두께 약 4㎚의 프리층(7)을 순차적으로 적층한다. 중간층(4)은, 핀층(3)과 레퍼런스층(5)과의 사이에 반강자성적 결합(반평행자화)를 생성시키는 층이다. 중간층(6)은, 프리층(7)과 레퍼런스층(5)을 자기적으로 분리하는 층이다. 중간층(6)을, Al2O3나 MgO 등의 절연층으로 형성하여, 두께 방향으로 터널 전류를 흐르게 하는 경우와, Cu 등의 도전층으로 형성하여, 두께 방향으로 도전 전류를 흐르게 하는 경우가 있다. 절연막을 사용하는 경우는, 적층 페리 구조는 터널 접합형의 GMR 소자가 되고, 도전막을 사용하는 경우는 CPP-GMR 소자가 된다. 반강자성막(2)은 IrMn, PdPtMn, 등으로 형성한다. 핀층(3), 레퍼런스층(5), 프리층(7)은, NiFe, CoFeB등의 단층, 또는 적층의 강자성막에서 형성한다.As shown in FIGS. 4A and 4A, the shield layer 1 is formed on a nonmagnetic substrate with a soft magnetic material such as NiFe. The shield layer 1 can also serve as an electrode. A base layer 14 such as Ta is formed on the shield layer 1, and a laminated ferry spin valve element is formed thereon. For example, an antiferromagnetic film 2 having a thickness of about 7 nm, a fin layer 3 having a thickness of about 1.6 nm, an intermediate layer 4 having a thickness of about 0.9 nm, a reference layer 5 having a thickness of about 1.8 nm, and a thickness of about 1.0 nm. A nonmagnetic intermediate layer 6 of nm and a free layer 7 of about 4 nm in thickness are sequentially stacked. The intermediate layer 4 is a layer that generates antiferromagnetic coupling (antiparallel magnetization) between the fin layer 3 and the reference layer 5. The intermediate layer 6 is a layer that magnetically separates the free layer 7 and the reference layer 5. The intermediate layer 6 is formed of an insulating layer such as Al 2 O 3 or MgO to flow a tunnel current in the thickness direction, or a conductive layer such as Cu to flow a conductive current in the thickness direction. have. In the case of using an insulating film, the stacked ferry structure becomes a tunnel junction type GMR element, and in the case of using a conductive film, it becomes a CPP-GMR element. The antiferromagnetic film 2 is made of IrMn, PdPtMn, or the like. The fin layer 3, the reference layer 5, and the free layer 7 are formed of a single layer of NiFe, CoFeB, or a laminated ferromagnetic film.

도 4의 (Bx), 도 4의 (By)에 나타난 바와 같이, 프리층(7) 위에 포토레지스트 패턴(PR1)을 형성하고, 이온 밀링 등에 의해, 프리층(7)으로부터 강자성층(2)까지의 코어 폭 방향의 에칭을 행한다. 하지층(14)까지 에칭해도 관계 없다. 반강자성층(2)은 일부 남아도 관계 없다. 다음에, 포토레지스트 패턴(PR1)을 제거하지 않고, Al2O3등의 비자성 절연막(11)을 성막한다.As shown in FIGS. 4B and 4B, the photoresist pattern PR1 is formed on the free layer 7, and the ferromagnetic layer 2 is formed from the free layer 7 by ion milling or the like. The core width direction up to is etched. It does not matter even if it etches to the base layer 14. The antiferromagnetic layer 2 may remain partially. Next, a nonmagnetic insulating film 11 such as Al 2 O 3 is formed without removing the photoresist pattern PR1.

