JP2000215419A - 磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、フリー磁性層を単磁区化するため
の縦バイアス磁界を印加できる機構を採用しながら、縦
バイアス磁界の印加を確実に行い得、構造的に製造し易
く、特性の安定した磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備え
た薄膜磁気ヘッドとその製造方法の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明は、反強磁性層２と固定磁性層３
と非磁性導電層４とフリー磁性層５とを具備してなる積
層体Ｓ1を有し、積層体の両側に設けられた軟磁性層６
Ｂと軟磁性層に積層されて軟磁性層に一方向性交換結合
を生じさせフリー磁性層にバイアス磁界を作用させる副
反強磁性層６Ｃと導電層８とを有して構成された磁気抵
抗効果型薄膜素子を磁気情報の読出素子として備え、反
強磁性層が熱処理により一方向性交換結合を示して固定
磁性層の磁化を固定し、副反強磁性層が熱処理を要する
ことなく成膜のままで一方向性交換結合を生じるもので
ある。
の縦バイアス磁界を印加できる機構を採用しながら、縦
バイアス磁界の印加を確実に行い得、構造的に製造し易
く、特性の安定した磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備え
た薄膜磁気ヘッドとその製造方法の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明は、反強磁性層２と固定磁性層３
と非磁性導電層４とフリー磁性層５とを具備してなる積
層体Ｓ1を有し、積層体の両側に設けられた軟磁性層６
Ｂと軟磁性層に積層されて軟磁性層に一方向性交換結合
を生じさせフリー磁性層にバイアス磁界を作用させる副
反強磁性層６Ｃと導電層８とを有して構成された磁気抵
抗効果型薄膜素子を磁気情報の読出素子として備え、反
強磁性層が熱処理により一方向性交換結合を示して固定
磁性層の磁化を固定し、副反強磁性層が熱処理を要する
ことなく成膜のままで一方向性交換結合を生じるもので
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部磁界の変化に
応じて大きな抵抗変化を示す磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子を備えた薄膜磁気ヘッドに関し、特にフリー磁性層に
与える縦バイアス磁界が良好に印加されるような構造を
採用した技術に関する。
応じて大きな抵抗変化を示す磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子を備えた薄膜磁気ヘッドに関し、特にフリー磁性層に
与える縦バイアス磁界が良好に印加されるような構造を
採用した技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ハードディスク等の磁気記録媒体
からの磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果型読取ヘ
ッドの一例として、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を
示す素子を利用したＧＭＲヘッドが知られ、中でも比較
的構造が単純で外部磁界に対する抵抗変化率の高いもの
としてスピンバルブ方式のものが知られている。図２０
はこの種のスピンバルブ方式の巨大磁気抵抗効果素子薄
膜（ＧＭＲ素子薄膜）を備えた素子構造の一例を示す断
面図である。図２０に示す素子構造においては、基板上
に順に下地層２０１とフリー磁性層２０２と非磁性導電
層２０３とピン止め磁性層２０４と反強磁性層２０５と
保護層２０６とが積層されてなる断面台形状の積層体２
０７が形成され、積層体２０７の両側に各々積層体２０
７の傾斜部分に被さるようにハードバイアス層２０８と
電極層２０９とが形成されている。
からの磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果型読取ヘ
ッドの一例として、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を
示す素子を利用したＧＭＲヘッドが知られ、中でも比較
的構造が単純で外部磁界に対する抵抗変化率の高いもの
としてスピンバルブ方式のものが知られている。図２０
はこの種のスピンバルブ方式の巨大磁気抵抗効果素子薄
膜（ＧＭＲ素子薄膜）を備えた素子構造の一例を示す断
面図である。図２０に示す素子構造においては、基板上
に順に下地層２０１とフリー磁性層２０２と非磁性導電
層２０３とピン止め磁性層２０４と反強磁性層２０５と
保護層２０６とが積層されてなる断面台形状の積層体２
０７が形成され、積層体２０７の両側に各々積層体２０
７の傾斜部分に被さるようにハードバイアス層２０８と
電極層２０９とが形成されている。
【０００３】図２０に示す構造においてピン止め磁性層
２０４の保磁力はフリー磁性層２０２の保磁力よりも高
く設定されるとともに、ピン止め磁性層２０４に直に積
層された反強磁性層２０５が作用させる交換異方性磁界
によりピン止め磁性層２０４は図２０のＹ方向へ単磁区
化され、磁化の方向がＹ方向へ固定されている。また、
ハードバイアス層２０８は図２０のＸ1方向に磁化され
ており、ハードバイアス層２０８に隣接するフリー磁性
層２０２がハードバイアス層２０８により図２０のＸ1
方向に単磁区化されることになるので、フリー磁性層２
０２に多数の磁区を形成することで生じるバルクハウゼ
ンノイズの発生が防止されるようになっている。
２０４の保磁力はフリー磁性層２０２の保磁力よりも高
く設定されるとともに、ピン止め磁性層２０４に直に積
層された反強磁性層２０５が作用させる交換異方性磁界
によりピン止め磁性層２０４は図２０のＹ方向へ単磁区
化され、磁化の方向がＹ方向へ固定されている。また、
ハードバイアス層２０８は図２０のＸ1方向に磁化され
ており、ハードバイアス層２０８に隣接するフリー磁性
層２０２がハードバイアス層２０８により図２０のＸ1
方向に単磁区化されることになるので、フリー磁性層２
０２に多数の磁区を形成することで生じるバルクハウゼ
ンノイズの発生が防止されるようになっている。
【０００４】この例の素子構造において、導電層２０９
からフリー磁性層２０２と非磁性導電層２０３とピン止
め磁性層２０４にセンス電流が与えられる。ハードディ
スク等の磁気記録媒体の走行方向は、図２０においてＺ
方向とされ、磁気記録媒体からの漏れ磁界がＹ方向に与
えられると、フリー磁性層２０２の磁化の方向がＸ1方
向からＹ方向へ向けて変化する。このフリー磁性層２０
２内での磁化の方向の変動と、ピン止め磁性層２０４の
固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵
抗変化に基づく電圧変化により、磁気記録媒体からの漏
れ磁界が検出される。
からフリー磁性層２０２と非磁性導電層２０３とピン止
め磁性層２０４にセンス電流が与えられる。ハードディ
スク等の磁気記録媒体の走行方向は、図２０においてＺ
方向とされ、磁気記録媒体からの漏れ磁界がＹ方向に与
えられると、フリー磁性層２０２の磁化の方向がＸ1方
向からＹ方向へ向けて変化する。このフリー磁性層２０
２内での磁化の方向の変動と、ピン止め磁性層２０４の
固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵
抗変化に基づく電圧変化により、磁気記録媒体からの漏
れ磁界が検出される。
【０００５】図２１は、スピンバルブ方式の素子構造に
おいてバイアス印加方式を図２０に示す構造とは異なる
方式としたものの一例を示すもので、この例の構造にお
いては、基板２１０上に、順にＴａの下地層２１１と、
ＮｉＦｅ合金のフリー磁性層２１２と、Ｃｕの非磁性導
電層２１３と、ＮｉＦｅのピン止め磁性層２１４と、Ｆ
ｅＭｎの反強磁性層２１５と、絶縁材料からなる保護層
２１６とが積層されて積層体２１７が形成されるととも
に、積層体２１７の左右両側にＮｉＦｅ合金からなる強
磁性層２１８と、ＮｉＭｎ合金からなる反強磁性層２１
９と、Ｃｕからなる導電層２２０が積層された構造とさ
れている。
おいてバイアス印加方式を図２０に示す構造とは異なる
方式としたものの一例を示すもので、この例の構造にお
いては、基板２１０上に、順にＴａの下地層２１１と、
ＮｉＦｅ合金のフリー磁性層２１２と、Ｃｕの非磁性導
電層２１３と、ＮｉＦｅのピン止め磁性層２１４と、Ｆ
ｅＭｎの反強磁性層２１５と、絶縁材料からなる保護層
２１６とが積層されて積層体２１７が形成されるととも
に、積層体２１７の左右両側にＮｉＦｅ合金からなる強
磁性層２１８と、ＮｉＭｎ合金からなる反強磁性層２１
９と、Ｃｕからなる導電層２２０が積層された構造とさ
れている。
【０００６】図２１に示す構造において、ピン止め磁性
層２１４に積層された反強磁性層２１５が作用させる交
換異方性磁界により、ピン止め磁性層２１４は図２０の
矢印２２２方向（Ｙ方向）へ単磁区化され、磁化の方向
がＹ方向へ固定されている。また、ＮｉＭｎ合金からな
る反強磁性層２１９は常温では反強磁性ではないが加熱
されると反強磁性になり、その磁化の方向は、熱処理時
に図２１の矢印２２１方向（Ｘ1方向）に磁場を印加す
ることで印加磁場方向に沿って配列されている。 熱処
理後、反強磁性層２１９の磁化は固定され、強磁性層２
１８との反強磁性結合を生じ、図２１においても強磁性
層２１８の磁化の向きにフリー磁性層２１２を単磁区化
することができ、バルクハウゼンノイズを発生させない
状況で磁気抵抗効果を得ることができる。
層２１４に積層された反強磁性層２１５が作用させる交
換異方性磁界により、ピン止め磁性層２１４は図２０の
矢印２２２方向（Ｙ方向）へ単磁区化され、磁化の方向
がＹ方向へ固定されている。また、ＮｉＭｎ合金からな
る反強磁性層２１９は常温では反強磁性ではないが加熱
されると反強磁性になり、その磁化の方向は、熱処理時
に図２１の矢印２２１方向（Ｘ1方向）に磁場を印加す
ることで印加磁場方向に沿って配列されている。 熱処
理後、反強磁性層２１９の磁化は固定され、強磁性層２
１８との反強磁性結合を生じ、図２１においても強磁性
層２１８の磁化の向きにフリー磁性層２１２を単磁区化
することができ、バルクハウゼンノイズを発生させない
状況で磁気抵抗効果を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図２０に示した構造に
おいて、ハードバイアス層２０８によってフリー磁性層
２０２を単磁区化する機構であると、ハードバイアス層
２０８に近接するフリー磁性層２０２の端部領域がハー
ドバイアス層２０８の磁化の向きに影響されて磁化の向
きが容易に変化しない不感領域となり易いために、磁気
記録媒体の記録密度の向上に伴う狭トラック化に支障を
来す問題があった。このため、狭トラック化の面におい
てはハードバイアス層を用いていない図２１に示すバイ
アス方式が有効となり得るが、図２１に示す構造におい
てバイアスを印加しようとする場合、以下に説明する問
題があった。
おいて、ハードバイアス層２０８によってフリー磁性層
２０２を単磁区化する機構であると、ハードバイアス層
２０８に近接するフリー磁性層２０２の端部領域がハー
ドバイアス層２０８の磁化の向きに影響されて磁化の向
きが容易に変化しない不感領域となり易いために、磁気
記録媒体の記録密度の向上に伴う狭トラック化に支障を
来す問題があった。このため、狭トラック化の面におい
てはハードバイアス層を用いていない図２１に示すバイ
アス方式が有効となり得るが、図２１に示す構造におい
てバイアスを印加しようとする場合、以下に説明する問
題があった。
【０００８】図２１に示す構造において、ピン止め磁性
層２１４の磁化の向きをピン止めするのは、反強磁性層
２１５であり、一方、バイアスのためにフリー磁性層２
１２を単磁区化するのは、反強磁性層２１９であり、反
強磁性層２１５と反強磁性層２１９が作用させる磁化の
向きは９０゜異なることになる。
層２１４の磁化の向きをピン止めするのは、反強磁性層
２１５であり、一方、バイアスのためにフリー磁性層２
１２を単磁区化するのは、反強磁性層２１９であり、反
強磁性層２１５と反強磁性層２１９が作用させる磁化の
向きは９０゜異なることになる。
【０００９】ここで、各反強磁性層２１５、２１９の磁
化の方向を制御するには、通常、磁界中成膜処理や成膜
後の磁場中アニール処理により行っているが、最初に成
膜した反強磁性層２１５の磁化の方向を乱す事なく、後
で成膜する反強磁性層２１９の磁化方向を先の磁化の方
向と異なる方向に制御するのは、極めて難しい問題があ
る。また、図２１に示す構造を開示している特開平８−
４５０３２号（特願平７−１２２１０４号）明細書に記
載の如く、ネール温度の異なるＦｅＭｎ合金磁性膜とＮ
ｉＭｎ合金磁性膜を使い分け、最初にネール温度の高い
磁性膜を高温加熱して磁場配向熱処理し、次にネール温
度の低い磁性膜を低温加熱して先の磁場配向熱処理と９
０゜異なる磁場配向熱処理するならば、前述の問題を回
避することができると記載されているが、反強磁性層を
構成する材料であるＦｅＭｎ合金はネール温度が低く、
反強磁性が消失するとされるブロッキング温度が低いの
で、ハードディスクなどの磁気記録装置が駆動時に発生
する熱によってＦｅＭｎ合金の反強磁性層が作用させる
バイアス磁界が不安定になり易い問題があった。
化の方向を制御するには、通常、磁界中成膜処理や成膜
後の磁場中アニール処理により行っているが、最初に成
膜した反強磁性層２１５の磁化の方向を乱す事なく、後
で成膜する反強磁性層２１９の磁化方向を先の磁化の方
向と異なる方向に制御するのは、極めて難しい問題があ
る。また、図２１に示す構造を開示している特開平８−
４５０３２号（特願平７−１２２１０４号）明細書に記
載の如く、ネール温度の異なるＦｅＭｎ合金磁性膜とＮ
ｉＭｎ合金磁性膜を使い分け、最初にネール温度の高い
磁性膜を高温加熱して磁場配向熱処理し、次にネール温
度の低い磁性膜を低温加熱して先の磁場配向熱処理と９
０゜異なる磁場配向熱処理するならば、前述の問題を回
避することができると記載されているが、反強磁性層を
構成する材料であるＦｅＭｎ合金はネール温度が低く、
反強磁性が消失するとされるブロッキング温度が低いの
で、ハードディスクなどの磁気記録装置が駆動時に発生
する熱によってＦｅＭｎ合金の反強磁性層が作用させる
バイアス磁界が不安定になり易い問題があった。
【００１０】更に、特開平８−４５０３２号明細書に記
載の構造においては、熱処理の必要なネール温度の高い
ＮｉＭｎ合金膜を縦バイアス印加用に用い、ネール温度
の低いＦｅＭｎ合金膜をピン止め磁性層の磁化のピン止
めに用いている。ところが、通常の成膜工程において、
反強磁性層とピン止め磁性層の成膜後に縦バイアス印加
用のＮｉＭｎ合金膜を成膜するので、ＮｉＭｎ合金膜の
熱処理工程が反強磁性層とピン止め磁性層の成膜工程あ
るいは熱処理工程の後工程になることになり、ＮｉＭｎ
合金膜の熱処理によって反強磁性層とピン止め磁性層を
具備して構成されるスピンバルブ膜の特性に悪影響を及
ぼすおそれが高いものであった。
載の構造においては、熱処理の必要なネール温度の高い
ＮｉＭｎ合金膜を縦バイアス印加用に用い、ネール温度
の低いＦｅＭｎ合金膜をピン止め磁性層の磁化のピン止
めに用いている。ところが、通常の成膜工程において、
反強磁性層とピン止め磁性層の成膜後に縦バイアス印加
用のＮｉＭｎ合金膜を成膜するので、ＮｉＭｎ合金膜の
熱処理工程が反強磁性層とピン止め磁性層の成膜工程あ
るいは熱処理工程の後工程になることになり、ＮｉＭｎ
合金膜の熱処理によって反強磁性層とピン止め磁性層を
具備して構成されるスピンバルブ膜の特性に悪影響を及
ぼすおそれが高いものであった。
【００１１】本発明は上記事情に鑑み、フリー磁性層を
単磁区化するための縦バイアス磁界を印加できる機構を
採用しながら、縦バイアス磁界の印加を確実に行い得る
とともに、構造的に製造し易く、特性の安定した磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドとその製
造方法の提供を目的とする。
単磁区化するための縦バイアス磁界を印加できる機構を
採用しながら、縦バイアス磁界の印加を確実に行い得る
とともに、構造的に製造し易く、特性の安定した磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドとその製
造方法の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、反強磁性層
と、この反強磁性層に接して形成されてこの反強磁性層
による交換結合磁界により一定方向に磁化が固定された
固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性導電層を介し形
成されて前記固定磁性層の磁化方向と交差する方向に磁
化が揃えられたフリー磁性層とを具備してなる積層体を
有し、この積層体の両側に積層体を挟んで設けられた軟
磁性層とこの軟磁性層に積層されて該軟磁性層に一方向
性交換結合を生じさせ前記フリー磁性層にバイアス磁界
を作用させる副反強磁性層と導電層を有して構成された
磁気抵抗効果型薄膜素子を磁気情報の読出素子として備
え、前記反強磁性層が熱処理により一方向性交換結合を
示して固定磁性層の磁化を固定するものであり、前記副
反強磁性層が熱処理を要することなく成膜のままで一方
向性交換結合を生じるものであることを特徴とする。
と、この反強磁性層に接して形成されてこの反強磁性層
による交換結合磁界により一定方向に磁化が固定された
固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性導電層を介し形
成されて前記固定磁性層の磁化方向と交差する方向に磁
化が揃えられたフリー磁性層とを具備してなる積層体を
有し、この積層体の両側に積層体を挟んで設けられた軟
磁性層とこの軟磁性層に積層されて該軟磁性層に一方向
性交換結合を生じさせ前記フリー磁性層にバイアス磁界
を作用させる副反強磁性層と導電層を有して構成された
磁気抵抗効果型薄膜素子を磁気情報の読出素子として備
え、前記反強磁性層が熱処理により一方向性交換結合を
示して固定磁性層の磁化を固定するものであり、前記副
反強磁性層が熱処理を要することなく成膜のままで一方
向性交換結合を生じるものであることを特徴とする。
【００１３】本発明は前記構造において、前記磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子が、前記フリー磁性層の厚さ方向両
側に各々非磁性導電層と固定磁性層と反強磁性層が形成
されたデュアル型構造とされてなることを特徴とするも
のでも良い。本発明において、前記固定磁性層とフリー
磁性層の少なくとも一方が非磁性層を介して２つに分断
され、分断された層どうしで磁化の向きが１８０゜異な
るフェリ磁性状態とされてなることを特徴とするもので
も良い。
効果型薄膜磁気素子が、前記フリー磁性層の厚さ方向両
側に各々非磁性導電層と固定磁性層と反強磁性層が形成
されたデュアル型構造とされてなることを特徴とするも
のでも良い。本発明において、前記固定磁性層とフリー
磁性層の少なくとも一方が非磁性層を介して２つに分断
され、分断された層どうしで磁化の向きが１８０゜異な
るフェリ磁性状態とされてなることを特徴とするもので
も良い。
【００１４】本発明において、前記反強磁性層が、成膜
後の熱処理により不規則構造から規則構造に変換されて
一方向性交換結合を示すものとされたことを特徴とする
ものでも良い。本発明において、前記反強磁性層が、Ｘ
−Ｍｎ合金、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金（ただし、前記組成
式において、ＸはＰｔ,Ｐｄ,Ｉｒ,Ｒｈ,Ｒｕの中から選
択される１種を示し、Ｘ’はＰｄ,Ｉｒ,Ｒｈ,Ｒｕ,Ａ
ｕ,Ａｇ,Ｃｒ,Ｎｉの中から選択される１種または２種
以上を示す。）のいずれかからなることを特徴とするも
のでも良い。
後の熱処理により不規則構造から規則構造に変換されて
一方向性交換結合を示すものとされたことを特徴とする
ものでも良い。本発明において、前記反強磁性層が、Ｘ
−Ｍｎ合金、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金（ただし、前記組成
式において、ＸはＰｔ,Ｐｄ,Ｉｒ,Ｒｈ,Ｒｕの中から選
択される１種を示し、Ｘ’はＰｄ,Ｉｒ,Ｒｈ,Ｒｕ,Ａ
ｕ,Ａｇ,Ｃｒ,Ｎｉの中から選択される１種または２種
以上を示す。）のいずれかからなることを特徴とするも
のでも良い。
【００１５】本発明において、前記副反強磁性層がＸ''
-Ｍｎ合金（ただし前記Ｘ''はＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐ
ｄ、Ｐｔの内のいずれか１種以上を示す。）からなるこ
とを特徴とするものでも良い。本発明において、前記積
層体と前記軟磁性層との間に非磁性導電体からなる下地
層が形成されてなることを特徴とするものでも良い。
-Ｍｎ合金（ただし前記Ｘ''はＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐ
ｄ、Ｐｔの内のいずれか１種以上を示す。）からなるこ
とを特徴とするものでも良い。本発明において、前記積
層体と前記軟磁性層との間に非磁性導電体からなる下地
層が形成されてなることを特徴とするものでも良い。
【００１６】本発明の製造方法は、不規則構造の反強磁
性層と固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層とを具
備する積層体を形成するとともに、前記反強磁性層に熱
処理を施して不規則構造の反強磁性層を規則構造の反強
磁性層に変態させて反強磁性層による交換結合磁界によ
り固定磁性層の磁化を一定方向に固定するとともに、こ
の後に積層体の両側に軟磁性層と副反強磁性層と導電層
を形成し、前記副反強磁性層の一方向性交換結合により
軟磁性層を介してフリー磁性層の磁化方向を前記固定磁
性層の磁化方向と交差する方向に揃えることを特徴とす
る。
性層と固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層とを具
備する積層体を形成するとともに、前記反強磁性層に熱
処理を施して不規則構造の反強磁性層を規則構造の反強
磁性層に変態させて反強磁性層による交換結合磁界によ