도 4의 (Cx), 도 4의 (Cy)에 나타난 바와 같이, 포토레지스트 패턴(PR1)을 삭제하지 않고, 자구 제어막(8), 비자성 절연막(12)을 순차적으로 적층한다. 자구 제어막(8)으로서는, CoCrPt등의 고보자력막(高保磁力膜), IrMn, PdPtMn 등의 반강자성막과 NiFe, CoFeB등의 연자성(강자성) 막의 적층 등을 사용한다. 비자성 절연막(12)으로서는, Al2O3등을 사용한다. 그 후, 포토레지스트 패턴(PR1)을 제거한다.As shown in FIGS. 4C and 4C, the magnetic domain control film 8 and the nonmagnetic insulating film 12 are sequentially stacked without deleting the photoresist pattern PR1. As the magnetic domain control film 8, a lamination of antiferromagnetic films such as CoCrPt, antiferromagnetic films such as IrMn and PdPtMn, and soft magnetic (ferromagnetic) films such as NiFe and CoFeB is used. As the nonmagnetic insulating film 12, Al 2 O 3 or the like is used. Thereafter, photoresist pattern PR1 is removed.

도 4의 (Dx), 도 4의 (Dy)에 나타난 바와 같이, 새롭게 소자 높이 방향의 에칭을 행하기 위한 포토레지스트 패턴(PR2)를 형성하고, 이온 밀링 등에 의해, 프리층(7)에서부터 반강자성층(2)까지를 에칭한다. 하지층(14)까지 에칭을 행하여도 되며, 반강자성막(2)의 일부를 남겨도 된다. 핀층(3), 반강자성층(2)의 소자 높이 방향의 패터닝이 행하여 진다. 그 후, 포토레지스트 패턴(PR2)은 제거된다.As shown in FIG. 4 (Dx) and FIG. 4 (Dy), the photoresist pattern PR2 for etching in the element height direction is newly formed, and it is half from the free layer 7 by ion milling or the like. The ferromagnetic layer 2 is etched. The underlying layer 14 may be etched, or a part of the antiferromagnetic film 2 may be left. The fin layer 3 and the antiferromagnetic layer 2 are patterned in the element height direction. Thereafter, photoresist pattern PR2 is removed.

도 4의 (Ex), 도 4의 (Ey)에 나타난 바와 같이, 프리층(7), 레퍼런스층(5)의 소자 높이 방향의 에칭을 행하기 위한 포로레지스트 패턴(PR3)을 형성하고, 이온 밀링 등에 의해, 프리층(7)에서부터 레퍼런스층(5)까지를 에칭한다. 중간층(4)까지 에칭해도 관계 없다. 포토레지스트 패턴(PR3)을 제거하지 않고, 비자성 절연층(15)을 성막한다. 그 후, 포토레지스트 패턴(PR3)은 제거된다.As shown in FIGS. 4 (Ex) and 4 (Ey), the photoresist pattern PR3 is formed to etch the free layer 7 and the reference layer 5 in the element height direction. By milling or the like, the free layer 7 to the reference layer 5 are etched. Even if it etches to the intermediate | middle layer 4, it does not matter. The nonmagnetic insulating layer 15 is formed without removing the photoresist pattern PR3. Thereafter, photoresist pattern PR3 is removed.

도 4의 (Fx), 도 4의 (Fy)에 나타난 바와 같이, 실드(9)를 성막한다. 실드(9)는 전극을 겸용해도 된다. 실드(9)로서는 NiFe등을 사용한다.As shown in FIG. 4 (Fx) and FIG. 4 (Fy), the shield 9 is formed into a film. The shield 9 may also serve as an electrode. NiFe or the like is used as the shield 9.

이상 설명한 제조 방법에서, 실드층(1, 9)는 도금, 증착, 스퍼터링 등으로 성막한다. 반강자성막(2), 핀층(3), Ru등의 중간층(4), 레퍼런스층(5), 중간층(6), 프리층(7), 자구 제어막(8), 절연막(11, 12), 비자성 절연막(15)은 스퍼터링 등으로 성막한다.In the manufacturing method described above, the shield layers 1 and 9 are formed by plating, vapor deposition, sputtering, or the like. Antiferromagnetic film 2, fin layer 3, intermediate layer 4 such as Ru, reference layer 5, intermediate layer 6, free layer 7, magnetic domain control film 8, insulating film 11, 12 The nonmagnetic insulating film 15 is formed by sputtering or the like.

제 1 실시예에서는, 핀층(3)을 프리층(7), 레퍼런스층(5)보다 소자 높이 방향으로 돌출했다. 돌출량을 제어함으로써 도 1의 (C)에 나타난 합성 누설 자계 저감 효과가 얻어진다. 돌출량을 1㎚에서부터 15㎚로 설정함으로써 정확한 누설 자계 저감 효과가 얻어질 것이다.In the first embodiment, the fin layer 3 protrudes in the element height direction from the free layer 7 and the reference layer 5. By controlling the amount of protrusion, the effect of reducing the synthetic leakage magnetic field shown in FIG. 1C is obtained. By setting the protrusion amount from 1 nm to 15 nm, an accurate leakage magnetic field reducing effect will be obtained.

핀층(3)의 레퍼런스층(5)측은 레퍼런스층(5)을 같은 높이로 하여, 레퍼런스층(5)에서부터 이간된 측에 소자 높이 방향으로 돌출하는 경우도 고찰했다.The case where the reference layer 5 side of the fin layer 3 made the reference layer 5 the same height also protruded in the element height direction to the side separated from the reference layer 5.

도 6의 (A)가 이 제 1 변형예를 개략적으로 나타낸다. 소자 높이(MRh) 방향에 따르는 고정 자화를 갖는 핀층(3), 핀층(3)에 대하여 반평행의 자화 방향을 갖는 레퍼런스층(5), 자화 방향을 자유롭게 회전할 수 있는 프리층(7)이 적층 배치되어 있다. 소자 높이(MRh) 방향에 관하여, 핀층(3)의 레퍼런스층(5) 측은, 프리층(7), 레퍼런스층(5)과 같은 높이로 패터닝 되어 있지만, 핀층(3)의 레퍼런스층(5)으로부터 먼 측은, 프리층(7), 레퍼런스층(5)보다 길게 패터닝되어 있다. 이 핀층(3)의 레퍼런스층에서 먼 측의 돌출량을 a(㎚)로 한다. 트랙 폭방향에 따른 코어 폭은, 핀층(3), 레퍼런스층(5), 프리층(7)에 공통으로 패터닝되어 있다.Fig. 6A schematically shows this first modification. The pinned layer 3 having the fixed magnetization along the element height MRh direction, the reference layer 5 having the antiparallel magnetization direction with respect to the pinned layer 3, and the free layer 7 freely rotating the magnetization direction are provided. Lamination is arranged. With respect to the element height MRh direction, the reference layer 5 side of the fin layer 3 is patterned at the same height as the free layer 7 and the reference layer 5, but the reference layer 5 of the fin layer 3 is The side farther from the pattern is longer than the free layer 7 and the reference layer 5. The amount of protrusion on the side farther from the reference layer of the fin layer 3 is set to a (nm). The core width along the track width direction is patterned in common to the fin layer 3, the reference layer 5, and the free layer 7.

도 6의 (B)는, 적층 페리 구조를 막 두께 방향 양측에서 끼워진 실드층을 받아들인 적층 구조를 나타낸 단면도이다. 도 1의 (B)와 상이한 점은, 핀층(3)의 레퍼런스층(5) 측이 레퍼런스층(5)과 같은 높이로 패터닝되어 있는 것이다. 다른 것 은 도 1의 (B)와 같다.FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating a laminated structure in which a shielded layer sandwiched between both sides of the laminated ferry structure is sandwiched. The difference from FIG. 1B is that the side of the reference layer 5 of the fin layer 3 is patterned at the same height as the reference layer 5. Others are the same as in FIG.