り固定磁性層の磁化を一定方向に固定するとともに、こ
の後に積層体の両側に軟磁性層と副反強磁性層と導電層
を形成し、前記副反強磁性層の一方向性交換結合により
軟磁性層を介してフリー磁性層の磁化方向を前記固定磁
性層の磁化方向と交差する方向に揃えることを特徴とす
る。
【００１７】本発明の製造方法において、前記熱処理を
施す際にトラック幅方向に磁場を印加することが好まし
い。本発明の製造方法において、前記副反強磁性層に副
反強磁性層のブロッキング温度よりも低い温度で副反強
磁性層の構造を変態させない熱処理を施すことが好まし
い。本発明の製造方法において、前記副反強磁性層を成
膜する際にトラック幅方向に磁場を印加しつつ副反強磁
性層を成膜することが好ましい。本発明の製造方法にお
いて、前記副反強磁性層に前記反強磁性層のブロッキン
グ温度より低く、副反強磁性層のブロッキング温度より
も高い温度で副反強磁性層の構造を変態させない熱処理
を施しても良い。
施す際にトラック幅方向に磁場を印加することが好まし
い。本発明の製造方法において、前記副反強磁性層に副
反強磁性層のブロッキング温度よりも低い温度で副反強
磁性層の構造を変態させない熱処理を施すことが好まし
い。本発明の製造方法において、前記副反強磁性層を成
膜する際にトラック幅方向に磁場を印加しつつ副反強磁
性層を成膜することが好ましい。本発明の製造方法にお
いて、前記副反強磁性層に前記反強磁性層のブロッキン
グ温度より低く、副反強磁性層のブロッキング温度より
も高い温度で副反強磁性層の構造を変態させない熱処理
を施しても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の薄膜磁気ヘッドの
第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 「第１実施形態」図１は本発明の第１実施形態の薄膜磁
気ヘッドに備えられる巨大磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
の一例を示す断面図である。図１に示される構造は例え
ば図２〜図４に例示する浮上走行式の薄膜磁気ヘッドに
設けられる構造であり、この例の薄膜磁気ヘッド１５０
は、ハードディスク装置などに搭載されるものである。
第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 「第１実施形態」図１は本発明の第１実施形態の薄膜磁
気ヘッドに備えられる巨大磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
の一例を示す断面図である。図１に示される構造は例え
ば図２〜図４に例示する浮上走行式の薄膜磁気ヘッドに
設けられる構造であり、この例の薄膜磁気ヘッド１５０
は、ハードディスク装置などに搭載されるものである。
【００１９】この例の薄膜磁気ヘッド１５０のスライダ
１５１は、図２において符号１５５で示す側がディスク
面の移動方向の上流側に向くリーディング側であり、符
号１５６で示す側がトレーリング側である。このスライ
ダ１５１の磁気ディスクに対向する面では、レール状の
ＡＢＳ面（エアーベアリング面：レール部の浮上面）１
５１ａ、１５１ａ、１５１ｂと、エアーグルーブ１５１
ｃ、１５１ｃとが形成されている。そして、このスライ
ダ１５１のトレーリング側の端面１５１ｄには、磁気コ
ア部１５７が設けられている。
１５１は、図２において符号１５５で示す側がディスク
面の移動方向の上流側に向くリーディング側であり、符
号１５６で示す側がトレーリング側である。このスライ
ダ１５１の磁気ディスクに対向する面では、レール状の
ＡＢＳ面（エアーベアリング面：レール部の浮上面）１
５１ａ、１５１ａ、１５１ｂと、エアーグルーブ１５１
ｃ、１５１ｃとが形成されている。そして、このスライ
ダ１５１のトレーリング側の端面１５１ｄには、磁気コ
ア部１５７が設けられている。
【００２０】この例において示す薄膜磁気ヘッドの磁気
コア部１５７は、図３および図４に示す構造の複合型磁
気コア構造であり、スライダ１５１のトレーリング側端
面１５１ｄ上に、読出ヘッド（巨大磁気抵抗効果型薄膜
磁気素子を利用したＧＭＲヘッド）ｈ１と、書込ヘッド
（インダクティブヘッド）ｈ２とが積層されて構成され
ている。
コア部１５７は、図３および図４に示す構造の複合型磁
気コア構造であり、スライダ１５１のトレーリング側端
面１５１ｄ上に、読出ヘッド（巨大磁気抵抗効果型薄膜
磁気素子を利用したＧＭＲヘッド）ｈ１と、書込ヘッド
（インダクティブヘッド）ｈ２とが積層されて構成され
ている。
【００２１】この例のＧＭＲヘッドｈ１は、スライダ１
５１のトレーリング側端部に形成された保護層１６２上
の磁性合金からなる下部シールド層１６３上に、下部ギ
ャップ層１６４が設けられている。そして、下部ギャッ
プ層１６４上には、磁気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ
1が積層されている。この磁気抵抗効果型薄膜素子層Ｇ
ＭＲ1上には、上部ギャップ層１６６が形成され、その
上に上部シールド層１６７が形成されている。この上部
シールド層１６７は、その上に設けられるインダクティ
ブヘッドｈ２の下部コア層と兼用にされている。
５１のトレーリング側端部に形成された保護層１６２上
の磁性合金からなる下部シールド層１６３上に、下部ギ
ャップ層１６４が設けられている。そして、下部ギャッ
プ層１６４上には、磁気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ
1が積層されている。この磁気抵抗効果型薄膜素子層Ｇ
ＭＲ1上には、上部ギャップ層１６６が形成され、その
上に上部シールド層１６７が形成されている。この上部
シールド層１６７は、その上に設けられるインダクティ
ブヘッドｈ２の下部コア層と兼用にされている。
【００２２】次に、インダクティブヘッドｈ２は、前記
上部シールド層１６７と兼用にされた下部コア層の上
に、ギャップ層１７４が形成され、その上に平面的に螺
旋状となるようにパターン化されたコイル１７６が形成
されている。前記コイル１７６は、絶縁材料層１７７に
囲まれている。絶縁材料層１７７の上に形成された上部
コア層１７８は、その先端部１７８ａをＡＢＳ面１５１
ｂにて下部コア層１６７に微小間隙をあけて対向し、そ
の基端部１７８ｂを下部コア層１６７と磁気的に接続さ
せて設けられている。また、上部コア層１７８の上に
は、アルミナなどからなる保護層１７９が設けられてい
る。
上部シールド層１６７と兼用にされた下部コア層の上
に、ギャップ層１７４が形成され、その上に平面的に螺
旋状となるようにパターン化されたコイル１７６が形成
されている。前記コイル１７６は、絶縁材料層１７７に
囲まれている。絶縁材料層１７７の上に形成された上部
コア層１７８は、その先端部１７８ａをＡＢＳ面１５１
ｂにて下部コア層１６７に微小間隙をあけて対向し、そ
の基端部１７８ｂを下部コア層１６７と磁気的に接続さ
せて設けられている。また、上部コア層１７８の上に
は、アルミナなどからなる保護層１７９が設けられてい
る。
【００２３】前述の構造のＧＭＲヘッドｈ１は、ハード
ディスクのディスクなどの磁気記録媒体からの微小の漏
れ磁界の有無により、巨大磁気抵抗効果素子層ＧＭＲ1
の抵抗を変化させ、この抵抗変化を読み取ることで磁気
記録媒体の記録内容を読み取るものである。次に、前述
の構造のインダクティブヘッドｈ２では、コイル１７６
に記録電流が与えられ、コイル１７６からコア層に記録
電流が与えられる。そして、前記インダクティブヘッド
ｈ２は、磁気ギャップＧの部分での下部コア層１６７と
上部コア層１７８の先端部からの漏れ磁界により、ハー
ドディスクなどの磁気記録媒体に磁気信号を記録するも
のである。
ディスクのディスクなどの磁気記録媒体からの微小の漏
れ磁界の有無により、巨大磁気抵抗効果素子層ＧＭＲ1
の抵抗を変化させ、この抵抗変化を読み取ることで磁気
記録媒体の記録内容を読み取るものである。次に、前述
の構造のインダクティブヘッドｈ２では、コイル１７６
に記録電流が与えられ、コイル１７６からコア層に記録
電流が与えられる。そして、前記インダクティブヘッド
ｈ２は、磁気ギャップＧの部分での下部コア層１６７と
上部コア層１７８の先端部からの漏れ磁界により、ハー
ドディスクなどの磁気記録媒体に磁気信号を記録するも
のである。
【００２４】ここまで薄膜磁気ヘッド１５０の全体構造
について説明したが、以下に本発明の要部である巨大磁
気抵抗効果薄膜素子ＧＭＲ1について図１を基に詳述す
る。ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向は図
１のＺ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向
は図１のＹ方向である。
について説明したが、以下に本発明の要部である巨大磁
気抵抗効果薄膜素子ＧＭＲ1について図１を基に詳述す
る。ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向は図
１のＺ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向
は図１のＹ方向である。
【００２５】この形態の構造においてＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ
（商品名：アルチック）等のセラミックなどからなる硬
質絶縁材料製のスライダ１５１の上に、アルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）などの絶縁体からなる保護層１６２が形成され、
保護層１６２上に下部シールド層１６３が形成され、こ
の下部シールド層１６３の上にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）な
どの絶縁体からなる下部ギャップ層１６４が形成され、
この下部ギャップ層１６４上に磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子ＧＭＲ1が形成されている。
（商品名：アルチック）等のセラミックなどからなる硬
質絶縁材料製のスライダ１５１の上に、アルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）などの絶縁体からなる保護層１６２が形成され、
保護層１６２上に下部シールド層１６３が形成され、こ
の下部シールド層１６３の上にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）な
どの絶縁体からなる下部ギャップ層１６４が形成され、
この下部ギャップ層１６４上に磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子ＧＭＲ1が形成されている。
【００２６】この形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子Ｇ
ＭＲ1は、いわゆるボトム型のシングルスピンバルブの
一例であり、下地膜１と反強磁性層２と固定磁性層３と
非磁性導電層４とフリー磁性層５と保護層７が下部ギャ
ップ層１６４上に積層された断面等脚台形状の積層体Ｓ
1と、この積層体Ｓ1の左右両側傾斜部分側に各々下地層
６Ａと軟磁性層６Ｂと副反強磁性層６Ｃと導電層８とが
積層されて構成されており、副反強磁性層６Ｃが軟磁性
層６Ｂに対して図１のＸ1方向（トラック幅Ｔw方向）に
一方向異方性を付与することにより軟磁性層６Ｂを介し
てフリー磁性層５の磁化が図１の矢印に示すようにＸ1
方向に揃えられて単磁区化され、これによりフリー磁性
層５には縦バイアス磁界が印加された状態とされてい
る。
ＭＲ1は、いわゆるボトム型のシングルスピンバルブの
一例であり、下地膜１と反強磁性層２と固定磁性層３と
非磁性導電層４とフリー磁性層５と保護層７が下部ギャ
ップ層１６４上に積層された断面等脚台形状の積層体Ｓ
1と、この積層体Ｓ1の左右両側傾斜部分側に各々下地層
６Ａと軟磁性層６Ｂと副反強磁性層６Ｃと導電層８とが
積層されて構成されており、副反強磁性層６Ｃが軟磁性
層６Ｂに対して図１のＸ1方向（トラック幅Ｔw方向）に
一方向異方性を付与することにより軟磁性層６Ｂを介し
てフリー磁性層５の磁化が図１の矢印に示すようにＸ1
方向に揃えられて単磁区化され、これによりフリー磁性
層５には縦バイアス磁界が印加された状態とされてい
る。
【００２７】ここで、固定磁性層３は、反強磁性層２に
接して形成され、磁場中アニール（熱処理）を施すこと
により、前記固定磁性層３と反強磁性層２の界面にて一
方向性交換結合を生じて交換結合磁界（交換異方性磁
界）が発生され、例えば図１に示すように、前記固定磁
性層３の磁化が、図示Ｙ方向に固定されている。
接して形成され、磁場中アニール（熱処理）を施すこと
により、前記固定磁性層３と反強磁性層２の界面にて一
方向性交換結合を生じて交換結合磁界（交換異方性磁
界）が発生され、例えば図１に示すように、前記固定磁
性層３の磁化が、図示Ｙ方向に固定されている。
【００２８】前記積層構造において、一例として下地膜
１はＴａなどの非磁性体からなり、前記固定磁性層３は
Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金膜、ＣｏＮｉＦｅ合金膜、ＣｏＦ
ｅ合金膜などからなり、フリー磁性層５はＮｉＦｅ合金
膜、非磁性導電層４はＣｕなどの非磁性導電膜からな
り、保護層７はＴａなどの非磁性膜からなる。
１はＴａなどの非磁性体からなり、前記固定磁性層３は
Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金膜、ＣｏＮｉＦｅ合金膜、ＣｏＦ
ｅ合金膜などからなり、フリー磁性層５はＮｉＦｅ合金
膜、非磁性導電層４はＣｕなどの非磁性導電膜からな
り、保護層７はＴａなどの非磁性膜からなる。
【００２９】また、本発明において前記反強磁性層２
は、ＰｔＭｎ合金で形成されていることが好ましい。Ｐ
ｔＭｎ合金は従来から反強磁性層として使用されている
ＮｉＭｎ合金やＦｅＭｎ合金などに比べて耐食性に優
れ、しかもブロッキング温度が高く（３８０℃）、交換
結合磁界（交換異方性磁界）も大きい。また本発明で
は、前記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただしＸ
は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種、または２
種以上の元素である）合金、あるいは、Ｐｔ−Ｍｎ−
Ｘ’（ただしＸ’はＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａ
ｇのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で
反強磁性層２が形成されていてもよい。この反強磁性層
２は、一方向性交換結合による交換結合磁界により隣接
する固定磁性層３の磁化の向きをピン止めして図１のＹ
方向に向ける作用を奏する。また、前記２元系のＸ−Ｍ
ｎ合金において、元素Ｘの含有量はＸ＝３７〜６３原子
％（３７原子％以上、６３原子％以下；以下特に規定し
ない限り、〜で示す数値範囲の上限と下限は以上、以下
を意味する。）の範囲が好ましく、Ｘ＝４４〜５７原子
％の範囲がより好ましい。更に、前記３元系のＰｔ−Ｍ
ｎ−Ｘ’合金において、Ｐｔの含有量は３７〜６３原子
％の範囲（３７原子％以上、６３原子％以下）が好まし
く、元素Ｘ’の含有量はＸ’＝０.２〜１０原子％の範
囲が好ましい。また、３元系のＰｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金に
おいて、Ｐｔ＋Ｘ’の含有量は４４〜５７原子％の範囲
がより好ましい。
は、ＰｔＭｎ合金で形成されていることが好ましい。Ｐ
ｔＭｎ合金は従来から反強磁性層として使用されている
ＮｉＭｎ合金やＦｅＭｎ合金などに比べて耐食性に優
れ、しかもブロッキング温度が高く（３８０℃）、交換
結合磁界（交換異方性磁界）も大きい。また本発明で
は、前記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただしＸ
は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種、または２
種以上の元素である）合金、あるいは、Ｐｔ−Ｍｎ−
Ｘ’（ただしＸ’はＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａ
ｇのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で
反強磁性層２が形成されていてもよい。この反強磁性層
２は、一方向性交換結合による交換結合磁界により隣接
する固定磁性層３の磁化の向きをピン止めして図１のＹ
方向に向ける作用を奏する。また、前記２元系のＸ−Ｍ
ｎ合金において、元素Ｘの含有量はＸ＝３７〜６３原子
％（３７原子％以上、６３原子％以下；以下特に規定し
ない限り、〜で示す数値範囲の上限と下限は以上、以下
を意味する。）の範囲が好ましく、Ｘ＝４４〜５７原子
％の範囲がより好ましい。更に、前記３元系のＰｔ−Ｍ
ｎ−Ｘ’合金において、Ｐｔの含有量は３７〜６３原子
％の範囲（３７原子％以上、６３原子％以下）が好まし
く、元素Ｘ’の含有量はＸ’＝０.２〜１０原子％の範
囲が好ましい。また、３元系のＰｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金に
おいて、Ｐｔ＋Ｘ’の含有量は４４〜５７原子％の範囲
がより好ましい。
【００３０】これらの適正な組成範囲の合金を用い、成
膜したままでは不規則構造のものを熱処理（アニール処
理）することで規則構造とすることで大きな交換結合磁
界を発生する反強磁性層２を得ることができ、特にＰｔ
−Ｍｎ合金であれば８００（Ｏｅ）を超える交換結合磁
界を有し、交換結合磁界を失うブロッキング温度が３８
０℃の極めて高い優れた反強磁性層２を得ることができ
る。これらの合金は成膜したままでは不規則系の面心立
方構造（ｆｃｃ：格子定数がａ軸とｃ軸で同じ値）であ
るが、熱処理によりＣｕＡｕＩタイプの規則系の面心立
方構造（ｆｃｔ：ａ軸／ｃ軸≒０.９）に構造変態す
る。
膜したままでは不規則構造のものを熱処理（アニール処
理）することで規則構造とすることで大きな交換結合磁
界を発生する反強磁性層２を得ることができ、特にＰｔ
−Ｍｎ合金であれば８００（Ｏｅ）を超える交換結合磁
界を有し、交換結合磁界を失うブロッキング温度が３８
０℃の極めて高い優れた反強磁性層２を得ることができ
る。これらの合金は成膜したままでは不規則系の面心立
方構造（ｆｃｃ：格子定数がａ軸とｃ軸で同じ値）であ
るが、熱処理によりＣｕＡｕＩタイプの規則系の面心立
方構造（ｆｃｔ：ａ軸／ｃ軸≒０.９）に構造変態す
る。
【００３１】前記下地層６Ａは、Ｔａなどの非磁性導電
層からなることが好ましい。この下地層６Ａはこの上に
積層される軟磁性層６Ｂの膜質を整える目的で形成され
るものであるので、本実施形態では設けられているが、
省略しても差し支えない層である。前記軟磁性層６Ｂ
は、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、Ｃｏ合金などからなる。
層からなることが好ましい。この下地層６Ａはこの上に
積層される軟磁性層６Ｂの膜質を整える目的で形成され
るものであるので、本実施形態では設けられているが、
省略しても差し支えない層である。前記軟磁性層６Ｂ
は、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、Ｃｏ合金などからなる。
【００３２】前記副反強磁性層６Ｃとして用いるのは、
Ｘ''−Ｍｎ合金（ただし、Ｘ''は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、
Ｐｄ、Ｐｔの中から選択される１種または２種以上を示
す。）が用いられる。Ｘ''−Ｍｎ合金において、Ｘ''が
Ｒｕである場合にＲｕは１０〜４５原子％の範囲が好ま
しく、Ｘ''がＲｈまたはＩｒである場合にＲｈまたはＩ
ｒは１０〜４０原子％の範囲が好ましく、Ｘ''がＰｄま
たはＰｔである場合にＰｄまたはＰｔは１０〜２５原子
％の範囲が好ましい。なお、先の反強磁性層２に用いら
れる合金は成膜したままでは不規則構造であり、これに
熱処理を施すことで規則構造に変態させているが、副反
強磁性層６Ｃは先に記載の組成のものを成膜したままの
不規則構造のものを用いる。
Ｘ''−Ｍｎ合金（ただし、Ｘ''は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、
Ｐｄ、Ｐｔの中から選択される１種または２種以上を示
す。）が用いられる。Ｘ''−Ｍｎ合金において、Ｘ''が
Ｒｕである場合にＲｕは１０〜４５原子％の範囲が好ま
しく、Ｘ''がＲｈまたはＩｒである場合にＲｈまたはＩ
ｒは１０〜４０原子％の範囲が好ましく、Ｘ''がＰｄま
たはＰｔである場合にＰｄまたはＰｔは１０〜２５原子
％の範囲が好ましい。なお、先の反強磁性層２に用いら
れる合金は成膜したままでは不規則構造であり、これに
熱処理を施すことで規則構造に変態させているが、副反
強磁性層６Ｃは先に記載の組成のものを成膜したままの
不規則構造のものを用いる。
【００３３】Ｘ''−Ｍｎ合金において前述の組成を用い
たのは、先に本発明者が特開平９−３５２１２号（特願
平７−１８３１２１号）明細書で明らかにした如く、前
記組成範囲であるならば、適切な交換異方性磁界を有す
ると同時に優れた耐食性を有するためである。例えば、
Ｒｕ−Ｍｎ合金の場合、より好ましい範囲は１５.５〜
４４原子％であり、Ｒｈ−Ｍｎ合金の場合、より好まし
い範囲は１９.２〜３７原子％、Ｉｒ−Ｍｎ合金の場
合、より好ましい範囲は１５.２〜３５.５原子％、Ｐｄ
−Ｍｎ合金の場合、より好ましい範囲は１２.４〜２２.
６原子％、Ｐｔ−Ｍｎ合金の場合、より好ましい範囲は
１０.９〜２１.３原子％である。
たのは、先に本発明者が特開平９−３５２１２号（特願
平７−１８３１２１号）明細書で明らかにした如く、前
記組成範囲であるならば、適切な交換異方性磁界を有す
ると同時に優れた耐食性を有するためである。例えば、
Ｒｕ−Ｍｎ合金の場合、より好ましい範囲は１５.５〜
４４原子％であり、Ｒｈ−Ｍｎ合金の場合、より好まし
い範囲は１９.２〜３７原子％、Ｉｒ−Ｍｎ合金の場
合、より好ましい範囲は１５.２〜３５.５原子％、Ｐｄ
−Ｍｎ合金の場合、より好ましい範囲は１２.４〜２２.