도 6의 (C)는, 도 1의 (C)와 같은 계산기 시뮬레이션의 결과를 나타내는 그래프이다. 돌출량(a)을 0에서부터 증가해 가면, 합성 자계는 500Oe에서부터 감소하고, a가 약 3~4㎚에서 최소치 약 320Oe를 나타내며, 그 후는 a의 증가와 함께 증대하고, a가 약 16㎚에서 17㎚에서 a=0의 경우와 같은 약 500Oe이 되고, a를 더 증대하면 합성 자계는 더 증대한다. 핀층의 돌출부에서 레퍼런스층 측이 삭감되어 프리층에서부터 이간된 형상이 되므로, 같은 돌출량에서 얻어지는 합성 자계 저감 효과는 작아지게 된다. 도 1의 (C)의 경우와 같은, 돌출량 a를 1㎚~15㎚로 할 때, 확실하게 합성 누설 자계 감소의 효과가 얻어질 것이다.FIG. 6C is a graph showing the results of the calculator simulation as shown in FIG. 1C. As the protrusion amount a increases from 0, the synthetic magnetic field decreases from 500Oe, a shows a minimum of about 320Oe at about 3 to 4 nm, thereafter increases with an increase of a, and a is about 16 nm. At 17 nm is approximately 500Oe, as in the case of a = 0, and increasing a further increases the synthetic magnetic field. Since the reference layer side is reduced in the protrusions of the pinned layer so as to be separated from the free layer, the synthetic magnetic field reduction effect obtained at the same protrusion amount becomes small. When the protrusion amount a, as in the case of FIG. 1C, is made 1 nm to 15 nm, the effect of reducing the synthetic leakage magnetic field will surely be obtained.

도 7은, 도 3의 (B)에 대응하며, 실드층(124, 112)을 받아들인 적층 페리 구조의 판독 헤드(126)의 구성을 개략적으로 나타낸다. 도 3의 (B)와 상이한 것은, 핀층(3)의 레퍼런스층(5) 측이 레퍼런스층(5)과 같은 높이로 패터닝되어 있다는 것이다. 다른 것은 도 1의 (B)와 동일하다.FIG. 7 schematically shows the configuration of the read head 126 of the stacked ferry structure in which the shield layers 124 and 112 are accommodated, corresponding to FIG. 3B. What is different from FIG. 3B is that the side of the reference layer 5 of the fin layer 3 is patterned at the same height as the reference layer 5. The other thing is the same as that of FIG.

도 8의 (A)~도 8의 (B)는, 도 7에 나타난 적층 페리 구조의 제조 방법의 주요 공정을 나타내는 단면도이다. 도 8의 (Ax), 도 8의 (Ay)가 도 4의 (Ex), 도 4의 (Ey)에 대응하며, 도 8의 (Bx), 도 8의 (By)가 도 4의 (Fx), 도 4의 (Fy)에 대응한다. 프리층(7), 레퍼런스층(5)의 에칭에서, 핀층(3)의 일부도 에칭한다. 그 밖의 것은 같다. 에칭 공정의 제어 정밀도가 완화되는 경우가 있다.8A to 8B are cross-sectional views showing main steps of the manufacturing method of the laminated ferry structure shown in FIG. 7. 8 (Ax) and 8 (Ay) correspond to FIG. 4 (Ex) and 4 (Ey), and FIG. 8 (Bx) and FIG. 8 (By) correspond to FIG. 4 (Fx). ) Corresponds to FIG. 4 (Fy). In the etching of the free layer 7 and the reference layer 5, a part of the fin layer 3 is also etched. Others are the same. The control precision of an etching process may be relaxed.

실시예에서는, 자구 제어막을 프리층의 양측에 배치한 고보자력막 또는 반강자성막과 강자성막과의 적층으로 형성했다. 자구 제어막을 프리막에 적층하는 구 성도 가능하다. In the embodiment, the magnetic domain control film was formed by laminating a high coercive force film or an antiferromagnetic film and a ferromagnetic film arranged on both sides of the free layer. It is also possible to configure the magnetic domain control film on the free film.

도 9의 (A), 도 9의 (B)는, 자구 제어막을 프리층에 적층한 제 2 변형예를 나타낸다. 도 9의 (A)는 도 3의 (B)에 대응하며, 도 9의 (B)는 도 9의 (A)의 적층 구조를 보다 상세하게 나타낸 단면도이다. 도 3의 (B)의 구성과 차이는, 프리 막의 양측에 배치된 자구 제어막(8)의 대신에, 프리층(7) 위에 자구 제어막(8x)이 적층되어 있다.9 (A) and 9 (B) show a second modification example in which the magnetic domain control film is laminated on the free layer. FIG. 9A corresponds to FIG. 3B, and FIG. 9B is a cross-sectional view illustrating the laminated structure of FIG. 9A in more detail. 3B, the magnetic domain control film 8x is laminated | stacked on the free layer 7 instead of the magnetic domain control film 8 arrange | positioned at the both sides of the free film | membrane.

도 9의 (B)에 나타난 바와 같이, 도 4의 (Ax), 도 4의 (Ay) 같이, Ta 등의 하지층(14)을 성막후, 반강자성막(2), 핀층(3), Ru등의 중간층(4), 레퍼런스층(5), 중간층(6), 프리층(7)을 순차적으로 적층하고, 또한, 프리층(7)의 위에 Cu 등의 중간층(16), CoFeB등의 강자성막(17), IrMn등의 반강자성막(18)을 순차적으로 적층한다. 강자성막(17)과 반강자성막(18)의 적층이 자구 제어막(8x)를 구성한다. 또한, 반강자성막의 착자(着磁)를 행할 때, 반강자성막(2)은 소자 높이 방향, 반강자성막(18)은 코어폭 방향으로 착자한다. 2개의 반강자성층을 다른 방향으로 착자하기 위하여, 반강자성막(2, 18)은, 다른 블로킹 온도를 갖는 것이 바람직하다.As shown in Fig. 9B, after forming a base layer 14 such as Ta, as shown in Figs. 4A and 4A, the antiferromagnetic film 2, the fin layer 3, The intermediate layer 4, the reference layer 5, the intermediate layer 6, and the free layer 7, such as Ru, are sequentially stacked, and the intermediate layer 16 such as Cu, the CoFeB, etc. are stacked on the free layer 7. The ferromagnetic film 17 and the antiferromagnetic film 18 such as IrMn are sequentially stacked. The lamination of the ferromagnetic film 17 and the antiferromagnetic film 18 constitutes the magnetic domain control film 8x. When the antiferromagnetic film is magnetized, the antiferromagnetic film 2 magnetizes in the element height direction and the antiferromagnetic film 18 in the core width direction. In order to magnetize the two antiferromagnetic layers in different directions, the antiferromagnetic films 2 and 18 preferably have different blocking temperatures.

이상, 실시예와 변형예에 따라 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 이들에 제한되지 않는다, 예를 들면, 예시한 재료, 적층 구조, 각 층의 두께 등은 다양하게 변경가능 하다. 레퍼런스층에 대한 핀층의 돌출 이외의 점에서는, 공지의 다양한 구성을 채용할 수 있다. 그 밖에, 다양한 변경, 개량, 치환, 조합 등이 가능한 것은 당업자에 자명할 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the Example and the modification, this invention is not limited to these, For example, the illustrated material, laminated structure, thickness of each layer, etc. can be variously changed. Other than the protrusion of the pinned layer with respect to the reference layer, various well-known configurations can be adopted. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, substitutions, combinations, and the like are possible.

Claims (10)