６原子％、Ｐｔ−Ｍｎ合金の場合、より好ましい範囲は
１０.９〜２１.３原子％である。
【００３４】前記副反強磁性層６Ｃの磁化の向きは図１
のＸ1方向に調整されており、これにより交換異方性磁
界を軟磁性層６Ｂに作用させることでフリー磁性層５の
磁化が図１のＸ1方向に向けられて単磁区化されてい
る。副反強磁性層６Ｃの磁化の向きを調整するにはＸ1
方向（トラック幅Ｔw方向）に磁場を印加しながら副反
強磁性層６Ｃを成膜する磁場中成膜処理を行えば良い。
のＸ1方向に調整されており、これにより交換異方性磁
界を軟磁性層６Ｂに作用させることでフリー磁性層５の
磁化が図１のＸ1方向に向けられて単磁区化されてい
る。副反強磁性層６Ｃの磁化の向きを調整するにはＸ1
方向（トラック幅Ｔw方向）に磁場を印加しながら副反
強磁性層６Ｃを成膜する磁場中成膜処理を行えば良い。
【００３５】図１における磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
ＧＭＲ1では、前記導電層８からフリー磁性層５、非磁
性導電層４、及び固定磁性層３にセンス電流が与えられ
る。記録媒体から図１に示す図示Ｙ方向に磁界が与えら
れると、フリー磁性層５の磁化は図示Ｘ1方向からＹ方
向に変動し、このときの非磁性導電層４とフリー磁性層
５との界面、及び非磁性導電層４と固定磁性層３との界
面でスピンに依存した伝導電子の散乱が起こることによ
り、電気抵抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出
される。この際、固定磁性層３の磁化の向きは反強磁性
層２による異方性磁界により固定されているが、フリー
磁性層５の磁化の向きは回転できるので、磁気記録媒体
からの漏れ磁界が作用した状態になることでフリー磁性
層５の磁化の向きが回転する結果、磁気抵抗変化が起こ
る。そして、その場合、フリー磁性層５の磁化の回転が
円滑になされるためには、フリー磁性層５に図１のＸ1
方向に一軸異方性が付与されていてフリー磁性層５が単
磁区化されていること、即ちフリー磁性層５に縦バイア
ス磁界が付加されていることが好ましいので、軟磁性層
６Ｂを介して副反強磁性層６Ｃから受けている異方性磁
界の影響で一軸異方性が付与されたフリー磁性層５であ
るならば、バルクハウゼンノイズの生じないスムーズな
抵抗変化が得られ易くなる。
ＧＭＲ1では、前記導電層８からフリー磁性層５、非磁
性導電層４、及び固定磁性層３にセンス電流が与えられ
る。記録媒体から図１に示す図示Ｙ方向に磁界が与えら
れると、フリー磁性層５の磁化は図示Ｘ1方向からＹ方
向に変動し、このときの非磁性導電層４とフリー磁性層
５との界面、及び非磁性導電層４と固定磁性層３との界
面でスピンに依存した伝導電子の散乱が起こることによ
り、電気抵抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出
される。この際、固定磁性層３の磁化の向きは反強磁性
層２による異方性磁界により固定されているが、フリー
磁性層５の磁化の向きは回転できるので、磁気記録媒体
からの漏れ磁界が作用した状態になることでフリー磁性
層５の磁化の向きが回転する結果、磁気抵抗変化が起こ
る。そして、その場合、フリー磁性層５の磁化の回転が
円滑になされるためには、フリー磁性層５に図１のＸ1
方向に一軸異方性が付与されていてフリー磁性層５が単
磁区化されていること、即ちフリー磁性層５に縦バイア
ス磁界が付加されていることが好ましいので、軟磁性層
６Ｂを介して副反強磁性層６Ｃから受けている異方性磁
界の影響で一軸異方性が付与されたフリー磁性層５であ
るならば、バルクハウゼンノイズの生じないスムーズな
抵抗変化が得られ易くなる。
【００３６】次に、従来構造においてハードバイアス層
を設けた構造においてはハードバイアス層による磁化に
よってトラック幅領域内のフリー磁性層両端部に不感領
域を生じてしまい、狭トラック化の障害となっていた
が、前述の副反強磁性層６Ｃと軟磁性層６Ｂを用いたバ
イアス磁界付加機構にあっては、フリー磁性層５にこの
ような不感領域はほとんど生じないので図１に示す構造
を採用することでより狭トラック化に対応することがで
きる特徴を有する。
を設けた構造においてはハードバイアス層による磁化に
よってトラック幅領域内のフリー磁性層両端部に不感領
域を生じてしまい、狭トラック化の障害となっていた
が、前述の副反強磁性層６Ｃと軟磁性層６Ｂを用いたバ
イアス磁界付加機構にあっては、フリー磁性層５にこの
ような不感領域はほとんど生じないので図１に示す構造
を採用することでより狭トラック化に対応することがで
きる特徴を有する。
【００３７】また、特開平８−４５０３２号公報（特願
平７−１２２１０４号）に記載されている如く、熱処理
の必要なＮｉＭｎ合金を縦バイアス磁界印加用として用
い、ＦｅＭｎ合金層の反強磁性層をピン止め用として設
けた構造においては、ＮｉＭｎのブロッキング温度が４
００℃近傍でＦｅＭｎ合金のブロッキング温度が１５０
℃程度と低いので、縦バイアス磁界用のＮｉＭｎ合金層
を熱処理する際にピン止め用のＦｅＭｎ合金層の磁化に
も悪影響を与えてしまう問題があるが、本願発明構造で
あるならば、縦バイアス磁界印加用の副反強磁性層６Ｃ
に対する各処理が反強磁性層２に悪影響を及ぼすおそれ
はない。更に、ＦｅＭｎ合金は耐食性に劣るが、本願発
明で用いるＸ−Ｍｎ系、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’系合金である
ならば、ＦｅＭｎよりも耐食性に優れているので、耐環
境性にも優れた薄膜磁気ヘッドを提供できる。
平７−１２２１０４号）に記載されている如く、熱処理
の必要なＮｉＭｎ合金を縦バイアス磁界印加用として用
い、ＦｅＭｎ合金層の反強磁性層をピン止め用として設
けた構造においては、ＮｉＭｎのブロッキング温度が４
００℃近傍でＦｅＭｎ合金のブロッキング温度が１５０
℃程度と低いので、縦バイアス磁界用のＮｉＭｎ合金層
を熱処理する際にピン止め用のＦｅＭｎ合金層の磁化に
も悪影響を与えてしまう問題があるが、本願発明構造で
あるならば、縦バイアス磁界印加用の副反強磁性層６Ｃ
に対する各処理が反強磁性層２に悪影響を及ぼすおそれ
はない。更に、ＦｅＭｎ合金は耐食性に劣るが、本願発
明で用いるＸ−Ｍｎ系、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’系合金である
ならば、ＦｅＭｎよりも耐食性に優れているので、耐環
境性にも優れた薄膜磁気ヘッドを提供できる。
【００３８】ところで、図１において非磁性導電層４の
厚さ方向上下には、固定磁性層３とフリー磁性層５をそ
れぞれ単層構造として設けたが、これらを複層構造とす
ることもできる。巨大磁気抵抗変化を示すメカニズム
は、非磁性導電層４と固定磁性層３とフリー磁性層５と
の界面で生じる伝導電子のスピン依存散乱によるもので
あり、Ｃｕの非磁性導電層４に対してスピン依存散乱が
大きな組み合わせとしてＣｏ層が例示できるので、固定
磁性層３をＣｏ以外の材料で形成した場合に固定磁性層
３の非磁性導電層４側の部分を図１の２点鎖線で示すよ
うに薄いＣｏ層３ａで形成し、フリー磁性層５の非磁性
導電層４側の部分を図１の２点鎖線で示すように薄いＣ
ｏ層５ａで構成しても良い。
厚さ方向上下には、固定磁性層３とフリー磁性層５をそ
れぞれ単層構造として設けたが、これらを複層構造とす
ることもできる。巨大磁気抵抗変化を示すメカニズム
は、非磁性導電層４と固定磁性層３とフリー磁性層５と
の界面で生じる伝導電子のスピン依存散乱によるもので
あり、Ｃｕの非磁性導電層４に対してスピン依存散乱が
大きな組み合わせとしてＣｏ層が例示できるので、固定
磁性層３をＣｏ以外の材料で形成した場合に固定磁性層
３の非磁性導電層４側の部分を図１の２点鎖線で示すよ
うに薄いＣｏ層３ａで形成し、フリー磁性層５の非磁性
導電層４側の部分を図１の２点鎖線で示すように薄いＣ
ｏ層５ａで構成しても良い。
【００３９】以下に前記構造の巨大磁気抵抗効果型薄膜
素子ＧＭＲ１の製造方法の一例について説明する。図１
に示す構造の巨大磁気抵抗効果型薄膜素子ＧＭＲ1を製
造するには、基板上に保護層１６２と下部シールド層１
６３と下部ギャップ層１６４を形成し、この下部ギャッ
プ層１６４上に下地膜１とＰｔＭｎ合金の反強磁性層と
固定磁性層３と非磁性導電層４とフリー磁性層５と保護
層７を順次スパッタ等の成膜手段で成膜する。なお、基
板上に形成する保護層１６２と下部シールド層１６３と
下部ギャップ層１６４は図２〜図４に示す構成の薄膜磁
気ヘッドを製造する場合に必要な層なので、他の構造の
薄膜磁気ヘッドを製造する場合にはそれぞれ必要な層を
積層するものとする。
素子ＧＭＲ１の製造方法の一例について説明する。図１
に示す構造の巨大磁気抵抗効果型薄膜素子ＧＭＲ1を製
造するには、基板上に保護層１６２と下部シールド層１
６３と下部ギャップ層１６４を形成し、この下部ギャッ
プ層１６４上に下地膜１とＰｔＭｎ合金の反強磁性層と
固定磁性層３と非磁性導電層４とフリー磁性層５と保護
層７を順次スパッタ等の成膜手段で成膜する。なお、基
板上に形成する保護層１６２と下部シールド層１６３と
下部ギャップ層１６４は図２〜図４に示す構成の薄膜磁
気ヘッドを製造する場合に必要な層なので、他の構造の
薄膜磁気ヘッドを製造する場合にはそれぞれ必要な層を
積層するものとする。
【００４０】成膜処理が終了した時点において成膜した
ままの状態のＰｔＭｎ合金の反強磁性層２は不規則構造
のものであり固定磁性層３に対する交換異方性磁界はほ
とんど生じないか、生じたとしても固定磁性層３の磁化
の向きをピン止めするには不足であるが、この反強磁性
層に一方向の磁界（図１のＹ方向磁界：素子高さ方向の
磁界）を印加しながら２００〜３５０℃の範囲の温度に
加熱後徐冷するアニール処理を施すならば、不規則構造
の反強磁性層を規則構造の反強磁性層２に変態させるこ
とができ、この結果として極めて高い交換異方性磁界を
発生させて固定磁性層３の磁化の向きを強くピン止めす
ることができる。次に、下部ギャップ層１６４上の積層
膜にレジストを被せてイオンミリングにより加工し、図
１に示すような断面台形状の積層体Ｓ1に加工する。な
お、前記の熱処理は積層体Ｓ1に加工してから行っても
差し支えない。
ままの状態のＰｔＭｎ合金の反強磁性層２は不規則構造
のものであり固定磁性層３に対する交換異方性磁界はほ
とんど生じないか、生じたとしても固定磁性層３の磁化
の向きをピン止めするには不足であるが、この反強磁性
層に一方向の磁界（図１のＹ方向磁界：素子高さ方向の
磁界）を印加しながら２００〜３５０℃の範囲の温度に
加熱後徐冷するアニール処理を施すならば、不規則構造
の反強磁性層を規則構造の反強磁性層２に変態させるこ
とができ、この結果として極めて高い交換異方性磁界を
発生させて固定磁性層３の磁化の向きを強くピン止めす
ることができる。次に、下部ギャップ層１６４上の積層
膜にレジストを被せてイオンミリングにより加工し、図
１に示すような断面台形状の積層体Ｓ1に加工する。な
お、前記の熱処理は積層体Ｓ1に加工してから行っても
差し支えない。
【００４１】前記加工が終了したならば、この加工後に
積層体Ｓ1の両側の下部ギャップ層１６４上に、積層体
Ｓ1を挟むように下地層６Ａと軟磁性層６Ｂと副反強磁
性層６Ｃと導電層８とを積層する。ここで副反強磁性層
６Ｃを成膜する場合、図１のＸ1方向（トラック幅Ｔw方
向）に磁界を印加しながら成膜する磁場中成膜処理を行
うならば、副反強磁性層６Ｃによる一方向性交換結合に
よって、軟磁性層６Ｂをトラック幅方向に単磁区化する
ことができ、これによりフリー磁性層５に縦バイアス磁
界を印加することができる。
積層体Ｓ1の両側の下部ギャップ層１６４上に、積層体
Ｓ1を挟むように下地層６Ａと軟磁性層６Ｂと副反強磁
性層６Ｃと導電層８とを積層する。ここで副反強磁性層
６Ｃを成膜する場合、図１のＸ1方向（トラック幅Ｔw方
向）に磁界を印加しながら成膜する磁場中成膜処理を行
うならば、副反強磁性層６Ｃによる一方向性交換結合に
よって、軟磁性層６Ｂをトラック幅方向に単磁区化する
ことができ、これによりフリー磁性層５に縦バイアス磁
界を印加することができる。
【００４２】また、積層後に副反強磁性層６Ｃに２５０
℃以下の調質用あるいは歪取用の熱処理を施しても良
い。なお、この熱処理温度は副反強磁性層６Ｃが不規則
構造のままの状態を維持できる温度、換言すると熱処理
によって規則構造とならないような処理温度で行うもの
とする。なお、前述の磁場中成膜において、積層体Ｓ1
の温度は成膜装置の余熱で多少温度が上昇する程度か、
あるいは、前述の熱処理を施しても反強磁性層２を規則
構造に変態させる温度よりも低い温度で処理するので、
先の製造工程においてピン止めを行った反強磁性層２の
異方性磁界には特に影響はない。よって、固定磁性層３
の磁化の向きをピン止めしたままの状態で、このピン止
め方向に対して９０゜異なる方向にフリー磁性層５を単
磁区化することができ、良好な縦バイアス磁界をフリー
磁性層５に印加することができ、図１に示す構造を製造
することができる。
℃以下の調質用あるいは歪取用の熱処理を施しても良
い。なお、この熱処理温度は副反強磁性層６Ｃが不規則
構造のままの状態を維持できる温度、換言すると熱処理
によって規則構造とならないような処理温度で行うもの
とする。なお、前述の磁場中成膜において、積層体Ｓ1
の温度は成膜装置の余熱で多少温度が上昇する程度か、
あるいは、前述の熱処理を施しても反強磁性層２を規則
構造に変態させる温度よりも低い温度で処理するので、
先の製造工程においてピン止めを行った反強磁性層２の
異方性磁界には特に影響はない。よって、固定磁性層３
の磁化の向きをピン止めしたままの状態で、このピン止
め方向に対して９０゜異なる方向にフリー磁性層５を単
磁区化することができ、良好な縦バイアス磁界をフリー
磁性層５に印加することができ、図１に示す構造を製造
することができる。
【００４３】以上説明した方法によって図１に示す構造
の巨大磁気抵抗効果型薄膜素子ＧＭＲ1を製造する際
に、一度固定磁性層３の磁化の向きをピン止めした後に
反強磁性層２の異方性磁界に影響を及ぼさないようにし
て副反強磁性層６Ｃを形成することができる利点は、本
願発明製造方法に特有の効果であり、従来技術において
は実現できない特徴である。例えば、従来構造において
ハードバイアス層を設けた構造においてはハードバイア
ス層による磁化によってトラック幅領域内のフリー磁性
層両端部に不感領域を生じて狭トラック化の障害となっ
ていたが、前述の副反強磁性層６Ｃと軟磁性層６Ｂを用
いたバイアス磁界付加機構ではフリー磁性層５にこのよ
うな不感領域はほとんど生じないので狭トラック化に対
応することができる。
の巨大磁気抵抗効果型薄膜素子ＧＭＲ1を製造する際
に、一度固定磁性層３の磁化の向きをピン止めした後に
反強磁性層２の異方性磁界に影響を及ぼさないようにし
て副反強磁性層６Ｃを形成することができる利点は、本
願発明製造方法に特有の効果であり、従来技術において
は実現できない特徴である。例えば、従来構造において
ハードバイアス層を設けた構造においてはハードバイア
ス層による磁化によってトラック幅領域内のフリー磁性
層両端部に不感領域を生じて狭トラック化の障害となっ
ていたが、前述の副反強磁性層６Ｃと軟磁性層６Ｂを用
いたバイアス磁界付加機構ではフリー磁性層５にこのよ
うな不感領域はほとんど生じないので狭トラック化に対
応することができる。
【００４４】「第２実施形態」図５は本発明の第２実施
形態の薄膜磁気ヘッドに備えられる巨大磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子の一例を示す断面図である。なお、この第
２実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて全体の概略構造は
図２〜図４を基に先に説明した構造の薄膜磁気ヘッド１
５０と同等であるが、ＧＭＲヘッドｈ1に設けられてい
る磁気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ2が異なってい
る。よって、図５に示す第２実施形態の構造において
は、基板と下地層と磁気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ
2の部分について説明し、その他のスライダ部分とイン
ダクティブヘッド（書込ヘッド）部分の構造については
説明を省略する。更に図５に示す第２実施形態の構造に
おいては、基板を省略して記載したが、基板構造は図１
に示した第１実施形態の構造と同等であるので説明は省
略する。
形態の薄膜磁気ヘッドに備えられる巨大磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子の一例を示す断面図である。なお、この第
２実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて全体の概略構造は
図２〜図４を基に先に説明した構造の薄膜磁気ヘッド１
５０と同等であるが、ＧＭＲヘッドｈ1に設けられてい
る磁気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ2が異なってい
る。よって、図５に示す第２実施形態の構造において
は、基板と下地層と磁気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ
2の部分について説明し、その他のスライダ部分とイン
ダクティブヘッド（書込ヘッド）部分の構造については
説明を省略する。更に図５に示す第２実施形態の構造に
おいては、基板を省略して記載したが、基板構造は図１
に示した第１実施形態の構造と同等であるので説明は省
略する。
【００４５】この第２実施形態の構造において先に説明
した第１実施形態の構造と異なるのは、磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子ＧＭＲ2の構造である。この実施形態の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ2は、いわゆるトップ
型のシングルスピンバルブ構造であって、図５の下から
順に下地膜１とフリー磁性層５と非磁性導電層４と固定
磁性層３と反強磁性層２と保護層７が積層された断面台
形状の積層体Ｓ2とされ、その左右両側傾斜部分に下地
層６Ａと軟磁性層６Ｂと副反強磁性層６Ｃと導電層８と
が積層されて構成されており、軟磁性層６が図５のＸ1
方向に磁化されることによりフリー磁性層５の磁化が図
５の矢印に示すようにＸ1方向に揃えられている。
した第１実施形態の構造と異なるのは、磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子ＧＭＲ2の構造である。この実施形態の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ2は、いわゆるトップ
型のシングルスピンバルブ構造であって、図５の下から
順に下地膜１とフリー磁性層５と非磁性導電層４と固定
磁性層３と反強磁性層２と保護層７が積層された断面台
形状の積層体Ｓ2とされ、その左右両側傾斜部分に下地
層６Ａと軟磁性層６Ｂと副反強磁性層６Ｃと導電層８と
が積層されて構成されており、軟磁性層６が図５のＸ1
方向に磁化されることによりフリー磁性層５の磁化が図
５の矢印に示すようにＸ1方向に揃えられている。
【００４６】本第２実施形態の下地膜１とフリー磁性層
５と非磁性導電層４と固定磁性層３と保護層７と下地層
６Ａと軟磁性層６Ｂと副反強磁性層６Ｃの構成材料は先
の第１実施形態の場合と同等とされる。また、反強磁性
層５を構成する材料も同等であるがその好ましい組成範
囲は若干異なる。反強磁性層５を構成する２元系のＸ−
Ｍｎ合金において、元素Ｘの含有量はＸ＝３７〜６３原
子％（３７原子％以上、６３原子％以下）の範囲が好ま
しいが、Ｘ＝４７〜５７原子％の範囲がより好ましい。
更に、前記３元系のＰｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金において、Ｐ
ｔの含有量は３７〜６３原子％の範囲が好ましく、元素
Ｘ’の含有量はＸ’＝０.２〜１０原子％の範囲が好ま
しい。また、３元系のＰｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金において、
Ｐｔ＋Ｘ’の含有量は４７〜５７原子％の範囲がより好
ましい。
５と非磁性導電層４と固定磁性層３と保護層７と下地層
６Ａと軟磁性層６Ｂと副反強磁性層６Ｃの構成材料は先
の第１実施形態の場合と同等とされる。また、反強磁性
層５を構成する材料も同等であるがその好ましい組成範
囲は若干異なる。反強磁性層５を構成する２元系のＸ−
Ｍｎ合金において、元素Ｘの含有量はＸ＝３７〜６３原
子％（３７原子％以上、６３原子％以下）の範囲が好ま
しいが、Ｘ＝４７〜５７原子％の範囲がより好ましい。
更に、前記３元系のＰｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金において、Ｐ
ｔの含有量は３７〜６３原子％の範囲が好ましく、元素
Ｘ’の含有量はＸ’＝０.２〜１０原子％の範囲が好ま
しい。また、３元系のＰｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金において、
Ｐｔ＋Ｘ’の含有量は４７〜５７原子％の範囲がより好
ましい。
【００４７】この第２実施形態の構造においても副反強
磁性層６Ｃが軟磁性層６Ｂに作用させる一方向性結合磁
界の作用により、軟磁性層６Ｂがフリー磁性層５に縦バ
イアス磁界を印加するとともにフリー磁性層５の磁化の
向きを図５のＸ1方向に揃えてフリー磁性層５を単磁区
化することができる。また、本実施形態においてその他
の効果は先の実施形態と同様である。
磁性層６Ｃが軟磁性層６Ｂに作用させる一方向性結合磁
界の作用により、軟磁性層６Ｂがフリー磁性層５に縦バ
イアス磁界を印加するとともにフリー磁性層５の磁化の
向きを図５のＸ1方向に揃えてフリー磁性層５を単磁区
化することができる。また、本実施形態においてその他
の効果は先の実施形態と同様である。
【００４８】「第３実施形態」図６は本発明の第３実施
形態の薄膜磁気ヘッドに備えられる基板と磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子の一例を示す断面図である。なお、この
第３実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて全体の概略構造
は図２〜図４を基に先に説明した構造の薄膜磁気ヘッド
１５０と同等であるが、ＧＭＲヘッドｈ1に設けられて
いる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子が異なっている。よっ
て、図６に示す第３実施形態の構造について、磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子の部分について説明し、その他のス
ライダ部分とインダクティブヘッド（書込ヘッド）部分
の構造について説明を省略する。更に図６に示す第３実
施形態の構造においては、基板を省略して記載したが、
基板の構造は図１に示した第１実施形態の構造と同等で
あるので詳細な説明は省略する。
形態の薄膜磁気ヘッドに備えられる基板と磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子の一例を示す断面図である。なお、この
第３実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて全体の概略構造
は図２〜図４を基に先に説明した構造の薄膜磁気ヘッド
１５０と同等であるが、ＧＭＲヘッドｈ1に設けられて
いる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子が異なっている。よっ
て、図６に示す第３実施形態の構造について、磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子の部分について説明し、その他のス
ライダ部分とインダクティブヘッド（書込ヘッド）部分
の構造について説明を省略する。更に図６に示す第３実
施形態の構造においては、基板を省略して記載したが、
基板の構造は図１に示した第１実施形態の構造と同等で
あるので詳細な説明は省略する。
【００４９】この第３実施形態の構造において先に説明
した第１実施形態の構造と異なるのは、磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子ＧＭＲ3の構造である。この実施形態の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ3は、いわゆるデュア
ル型スピンバルブ構造であり、図６の下から順に下地膜
１と反強磁性層２と固定磁性層３と非磁性導電層４とフ
リー磁性層５と非磁性導電層４と固定磁性層３と反強磁
性層２と保護層７が積層された断面台形状の積層体Ｓ3
とされ、その左右両側傾斜部分側に各々下地層６Ａと軟
磁性層６Ｂと副反強磁性層６Ｃと導電層８とが積層され
て構成されており、反強磁性層６Ｂの強磁性結合により
軟磁性層６Ｂが図５のＸ1方向に縦バイアス磁界を印加
することによりフリー磁性層５の磁化が図５の矢印に示
すようにＸ1方向に揃えられている。また、本実施形態
においてその他の効果は先の実施形態と同様である。
した第１実施形態の構造と異なるのは、磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子ＧＭＲ3の構造である。この実施形態の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ3は、いわゆるデュア
ル型スピンバルブ構造であり、図６の下から順に下地膜
１と反強磁性層２と固定磁性層３と非磁性導電層４とフ
リー磁性層５と非磁性導電層４と固定磁性層３と反強磁
性層２と保護層７が積層された断面台形状の積層体Ｓ3
とされ、その左右両側傾斜部分側に各々下地層６Ａと軟
磁性層６Ｂと副反強磁性層６Ｃと導電層８とが積層され
て構成されており、反強磁性層６Ｂの強磁性結合により
軟磁性層６Ｂが図５のＸ1方向に縦バイアス磁界を印加
することによりフリー磁性層５の磁化が図５の矢印に示
すようにＸ1方向に揃えられている。また、本実施形態
においてその他の効果は先の実施形態と同様である。
【００５０】本第３実施形態の下地膜１と固定磁性層３
と非磁性導電層４とフリー磁性層５と保護層７の構成材
料は先の第１実施形態の場合と同等とされる。また、反
強磁性層５を構成する材料も同等である。
と非磁性導電層４とフリー磁性層５と保護層７の構成材
料は先の第１実施形態の場合と同等とされる。また、反
強磁性層５を構成する材料も同等である。
【００５１】この第３実施形態の構造においても副反強
磁性層６Ｃの一方向性交換結合磁界の影響を受けた軟磁
性層６Ｂが発生させる縦バイアス磁界の作用によりフリ
ー磁性層５の磁化の向きを図１のＸ1方向に揃えること
ができる。また、本実施形態においてその他の効果は先
の実施形態と同様である。
磁性層６Ｃの一方向性交換結合磁界の影響を受けた軟磁
性層６Ｂが発生させる縦バイアス磁界の作用によりフリ
ー磁性層５の磁化の向きを図１のＸ1方向に揃えること
ができる。また、本実施形態においてその他の効果は先
の実施形態と同様である。
【００５２】「第４実施形態」図７、図８は本発明にお
ける第４実施形態の薄膜磁気ヘッドに備えられる磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子の一例を模式図的に示した図であ
る。なお、この第４実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて
全体の概略構造は図２〜図４を基に先に説明した構造の
薄膜磁気ヘッド１５０と同等であるが、ＧＭＲヘッドｈ
1に設けられている磁気抵抗効果型薄膜磁気素子が異な
っている。よって、図７に示す第４実施形態の構造にお
いては、磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の部分について説
明し、その他のスライダ部分とインダクティブヘッド
（書込ヘッド）部分の構造については説明を省略する。
更に図７に示す第４実施形態の構造においては、基板部
分を省略して記載したが、基板部分の構造は図１に示し
た第１実施形態の構造と同等であるので詳細な説明は省
略する。
ける第４実施形態の薄膜磁気ヘッドに備えられる磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子の一例を模式図的に示した図であ
る。なお、この第４実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて
全体の概略構造は図２〜図４を基に先に説明した構造の
薄膜磁気ヘッド１５０と同等であるが、ＧＭＲヘッドｈ
1に設けられている磁気抵抗効果型薄膜磁気素子が異な
っている。よって、図７に示す第４実施形態の構造にお
いては、磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の部分について説
明し、その他のスライダ部分とインダクティブヘッド
（書込ヘッド）部分の構造については説明を省略する。
更に図７に示す第４実施形態の構造においては、基板部
分を省略して記載したが、基板部分の構造は図１に示し
た第１実施形態の構造と同等であるので詳細な説明は省
略する。
【００５３】図７に示す磁気抵抗効果型薄膜磁気素子Ｇ
ＭＲ4は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、及
びフリー磁性層が一層ずつ形成され、反強磁性層が底部
側に設けられた、いわゆるボトム型シングルスピンバル
ブ薄膜磁気素子の１種であり、最も下に形成された層
は、Ｔａなどの非磁性材料で形成された下地膜１０であ
って、この下地膜１０の下に基板側の下部ギャップ層１
６４が設けられた構造となる。図７の構造では前記下地
膜１０の上に、反強磁性層１１が形成され、反強磁性層
１１の上に、第１の固定磁性層１２が形成されている。
そして図７に示すように前記第１の固定磁性層１２の上
には非磁性中間層１３が形成され、さらに前記非磁性中
間層１３の上に第２の固定磁性層１４が形成され、その
上に順に、非磁性導電層１５と、層１７及び層１８から
なるフリー磁性層１６と、保護層１９とが積層されて積
層体Ｓ4が形成されている。前記第ｌの固定磁性層１２
及び第２の固定磁性層１４は、例えばＣｏ膜、ＮｉＦｅ
合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金などで形成され
ている。
ＭＲ4は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、及
びフリー磁性層が一層ずつ形成され、反強磁性層が底部
側に設けられた、いわゆるボトム型シングルスピンバル
ブ薄膜磁気素子の１種であり、最も下に形成された層
は、Ｔａなどの非磁性材料で形成された下地膜１０であ
って、この下地膜１０の下に基板側の下部ギャップ層１
６４が設けられた構造となる。図７の構造では前記下地
膜１０の上に、反強磁性層１１が形成され、反強磁性層
１１の上に、第１の固定磁性層１２が形成されている。
そして図７に示すように前記第１の固定磁性層１２の上
には非磁性中間層１３が形成され、さらに前記非磁性中
間層１３の上に第２の固定磁性層１４が形成され、その
上に順に、非磁性導電層１５と、層１７及び層１８から
なるフリー磁性層１６と、保護層１９とが積層されて積
層体Ｓ4が形成されている。前記第ｌの固定磁性層１２
及び第２の固定磁性層１４は、例えばＣｏ膜、ＮｉＦｅ
合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金などで形成され
ている。
【００５４】また、本発明では、前記反強磁性層１１は
ＰｔＭｎ合金で形成されていることが好ましい。ＰｔＭ
ｎ合金は、従来から反強磁性層として使用されているＮ
ｉＭｎ合金やＦｅＭｎ合金などに比べて耐食性に優れ、
しかも、ブロッキング温度が高く、交換結合磁界（交換
異方性磁界）も大きい。また本発明では、前記ＰｔＭｎ
合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒ
ｈ，Ｒｕのいずれか１種、または２種以上の元素であ
る）合金、あるいは、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’（ただしＸ’
は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１
種または２種以上の元素である）合金で形成されていて
もよい。また、これら各合金の組成については、先の第
１実施形態の構造のＸ−Ｍｎ合金およびＰｔ−Ｍｎ−
Ｘ’合金と同等で良い。
ＰｔＭｎ合金で形成されていることが好ましい。ＰｔＭ
ｎ合金は、従来から反強磁性層として使用されているＮ
ｉＭｎ合金やＦｅＭｎ合金などに比べて耐食性に優れ、
しかも、ブロッキング温度が高く、交換結合磁界（交換
異方性磁界）も大きい。また本発明では、前記ＰｔＭｎ
合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒ
ｈ，Ｒｕのいずれか１種、または２種以上の元素であ
る）合金、あるいは、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’（ただしＸ’
は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１
種または２種以上の元素である）合金で形成されていて
もよい。また、これら各合金の組成については、先の第
１実施形態の構造のＸ−Ｍｎ合金およびＰｔ−Ｍｎ−
Ｘ’合金と同等で良い。
【００５５】ところで図７に示す第１の固定磁性層１２
及び第２の固定磁性層１４に示されている矢印は、それ
ぞれの磁気モーメントの大きさ及びその方向を表してお
り、前記磁気モーメントの大きさは、飽和磁化（Ｍｓ）
と膜厚（ｔ）とをかけた値で選定される。
及び第２の固定磁性層１４に示されている矢印は、それ
ぞれの磁気モーメントの大きさ及びその方向を表してお
り、前記磁気モーメントの大きさは、飽和磁化（Ｍｓ）
と膜厚（ｔ）とをかけた値で選定される。
【００５６】図７に示す第ｌの固定磁性層１２と第２の
固定磁性層１４とは同じ材質、例えばＣｏ膜で形成さ
れ、しかも第２の固定磁性層１４の膜厚ｔＰ2が、第１
の固定磁性層１２の膜厚ｔＰ1よりも大きく形成されて
いるために、第２の固定磁性層１４の方が第１の固定磁
性層１２に比べ磁気モーメントが大きくなっている。な
お、本実施形態では、第１の固定磁性層１２及び第２の
固定磁性層１４が異なる磁気モーメントを有することを
必要としており、従って、第１の固定磁性層１２の膜厚
ｔＰ1が第２の固定磁性層１４の膜厚ｔＰ2より厚く形成
されていてもよい。図７に示すように第１の固定磁性層
１２は図示Ｙ方向、すなわち記録媒体から離れる方向
（素子高さ方向あるいはハイト方向）に磁化されてお
り、非磁性中間層１３を介して対向する第２の固定磁性
層１４の磁化は前記第ｌの固定磁性層１２の磁化方向と
反平行（フェリ状態）に磁化されている。
固定磁性層１４とは同じ材質、例えばＣｏ膜で形成さ
れ、しかも第２の固定磁性層１４の膜厚ｔＰ2が、第１
の固定磁性層１２の膜厚ｔＰ1よりも大きく形成されて
いるために、第２の固定磁性層１４の方が第１の固定磁
性層１２に比べ磁気モーメントが大きくなっている。な
お、本実施形態では、第１の固定磁性層１２及び第２の
固定磁性層１４が異なる磁気モーメントを有することを
必要としており、従って、第１の固定磁性層１２の膜厚
ｔＰ1が第２の固定磁性層１４の膜厚ｔＰ2より厚く形成
されていてもよい。図７に示すように第１の固定磁性層
１２は図示Ｙ方向、すなわち記録媒体から離れる方向
（素子高さ方向あるいはハイト方向）に磁化されてお
り、非磁性中間層１３を介して対向する第２の固定磁性
層１４の磁化は前記第ｌの固定磁性層１２の磁化方向と
反平行（フェリ状態）に磁化されている。
【００５７】第１の固定磁性層１２は、反強磁性層１１
に接して形成され、磁場中アニール（熱処理）を施すこ
とにより、前記第１の固定磁性層１２と反強磁性層１１
との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生
し、例えば図７に示すように、前記第１の固定磁性層１
２の磁化が、図示Ｙ方向に固定される。前記第１の固定
磁性層１２の磁化が、図示Ｙ方向に固定されると、非磁
性中間層１２を介して対向する第２の固定磁性層１４の
磁化は、第１の固定磁性層１２の磁化と反平行の状態で
固定される。
に接して形成され、磁場中アニール（熱処理）を施すこ
とにより、前記第１の固定磁性層１２と反強磁性層１１
との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生
し、例えば図７に示すように、前記第１の固定磁性層１
２の磁化が、図示Ｙ方向に固定される。前記第１の固定
磁性層１２の磁化が、図示Ｙ方向に固定されると、非磁
性中間層１２を介して対向する第２の固定磁性層１４の
磁化は、第１の固定磁性層１２の磁化と反平行の状態で
固定される。
【００５８】交換結合磁界が大きいほど、第１の固定磁
性層１２の磁化と第２の固定磁性層１４の磁化を安定し
て反平行状態に保つことが可能であり、特に本実施形態
では反強磁性層１１としてブロッキング温度が高く、し
かも第１の固定磁性層１２との界面で大きい交換結合磁
界（交換異方性磁界）を発生させるＰｔＭｎ合金を使用
することで、前記第１の固定磁性層１２及び第２の固定
磁性層１４の磁化状態を熱的にも安定して保つことがで
きる。
性層１２の磁化と第２の固定磁性層１４の磁化を安定し
て反平行状態に保つことが可能であり、特に本実施形態
では反強磁性層１１としてブロッキング温度が高く、し
かも第１の固定磁性層１２との界面で大きい交換結合磁
界（交換異方性磁界）を発生させるＰｔＭｎ合金を使用
することで、前記第１の固定磁性層１２及び第２の固定
磁性層１４の磁化状態を熱的にも安定して保つことがで
きる。
【００５９】以上のように本実施形態では、第１の固定
磁性層１２と第２の固定磁性層１４との膜厚比を適正な
範囲内に収めることによって、交換結合磁界（Ｈｅｘ）
を大きくでき、第１の固定磁性層１２と第２の固定磁性
層１４の磁化を、熱的にも安定した反平行状態（フェリ
状態）に保つことができ、しかも△ＭＲ（抵抗変化率）
＼を従来と同程度に確保することが可能である。
磁性層１２と第２の固定磁性層１４との膜厚比を適正な
範囲内に収めることによって、交換結合磁界（Ｈｅｘ）
を大きくでき、第１の固定磁性層１２と第２の固定磁性
層１４の磁化を、熱的にも安定した反平行状態（フェリ
状態）に保つことができ、しかも△ＭＲ（抵抗変化率）
＼を従来と同程度に確保することが可能である。
【００６０】次に、図７に示す第１の固定磁性層１２と
第２の固定磁性層１４との間に介在する非磁性中間層１
３に関して説明する。本発明では、第ｌの固定磁性層１
２と第２の固定磁性層１４との間に介在する非磁性中間
層１３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち
ｌ種あるいは２種以上の合金で形成されていることが好
ましい。
第２の固定磁性層１４との間に介在する非磁性中間層１
３に関して説明する。本発明では、第ｌの固定磁性層１
２と第２の固定磁性層１４との間に介在する非磁性中間
層１３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち
ｌ種あるいは２種以上の合金で形成されていることが好
ましい。
【００６１】図７に示すように、第２の固定磁性層１４
の上には、Ｃｕなどで形成された非磁性導電層１５が形
成され、さらに前記非磁性導電層１５の上にフリー磁性
層１６が形成されている。図７に示すようにフリー磁性
層１６は、２層で形成されており、前記非磁性導電層１
５に接する側に形成された符号１７の層はＣｏ膜で形成
されている。またもう一方の層１８は、ＮｉＦｅ合金
や、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形
成されている。なお非磁性導電層１５に接する側にＣｏ
膜の層１７を形成する理由は、Ｃｕにより形成された前
記非磁性導電層１５との界面での金属元素等の拡散を防
止でき、また、△ＭＲ（抵抗変化率）を大きくできるか
らである。なお符号１９はＴａなどで形成された保護層
である。
の上には、Ｃｕなどで形成された非磁性導電層１５が形
成され、さらに前記非磁性導電層１５の上にフリー磁性
層１６が形成されている。図７に示すようにフリー磁性
層１６は、２層で形成されており、前記非磁性導電層１
５に接する側に形成された符号１７の層はＣｏ膜で形成
されている。またもう一方の層１８は、ＮｉＦｅ合金
や、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形
成されている。なお非磁性導電層１５に接する側にＣｏ
膜の層１７を形成する理由は、Ｃｕにより形成された前
記非磁性導電層１５との界面での金属元素等の拡散を防
止でき、また、△ＭＲ（抵抗変化率）を大きくできるか
らである。なお符号１９はＴａなどで形成された保護層
である。
【００６２】また、図８に示す磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子ＧＭＲ4の左右両側には、先の第１実施形態の下地
層６Ａと同等の材料からなる下地層１３０Ａと、先の第
１実施形態の軟磁性層６Ｂと同等の材料からなる軟磁性
層１３０Ｂと、先の第１実施形態の副反強磁性層６Ｃと
同等の材料からなる副反強磁性層１３０Ｃと、Ｃｕ、Ｗ
またはＣｒの導電膜で形成された導電層１３１が形成さ
れており、前記副反強磁性層１３０Ｃの影響を受けた軟
磁性層１３０Ｂにより、前記フリー磁性層１６の磁化
は、図示Ｘ1方向に向けられた状態となっている。
素子ＧＭＲ4の左右両側には、先の第１実施形態の下地
層６Ａと同等の材料からなる下地層１３０Ａと、先の第
１実施形態の軟磁性層６Ｂと同等の材料からなる軟磁性
層１３０Ｂと、先の第１実施形態の副反強磁性層６Ｃと
同等の材料からなる副反強磁性層１３０Ｃと、Ｃｕ、Ｗ
またはＣｒの導電膜で形成された導電層１３１が形成さ
れており、前記副反強磁性層１３０Ｃの影響を受けた軟
磁性層１３０Ｂにより、前記フリー磁性層１６の磁化
は、図示Ｘ1方向に向けられた状態となっている。
【００６３】この第４実施形態の構造においても軟磁性
層１３０Ｂが作用させる縦バイアス磁界の影響によりフ
リー磁性層１６の磁化の向きが図８のＸ1方向に揃えら
れて一軸異方性が付与されて単磁区化されている。ま
た、本実施形態においてその他の効果は先の実施形態と
同様である。
層１３０Ｂが作用させる縦バイアス磁界の影響によりフ
リー磁性層１６の磁化の向きが図８のＸ1方向に揃えら
れて一軸異方性が付与されて単磁区化されている。ま
た、本実施形態においてその他の効果は先の実施形態と
同様である。
【００６４】図７、８における磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子ＧＭＲ4では、前記導電層１３１からフリー磁性層
１６、非磁性導電層１５、及び第２の固定磁性層１４に
センス電流が与えられる。記録媒体から図７、８に示す
図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー磁性層１６の
磁化は図示Ｘ1方向からＹ方向に変動し、このときの非
磁性導電層１５とフリー磁性層１６との界面、及び非磁
性導電層１５と第２の固定磁性層１４との界面でスピン
に依存した伝導電子の散乱が起こることにより、電気抵
抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。そ
の際、軟磁性層１３０Ｂが作用させる縦バイアス磁界に
よりフリー磁性層２１が単磁区化されているので、バル
クハウゼンノイズを生じない円滑な抵抗変化を得ること
ができる。また、本実施形態においてその他の効果は先
の実施形態と同様である。
素子ＧＭＲ4では、前記導電層１３１からフリー磁性層
１６、非磁性導電層１５、及び第２の固定磁性層１４に
センス電流が与えられる。記録媒体から図７、８に示す
図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー磁性層１６の
磁化は図示Ｘ1方向からＹ方向に変動し、このときの非
磁性導電層１５とフリー磁性層１６との界面、及び非磁
性導電層１５と第２の固定磁性層１４との界面でスピン
に依存した伝導電子の散乱が起こることにより、電気抵
抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。そ
の際、軟磁性層１３０Ｂが作用させる縦バイアス磁界に
よりフリー磁性層２１が単磁区化されているので、バル
クハウゼンノイズを生じない円滑な抵抗変化を得ること
ができる。また、本実施形態においてその他の効果は先
の実施形態と同様である。
【００６５】ところで前記センス電流は、実際には、第
１の固定磁性層１２と非磁性中間層１３の界面などにも
流れる。前記第１の固定磁性層１２は△ＭＲに直接関与
せず、前記第１の固定磁性層１２は、△ＭＲに関与する
第２の固定磁性層１４を適正な方向に固定するための、
いわば補助的な役割を担った層となっている。このため
センス電流が、第１の固定磁性層１２及び非磁性中間層
１３に流れることは、シャントロス（電流ロス）になる
が、このシャントロスの量は非常に少なく、本実施形態
では、従来とほぼ同程度の△ＭＲを得ることが可能とな
っている。
１の固定磁性層１２と非磁性中間層１３の界面などにも
流れる。前記第１の固定磁性層１２は△ＭＲに直接関与
せず、前記第１の固定磁性層１２は、△ＭＲに関与する
第２の固定磁性層１４を適正な方向に固定するための、
いわば補助的な役割を担った層となっている。このため
センス電流が、第１の固定磁性層１２及び非磁性中間層
１３に流れることは、シャントロス（電流ロス）になる
が、このシャントロスの量は非常に少なく、本実施形態
では、従来とほぼ同程度の△ＭＲを得ることが可能とな
っている。
【００６６】「第５実施形態」図９、図１０は、本発明
の第５の実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造
を模式図的に示した横断面図である。この形態の磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ5は、図７のボトム型スピ
ンバルブ薄膜磁気素子の膜構成を逆にして形成したトッ
プ型シングルスピンバルブ薄膜磁気素子構造である。
の第５の実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造
を模式図的に示した横断面図である。この形態の磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ5は、図７のボトム型スピ
ンバルブ薄膜磁気素子の膜構成を逆にして形成したトッ
プ型シングルスピンバルブ薄膜磁気素子構造である。
【００６７】即ち、図９、図１０に示す磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子ＧＭＲ5にあっては、下地膜１０、ＮｉＦ
ｅ膜２２、Ｃｏ膜２３（ＮｉＦｅ膜２２とＣｏ膜２３を
合わせてフリー磁性層２１）、非磁性導電層２４、第２
の固定磁性層２５、非磁性中間層２６、第１の固定磁性
層２７、反強磁性層２８、及び保護層２９の順で積層さ
れて積層体Ｓ5が構成されている。前記反強磁性層２８
は、先の第２実施形態の反強磁性層２と同等のＰｔＭｎ
合金あるいはＸ−Ｍｎ合金で形成されていることが好ま
しい。
薄膜磁気素子ＧＭＲ5にあっては、下地膜１０、ＮｉＦ
ｅ膜２２、Ｃｏ膜２３（ＮｉＦｅ膜２２とＣｏ膜２３を
合わせてフリー磁性層２１）、非磁性導電層２４、第２
の固定磁性層２５、非磁性中間層２６、第１の固定磁性
層２７、反強磁性層２８、及び保護層２９の順で積層さ
れて積層体Ｓ5が構成されている。前記反強磁性層２８
は、先の第２実施形態の反強磁性層２と同等のＰｔＭｎ
合金あるいはＸ−Ｍｎ合金で形成されていることが好ま
しい。
【００６８】次に図９、図１０に示す第１の固定磁性層
２７と第２の固定磁性層２５との間に介在する非磁性中
間層２６は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのう
ち１種あるいは２種以上の合金で形成されていることが
好ましい。図９、１０に示すスピンバルブ型薄膜磁気素
子では、第１の固定磁性層２７の膜厚ｔＰ1は、第２の
固定磁性層２５の膜厚ｔＰ2と異なる値で形成され、例
えば前記第１の固定磁性層２７の膜厚ｔＰ1の方が、第
２の固定磁性層２５の膜厚ｔＰ2よりも厚く形成されて
いる。また前記第１の固定磁性層２７の磁化が、図示Ｙ
方向に磁化され、前記第２の固定磁性層２５の磁化は図
示Ｙ方向と逆の方向に磁化されて、第１の固定磁性層２
７と第２の固定磁性層２５磁化はフェリ状態となってい
る。なお、図１０に示すように、下地膜１０から保護層
２９までの積層体Ｓ5の左右両側には、先の第４実施形
態の構造と同様に下地層１３０Ａと軟磁性層１３０Ｂと
副反強磁性層１３０Ｃと導電層１３１が形成されてお
り、前記軟磁性層１３０Ｂから縦バイアス磁界が印加さ
れることによって、フリー磁性層２１の磁化が図示Ｘ1
方向に揃えられている。
２７と第２の固定磁性層２５との間に介在する非磁性中
間層２６は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのう
ち１種あるいは２種以上の合金で形成されていることが
好ましい。図９、１０に示すスピンバルブ型薄膜磁気素
子では、第１の固定磁性層２７の膜厚ｔＰ1は、第２の
固定磁性層２５の膜厚ｔＰ2と異なる値で形成され、例
えば前記第１の固定磁性層２７の膜厚ｔＰ1の方が、第
２の固定磁性層２５の膜厚ｔＰ2よりも厚く形成されて
いる。また前記第１の固定磁性層２７の磁化が、図示Ｙ
方向に磁化され、前記第２の固定磁性層２５の磁化は図
示Ｙ方向と逆の方向に磁化されて、第１の固定磁性層２
７と第２の固定磁性層２５磁化はフェリ状態となってい
る。なお、図１０に示すように、下地膜１０から保護層
２９までの積層体Ｓ5の左右両側には、先の第４実施形
態の構造と同様に下地層１３０Ａと軟磁性層１３０Ｂと
副反強磁性層１３０Ｃと導電層１３１が形成されてお
り、前記軟磁性層１３０Ｂから縦バイアス磁界が印加さ
れることによって、フリー磁性層２１の磁化が図示Ｘ1
方向に揃えられている。
【００６９】この第５実施形態の構造においてもフリー
磁性層２１に軟磁性層１３０Ｂから縦バイアス磁界が印
加されてフリー磁性層２１の磁化の向きが図１０のＸ1
方向に向けられている。
磁性層２１に軟磁性層１３０Ｂから縦バイアス磁界が印
加されてフリー磁性層２１の磁化の向きが図１０のＸ1
方向に向けられている。
【００７０】図９、１０における磁気抵抗効果型薄膜磁
気素子ＧＭＲ5では、前記導電層１３１からフリー磁性
層２１、非磁性導電層２４、及び固定磁性層２５、２７
にセンス電流が与えられる。記録媒体から図１０に示す
図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー磁性層２１の
磁化は図示Ｘ1方向からＹ方向に変動し、このとぎの非
磁性導電層２４とフリー磁性層２１との界面、及び非磁
性導電層２４と第２の固定磁性層２５との界面でスピン
に依存した伝導電子の散乱が起こることにより、電気抵
抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。そ
の際、軟磁性層１３０Ｂの誘導磁気異方性によりフリー
磁性層２１に縦バイアス磁界が印加されて単磁区化され
ているので、バルクハウゼンノイズを生じない円滑な抵
抗変化を選ることができる。また、本実施形態において
その他の効果は先の実施形態と同様である。
気素子ＧＭＲ5では、前記導電層１３１からフリー磁性
層２１、非磁性導電層２４、及び固定磁性層２５、２７
にセンス電流が与えられる。記録媒体から図１０に示す
図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー磁性層２１の
磁化は図示Ｘ1方向からＹ方向に変動し、このとぎの非
磁性導電層２４とフリー磁性層２１との界面、及び非磁
性導電層２４と第２の固定磁性層２５との界面でスピン
に依存した伝導電子の散乱が起こることにより、電気抵
抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。そ
の際、軟磁性層１３０Ｂの誘導磁気異方性によりフリー
磁性層２１に縦バイアス磁界が印加されて単磁区化され
ているので、バルクハウゼンノイズを生じない円滑な抵
抗変化を選ることができる。また、本実施形態において
その他の効果は先の実施形態と同様である。
【００７１】「第６実施形態」図１１は本発明の第６実
施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を模式図的
に示した横断面図、図１２は図１１に示す磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た構造を
模式的に示した断面図である。この磁気抵抗効果型薄膜
磁気素子ＧＭＲ6は、フリー磁性層を中心としてその上
下に非磁性導電層、固定磁性層、及び反強磁性層が１層
ずつ形成された、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜
磁気素子である。このデュアルスピンバルブ型薄膜磁気
素子では、フリー磁性層／非磁性導電層／固定磁性層の
この３層の組合わせが２組存在するため前述のシングル
スピンバルブ型薄膜磁気素子に比べて大きな△ＭＲを期
待でき、高密度記録化に対応できるものとなっている。