에어 베어링면을 갖는 기판과,A substrate having an air bearing surface, 상기 기판 상방에서, 에어 베어링면에 수직으로 배치되고, 그 수직 방향에 소자 높이를 획정하고, 강자성층에서 형성되어, 외부 자계에 따라 자화 방향을 회전할 수 있는 프리층과,A free layer disposed above the substrate, perpendicular to the air bearing surface, defining the element height in the vertical direction thereof, formed in the ferromagnetic layer, and capable of rotating the magnetization direction in accordance with an external magnetic field; 상기 프리층에 평행하게 배치되어, 강자성층에 형성된 레퍼런스층과,A reference layer disposed in parallel with the free layer and formed in the ferromagnetic layer, 상기 프리층과 상기 레퍼런스층과의 사이에 배치되어, 양층을 자기적으로 분리하는 제 1 중간층과.A first intermediate layer disposed between the free layer and the reference layer to magnetically separate both layers. 상기 레퍼런스층에 평행하게, 또한 상기 프리층의 반대측에 배치되어, 강자성층에서 형성되며, 상기 소자 높이 방향의 길이가 상기 레퍼런스층 보다 길고, 자화 방향이 고정된 핀층과,A fin layer disposed parallel to the reference layer and opposite to the free layer, formed from a ferromagnetic layer, the length of the element height direction being longer than that of the reference layer, and having a fixed magnetization direction; 상기 레퍼런스층과 상기 핀층과의 사이에 배치되어, 상기 레퍼런스층, 상기 핀층과 함께 적층 페리 구조를 구성하는 제 2 중간층을 적어도 갖는 자기 저항 효과 소자를 탑재한 자기 헤드.And a magnetoresistive element disposed between the reference layer and the fin layer and having at least a second intermediate layer constituting a stacked ferry structure together with the reference layer and the fin layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 프리층의 상기 소자 높이 방향의 길이가, 상기 레퍼런스층의 소자 높이 방향의 길이와 동일한 자기 헤드.The magnetic head of which the length of the said element height direction of the said free layer is the same as the length of the element height direction of the said reference layer. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 핀층이, 상기 레퍼런스층 측에서 상기 레퍼런스층과 같은 소자 높이 방향의 길이를 가지며, 상기 레퍼런스층에서부터 이간된 측에서 상기 레퍼런스층 보다 길이 소자 높이 방향의 길이를 갖는 자기 헤드.The pinned layer has a length in the same element height direction as that of the reference layer on the reference layer side and a length in the length element height direction than the reference layer on the side separated from the reference layer. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 핀층이 상기 레퍼런스층 보다 1㎚~15㎚ 긴 자기 헤드.And the fin layer is 1 nm to 15 nm longer than the reference layer. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 소자 높이 방향과 직교하는 코어 폭 방향에 대하여, 상기 스핀 밸브 자기 저항 효과 소자의 양측에 배치되고, 각각 고보자력막, 또는 반강자성막과 강자성막의 적층으로 구성된 자기 제어막을 갖는 자기 헤드.A magnetic head disposed on both sides of the spin valve magnetoresistive element with respect to a core width direction orthogonal to the element height direction, and having a magnetic control film composed of a high coercive force film or a stack of antiferromagnetic films and ferromagnetic films, respectively. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 프리층에 적층되고, 고보자력막, 또는 반강자성막과 강자성막의 적층으로 구성된 자구 제어막을 갖는 자기 헤드.A magnetic head laminated on the free layer and having a magnetic domain control film composed of a high coercive magnetic film or a stack of antiferromagnetic and ferromagnetic films. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 스핀 밸브 자기 저항 효과 소자를 끼우는 한 쌍의 실드를 갖고,Has a pair of shields for fitting the spin valve magnetoresistive effect element, 상기 실드 사이가 도전성 부재에서 접속되어, 상기 한 쌍의 실드 사이에 수 직 방향으로 도전 전류를 흘릴 수 있는 자기 헤드.A magnetic head connected between the shields by a conductive member and capable of flowing a conductive current in the vertical direction between the pair of shields. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 스핀 밸브 자기 저항 효과 소자를 끼우는 한 쌍의 실드를 갖고,Has a pair of shields for fitting the spin valve magnetoresistive effect element, 상기 제 1 중간층이 절연층이며, 상기 한 쌍의 실드 사이에 터널 전류를 흘릴 수 있는 자기 헤드.And the first intermediate layer is an insulating layer, the magnetic head capable of flowing a tunnel current between the pair of shields. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 8, 유도형 기입 헤드를 갖는 자기 헤드.Magnetic head with inductive write head. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 자기헤드와 유도형 기입 헤드와 자기기록매체를 적어도 갖는 자기 기록 장치.9. A magnetic recording apparatus having at least the magnetic head according to any one of claims 1 to 8, an inductive write head and a magnetic recording medium.
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