施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を模式図的
に示した横断面図、図１２は図１１に示す磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た構造を
模式的に示した断面図である。この磁気抵抗効果型薄膜
磁気素子ＧＭＲ6は、フリー磁性層を中心としてその上
下に非磁性導電層、固定磁性層、及び反強磁性層が１層
ずつ形成された、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜
磁気素子である。このデュアルスピンバルブ型薄膜磁気
素子では、フリー磁性層／非磁性導電層／固定磁性層の
この３層の組合わせが２組存在するため前述のシングル
スピンバルブ型薄膜磁気素子に比べて大きな△ＭＲを期
待でき、高密度記録化に対応できるものとなっている。
【００７２】図１１、図１２に示す磁気抵抗効果型薄膜
磁気素子ＧＭＲ6は、基板側の下部ギャップ層１６３の
上に、下地膜３０、反強磁性層３１、第１の固定磁性層
（下）３２、非磁性中問層（下）３３、第２の固定磁性
層（下）３４、非磁性導電層３５、フリー磁性層３６
（符号３７，３９はＣｏ膜、符号３８はＮｉＦｅ合金
膜）、非磁性導電層４０、第２の固定磁性層（上）４
１、非磁性中間層（上）４２、第１の固定磁性層（上）
４３、反強磁性層４４、及び保護層４５の順で積層され
て積層体Ｓ6が構成されている。なお、図１２に示すよ
うに下地膜３０から保護層４５までの積層体の両側に
は、先の構造と同様に下地層１３０Ａと軟磁性層１３０
Ｂと副反強磁性層１３０Ｃと導電層１３１が形成されて
おり、前記軟磁性層１３０Ｂが図示Ｘ1方向に磁化され
ていることによって、フリー磁性層３６の磁化が図示Ｘ
1方向に揃えられている。
磁気素子ＧＭＲ6は、基板側の下部ギャップ層１６３の
上に、下地膜３０、反強磁性層３１、第１の固定磁性層
（下）３２、非磁性中問層（下）３３、第２の固定磁性
層（下）３４、非磁性導電層３５、フリー磁性層３６
（符号３７，３９はＣｏ膜、符号３８はＮｉＦｅ合金
膜）、非磁性導電層４０、第２の固定磁性層（上）４
１、非磁性中間層（上）４２、第１の固定磁性層（上）
４３、反強磁性層４４、及び保護層４５の順で積層され
て積層体Ｓ6が構成されている。なお、図１２に示すよ
うに下地膜３０から保護層４５までの積層体の両側に
は、先の構造と同様に下地層１３０Ａと軟磁性層１３０
Ｂと副反強磁性層１３０Ｃと導電層１３１が形成されて
おり、前記軟磁性層１３０Ｂが図示Ｘ1方向に磁化され
ていることによって、フリー磁性層３６の磁化が図示Ｘ
1方向に揃えられている。
【００７３】図１１、１２に示すスピンバルブ型薄膜磁
気素子の反強磁性層３１，４４は、先の実施形態で述べ
たＰｔＭｎ合金あるいはＸ−Ｍｎ合金で形成されている
ことが好ましい。
気素子の反強磁性層３１，４４は、先の実施形態で述べ
たＰｔＭｎ合金あるいはＸ−Ｍｎ合金で形成されている
ことが好ましい。
【００７４】次に図１１、１２に示す第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３と第２の固定磁性層、（下）３
４，（上）４１との間に介在する非磁性中間層３３，４
２は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種
あるいは２種以上の合金で形成されていることが好まし
い。
（下）３２，（上）４３と第２の固定磁性層、（下）３
４，（上）４１との間に介在する非磁性中間層３３，４
２は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種
あるいは２種以上の合金で形成されていることが好まし
い。
【００７５】図１１、１２に示すように、フリー磁性層
３６より下側に形成された第１の固定磁性層（下）３２
の膜厚ｔＰ1は、非磁性中間層３３を介して形成された
第２の固定磁性層（下）３４の膜厚ｔＰ2に比べて薄く
形成されている。一方、フリー磁性層３６よりも上側に
形成されている第１の固定磁性層（上）４３の膜厚ｔＰ
1は、非磁性中間層４２を介して形成された第２の固定
磁性層４１（上）の膜厚ｔＰ2に比べ厚く形成されてい
る。そして、第１の固定磁性層（下）３２，（上）４３
の磁化は共に図示Ｙ方向と反対方向に磁化されており、
第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１の磁化は図示
Ｙ方向に磁化された状態になっている。
３６より下側に形成された第１の固定磁性層（下）３２
の膜厚ｔＰ1は、非磁性中間層３３を介して形成された
第２の固定磁性層（下）３４の膜厚ｔＰ2に比べて薄く
形成されている。一方、フリー磁性層３６よりも上側に
形成されている第１の固定磁性層（上）４３の膜厚ｔＰ
1は、非磁性中間層４２を介して形成された第２の固定
磁性層４１（上）の膜厚ｔＰ2に比べ厚く形成されてい
る。そして、第１の固定磁性層（下）３２，（上）４３
の磁化は共に図示Ｙ方向と反対方向に磁化されており、
第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１の磁化は図示
Ｙ方向に磁化された状態になっている。
【００７６】図７〜図１０に示すシングルスピンバルブ
型簿膜素子の場合にあっては、第１の固定磁性層のＭｓ
・ｔＰ1と第２の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ2が異なるよう
に膜厚などを調節し、第１の固定磁性層の磁化の向き
は、図示Ｙ方向あるいは図示Ｙ方向と反対方向のどちら
でもよい。しかし、図１１、１２に示すデュアルスピン
バルブ型の薄膜磁気素子にあっては、第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３の磁化が共に同じ方向に向くよ
うにする必要性があり、そのために、本実施形態では、
第１の固定磁性層（下）３２，（上）４３の磁気モーメ
ントＭｓ・ｔＰ1と、第２の固定磁性層（下）３４，
（上）４１の磁気モーメントＭｓ・ｔＰ2との調整、及
び熱処理中に印加する磁場の方向及びその大きさを適正
に調節することデュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子と
して満足に機能させることができる。
型簿膜素子の場合にあっては、第１の固定磁性層のＭｓ
・ｔＰ1と第２の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ2が異なるよう
に膜厚などを調節し、第１の固定磁性層の磁化の向き
は、図示Ｙ方向あるいは図示Ｙ方向と反対方向のどちら
でもよい。しかし、図１１、１２に示すデュアルスピン
バルブ型の薄膜磁気素子にあっては、第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３の磁化が共に同じ方向に向くよ
うにする必要性があり、そのために、本実施形態では、
第１の固定磁性層（下）３２，（上）４３の磁気モーメ
ントＭｓ・ｔＰ1と、第２の固定磁性層（下）３４，
（上）４１の磁気モーメントＭｓ・ｔＰ2との調整、及
び熱処理中に印加する磁場の方向及びその大きさを適正
に調節することデュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子と
して満足に機能させることができる。
【００７７】ここで、第１の固定磁性層（下）３２，
（上）４３の磁化を共に同じ方向に向けておくのは、前
記第１の固定磁性層（下）３２，（上）４３の磁化と反
平行になる第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１の
磁化を共に同じ方向に向けておくためであり、その理由
について以下に説明する。
（上）４３の磁化を共に同じ方向に向けておくのは、前
記第１の固定磁性層（下）３２，（上）４３の磁化と反
平行になる第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１の
磁化を共に同じ方向に向けておくためであり、その理由
について以下に説明する。
【００７８】前述したように、スピンバルブ型薄膜磁気
素子の△ＭＲは、固定磁性層の固定磁化とフリー磁性層
の変動磁化との関係によって得られるものであるが、本
発明のように固定磁性層が第１の固定磁性層と第２の固
定磁性層の２層に分断された場合にあっては、前記△Ｍ
Ｒに直接関与する固定磁性層の層は第２の固定磁性層で
あり、第１の固定磁性層は、前記第２の固定磁性層の磁
化を、一定方向に固定しておくためのいわば補助的な役
割を担っている。
素子の△ＭＲは、固定磁性層の固定磁化とフリー磁性層
の変動磁化との関係によって得られるものであるが、本
発明のように固定磁性層が第１の固定磁性層と第２の固
定磁性層の２層に分断された場合にあっては、前記△Ｍ
Ｒに直接関与する固定磁性層の層は第２の固定磁性層で
あり、第１の固定磁性層は、前記第２の固定磁性層の磁
化を、一定方向に固定しておくためのいわば補助的な役
割を担っている。
【００７９】仮に図１１、１２に示す第２の固定磁性層
（下）３４，（上）４１の磁化が互いに反対方向に固定
されているとすると、例えば第２の固定磁性層（上）４
１の固定磁化と、フリー磁性層３６の変動磁化との関係
では抵抗が大きくなっても、第２の固定磁性層（下）３
４の固定磁化と、フリー磁性層３６の変動磁化との関係
では抵抗が非常に小さくなってしまい、結局、デュアル
スピンバルブ型薄膜磁気素子における△ＭＲは、図７や
図８に示すシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子の△Ｍ
Ｒよりも小さくなってしまう。
（下）３４，（上）４１の磁化が互いに反対方向に固定
されているとすると、例えば第２の固定磁性層（上）４
１の固定磁化と、フリー磁性層３６の変動磁化との関係
では抵抗が大きくなっても、第２の固定磁性層（下）３
４の固定磁化と、フリー磁性層３６の変動磁化との関係
では抵抗が非常に小さくなってしまい、結局、デュアル
スピンバルブ型薄膜磁気素子における△ＭＲは、図７や
図８に示すシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子の△Ｍ
Ｒよりも小さくなってしまう。
【００８０】この問題は、本実施形態のように、固定磁
性層を非磁性中間層を介して２層に分断したデュアルス
ピンバルブ型薄膜磁気素子に限ったことではなく、他の
デュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子であっても同じこ
とであり、シングルスピンバルブ型薄膜磁気素子に比ベ
△ＭＲを大きくでき、大きな出力を得ることができるデ
ュアルスピンパルブ型薄膜磁気素子の特性を発揮させる
には、フリー磁性層の上下に形成される固定磁性層の磁
化を共に同じ方向に固定しておく必要がある。
性層を非磁性中間層を介して２層に分断したデュアルス
ピンバルブ型薄膜磁気素子に限ったことではなく、他の
デュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子であっても同じこ
とであり、シングルスピンバルブ型薄膜磁気素子に比ベ
△ＭＲを大きくでき、大きな出力を得ることができるデ
ュアルスピンパルブ型薄膜磁気素子の特性を発揮させる
には、フリー磁性層の上下に形成される固定磁性層の磁
化を共に同じ方向に固定しておく必要がある。
【００８１】ところで本実施形態では、図１１、１２に
示すように、フリー磁性層３６よりも下側に形成された
固定磁性層は、第２の固定磁性層（下）３４のＭｓ・ｔ
Ｐ2の方が、第１の固定磁性層（下）３２のＭｓ・ｔＰ1
に比べて大きくなっており、Ｍｓ・ｔＰ2の大きい第２
の固定磁性層（下）３４の磁化が図示Ｙ方向に固定され
ている。前記第２の固定磁性層（下）３４の磁化が図示
Ｙ方向に固定されている。更に第２の固定磁性層３４の
Ｍｓ・ｔＰ2と、第１の固定磁性層３２のＭｓ・ｔＰ1と
を足し合わせた、いわゆる合成磁気モーメントは、Ｍｓ
・ｔＰ2の大きい第２の固定磁性層３４の磁気モーメン
トに支配され、図示Ｙ方向に向けられている。
示すように、フリー磁性層３６よりも下側に形成された
固定磁性層は、第２の固定磁性層（下）３４のＭｓ・ｔ
Ｐ2の方が、第１の固定磁性層（下）３２のＭｓ・ｔＰ1
に比べて大きくなっており、Ｍｓ・ｔＰ2の大きい第２
の固定磁性層（下）３４の磁化が図示Ｙ方向に固定され
ている。前記第２の固定磁性層（下）３４の磁化が図示
Ｙ方向に固定されている。更に第２の固定磁性層３４の
Ｍｓ・ｔＰ2と、第１の固定磁性層３２のＭｓ・ｔＰ1と
を足し合わせた、いわゆる合成磁気モーメントは、Ｍｓ
・ｔＰ2の大きい第２の固定磁性層３４の磁気モーメン
トに支配され、図示Ｙ方向に向けられている。
【００８２】一方、フリー磁性層３６よりも上側に形成
された固定磁性層は、第１の固定磁性層（上）４３のＭ
ｓ・ｔＰ1の方が、第２の固定磁性層（上）４１のＭｓ
・ｔＰ2に比べて大きくなっており、Ｍｓ・ｔＰ1の大き
い第１の固定磁性層（上）４３の磁化が図示Ｙ方向と反
対方向に固定されている。第１の固定磁性層（上）４３
のＭｓ・ｔＰ1と、第２の固定磁性層（上）４１のＭｓ
・ｔＰ2とを足した、いわゆる合成磁気モーメントは、
第１の固定磁性層（上）４３のＭｓ・ｔＰ1に支配さ
れ、図示Ｙ方向と反対方向に向けられている。
された固定磁性層は、第１の固定磁性層（上）４３のＭ
ｓ・ｔＰ1の方が、第２の固定磁性層（上）４１のＭｓ
・ｔＰ2に比べて大きくなっており、Ｍｓ・ｔＰ1の大き
い第１の固定磁性層（上）４３の磁化が図示Ｙ方向と反
対方向に固定されている。第１の固定磁性層（上）４３
のＭｓ・ｔＰ1と、第２の固定磁性層（上）４１のＭｓ
・ｔＰ2とを足した、いわゆる合成磁気モーメントは、
第１の固定磁性層（上）４３のＭｓ・ｔＰ1に支配さ
れ、図示Ｙ方向と反対方向に向けられている。
【００８３】すなわち、図１１、１２に示すデュアルス
ピンバルブ型薄膜磁気素子では、フリー磁性層３６の上
下で、第１の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ1と第２の固定磁
性層のＭｓ・ｔＰ2を足して求めることができる合成磁
気モーメントの方向が反対方向になっているのである。
このためフリー磁性層３６よりも下側で形成される図示
Ｙ方向に向けられた合成磁気モーメントと、前記フリー
磁性層３６よりも上側で形成される図示Ｙ方向と反対方
向に向けられた合成磁気モーメントとが、図示左周りの
磁界を形成している。従って、前記合成磁気モーメント
によって形成される磁界により、第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３の磁化と第２の固定磁性層
（下）３４，（上）４１の磁化とがさらに安定したフェ
リ状態を保つことが可能である。
ピンバルブ型薄膜磁気素子では、フリー磁性層３６の上
下で、第１の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ1と第２の固定磁
性層のＭｓ・ｔＰ2を足して求めることができる合成磁
気モーメントの方向が反対方向になっているのである。
このためフリー磁性層３６よりも下側で形成される図示
Ｙ方向に向けられた合成磁気モーメントと、前記フリー
磁性層３６よりも上側で形成される図示Ｙ方向と反対方
向に向けられた合成磁気モーメントとが、図示左周りの
磁界を形成している。従って、前記合成磁気モーメント
によって形成される磁界により、第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３の磁化と第２の固定磁性層
（下）３４，（上）４１の磁化とがさらに安定したフェ
リ状態を保つことが可能である。
【００８４】更に、センス電流１１４は、主に比抵抗の
小さい非磁性導電層３５，３９を中心にして流れ、セン
ス電流１１４を流すことにより右ネジの法則によってセ
ンス電流磁界が形成されることになるが、センス電流１
１４を図１１の方向に流すことにより、フリー磁性層３
６の下側に形成された第１の固定磁性層（下）３２／非
磁性中間層（下）３３／第２の固定磁性層（下）の場所
にセンス電流が作るセンス電流磁界の方向を、前記第１
の固定磁性層（下）３２／非磁性中間層（下）３３／第
２の固定磁性層（下）の合成磁気モーメントの方向と一
致させることができ、さらに、フリー磁性層３６よりも
上側に形成された第１の固定磁性層（上）４３／非磁性
中間層（上）４２／第２の固定磁性層（上）４１の場所
にセンス電流が作るセンス電流磁界を、前記第１の固定
磁性層（上）４３／非磁性中間層（上）４２／第２の固
定磁性層（上）４１の合成磁気モーメントの方向と一致
させることができる。
小さい非磁性導電層３５，３９を中心にして流れ、セン
ス電流１１４を流すことにより右ネジの法則によってセ
ンス電流磁界が形成されることになるが、センス電流１
１４を図１１の方向に流すことにより、フリー磁性層３
６の下側に形成された第１の固定磁性層（下）３２／非
磁性中間層（下）３３／第２の固定磁性層（下）の場所
にセンス電流が作るセンス電流磁界の方向を、前記第１
の固定磁性層（下）３２／非磁性中間層（下）３３／第
２の固定磁性層（下）の合成磁気モーメントの方向と一
致させることができ、さらに、フリー磁性層３６よりも
上側に形成された第１の固定磁性層（上）４３／非磁性
中間層（上）４２／第２の固定磁性層（上）４１の場所
にセンス電流が作るセンス電流磁界を、前記第１の固定
磁性層（上）４３／非磁性中間層（上）４２／第２の固
定磁性層（上）４１の合成磁気モーメントの方向と一致
させることができる。
【００８５】センス電流磁界の方向と合成磁気モーメン
トの方向を一致させることのメリットに関しては後で詳
述するが、簡単に言えば、前記固定磁性層の熱的安定性
を高めることができることと、大きなセンス電流を流せ
ることができるので、再生出力を向上できるという、非
常に大きいメリットがある。センス電流磁界と合成磁気
モーメントの方向に関するこれらの関係は、フリー磁性
層３６の上下に形成される固定磁性層の合成磁気モーメ
ントが図示左周りの磁界を形成しているからである。
トの方向を一致させることのメリットに関しては後で詳
述するが、簡単に言えば、前記固定磁性層の熱的安定性
を高めることができることと、大きなセンス電流を流せ
ることができるので、再生出力を向上できるという、非
常に大きいメリットがある。センス電流磁界と合成磁気
モーメントの方向に関するこれらの関係は、フリー磁性
層３６の上下に形成される固定磁性層の合成磁気モーメ
ントが図示左周りの磁界を形成しているからである。
【００８６】通常、ハードディスク装置内の環境温度は
約２００℃程度まで上昇し、さらに今後、記録媒体の回
転数や、センス電流の増大などによって、環境温度がさ
らに上昇する傾向にある。このように環境温度が上昇す
ると、交換結合磁界は低下するが、本実施形態によれ
ば、合成磁気モーメントで形成される磁界と、センス電
流磁界により、熱的にも安定して第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３の磁化と第２の固定磁性層
（下）３４，（上）４１の磁化とをフェリ状態に保つこ
とができる。
約２００℃程度まで上昇し、さらに今後、記録媒体の回
転数や、センス電流の増大などによって、環境温度がさ
らに上昇する傾向にある。このように環境温度が上昇す
ると、交換結合磁界は低下するが、本実施形態によれ
ば、合成磁気モーメントで形成される磁界と、センス電
流磁界により、熱的にも安定して第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３の磁化と第２の固定磁性層
（下）３４，（上）４１の磁化とをフェリ状態に保つこ
とができる。
【００８７】前述した合成磁気モーメントによる磁界の
形成、及び、合成磁気モーメントによる磁界とセンス電
流磁界との方向関係は、本発明特有の構成であり、フリ
ー磁性層の上下に単層で形成され、しかも同じ方向に向
けられ固定磁化された固定磁性層を有する従来のデュア
ルスピンバルブ型薄膜磁気素子では、得ることがでぎな
いものとなっている。
形成、及び、合成磁気モーメントによる磁界とセンス電
流磁界との方向関係は、本発明特有の構成であり、フリ
ー磁性層の上下に単層で形成され、しかも同じ方向に向
けられ固定磁化された固定磁性層を有する従来のデュア
ルスピンバルブ型薄膜磁気素子では、得ることがでぎな
いものとなっている。
【００８８】また本実施形態では、フリー磁性層３６よ
りも下側に形成された第１の固定磁性層（下）３２のＭ
ｓ・ｔＰ1を、第２の固定磁性層３４のＭｓ・ｔＰ2より
も大きくし、且つ、前記フリー磁性層３６よりも上側に
形成された第１の固定磁性層４３のＭｓ・ｔＰ1を第２
の固定磁性層４１のＭｓ・ｔＰ2よりも小さくしてもよ
い。この場合においても、第１の固定磁性層（下）３
２，（上）４３の磁化を得たい方向、すなわち図示Ｙ方
向あるいは図示Ｙ方向と反対方向に５ｋ（Ｏｅ）以上の
磁界を印加することによって、フリー磁性層３６の上下
に形成された第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１
を同じ方向に向けて固定でき、しかも図示右回りのある
いは左回りの合成磁気モーメントによる磁界を形成でき
る。
りも下側に形成された第１の固定磁性層（下）３２のＭ
ｓ・ｔＰ1を、第２の固定磁性層３４のＭｓ・ｔＰ2より
も大きくし、且つ、前記フリー磁性層３６よりも上側に
形成された第１の固定磁性層４３のＭｓ・ｔＰ1を第２
の固定磁性層４１のＭｓ・ｔＰ2よりも小さくしてもよ
い。この場合においても、第１の固定磁性層（下）３
２，（上）４３の磁化を得たい方向、すなわち図示Ｙ方
向あるいは図示Ｙ方向と反対方向に５ｋ（Ｏｅ）以上の
磁界を印加することによって、フリー磁性層３６の上下
に形成された第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１
を同じ方向に向けて固定でき、しかも図示右回りのある
いは左回りの合成磁気モーメントによる磁界を形成でき
る。
【００８９】以上、図１１、１２に示したスピンバルブ
型薄膜磁気素子によれば、固定磁性層を非磁性中間層を
介して第１の固定磁性層と第２の固定磁性層との２層に
分断し、これら２層の固定磁性層問に発生する交換結合
磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって前記２層の固定磁性
層の磁化を反平行状態（フェリ状態）にすることによ
り、従来に比べて熱的にも安定した固定磁性層の磁化状
態を保つことができる。特に本実施形態では、反強磁性
層としてブロッキング温度が非常に高く、また第ｌの固
定磁性層との界面で大きい交換結合磁界（交換異方性磁
界）を発生するＰｔＭｎ合金を使用することにより、第
１の固定磁性層と第２の固定磁性層との磁化状態を、よ
り熱的安定性に優れたものにできる。
型薄膜磁気素子によれば、固定磁性層を非磁性中間層を
介して第１の固定磁性層と第２の固定磁性層との２層に
分断し、これら２層の固定磁性層問に発生する交換結合
磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって前記２層の固定磁性
層の磁化を反平行状態（フェリ状態）にすることによ
り、従来に比べて熱的にも安定した固定磁性層の磁化状
態を保つことができる。特に本実施形態では、反強磁性
層としてブロッキング温度が非常に高く、また第ｌの固
定磁性層との界面で大きい交換結合磁界（交換異方性磁
界）を発生するＰｔＭｎ合金を使用することにより、第
１の固定磁性層と第２の固定磁性層との磁化状態を、よ
り熱的安定性に優れたものにできる。
【００９０】さらに本実施形態では、反強磁性層として
ＰｔＭｎ合金など、第１の固定磁性層との界面で交換結
合磁界（交換異方性磁界）を発生させるために熱処理を
必要とする反強磁性材料を使用した場合に、第１の固定
磁性層のＭｓ・ｔＰ1と第２の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ2
とを異なる値で形成し、さらに熱処理中の印加磁場の大
きさ及びその方向を適正に調節することによって、前記
第１の固定磁性層（及び第２の固定磁性層）の磁化を得
たい方向に磁化させることが可能である。
ＰｔＭｎ合金など、第１の固定磁性層との界面で交換結
合磁界（交換異方性磁界）を発生させるために熱処理を
必要とする反強磁性材料を使用した場合に、第１の固定
磁性層のＭｓ・ｔＰ1と第２の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ2
とを異なる値で形成し、さらに熱処理中の印加磁場の大
きさ及びその方向を適正に調節することによって、前記
第１の固定磁性層（及び第２の固定磁性層）の磁化を得
たい方向に磁化させることが可能である。
【００９１】特に図１１、１２に示すデユアルスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子にあっては、第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３のＭｓ・ｔＰ1と第２の固定磁
性層（下）３４，（上）４１のＭｓ・ｔＰ2を適正に調
節し、さらに熱処理中の印加磁場の大きさ及びその方向
を適正に調節することによって、△ＭＲに関与するフリ
ー磁性層３６の上下に形成された２つの第２の固定磁性
層（下）３４，（上）４１の磁化を共に同じ方向に固定
でき、且つフリー磁性層３６の上下に形成される合成磁
気モーメントを互いに反対方向に形成できることによっ
て、前記合成磁気モーメントによる磁界の形成、及び、
前記合成磁気モーメントによる磁界とセンス電流磁界と
の方向関係の形成ができ、固定磁性層の磁化の熱的安定
性をさらに向上させることが可能である。
ルブ型薄膜磁気素子にあっては、第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３のＭｓ・ｔＰ1と第２の固定磁
性層（下）３４，（上）４１のＭｓ・ｔＰ2を適正に調
節し、さらに熱処理中の印加磁場の大きさ及びその方向
を適正に調節することによって、△ＭＲに関与するフリ
ー磁性層３６の上下に形成された２つの第２の固定磁性
層（下）３４，（上）４１の磁化を共に同じ方向に固定
でき、且つフリー磁性層３６の上下に形成される合成磁
気モーメントを互いに反対方向に形成できることによっ
て、前記合成磁気モーメントによる磁界の形成、及び、
前記合成磁気モーメントによる磁界とセンス電流磁界と
の方向関係の形成ができ、固定磁性層の磁化の熱的安定
性をさらに向上させることが可能である。
【００９２】なお、図１２に示すように、下地膜１０か
ら保護層２９までの積層体Ｓ6の左右両側には、先の第
５実施形態の構造と同様に下地層１３０Ａと軟磁性層１
３０Ｂと副反強磁性層１３０Ｃと導電層１３１が形成さ
れており、前記軟磁性層１３０Ｂがフリー磁性層３６に
縦バイアス磁界を印加することによって、フリー磁性層
３６の磁化が図示Ｘ1方向に揃えられている。
ら保護層２９までの積層体Ｓ6の左右両側には、先の第
５実施形態の構造と同様に下地層１３０Ａと軟磁性層１
３０Ｂと副反強磁性層１３０Ｃと導電層１３１が形成さ
れており、前記軟磁性層１３０Ｂがフリー磁性層３６に
縦バイアス磁界を印加することによって、フリー磁性層
３６の磁化が図示Ｘ1方向に揃えられている。
【００９３】図１１、１２における磁気抵抗効果型薄膜
磁気素子ＧＭＲ6では、前記導電層からフリー磁性層３
６、非磁性導電層３５、４０及び第２の固定磁性層
（下）３４、（上）４１にセンス電流が与えられる。記
録媒体から図１１、１２に示す図示Ｙ方向に磁界が与え
られると、フリー磁性層３６の磁化は図示Ｘ1方向から
Ｙ方向に変動し、このときの非磁性導電層３５、４０と
フリー磁性層３６との界面、及び非磁性導電層３５、４
０と第２の固定磁性層（下）３４との界面でスピンに依
存した伝導電子の散乱が起こることにより、電気抵抗が
変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。その
際、軟磁性層１３０Ｂの誘導磁気異方性によりフリー磁
性層３６が単磁区化されているので、バルクハウゼンノ
イズを生じない円滑な抵抗変化を選ることができる。
磁気素子ＧＭＲ6では、前記導電層からフリー磁性層３
６、非磁性導電層３５、４０及び第２の固定磁性層
（下）３４、（上）４１にセンス電流が与えられる。記
録媒体から図１１、１２に示す図示Ｙ方向に磁界が与え
られると、フリー磁性層３６の磁化は図示Ｘ1方向から
Ｙ方向に変動し、このときの非磁性導電層３５、４０と
フリー磁性層３６との界面、及び非磁性導電層３５、４
０と第２の固定磁性層（下）３４との界面でスピンに依
存した伝導電子の散乱が起こることにより、電気抵抗が
変化し、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。その
際、軟磁性層１３０Ｂの誘導磁気異方性によりフリー磁
性層３６が単磁区化されているので、バルクハウゼンノ
イズを生じない円滑な抵抗変化を選ることができる。
【００９４】「第７実施形態」図１３は、本発明の第７
実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を記録媒
体との対向面から見た場合の模式的構造断面図、図１４
は図１４に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体
との対向面から見た場合の構造を模式的に示す断面図で
ある。この実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭ
Ｒ7においても図８〜図１２に示す各スピンバルブ型薄
膜磁気素子と同様に、ハードディスク装置に設けられた
浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられ
て、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものであ
る。なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方
向は図示Ｚ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の
方向はＹ方向である。 この第７実施形態の磁気抵抗効
果型薄膜磁気素子ＧＭＲ7は、固定磁性層のみならず、
フリー磁性層も非磁性中間層を介して第１のフリー磁性
層と第２のフリー磁性層の２層に分断されている。
実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を記録媒
体との対向面から見た場合の模式的構造断面図、図１４
は図１４に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体
との対向面から見た場合の構造を模式的に示す断面図で
ある。この実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭ
Ｒ7においても図８〜図１２に示す各スピンバルブ型薄
膜磁気素子と同様に、ハードディスク装置に設けられた
浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられ
て、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものであ
る。なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方
向は図示Ｚ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の
方向はＹ方向である。 この第７実施形態の磁気抵抗効
果型薄膜磁気素子ＧＭＲ7は、固定磁性層のみならず、
フリー磁性層も非磁性中間層を介して第１のフリー磁性
層と第２のフリー磁性層の２層に分断されている。
【００９５】図１３に示すように、下地膜５０、反強磁
性層５１、第１の固定磁性層５２、非磁性中間層５３、
第２の固定磁性層５４、非磁性導電層５５、第１のフリ
ー磁性層５６、非磁性中間層５９、第２のフリー磁性層
６０、及び保護層６１の順に積層されて積層体Ｓ7が構
成されている。前記各層を構成する材料は先の実施形態
のものと同等で良い。
性層５１、第１の固定磁性層５２、非磁性中間層５３、
第２の固定磁性層５４、非磁性導電層５５、第１のフリ
ー磁性層５６、非磁性中間層５９、第２のフリー磁性層
６０、及び保護層６１の順に積層されて積層体Ｓ7が構
成されている。前記各層を構成する材料は先の実施形態
のものと同等で良い。
【００９６】第１の固定磁性層５２及び第２の固定磁性
層５４は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ある
いはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。また非磁
性中間層５３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ
のうち１種あるいは２種以上の合金で形成されているこ
とが好ましい。さらに非磁性導電層５５はＣｕなどで形
成されている。前記第１の固定磁性層５２の磁化と第２
の固定磁性層５４の磁化は、互いに反平行に磁化された
フェリ状態となっており、例えば第１の固定磁性層５２
の磁化は図示Ｙ方向に、第２の固定磁性層５４の磁化は
図示Ｙ方向と反対方向に固定されている。このフェリ状
態の安定性を保つためには、大きい交換結合磁界が必要
であり、本実施形態では、より大きな交換結合磁界を得
るために、以下に示す種々の、適正化を行っている。
層５４は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ある
いはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。また非磁
性中間層５３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ
のうち１種あるいは２種以上の合金で形成されているこ
とが好ましい。さらに非磁性導電層５５はＣｕなどで形
成されている。前記第１の固定磁性層５２の磁化と第２
の固定磁性層５４の磁化は、互いに反平行に磁化された
フェリ状態となっており、例えば第１の固定磁性層５２
の磁化は図示Ｙ方向に、第２の固定磁性層５４の磁化は
図示Ｙ方向と反対方向に固定されている。このフェリ状
態の安定性を保つためには、大きい交換結合磁界が必要
であり、本実施形態では、より大きな交換結合磁界を得
るために、以下に示す種々の、適正化を行っている。
【００９７】図１３に示す非磁性導電層５５の上には、
第１のフリー磁性層５６が形成されている。図１３に示
すように前記第１のフリー磁性層５６は２層で形成され
ており、非磁性導電層５５に接する側にＣｏ膜５７が形
成されている。非磁性導電層５５に接する側にＣｏ膜５
７を形成するのは、第１に△ＭＲを大きくできること
と、第２に非磁性導電層５５との拡散を防止するためで
ある。前記Ｃｏ膜５７の上にはＮｉＦｅ合金膜５８が形
成されている。さらに前記ＮｉＦｅ合金膜５８上には、
非磁性中間層５９が形成されている。そして前記非磁性
中間層５９の上には、第２のフリー磁性層６０が形成さ
れ、さらに前記第２のフリー磁性層６０上にはＴａなど
で形成された保護層６１が形成されている。前記第２の
フリー磁性層６０は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ
合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されてい
る。
第１のフリー磁性層５６が形成されている。図１３に示
すように前記第１のフリー磁性層５６は２層で形成され
ており、非磁性導電層５５に接する側にＣｏ膜５７が形
成されている。非磁性導電層５５に接する側にＣｏ膜５
７を形成するのは、第１に△ＭＲを大きくできること
と、第２に非磁性導電層５５との拡散を防止するためで
ある。前記Ｃｏ膜５７の上にはＮｉＦｅ合金膜５８が形
成されている。さらに前記ＮｉＦｅ合金膜５８上には、
非磁性中間層５９が形成されている。そして前記非磁性
中間層５９の上には、第２のフリー磁性層６０が形成さ
れ、さらに前記第２のフリー磁性層６０上にはＴａなど
で形成された保護層６１が形成されている。前記第２の
フリー磁性層６０は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ
合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されてい
る。
【００９８】図１４に示す下地膜５０から保護層６１ま
での積層体Ｓ8は、その側面が傾斜面に削られ、前記積
層体Ｓ8は断面台形状で形成されている。前記積層体Ｓ8
の両側には、先の構造と同様に下地層６２Ａと軟磁性層
６２Ｂと副反強磁性層６２Ｃと導電層６３が形成されて
おり、前記軟磁性層６２Ｂが図示Ｘ1方向に磁化されて
いることによって縦バイアス磁界がフリー磁性層６０に
印加され、フリー磁性層６０の磁化が図示Ｘ1方向に揃
えられている。
での積層体Ｓ8は、その側面が傾斜面に削られ、前記積
層体Ｓ8は断面台形状で形成されている。前記積層体Ｓ8
の両側には、先の構造と同様に下地層６２Ａと軟磁性層
６２Ｂと副反強磁性層６２Ｃと導電層６３が形成されて
おり、前記軟磁性層６２Ｂが図示Ｘ1方向に磁化されて
いることによって縦バイアス磁界がフリー磁性層６０に
印加され、フリー磁性層６０の磁化が図示Ｘ1方向に揃
えられている。
【００９９】図１４に示す第１のフリー磁性層５６と第
２のフリー磁性層６０の間には非磁性中間層５９が介在
し、前記第１のフリー磁性層５６と第２のフリー磁性層
６０間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）に
よって、前記第１のフリー磁性層５６の磁化と第２のフ
リー磁性層６０の磁化は互いに反平行状態（フェリ状
態）になっている。
２のフリー磁性層６０の間には非磁性中間層５９が介在
し、前記第１のフリー磁性層５６と第２のフリー磁性層
６０間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）に
よって、前記第１のフリー磁性層５６の磁化と第２のフ
リー磁性層６０の磁化は互いに反平行状態（フェリ状
態）になっている。
【０１００】図１４に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
では、例えば第１のフリー磁性層５６の膜厚ｔＦ1は、
第２のフリー磁性層６０の膜厚ｔＦ2よりも小さく形成
されている。そして前記第１のフリー磁性層５６のＭｓ
・ｔＦ1は、第２のフリー磁性層６０のＭｓ・ｔＦ2より
も小さく設定されており、軟磁性層６２Ｂから図示Ｘ1
方向にバイアス磁界が与えられると、Ｍｓ・ｔＦ2の大
きい第２のフリー磁性層６０の磁化が前記バイアス磁界
の影響を受けて、図示Ｘ1方向に揃えられ、前記第２の
フリー磁性層６０との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）によって、Ｍｓ・ｔＦ1の小さい第１のフリー磁性
層５６の磁化は図示Ｘ1方向と反対方向に揃えられる。
では、例えば第１のフリー磁性層５６の膜厚ｔＦ1は、
第２のフリー磁性層６０の膜厚ｔＦ2よりも小さく形成
されている。そして前記第１のフリー磁性層５６のＭｓ
・ｔＦ1は、第２のフリー磁性層６０のＭｓ・ｔＦ2より
も小さく設定されており、軟磁性層６２Ｂから図示Ｘ1
方向にバイアス磁界が与えられると、Ｍｓ・ｔＦ2の大
きい第２のフリー磁性層６０の磁化が前記バイアス磁界
の影響を受けて、図示Ｘ1方向に揃えられ、前記第２の
フリー磁性層６０との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）によって、Ｍｓ・ｔＦ1の小さい第１のフリー磁性
層５６の磁化は図示Ｘ1方向と反対方向に揃えられる。
【０１０１】図示Ｙ方向から外部磁界が侵入してくる
と、前記第１のフリー磁性層５６と第２のフリー磁性層
６０の磁化はフェリ状態を保ちながら、前記外部磁界の
影響を受けて回転する。そして、△ＭＲに奇与する第１
のフリー磁性層５６の変動磁化と、第２の固定磁性層５
４の固定磁化（例えば図示Ｙ方向と反対方向に磁化され
ている）との関係によって電気抵抗が変化し、外部磁界
が電気抵抗変化として検出される。その際、軟磁性層６
２Ｂの誘導磁気異方性によりフリー磁性層６０に縦バイ
アス磁界が印加されているので、バルクハウゼンノイズ
を生じない円滑な抵抗変化を得ることができる。
と、前記第１のフリー磁性層５６と第２のフリー磁性層
６０の磁化はフェリ状態を保ちながら、前記外部磁界の
影響を受けて回転する。そして、△ＭＲに奇与する第１
のフリー磁性層５６の変動磁化と、第２の固定磁性層５
４の固定磁化（例えば図示Ｙ方向と反対方向に磁化され
ている）との関係によって電気抵抗が変化し、外部磁界
が電気抵抗変化として検出される。その際、軟磁性層６
２Ｂの誘導磁気異方性によりフリー磁性層６０に縦バイ
アス磁界が印加されているので、バルクハウゼンノイズ
を生じない円滑な抵抗変化を得ることができる。
【０１０２】また本実施形態では、第１のフリー磁性層
６０との間に介在する非磁性中間層５９は、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以
上の合金で形成されていることが好ましい。
６０との間に介在する非磁性中間層５９は、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以
上の合金で形成されていることが好ましい。
【０１０３】「第８実施形態」図１５は、本発明の第８
実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を模式図的に示
した横断面図、図１６は図１５に示す磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子を記録媒体との対向面から見た場合の断面構
造を模式的に示す断面図である。この実施形態の磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ8は、図１３、１４に示す
スピンバルブ型薄膜磁気素子の積層の順番を逆にしたも
のである。即ち下から、下地膜７０、第２のフリー磁性
層７１、非磁性中間層７２、第１のフリー磁性層７３、
非磁性導電層７６、第２の固定磁性層７７、非磁性中間
層７８、第１の固定磁性層７９、反強磁性層８０、及び
保護層８１の順で積層されている。前記下地膜７０及び
保護層８１は例えばＴａなどで形成されている。前記反
強磁性層８０は、ＰｔＭｎ合金あるいは前述のＸ−Ｍｎ
合金で形成されていることが好ましい。
実施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を模式図的に示
した横断面図、図１６は図１５に示す磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子を記録媒体との対向面から見た場合の断面構
造を模式的に示す断面図である。この実施形態の磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ8は、図１３、１４に示す
スピンバルブ型薄膜磁気素子の積層の順番を逆にしたも
のである。即ち下から、下地膜７０、第２のフリー磁性
層７１、非磁性中間層７２、第１のフリー磁性層７３、
非磁性導電層７６、第２の固定磁性層７７、非磁性中間
層７８、第１の固定磁性層７９、反強磁性層８０、及び
保護層８１の順で積層されている。前記下地膜７０及び
保護層８１は例えばＴａなどで形成されている。前記反
強磁性層８０は、ＰｔＭｎ合金あるいは前述のＸ−Ｍｎ
合金で形成されていることが好ましい。
【０１０４】第１の固定磁性層７９及び第２の固定磁性
層７７は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ある
いはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。また非磁
性中問層７８は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ
のうち１種あるいは２種以上の合金で形成されているこ
とが好ましい。さらに非磁性導電層７６はＣｕなどで形
成されている。
層７７は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ある
いはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。また非磁
性中問層７８は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ
のうち１種あるいは２種以上の合金で形成されているこ
とが好ましい。さらに非磁性導電層７６はＣｕなどで形
成されている。
【０１０５】図１５に示すスピンパルプ型薄膜磁気素子
では、フリー磁性層が２層に分断されて形成されてお
り、非磁性導電層７６に接する側に第１のフリー磁性層
７３が形成され、もう一方のフリー磁性層が、第２のフ
リー磁性層７１となっている。図１５に示すように第ｌ
のフリー磁性層７３は２層で形成されており、非磁性導
電層７６に接する側に形成された層７５はＣｏ膜で形成
されている。また、非磁性中間層７２に接する側に形成
された層７４と、第２のフリー磁性層７１は、例えばＮ
ｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金
などで形成されていて、積層体Ｓ8が構成されている。
では、フリー磁性層が２層に分断されて形成されてお
り、非磁性導電層７６に接する側に第１のフリー磁性層
７３が形成され、もう一方のフリー磁性層が、第２のフ
リー磁性層７１となっている。図１５に示すように第ｌ
のフリー磁性層７３は２層で形成されており、非磁性導
電層７６に接する側に形成された層７５はＣｏ膜で形成
されている。また、非磁性中間層７２に接する側に形成
された層７４と、第２のフリー磁性層７１は、例えばＮ
ｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金
などで形成されていて、積層体Ｓ8が構成されている。
【０１０６】図１６に示す下地膜７０から保護層８１ま
での積層体Ｓ8は、その側面が傾斜面に削られ、前記積
層体Ｓ8は断面台形状で形成されている。前記積層体Ｓ8
の傾斜部分の両側には、先の構造と同様に下地層８２Ａ
と軟磁性層８２Ｂと副反強磁性層８２Ｃと導電層８３が
形成されており、前記軟磁性層８２Ｂが図示Ｘ1方向に
磁化されていることによりバイアス磁界がフリー磁性層
７３に作用され、フリー磁性層７３の磁化が図示Ｘ1方
向に揃えられている。
での積層体Ｓ8は、その側面が傾斜面に削られ、前記積
層体Ｓ8は断面台形状で形成されている。前記積層体Ｓ8
の傾斜部分の両側には、先の構造と同様に下地層８２Ａ
と軟磁性層８２Ｂと副反強磁性層８２Ｃと導電層８３が
形成されており、前記軟磁性層８２Ｂが図示Ｘ1方向に
磁化されていることによりバイアス磁界がフリー磁性層
７３に作用され、フリー磁性層７３の磁化が図示Ｘ1方
向に揃えられている。
【０１０７】図１５、１６に示す第１のフリー磁性層７
３と第２のフリー磁性層７１の間には非磁性中間層７２
が介在し、前記第１のフリー磁性層７３と第２のフリー
磁性層７１間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）によって、前記第１のフリー磁性層７３の磁化と第
２のフリー磁性層７１の磁化は反平行状態（フェリ状
態）となっている。図１６に示すスピンバルブ型薄膜磁
気素子では、例えば第１のフリー磁性層７３の膜厚ｔＦ
1は、第２のフリー磁性層７１の膜厚ｔＦ2より大きく形
成されている。そして前記第１のフリー磁性層７３のＭ
ｓ・ｔＦ1は、第２のフリー磁性層７１のＭｓ・ｔＦ2よ
りも大きくなるように設定されており、軟磁性層８２Ｂ
から図示Ｘ1方向にバイアス磁界が与えられると、Ｍｓ
・ｔＦ1の大きい第１のフリー磁性層７３の磁化が前記
バイアス磁界の影響を受けて、図示Ｘ1方向に揃えら
れ、前記第１のフリー磁性層７３との交換結合磁界（Ｒ
ＫＫＹ相互作用）によってＭｓ・ｔＦ2の小さい第２の
フリー磁性層７１の磁化は図示Ｘ1方向と反対方向に揃
えられる。なお、本実施形態では、第１のフリー磁性層
７３の膜厚ｔＦ1が、第２のフリー磁性層７１の膜厚ｔ
Ｆ2よりも小さく形成され、前記第１のフリ一磁性層７
３のＭＳ・ｔＦ1が第２のフリー磁性層７１のＭＳ・ｔ
Ｆ2よりも小さく設定されていてもよい。ただしその場
合、大きな膜厚とした第２のフリー磁性層７１の磁化の
方向がＸ1方向に向き、小さな膜厚とした第１のフリー
磁性層７３の磁化の方向がＸ1方向と反対方向となる。
３と第２のフリー磁性層７１の間には非磁性中間層７２
が介在し、前記第１のフリー磁性層７３と第２のフリー
磁性層７１間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）によって、前記第１のフリー磁性層７３の磁化と第
２のフリー磁性層７１の磁化は反平行状態（フェリ状
態）となっている。図１６に示すスピンバルブ型薄膜磁
気素子では、例えば第１のフリー磁性層７３の膜厚ｔＦ
1は、第２のフリー磁性層７１の膜厚ｔＦ2より大きく形
成されている。そして前記第１のフリー磁性層７３のＭ
ｓ・ｔＦ1は、第２のフリー磁性層７１のＭｓ・ｔＦ2よ
りも大きくなるように設定されており、軟磁性層８２Ｂ
から図示Ｘ1方向にバイアス磁界が与えられると、Ｍｓ
・ｔＦ1の大きい第１のフリー磁性層７３の磁化が前記
バイアス磁界の影響を受けて、図示Ｘ1方向に揃えら
れ、前記第１のフリー磁性層７３との交換結合磁界（Ｒ
ＫＫＹ相互作用）によってＭｓ・ｔＦ2の小さい第２の
フリー磁性層７１の磁化は図示Ｘ1方向と反対方向に揃
えられる。なお、本実施形態では、第１のフリー磁性層
７３の膜厚ｔＦ1が、第２のフリー磁性層７１の膜厚ｔ
Ｆ2よりも小さく形成され、前記第１のフリ一磁性層７
３のＭＳ・ｔＦ1が第２のフリー磁性層７１のＭＳ・ｔ
Ｆ2よりも小さく設定されていてもよい。ただしその場
合、大きな膜厚とした第２のフリー磁性層７１の磁化の
方向がＸ1方向に向き、小さな膜厚とした第１のフリー
磁性層７３の磁化の方向がＸ1方向と反対方向となる。
【０１０８】図示Ｙ方向から磁気記録媒体からの外部磁
界が侵入してくると、前記第１のフリー磁性層７３と第
２のフリー磁性層７１の磁化はフェリ状態を保ちなが
ら、前記外部磁界の影響を受けて回転する。そして△Ｍ
Ｒに奇与する第１のフリー磁性層７３の磁化方向と、第
２の固定磁性層７１の固定磁化との関係によって電気抵
抗が変化し、外部磁界の信号が検出される。その際、軟
磁性層８２Ｂの作用させる縦バイアス磁界によりフリー
磁性層７３が単磁区化されているので、バルクハウゼン
ノイズを生じない円滑な抵抗変化を得ることができる。
また本発明では、第１のフリー磁性層７３と第２のフリ
ー磁性層７１との間に介在する非磁性中間層７２は、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは
２種以上の合金で形成されていることが好ましい。
界が侵入してくると、前記第１のフリー磁性層７３と第
２のフリー磁性層７１の磁化はフェリ状態を保ちなが
ら、前記外部磁界の影響を受けて回転する。そして△Ｍ
Ｒに奇与する第１のフリー磁性層７３の磁化方向と、第
２の固定磁性層７１の固定磁化との関係によって電気抵
抗が変化し、外部磁界の信号が検出される。その際、軟
磁性層８２Ｂの作用させる縦バイアス磁界によりフリー
磁性層７３が単磁区化されているので、バルクハウゼン
ノイズを生じない円滑な抵抗変化を得ることができる。
また本発明では、第１のフリー磁性層７３と第２のフリ
ー磁性層７１との間に介在する非磁性中間層７２は、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは
２種以上の合金で形成されていることが好ましい。
【０１０９】第１のフリー磁性層７３と第２のフリー磁
性層７１との合成磁気モーメントの絶対値を、第１の固
定磁性層７９と第２の固定磁性層７７との合成磁気モー
メントの絶対値よりも大きくすることにより、前記第１
のフリー磁性層７９と、第２のフリー磁性層７７の磁化
が、第１の固定磁性層７９と第２の固定磁性層７７との
合成磁気モーメントの影響を受けにくくなり、前記第１
のフリー磁性層７３及び第２のフリー磁性層７１の磁化
が外部磁界に対して感度良く、回転し、出力を向上させ
ることが可能になる。
性層７１との合成磁気モーメントの絶対値を、第１の固
定磁性層７９と第２の固定磁性層７７との合成磁気モー
メントの絶対値よりも大きくすることにより、前記第１
のフリー磁性層７９と、第２のフリー磁性層７７の磁化
が、第１の固定磁性層７９と第２の固定磁性層７７との
合成磁気モーメントの影響を受けにくくなり、前記第１
のフリー磁性層７３及び第２のフリー磁性層７１の磁化
が外部磁界に対して感度良く、回転し、出力を向上させ
ることが可能になる。
【０１１０】この第８実施形態の構造においても軟磁性
層８２Ｂがフリー磁性層７３に与える縦バイアス磁界の
作用によりフリー磁性層７３の磁化の向きを揃えること
で、バルクハウゼンノイズの生じていない円滑な抵抗変
化を得ることができる。
層８２Ｂがフリー磁性層７３に与える縦バイアス磁界の
作用によりフリー磁性層７３の磁化の向きを揃えること
で、バルクハウゼンノイズの生じていない円滑な抵抗変
化を得ることができる。
【０１１１】「第９実施形態」図１７は本発明の第９実
施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を模式的に
表す横断面図であり、図１８は図１７に示す磁気抵抗効
果型薄膜磁気素子を、記録媒体との対向面側から見た断
面構造を模式的に示す断面図である。この実施形態の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ9は、フリー磁性層を
中心にしてその上下に非磁性導電層、固定磁性層、及び
反強磁性層が積層されたデュアルスピンバルブ型薄膜磁
気素子であり、前記フリー磁性層、及び固定磁性層が、
非磁性中間層を介して２層に分断されて形成されてい
る。
施形態の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の構造を模式的に
表す横断面図であり、図１８は図１７に示す磁気抵抗効
果型薄膜磁気素子を、記録媒体との対向面側から見た断
面構造を模式的に示す断面図である。この実施形態の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ9は、フリー磁性層を
中心にしてその上下に非磁性導電層、固定磁性層、及び
反強磁性層が積層されたデュアルスピンバルブ型薄膜磁
気素子であり、前記フリー磁性層、及び固定磁性層が、
非磁性中間層を介して２層に分断されて形成されてい
る。
【０１１２】図１７、１８に示す磁気抵抗効果型薄膜磁
気素子ＧＭＲ9において最も下側に形成されている層
は、下地膜９１であり、この下地膜９１の上に反強磁性
層９２、第１の固定磁性層（下）９３、非磁性中間層９
４（下）、第２の固定磁性層（下）９５、非磁性導電層
９６、第２のフリー磁性層９７、非磁性中間層１００、
第１のフリー磁性層１０１、非磁性導電層１０４、第２
の固定磁性層（上）１０５、非磁性中間層（上）１０
６、第１の固定磁性層（上）１０７、反強磁性層１０
８、及び保護層１０９が形成されて積層体Ｓ9が形成さ
れている。そして、積層体Ｓ9の両側には下地膜１１０
Ａと軟磁性層１１０Ｂと副反強磁性層１１０Ｃと導電層
１１１が積層されている。
気素子ＧＭＲ9において最も下側に形成されている層
は、下地膜９１であり、この下地膜９１の上に反強磁性
層９２、第１の固定磁性層（下）９３、非磁性中間層９
４（下）、第２の固定磁性層（下）９５、非磁性導電層
９６、第２のフリー磁性層９７、非磁性中間層１００、
第１のフリー磁性層１０１、非磁性導電層１０４、第２
の固定磁性層（上）１０５、非磁性中間層（上）１０
６、第１の固定磁性層（上）１０７、反強磁性層１０
８、及び保護層１０９が形成されて積層体Ｓ9が形成さ
れている。そして、積層体Ｓ9の両側には下地膜１１０
Ａと軟磁性層１１０Ｂと副反強磁性層１１０Ｃと導電層
１１１が積層されている。
【０１１３】まず各層の材質について説明する。反強磁
性層９２，１０８は、先の実施形態においても用いたＰ
ｔＭｎ合金あるいはＸ−Ｍｎ合金で形成されていること
が好ましい。第１の固定磁性層（下）９３，（上）１０
７、及び第２の固定磁性層（下）９５，（上）１０５
は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣ
ｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。また第１の固定
磁性層（下）９３，（上）１０７と第２の固定磁性層
（下）９５，（上）１０５問に形成されている非磁性中
間層（下）９４，（上）１０６及び第１のフリー磁性層
１０１と第２のフリー磁性層９７間に形成されている非
磁性中間層１００は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、
Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されてい
ることが好ましい。さらに非磁性導電層９６，１０４は
Ｃｕなどで形成されている。
性層９２，１０８は、先の実施形態においても用いたＰ
ｔＭｎ合金あるいはＸ−Ｍｎ合金で形成されていること
が好ましい。第１の固定磁性層（下）９３，（上）１０
７、及び第２の固定磁性層（下）９５，（上）１０５
は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣ
ｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。また第１の固定
磁性層（下）９３，（上）１０７と第２の固定磁性層
（下）９５，（上）１０５問に形成されている非磁性中
間層（下）９４，（上）１０６及び第１のフリー磁性層
１０１と第２のフリー磁性層９７間に形成されている非
磁性中間層１００は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、
Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されてい
ることが好ましい。さらに非磁性導電層９６，１０４は
Ｃｕなどで形成されている。
【０１１４】図１７、１８に示すように、第１のフリー
磁性層１０１及び第２のフリー磁性層９７は２層で形成
されている。非磁性導電層９６，１０４に接する側に形
成された第１のフリー磁性層１０１の層１０３及び第２
のフリー磁性層９７の層９８はＣｏ膜で形成されてい
る。また、非磁性中間層１００を介して形成されている
第１のフリー磁性層１０１の層１０２及び第２のフリー
磁性層９７の層９９は、例えば、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦ
ｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されてい
る。非磁性導電層９６，１０４側に接する層９８，１０
３をＣｏ膜で形成することにより、△ＭＲを大きくで
き、しかも非磁性導電層９６，１０４との拡散を防止す
ることができる。また、積層体Ｓ9の両側に積層されて
いる下地膜１１０Ａと軟磁性層１１０Ｂと副反強磁性層
１１０Ｃと導電層１１１は、先の実施形態の下地膜８２
Ａと軟磁性層８２Ｂと副反強磁性層８２Ｃと導電層８３
を形成する材料と各々同等のものが用いられている。
磁性層１０１及び第２のフリー磁性層９７は２層で形成
されている。非磁性導電層９６，１０４に接する側に形
成された第１のフリー磁性層１０１の層１０３及び第２
のフリー磁性層９７の層９８はＣｏ膜で形成されてい
る。また、非磁性中間層１００を介して形成されている
第１のフリー磁性層１０１の層１０２及び第２のフリー
磁性層９７の層９９は、例えば、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦ
ｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されてい
る。非磁性導電層９６，１０４側に接する層９８，１０
３をＣｏ膜で形成することにより、△ＭＲを大きくで
き、しかも非磁性導電層９６，１０４との拡散を防止す
ることができる。また、積層体Ｓ9の両側に積層されて
いる下地膜１１０Ａと軟磁性層１１０Ｂと副反強磁性層
１１０Ｃと導電層１１１は、先の実施形態の下地膜８２
Ａと軟磁性層８２Ｂと副反強磁性層８２Ｃと導電層８３
を形成する材料と各々同等のものが用いられている。
【０１１５】ところで、本実施形態では前述したよう
に、反強磁性層９２，１０８としてＰｔＭｎ合金など、
第１の固定磁性層（下）９３，（上）１０７との界面で
交換結合磁界（交換異方性磁界）を発生させるために熱
処理を必要とする反強磁性材料を使用している。しか
し、フリー磁性層よりも下側に形成されている反強磁性
層９２と第１の固定磁性層（下）９３との界面では、金
属元素の拡散が発生しやすく熱拡散層が形成されやすく
なっているために、前記第１の固定磁性層（下）９３と
して機能する磁気的な膜厚は実際の膜厚ｔＰ1よりも薄
くなっている。従ってフリー磁性層よりも上側の積層膜
で発生する交換結合磁界と、下側の積層膜から発生する
交換結合磁界をほぼ等しくするには、フリー磁性層より
も下側に形成されている（第１の固定磁性層（下）９３
の膜厚ｔＰ1／第２の固定磁性層（下）９５の膜厚ｔ
Ｐ2）が、フリー磁性層よりも上側に形成されている
（第１の固定磁性層（上）１０７の膜厚ｔＰ1／第２の
固定磁性層（上）１０５の膜厚ｔＰ2よりも大きい方が
好ましい。フリー磁性層よりも上側の積層膜から発生す
る交換結合磁界と、下側の積層膜から発生する交換結合
磁界とを等しくすることにより、前記交換結合磁界の製
造プロセス劣化が少なく、磁気へッドの信頼性を向上さ
せることができる。
に、反強磁性層９２，１０８としてＰｔＭｎ合金など、
第１の固定磁性層（下）９３，（上）１０７との界面で
交換結合磁界（交換異方性磁界）を発生させるために熱
処理を必要とする反強磁性材料を使用している。しか
し、フリー磁性層よりも下側に形成されている反強磁性
層９２と第１の固定磁性層（下）９３との界面では、金
属元素の拡散が発生しやすく熱拡散層が形成されやすく
なっているために、前記第１の固定磁性層（下）９３と
して機能する磁気的な膜厚は実際の膜厚ｔＰ1よりも薄
くなっている。従ってフリー磁性層よりも上側の積層膜
で発生する交換結合磁界と、下側の積層膜から発生する
交換結合磁界をほぼ等しくするには、フリー磁性層より
も下側に形成されている（第１の固定磁性層（下）９３
の膜厚ｔＰ1／第２の固定磁性層（下）９５の膜厚ｔ
Ｐ2）が、フリー磁性層よりも上側に形成されている
（第１の固定磁性層（上）１０７の膜厚ｔＰ1／第２の
固定磁性層（上）１０５の膜厚ｔＰ2よりも大きい方が
好ましい。フリー磁性層よりも上側の積層膜から発生す
る交換結合磁界と、下側の積層膜から発生する交換結合
磁界とを等しくすることにより、前記交換結合磁界の製
造プロセス劣化が少なく、磁気へッドの信頼性を向上さ
せることができる。
【０１１６】ところで、図１７、１８に示すデュアルス
ピンバルブ型薄膜磁気素子においては、フリ一磁性層の
上下に形成されている第２の固定磁性層（下）９５，
（上）１０５の磁化を互いに反対方向に向けておく必要
がある。これはフリー磁性層が第１のフリー磁性層１０
１と第２のフリー磁性層９７の２層に分断されて形成さ
れており、前記第１のフリー磁性層１０１の磁化と第２
のフリー磁性層９７の磁化とが反平行になっているから
である。
ピンバルブ型薄膜磁気素子においては、フリ一磁性層の
上下に形成されている第２の固定磁性層（下）９５，
（上）１０５の磁化を互いに反対方向に向けておく必要
がある。これはフリー磁性層が第１のフリー磁性層１０
１と第２のフリー磁性層９７の２層に分断されて形成さ
れており、前記第１のフリー磁性層１０１の磁化と第２
のフリー磁性層９７の磁化とが反平行になっているから
である。
【０１１７】例えば図１７、１８に示すように、第１の
フリー磁性層１０１の磁化が図示Ｘ1方向と反対方向に
磁化されているとすると、前記第１のフリー磁性層１０
１との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって、第
２のフリー磁性層９７の磁化は、図示Ｘ1方向に磁化さ
れた状態となっている。前記第１のフリー磁性層１０１
及び第２のフリー磁性層９７の磁化は、フェリ状態を保
ちながら、外部磁界の影響を受けて反転するようになっ
ている。本実施形態では、このように第１のフリー磁性
層１０１と第２のフリー磁性層９７とがフェリ状態にな
るので、どちらか一方の磁気的膜厚ＭｔＦを他方よりも
大きくしておく必要がある。図１８では第２のフリー磁
性層９７の磁化をＸ1方向に向けるので、副反強磁性層
１１０Ｃと軟磁性層１１０Ｂとで与える縦バイアスによ
り第２のフリー磁性層９７をＸ1方向に単磁区化する
と、第２のフリー磁性層９７と第１のフリー磁性層１０
１との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって第１
のフリー磁性層１０１はＸ1方向と１８０゜反対の方向
に向いて磁気的に安定することとなる。
フリー磁性層１０１の磁化が図示Ｘ1方向と反対方向に
磁化されているとすると、前記第１のフリー磁性層１０
１との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって、第
２のフリー磁性層９７の磁化は、図示Ｘ1方向に磁化さ
れた状態となっている。前記第１のフリー磁性層１０１
及び第２のフリー磁性層９７の磁化は、フェリ状態を保
ちながら、外部磁界の影響を受けて反転するようになっ
ている。本実施形態では、このように第１のフリー磁性
層１０１と第２のフリー磁性層９７とがフェリ状態にな
るので、どちらか一方の磁気的膜厚ＭｔＦを他方よりも
大きくしておく必要がある。図１８では第２のフリー磁
性層９７の磁化をＸ1方向に向けるので、副反強磁性層
１１０Ｃと軟磁性層１１０Ｂとで与える縦バイアスによ
り第２のフリー磁性層９７をＸ1方向に単磁区化する
と、第２のフリー磁性層９７と第１のフリー磁性層１０
１との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって第１
のフリー磁性層１０１はＸ1方向と１８０゜反対の方向
に向いて磁気的に安定することとなる。
【０１１８】図１７、１８に示すデュアルスピンバルブ
型薄膜磁気素子にあっては、第１のフリー磁性層１０１
の磁化及び第２のフリー磁性層９７の磁化は共に△ＭＲ
に関与する層となっており、前記第１のフリー磁性層１
０１及び第２のフリー磁性層９７の変動磁化と、第２の
固定磁性層（下）９５，（上）１０５の固定磁化との関
係で電気抵抗が変化する。シングルスピンバルブ型薄膜
磁気素子に比べ大きい△ＭＲを期待できるデユアルスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子としての機能を発揮させるに
は、第１のフリー磁性層１０１と第２の固定磁性層
（上）１０５との抵抗変化及び、第２のフリー磁性層９
７と第２の固定磁性層（下）９５との抵抗変化が、共に
同じ変動を見せるように、前記第２の固定磁性層（下）
９５，（上）１０５の磁化方向を制御する必要性があ
る。すなわち、第１のフリー磁性層１０１と第２の固定
磁性層（上）１０５との抵抗変化が最大になるとき、第
２のフリー磁性層９７と第２の固定磁性層（下）９５と
の抵抗変化も最大になるようにし、第１のフリー磁性層
１０１と第２の固定磁性層（上）１０５との抵抗変化が
最小になるとき、第２のフリー磁性層９７と第２の固定
磁性層（下）９５との抵抗変化も最小になるようにすれ
ばよいのである。
型薄膜磁気素子にあっては、第１のフリー磁性層１０１
の磁化及び第２のフリー磁性層９７の磁化は共に△ＭＲ
に関与する層となっており、前記第１のフリー磁性層１
０１及び第２のフリー磁性層９７の変動磁化と、第２の
固定磁性層（下）９５，（上）１０５の固定磁化との関
係で電気抵抗が変化する。シングルスピンバルブ型薄膜
磁気素子に比べ大きい△ＭＲを期待できるデユアルスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子としての機能を発揮させるに
は、第１のフリー磁性層１０１と第２の固定磁性層
（上）１０５との抵抗変化及び、第２のフリー磁性層９
７と第２の固定磁性層（下）９５との抵抗変化が、共に
同じ変動を見せるように、前記第２の固定磁性層（下）
９５，（上）１０５の磁化方向を制御する必要性があ
る。すなわち、第１のフリー磁性層１０１と第２の固定
磁性層（上）１０５との抵抗変化が最大になるとき、第
２のフリー磁性層９７と第２の固定磁性層（下）９５と
の抵抗変化も最大になるようにし、第１のフリー磁性層
１０１と第２の固定磁性層（上）１０５との抵抗変化が
最小になるとき、第２のフリー磁性層９７と第２の固定
磁性層（下）９５との抵抗変化も最小になるようにすれ
ばよいのである。
【０１１９】よって図１７、１８に示すデュアルスピン
バルブ型薄膜磁気素子では、第１のフリー磁性層１０１
と第２のフリー磁性層９７の磁化が反平行に磁化されて
いるために、第２の固定磁性層（上）１０５の磁化と第
２の固定磁性層（下）９５の磁化を互いに反対方向に磁
化する必要性がある。以上のようにして、フリー磁性層
の上下に形成された第２の固定磁性層（下）９５，
（上）１０５を反対方向に磁化することで、従来のデュ
アルスピンバルブ型薄膜磁気素子と同程度の△ＭＲを得
ることができる。
バルブ型薄膜磁気素子では、第１のフリー磁性層１０１
と第２のフリー磁性層９７の磁化が反平行に磁化されて
いるために、第２の固定磁性層（上）１０５の磁化と第
２の固定磁性層（下）９５の磁化を互いに反対方向に磁
化する必要性がある。以上のようにして、フリー磁性層
の上下に形成された第２の固定磁性層（下）９５，
（上）１０５を反対方向に磁化することで、従来のデュ
アルスピンバルブ型薄膜磁気素子と同程度の△ＭＲを得
ることができる。
【０１２０】この第９実施形態の構造においても軟磁性
層１１０Ｂによりフリー磁性層９７に縦バイアス磁界が
付加されてフリー磁性層９７の磁化の向きが図１８のＸ
1方向に向き易くなる。即ち、フリー磁性層９７の磁気
異方性（異方性磁界）を好ましい範囲に調整することが
できる。
層１１０Ｂによりフリー磁性層９７に縦バイアス磁界が
付加されてフリー磁性層９７の磁化の向きが図１８のＸ
1方向に向き易くなる。即ち、フリー磁性層９７の磁気
異方性（異方性磁界）を好ましい範囲に調整することが
できる。
【０１２１】以上、図１３から図１８に示すスピンバル
ブ型薄膜磁気素子では、固定磁性層のみならず、フリー
磁性層も、非磁性中間層を介して第１のフリー磁性層と
第２のフリー磁性層の２層に分断し、この２層のフリー
磁性層の間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）によって前記２層のフリー磁性層の磁化を反平行状
態（フェリ状態）にすることにより、前記第１のフリー
磁性層と第２のフリー磁性層の磁化を、外部磁界に対し
て感度良く反転できるようにしている。
ブ型薄膜磁気素子では、固定磁性層のみならず、フリー
磁性層も、非磁性中間層を介して第１のフリー磁性層と
第２のフリー磁性層の２層に分断し、この２層のフリー
磁性層の間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）によって前記２層のフリー磁性層の磁化を反平行状
態（フェリ状態）にすることにより、前記第１のフリー
磁性層と第２のフリー磁性層の磁化を、外部磁界に対し
て感度良く反転できるようにしている。
【０１２２】また本発明では、第１のフリー磁性層と第
２のフリー磁性層との膜厚比や、前記第１のフリー磁性
層と第２のフリー磁性層との間に介在する非磁性中間層
の膜厚、あるいは第１の固定磁性層と第２の固定磁性層
との膜厚比や、前記第１の固定磁性層と第２の固定磁性
層との間に介在する非磁性中間層の膜厚、及び反強磁性
層の膜厚などを適正な範囲内で形成することによって、
交換結合磁界を大きくすることができ、第１の固定磁性
層と第２の固定磁性層との磁化状態を固定磁化として、
第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層との磁化状態
を変動磁化として、熱的にも安定したフェリ状態に保つ
ことが可能であり、しかも従来と同程度の△ＭＲを得る
ことが可能となっている。本発明では、さらにセンス電
流の方向を調節することで、第１の固定磁性層の磁化と
第２の固定磁性層の磁化との反平行状態（フェリ状態）
を、より熱的にも安定した状態に保つことが可能となっ
ている。
２のフリー磁性層との膜厚比や、前記第１のフリー磁性
層と第２のフリー磁性層との間に介在する非磁性中間層
の膜厚、あるいは第１の固定磁性層と第２の固定磁性層
との膜厚比や、前記第１の固定磁性層と第２の固定磁性
層との間に介在する非磁性中間層の膜厚、及び反強磁性
層の膜厚などを適正な範囲内で形成することによって、
交換結合磁界を大きくすることができ、第１の固定磁性
層と第２の固定磁性層との磁化状態を固定磁化として、
第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層との磁化状態
を変動磁化として、熱的にも安定したフェリ状態に保つ
ことが可能であり、しかも従来と同程度の△ＭＲを得る
ことが可能となっている。本発明では、さらにセンス電
流の方向を調節することで、第１の固定磁性層の磁化と
第２の固定磁性層の磁化との反平行状態（フェリ状態）
を、より熱的にも安定した状態に保つことが可能となっ
ている。
【０１２３】スピンバルブ型薄膜磁気素子では、反強磁
性層、固定磁性層、非磁性導電層、及びフリー磁性層か
ら成る積層膜の両側に導電層が形成されており、この導
電層からセンス電流が流される。前記センス電流は、比
抵抗の小さい前記非磁性導電層と、前記非磁性導電層と
固定磁性層との界面、及び非磁性導電層とフリー磁性層
との界面に主に流れる。本発明では、前記固定磁性層は
第ｌの固定磁性層と第２の固定磁性層とに分断されてお
り、前記センス電流は主に第２の固定磁性層と非磁性導
電層との界面に流れている。前記センス電流を流すと、
右ネジの法則によって、センス電流磁界が形成される。
本発明では前記センス電流磁界を第１の固定磁性層の磁
気モーメントと第２の固定磁性層の磁気モーメントを足
し合わせて求めることができる合成磁気モーメントの方
向と同じ方向になるように、前記センス電流の流す方向
を調節している。
性層、固定磁性層、非磁性導電層、及びフリー磁性層か
ら成る積層膜の両側に導電層が形成されており、この導
電層からセンス電流が流される。前記センス電流は、比
抵抗の小さい前記非磁性導電層と、前記非磁性導電層と
固定磁性層との界面、及び非磁性導電層とフリー磁性層
との界面に主に流れる。本発明では、前記固定磁性層は
第ｌの固定磁性層と第２の固定磁性層とに分断されてお
り、前記センス電流は主に第２の固定磁性層と非磁性導
電層との界面に流れている。前記センス電流を流すと、
右ネジの法則によって、センス電流磁界が形成される。
本発明では前記センス電流磁界を第１の固定磁性層の磁
気モーメントと第２の固定磁性層の磁気モーメントを足
し合わせて求めることができる合成磁気モーメントの方
向と同じ方向になるように、前記センス電流の流す方向
を調節している。
【０１２４】「センス電流磁界の作用」次に、図７〜図
１８に示す各実施形態の構造においてセンス電流磁界の
作用について説明する。図７、８に示すスピンバルブ型
薄膜磁気素子ては、非磁性導電層１５の下側に第２の固
定磁性層１４が形成されている。この場合にあっては、
第１の固定磁性層１２及び第２の固定磁性層１４のう
ち、磁気モーメントの大きい方の固定磁性層の磁化方向
に、センス電流磁界の方向を合わせる。
１８に示す各実施形態の構造においてセンス電流磁界の
作用について説明する。図７、８に示すスピンバルブ型
薄膜磁気素子ては、非磁性導電層１５の下側に第２の固
定磁性層１４が形成されている。この場合にあっては、
第１の固定磁性層１２及び第２の固定磁性層１４のう
ち、磁気モーメントの大きい方の固定磁性層の磁化方向
に、センス電流磁界の方向を合わせる。
【０１２５】図７に示すように、前記第２の固定磁性層
１４の磁気モーメントは第１の固定磁性層１２の磁気モ
ーメントに比べて大きく、前記第２の固定磁性層１４の
磁気モーメントは図示Ｙ方向と反対方向（図示左方向）
に向いている。このため前記第１の固定磁性層１２の磁
気モーメントと第２の固定磁性層１４の磁気モーメント
とを足し合わせた合成磁気モーメントは、図示Ｙ方向と
反対方向（図示左方向）に向いている。
１４の磁気モーメントは第１の固定磁性層１２の磁気モ
ーメントに比べて大きく、前記第２の固定磁性層１４の
磁気モーメントは図示Ｙ方向と反対方向（図示左方向）
に向いている。このため前記第１の固定磁性層１２の磁
気モーメントと第２の固定磁性層１４の磁気モーメント
とを足し合わせた合成磁気モーメントは、図示Ｙ方向と
反対方向（図示左方向）に向いている。
【０１２６】前述のように、非磁性導電層１５は第２の
固定磁性層１４及び第１の固定磁性層１２の上側に形成
されている。このため、主に前記非磁性導電層１５を中
心にして流れるセンス電流１１２によって形成されるセ
ンス電流磁界は、前記非磁性導電層１５よりも下側にお
いて図示左方向に向くように、前記センス電流１１２の
流す方向を制御すればよい。このようにすれば、第ｌの
固定磁性層１２と第２の固定磁性層１４との合成磁気モ
ーメントの方向と、前記センス電流磁界の方向とが一致
する。
固定磁性層１４及び第１の固定磁性層１２の上側に形成
されている。このため、主に前記非磁性導電層１５を中
心にして流れるセンス電流１１２によって形成されるセ
ンス電流磁界は、前記非磁性導電層１５よりも下側にお
いて図示左方向に向くように、前記センス電流１１２の
流す方向を制御すればよい。このようにすれば、第ｌの
固定磁性層１２と第２の固定磁性層１４との合成磁気モ
ーメントの方向と、前記センス電流磁界の方向とが一致
する。
【０１２７】図７に示すように前記センス電流１１２は
図示Ｘ1方向に流される。右ネジの法則により、センス
電流を流すことによって形成されるセンス電流磁界は、
紙面に対して図７の矢印に示すように右回りに形成され
る。従って、非磁性導電層１５よりも下側の層には、図
示方向（図示Ｙ方向と反対方向）のセンス電流磁界が印
加されることになり、このセンス電磁によって、第１の
合成磁気モーメントを補強する方向に作用し、第１の固
定磁性層１２と第２の固定磁性層１４間に作用する交換
結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）が増幅され、前記第１の
固定磁性層１２の磁化と第２の固定磁性層１４の磁化の
反平行状態をより熱的に安定させることが可能になる。
図示Ｘ1方向に流される。右ネジの法則により、センス
電流を流すことによって形成されるセンス電流磁界は、
紙面に対して図７の矢印に示すように右回りに形成され
る。従って、非磁性導電層１５よりも下側の層には、図
示方向（図示Ｙ方向と反対方向）のセンス電流磁界が印
加されることになり、このセンス電磁によって、第１の
合成磁気モーメントを補強する方向に作用し、第１の固
定磁性層１２と第２の固定磁性層１４間に作用する交換
結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）が増幅され、前記第１の
固定磁性層１２の磁化と第２の固定磁性層１４の磁化の
反平行状態をより熱的に安定させることが可能になる。
【０１２８】特にセンス電流を１ｍＡ流すと、約３０
（Ｏｅ）程度のセンス電流磁界が発生し、また素子温度
が約１５℃程度上昇することが判っている。さらに、記
録媒体の回転数は１０００ｒｐｍ程度まで速くなり、こ
の回転数の上昇により、スライダ摺動面の温度は約１０
０℃まで上昇する。このため例えばセンス電流を１０ｍ
Ａ流した場合、スピンバルブ型薄膜磁気素子の素子温度
は、約２５０℃程度まで上昇し、さらにセンス電流磁界
も３００（Ｏｅ）と大きくなる。このような、非常に高
い環境温度下で、しかも大きなセンス電流が流れる場合
にあっては、第１の固定磁性層１２の磁気モーメントと
第２の固定磁性層１４とを足し合わせて求めることがで
きる合成磁気モーメントの方向と、センス電流磁界の方
向とが逆向きであると、第１の固定磁性層１２の磁化と
第２の固定磁性層１４の磁化との反平行状態が壊れ易く
なる。また、高い環境温度下でも耐え得るようにするに
は、センス電流磁界の方向の調節の他に、高いブロッキ
ング温度を有する反強磁性材料を反強磁性層１１として
使用する必要があり、そのために本実施形態ではブロッ
キング温度が約４００℃程度のＰｔ−Ｍｎ合金を使用し
ている。
（Ｏｅ）程度のセンス電流磁界が発生し、また素子温度
が約１５℃程度上昇することが判っている。さらに、記
録媒体の回転数は１０００ｒｐｍ程度まで速くなり、こ
の回転数の上昇により、スライダ摺動面の温度は約１０
０℃まで上昇する。このため例えばセンス電流を１０ｍ
Ａ流した場合、スピンバルブ型薄膜磁気素子の素子温度
は、約２５０℃程度まで上昇し、さらにセンス電流磁界
も３００（Ｏｅ）と大きくなる。このような、非常に高
い環境温度下で、しかも大きなセンス電流が流れる場合
にあっては、第１の固定磁性層１２の磁気モーメントと
第２の固定磁性層１４とを足し合わせて求めることがで
きる合成磁気モーメントの方向と、センス電流磁界の方
向とが逆向きであると、第１の固定磁性層１２の磁化と
第２の固定磁性層１４の磁化との反平行状態が壊れ易く
なる。また、高い環境温度下でも耐え得るようにするに
は、センス電流磁界の方向の調節の他に、高いブロッキ
ング温度を有する反強磁性材料を反強磁性層１１として
使用する必要があり、そのために本実施形態ではブロッ
キング温度が約４００℃程度のＰｔ−Ｍｎ合金を使用し
ている。
【０１２９】なお、図７に示す第１の固定磁性層１２の
磁気モーメントと第２の固定磁性層１４の磁気モーメン
トとで形成される合成磁気モーメントが図示とは逆に右
方向（図示Ｙ方向）に向いている場合には、センス電流
を図示Ｘ1方向と反対方向に流し、センス電流磁界が紙
面に対し左回りに形成されるようにすればよい。
磁気モーメントと第２の固定磁性層１４の磁気モーメン
トとで形成される合成磁気モーメントが図示とは逆に右
方向（図示Ｙ方向）に向いている場合には、センス電流
を図示Ｘ1方向と反対方向に流し、センス電流磁界が紙
面に対し左回りに形成されるようにすればよい。
【０１３０】次に図９、１０に示すスピンバルブ型薄膜
磁気素子のセンス電流方向について説明する。図９、１
０に示す構造では、非磁性導電層２４の上側に第２の固
定磁性層２５及び第１の固定磁性層２７が形成されてい
る。図９に示すように、第１の固定磁性層２７の磁気モ
ーメントの方が第２の固定磁性層２５の磁気モーメント
よりも大きくなっており、また前記第１の固定磁性層２
７の磁気モーメントの方向は図示Ｙ方向（図示右方向）
を向いている。このため前記第１の固定磁性層２７の磁
気モーメントと第２の固定磁性層２５の磁気モーメント
とを足し合わせた合成磁気モーメントは図９の図示右方
向（Ｙ方向）を向いている。
磁気素子のセンス電流方向について説明する。図９、１
０に示す構造では、非磁性導電層２４の上側に第２の固
定磁性層２５及び第１の固定磁性層２７が形成されてい
る。図９に示すように、第１の固定磁性層２７の磁気モ
ーメントの方が第２の固定磁性層２５の磁気モーメント
よりも大きくなっており、また前記第１の固定磁性層２
７の磁気モーメントの方向は図示Ｙ方向（図示右方向）
を向いている。このため前記第１の固定磁性層２７の磁
気モーメントと第２の固定磁性層２５の磁気モーメント
とを足し合わせた合成磁気モーメントは図９の図示右方
向（Ｙ方向）を向いている。
【０１３１】図９に示すように、センス電流１１３は図
示Ｘ1方向に流される。右ネジの法則により、センス電
流１１３を流すことによって形成されるセンス電流磁界
は図１０の矢印に示すように紙面に対して右回りに形成
される。非磁性導電層２４より上側に第２の固定磁性層
２５及び第１の固定磁性層２７が形成されているので、
前記第２の固定磁性層２５及び第１の固定磁性層２７に
は、図示右方向（図示Ｙ方向と反対方向）のセンス電流
磁界が侵入してくることになり、合成磁気モーメントの
方向と一致し、従って、第１の固定磁性層２７の磁化と
第２の固定磁性層２５の磁化との反平行状態は壊れ難く
なっている。
示Ｘ1方向に流される。右ネジの法則により、センス電
流１１３を流すことによって形成されるセンス電流磁界
は図１０の矢印に示すように紙面に対して右回りに形成
される。非磁性導電層２４より上側に第２の固定磁性層
２５及び第１の固定磁性層２７が形成されているので、
前記第２の固定磁性層２５及び第１の固定磁性層２７に
は、図示右方向（図示Ｙ方向と反対方向）のセンス電流
磁界が侵入してくることになり、合成磁気モーメントの
方向と一致し、従って、第１の固定磁性層２７の磁化と
第２の固定磁性層２５の磁化との反平行状態は壊れ難く
なっている。
【０１３２】なお、前記合成磁気モーメントが図示のも
のとは逆に左方向（図示Ｙ方向と反対方向）に向いてい
る場合には、センス電流１１３を図示Ｘ1方向と反対方
向に流し、前記センス電流１１３を流すことによって形
成されるセンス電流磁界を紙面に対し左回りに発生さ
せ、第１の固定磁性層２７と第２の固定磁性層２５の合
成磁気モーメントの向きと前記センス電流磁界の向きを
一致させる必要がある。
のとは逆に左方向（図示Ｙ方向と反対方向）に向いてい
る場合には、センス電流１１３を図示Ｘ1方向と反対方
向に流し、前記センス電流１１３を流すことによって形
成されるセンス電流磁界を紙面に対し左回りに発生さ
せ、第１の固定磁性層２７と第２の固定磁性層２５の合
成磁気モーメントの向きと前記センス電流磁界の向きを
一致させる必要がある。
【０１３３】図１１、１２に示すスピンバルブ型薄膜磁
気素子は、フリー磁性層３６の上下に第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３と第２の固定磁性層（下）３
４，（上）４１が形成されたデュアルスピンバルブ型薄
膜磁気素子である。このデユアルスピンバルブ型薄膜磁
気素子では、フリー磁性層３６の上下に形成される合成
磁気モーメントが互いに反対方向に向くように、前記第
１の固定磁性層（下）３２，（上）４３の磁気モーメン
トの方向及びその大きさと第２の固定磁性層（下）３
４，（上）４１の磁気モーメントの方向及びその大きさ
を制御する必要がある。
気素子は、フリー磁性層３６の上下に第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３と第２の固定磁性層（下）３
４，（上）４１が形成されたデュアルスピンバルブ型薄
膜磁気素子である。このデユアルスピンバルブ型薄膜磁
気素子では、フリー磁性層３６の上下に形成される合成
磁気モーメントが互いに反対方向に向くように、前記第
１の固定磁性層（下）３２，（上）４３の磁気モーメン
トの方向及びその大きさと第２の固定磁性層（下）３
４，（上）４１の磁気モーメントの方向及びその大きさ
を制御する必要がある。
【０１３４】図１１に示すようにフリー磁性層３６より
も下側に形成されている第２の固定磁性層（下）３４の
磁気モーメントは、第１の固定磁性層（下）３２の磁気
モーメントよりも大きく、また前記第２の固定磁性層
（下）３４の磁気モーメントは図示右方向（図示Ｙ方
向）を向いている。従って、前記第１の固定磁性層
（下）３２の磁気モーメントと第２の固定磁性層（下）
３４の磁気モーメントを足し合わせて求めることができ
る合成磁気モーメントは図示右方向（図示Ｙ方向）を向
いている。またフリー磁性層３６よりも上側に形成され
ている第１の固定磁性層（上）４３の磁気モーメントは
第２の固定磁性層（上）４１の磁気モーメントよりも大
きく、また前記第１の固定磁性層（上）４３の磁気モー
メントは図示左方向（図示Ｙ方向と反対方向）に向いて
いる。このため前記第１の固定磁性層（上）４３の磁気
モーメントと第２の固定磁性層（上）４１の磁気モーメ
ントを足し合わせて求めることができる合成磁気モーメ
ントは図示左方向（図示Ｙ方向と反対方向）を向いてい
る。このように本発明ではフリー磁性層３６の上下に形
成される合成磁気モーメントが互いに反対方向に向いて
いる。
も下側に形成されている第２の固定磁性層（下）３４の
磁気モーメントは、第１の固定磁性層（下）３２の磁気
モーメントよりも大きく、また前記第２の固定磁性層
（下）３４の磁気モーメントは図示右方向（図示Ｙ方
向）を向いている。従って、前記第１の固定磁性層
（下）３２の磁気モーメントと第２の固定磁性層（下）
３４の磁気モーメントを足し合わせて求めることができ
る合成磁気モーメントは図示右方向（図示Ｙ方向）を向
いている。またフリー磁性層３６よりも上側に形成され
ている第１の固定磁性層（上）４３の磁気モーメントは
第２の固定磁性層（上）４１の磁気モーメントよりも大
きく、また前記第１の固定磁性層（上）４３の磁気モー
メントは図示左方向（図示Ｙ方向と反対方向）に向いて
いる。このため前記第１の固定磁性層（上）４３の磁気
モーメントと第２の固定磁性層（上）４１の磁気モーメ
ントを足し合わせて求めることができる合成磁気モーメ
ントは図示左方向（図示Ｙ方向と反対方向）を向いてい
る。このように本発明ではフリー磁性層３６の上下に形
成される合成磁気モーメントが互いに反対方向に向いて
いる。
【０１３５】本実施形態では図１２に示すように、セン
ス電流１１４は図示Ｘ1方向と１８０゜反対方向（図１
１の紙面裏側から紙面表側に向かう方向）に流される。
これにより前記センス電流１１４を流すことによって形
成されるセンス電流磁界は図１１の矢印で示すように紙
面に対し左回りに形成される。前記フリー磁性層３６よ
りも下側で形成された合成磁気モーメントは図示右方向
（図示Ｙ方向）に、フリー磁性層３６よりも上側で形成
された今成磁気モーメントは図示左方向（図示Ｙ方向と
反対方向）に向いているので、前記２つの合成磁気モー
メントの方向は、センス電流磁界の方向と一致しており
フリー磁性層３６の下側に形成された第１の固定磁性層
（下）３２の磁化と第２の固定磁性層（下）３４の磁化
の反平行状態、及びフリー磁性層３６の上側に形成され
た第１の固定磁性層（上）４３の磁化と第２の固定磁性
層（上）４１の磁化の反平行状態を、熱的にも安定した
状態で保つことが可能である。
ス電流１１４は図示Ｘ1方向と１８０゜反対方向（図１
１の紙面裏側から紙面表側に向かう方向）に流される。
これにより前記センス電流１１４を流すことによって形
成されるセンス電流磁界は図１１の矢印で示すように紙
面に対し左回りに形成される。前記フリー磁性層３６よ
りも下側で形成された合成磁気モーメントは図示右方向
（図示Ｙ方向）に、フリー磁性層３６よりも上側で形成
された今成磁気モーメントは図示左方向（図示Ｙ方向と
反対方向）に向いているので、前記２つの合成磁気モー
メントの方向は、センス電流磁界の方向と一致しており
フリー磁性層３６の下側に形成された第１の固定磁性層
（下）３２の磁化と第２の固定磁性層（下）３４の磁化
の反平行状態、及びフリー磁性層３６の上側に形成され
た第１の固定磁性層（上）４３の磁化と第２の固定磁性
層（上）４１の磁化の反平行状態を、熱的にも安定した
状態で保つことが可能である。
【０１３６】なお、フリー磁性層３６よりも下側に形成
された合成磁気モーメントが図示とは逆に左方向に向い
ており、フリー磁性層３６よりも上側に形成された合成
磁気モーメントが図示とは逆に右側に向いている場合に
は、センス電流１１４を図示とは逆のＸ1方向に流し、
前記センス電流を流すことによって形成されるセンス電
流磁界の方向と、前記合成磁気モーメントの方向とを一
致させる必要がある。
された合成磁気モーメントが図示とは逆に左方向に向い
ており、フリー磁性層３６よりも上側に形成された合成
磁気モーメントが図示とは逆に右側に向いている場合に
は、センス電流１１４を図示とは逆のＸ1方向に流し、
前記センス電流を流すことによって形成されるセンス電
流磁界の方向と、前記合成磁気モーメントの方向とを一
致させる必要がある。
【０１３７】また、図１３及び図１４では、フリー磁性
層が非磁性中問層を介して第１のフリー磁性層と第２の
フリー磁性層の２層に分断されて形成されたスピンバル
ブ型薄膜磁気素子の実施形態であるが、図１３に示すス
ピンバルブ型薄膜磁気素子のように、非磁性導電層５５
よりも下側に第１の固定磁性層５２及び第２の固定磁性
層５４が形成された場合にあっては、図７に示すスピン
バルブ型薄膜磁気素子の場合と同様のセンス電流方向の
制御を行えばよい。
層が非磁性中問層を介して第１のフリー磁性層と第２の
フリー磁性層の２層に分断されて形成されたスピンバル
ブ型薄膜磁気素子の実施形態であるが、図１３に示すス
ピンバルブ型薄膜磁気素子のように、非磁性導電層５５
よりも下側に第１の固定磁性層５２及び第２の固定磁性
層５４が形成された場合にあっては、図７に示すスピン
バルブ型薄膜磁気素子の場合と同様のセンス電流方向の
制御を行えばよい。
【０１３８】また、図１５に示すスピンバルブ型薄膜磁
気素子のように、非磁性導電層７６よりも上側に第１の
固定磁性層７９と第２の固定磁性層７７が形成されてい
る場合にあっては、図９に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子の場合と同様のセンス電流方向の制御を行えばよ
い。
気素子のように、非磁性導電層７６よりも上側に第１の
固定磁性層７９と第２の固定磁性層７７が形成されてい
る場合にあっては、図９に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子の場合と同様のセンス電流方向の制御を行えばよ
い。
【０１３９】以上のように前述の各実施形態によれば、
センス電流を流すことによって形成されるセンス電流磁
界の方向と、第１の固定磁性層の磁気モーメントと第２
の固定磁性層の磁気モーメントを足し合わせることによ
って求めることができる合成磁気モーメントの方向とを
一致させることにより、前記第１の固定磁性層と第２の
固定磁性層間に作用する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）を増幅させ、前記第ｌの固定磁性層の磁化と第２の
固定磁性層の磁化の反平行状態（フェリ状態）を熱的に
安定した状態に保つことが可能である。特に本実施形態
では、より熱的安定性を向上させるために、反強磁性層
にＰｔＭｎ合金などのブロッキング温度の高い反強磁性
材料を使用しており、これによって、環境温度が、従来
に比べて大幅に上昇しても、前記第１の固定磁性層の磁
化と第２の固定磁性層の磁化の反平行状態（フェリ状
態）を壊れ難くすることができる。
センス電流を流すことによって形成されるセンス電流磁
界の方向と、第１の固定磁性層の磁気モーメントと第２
の固定磁性層の磁気モーメントを足し合わせることによ
って求めることができる合成磁気モーメントの方向とを
一致させることにより、前記第１の固定磁性層と第２の
固定磁性層間に作用する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）を増幅させ、前記第ｌの固定磁性層の磁化と第２の
固定磁性層の磁化の反平行状態（フェリ状態）を熱的に
安定した状態に保つことが可能である。特に本実施形態
では、より熱的安定性を向上させるために、反強磁性層
にＰｔＭｎ合金などのブロッキング温度の高い反強磁性
材料を使用しており、これによって、環境温度が、従来
に比べて大幅に上昇しても、前記第１の固定磁性層の磁
化と第２の固定磁性層の磁化の反平行状態（フェリ状
態）を壊れ難くすることができる。
【０１４０】また高記録密度化に対応するためセンス電
流量を大きくして再生出力を大きくしようとすると、そ
れに従ってセンス電流磁界も大きくなるが、本発明の実
施形態では、前記センス電流磁界が、第１の固定磁性層
と第２の固定磁性層の間に働く交換結合磁界を増幅させ
る作用をもたらしているので、センス電流磁界の増大に
より、第１の固定磁性層と第２の固定磁性層の磁化状態
はより安定したものとなる。なおこのセンス電流方向の
制御は、反強磁性層にどのような反強磁性材料を使用し
た場合であっても適用でき、例えば反強磁性層と固定磁
性層（第１の固定磁性層）との界面で交換結合磁界（交
換異方性磁界）を発生させるために、熱処理が必要であ
るか、あるいは必要でないかを問わない。更に、図１、
５、６に示す実施形態のように固定磁性層が単層で形成
されていたシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子の場合
てあっても、前述したセンス電流を流すことによって形
成されるセンス電流磁界の方向と、固定磁性層の磁化方
向とを一致させることにより、前記固定磁性層の磁化を
熱的に安定化させることが可能であるのは勿論である。
流量を大きくして再生出力を大きくしようとすると、そ
れに従ってセンス電流磁界も大きくなるが、本発明の実
施形態では、前記センス電流磁界が、第１の固定磁性層
と第２の固定磁性層の間に働く交換結合磁界を増幅させ
る作用をもたらしているので、センス電流磁界の増大に
より、第１の固定磁性層と第２の固定磁性層の磁化状態
はより安定したものとなる。なおこのセンス電流方向の
制御は、反強磁性層にどのような反強磁性材料を使用し
た場合であっても適用でき、例えば反強磁性層と固定磁
性層（第１の固定磁性層）との界面で交換結合磁界（交
換異方性磁界）を発生させるために、熱処理が必要であ
るか、あるいは必要でないかを問わない。更に、図１、
５、６に示す実施形態のように固定磁性層が単層で形成
されていたシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子の場合
てあっても、前述したセンス電流を流すことによって形
成されるセンス電流磁界の方向と、固定磁性層の磁化方
向とを一致させることにより、前記固定磁性層の磁化を
熱的に安定化させることが可能であるのは勿論である。
【０１４１】
【実施例】Ｓｉからなるウエハ基板上に、スパッタ装置
を用いて厚さ５００Åのアルミナ層（Ａｌ2Ｏ3層）の下
地層を成膜した。
を用いて厚さ５００Åのアルミナ層（Ａｌ2Ｏ3層）の下
地層を成膜した。
【０１４２】このウエハ基板上に、スパッタ装置を用い
てＴａからなる厚さ５０Åの下地膜を形成し、その上に
厚さ３００ÅのＰｔＭｎ膜からなる反強磁性層を形成
し、更に厚さ２５ÅのＣｏ膜からなる固定磁性層を形成
し、厚さ２５ÅのＣｕ膜からなる非磁性導電層を形成
し、厚さ１０ÅのＣｏ膜と厚さ５０ÅのＮｉＦｅ膜から
なるフリー磁性層を形成し、更に、その上に厚さ５０Å
のＴａからなる保護層を形成し、全体をトラック幅に相
当する幅にイオンミリング加工を施して断面台形状の積
層体を得た。このように形成された積層体の積層構造を
略記すると、（Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3／Ｔａ層５０Å／ＰｔＭ
ｎ層３００Å／Ｃｏ層２５Å／Ｃｕ層２５Å／Ｃｏ層１
０Å／ＮｉＦｅ層５０Å／Ｔａ層５０Å）で示される積
層体構造となる。なお、ＰｔＭｎの反強磁性層と固定磁
性層の交換結合を素子高さ方向（図１においてＹ方向）
に得るために、素子高さ方向に約１ ｋＯｅの磁場を印
加しながら約２４０℃、４時間のアニールを行った。こ
の処理により反強磁性層は不規則構造から規則構造に変
態し、交換異方性磁界が作用して固定磁性層の磁化の向
きがピン止めされた。
てＴａからなる厚さ５０Åの下地膜を形成し、その上に
厚さ３００ÅのＰｔＭｎ膜からなる反強磁性層を形成
し、更に厚さ２５ÅのＣｏ膜からなる固定磁性層を形成
し、厚さ２５ÅのＣｕ膜からなる非磁性導電層を形成
し、厚さ１０ÅのＣｏ膜と厚さ５０ÅのＮｉＦｅ膜から
なるフリー磁性層を形成し、更に、その上に厚さ５０Å
のＴａからなる保護層を形成し、全体をトラック幅に相
当する幅にイオンミリング加工を施して断面台形状の積
層体を得た。このように形成された積層体の積層構造を
略記すると、（Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3／Ｔａ層５０Å／ＰｔＭ
ｎ層３００Å／Ｃｏ層２５Å／Ｃｕ層２５Å／Ｃｏ層１
０Å／ＮｉＦｅ層５０Å／Ｔａ層５０Å）で示される積
層体構造となる。なお、ＰｔＭｎの反強磁性層と固定磁
性層の交換結合を素子高さ方向（図１においてＹ方向）
に得るために、素子高さ方向に約１ ｋＯｅの磁場を印
加しながら約２４０℃、４時間のアニールを行った。こ
の処理により反強磁性層は不規則構造から規則構造に変
態し、交換異方性磁界が作用して固定磁性層の磁化の向
きがピン止めされた。
【０１４３】次に、この積層体の両側にＴａからなる厚
さ５０Åの下地層を形成し、ＮｉＦｅ合金の厚さ１００
Åの軟磁性層を形成し、更にＲｕＭｎからなる厚さ１０
０Åの副反強磁性層とＣｕからなる厚さ５００Åの導電
層を積層して磁気抵抗効果型薄膜磁気素子（ボトム型の
スピンバルブ素子）を得た。なお、副反強磁性層を成膜
する場合、積層体のトラック幅方向に約３００（Ｏｅ）
の磁場を印加しながら、約２００℃に加熱するアニール
処理を施して副反強磁性層から軟磁性層を介してフリー
磁性層に縦バイアスを付与し、磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子を得た。ここで、アニール時の磁場の強さを３００
（Ｏｅ）としたのは、先の工程でアニール処理した固定
磁性層の異方性磁界に悪影響を及ぼさないようにするた
めである。
さ５０Åの下地層を形成し、ＮｉＦｅ合金の厚さ１００
Åの軟磁性層を形成し、更にＲｕＭｎからなる厚さ１０
０Åの副反強磁性層とＣｕからなる厚さ５００Åの導電
層を積層して磁気抵抗効果型薄膜磁気素子（ボトム型の
スピンバルブ素子）を得た。なお、副反強磁性層を成膜
する場合、積層体のトラック幅方向に約３００（Ｏｅ）
の磁場を印加しながら、約２００℃に加熱するアニール
処理を施して副反強磁性層から軟磁性層を介してフリー
磁性層に縦バイアスを付与し、磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子を得た。ここで、アニール時の磁場の強さを３００
（Ｏｅ）としたのは、先の工程でアニール処理した固定
磁性層の異方性磁界に悪影響を及ぼさないようにするた
めである。
【０１４４】図１９は、前述のように製造された（Ｓｉ
基板／Ａｌ2Ｏ3層／Ｔａ層５０Å／ＰｔＭｎ層３００Å
／Ｃｏ層２５Å／Ｃｕ層２５Å／Ｃｏ層１０Å／ＮｉＦ
ｅ層５０Å／Ｔａ層５０Å）で示されるボトム型の磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子のＲ−Ｈカーブを示す。図１９
に示すように優れた巨大磁気抵抗変化を示す薄膜素子を
得ることができた。この磁気抵抗効果型薄膜磁気素子に
おいてＨbf（フリー層のバイアス磁界：フリー磁性層が
磁化反転を開始する磁界）の値は８ Ｏｅ、Ｈex（交換
異方性磁界）の値は９５０ Ｏｅである。
基板／Ａｌ2Ｏ3層／Ｔａ層５０Å／ＰｔＭｎ層３００Å
／Ｃｏ層２５Å／Ｃｕ層２５Å／Ｃｏ層１０Å／ＮｉＦ
ｅ層５０Å／Ｔａ層５０Å）で示されるボトム型の磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子のＲ−Ｈカーブを示す。図１９
に示すように優れた巨大磁気抵抗変化を示す薄膜素子を
得ることができた。この磁気抵抗効果型薄膜磁気素子に
おいてＨbf（フリー層のバイアス磁界：フリー磁性層が
磁化反転を開始する磁界）の値は８ Ｏｅ、Ｈex（交換
異方性磁界）の値は９５０ Ｏｅである。
【０１４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の巨大磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子に対し、導電層からフリー磁性
層、非磁性導電層、及び固定磁性層にセンス電流を与え
た状態において、記録媒体から漏れ磁界が与えられる
と、フリー磁性層の磁化は変動し、このときの非磁性導
電層とフリー磁性層との界面、及び非磁性導電層と固定
磁性層との界面でスピンに依存した伝導電子の散乱が起
こることにより、電気抵抗が変化し、記録媒体からの洩
れ磁界を検出できる。この際、固定磁性層の磁化の向き
は反強磁性層による異方性磁界により固定されている
が、フリー磁性層の磁化の向きは回転できるので、磁気
記録媒体からの漏れ磁界が作用した状態になることでフ
リー磁性層の磁化の向きが回転する結果として、磁気抵
抗変化が起こる。そして、この際、軟磁性層を介して副
反強磁性層から受けている異方性磁界の影響で一方向異
方性が付与されたフリー磁性層であるならば、バルクハ
ウゼンノイズの生じないスムーズな抵抗変化が得られ易
くなる。
抗効果型薄膜磁気素子に対し、導電層からフリー磁性
層、非磁性導電層、及び固定磁性層にセンス電流を与え
た状態において、記録媒体から漏れ磁界が与えられる
と、フリー磁性層の磁化は変動し、このときの非磁性導
電層とフリー磁性層との界面、及び非磁性導電層と固定
磁性層との界面でスピンに依存した伝導電子の散乱が起
こることにより、電気抵抗が変化し、記録媒体からの洩
れ磁界を検出できる。この際、固定磁性層の磁化の向き
は反強磁性層による異方性磁界により固定されている
が、フリー磁性層の磁化の向きは回転できるので、磁気
記録媒体からの漏れ磁界が作用した状態になることでフ
リー磁性層の磁化の向きが回転する結果として、磁気抵
抗変化が起こる。そして、この際、軟磁性層を介して副
反強磁性層から受けている異方性磁界の影響で一方向異
方性が付与されたフリー磁性層であるならば、バルクハ
ウゼンノイズの生じないスムーズな抵抗変化が得られ易
くなる。
【０１４６】次に、従来構造においてハードバイアス層
を設けた構造においてはハードバイアス層による磁化に
よってトラック幅領域内のフリー磁性層両端部に不感領
域を生じてしまい、狭トラック化の障害となっていた
が、副反強磁性層と軟磁性層を用いたバイアス磁界付加
機構にあっては、フリー磁性層にこのような不感領域は
ほとんど生じないので本発明構造を採用することでより
狭トラック化に対応することができる特徴を有する。そ
して、前記巨大磁気抵抗効果型薄膜素子は、フリー磁性
層の厚さ方向両側に各々非磁性導電層と固定磁性層と反
強磁性層を設けたデュアル型であっても、固定磁性層と
フリー磁性層の少なくとも一方を２層に分断した構造で
あっても本願発明構造を採用することができる。
を設けた構造においてはハードバイアス層による磁化に
よってトラック幅領域内のフリー磁性層両端部に不感領
域を生じてしまい、狭トラック化の障害となっていた
が、副反強磁性層と軟磁性層を用いたバイアス磁界付加
機構にあっては、フリー磁性層にこのような不感領域は
ほとんど生じないので本発明構造を採用することでより
狭トラック化に対応することができる特徴を有する。そ
して、前記巨大磁気抵抗効果型薄膜素子は、フリー磁性
層の厚さ方向両側に各々非磁性導電層と固定磁性層と反
強磁性層を設けたデュアル型であっても、固定磁性層と
フリー磁性層の少なくとも一方を２層に分断した構造で
あっても本願発明構造を採用することができる。
【０１４７】また、従来の如く熱処理の必要なＮｉＭｎ
合金を縦バイアス磁界印加用として用い、ＦｅＭｎ合金
層の反強磁性層をピン止め用として設けた構造において
は、ＮｉＭｎのブロッキング温度が４００℃近傍でＦｅ
Ｍｎ合金のブロッキング温度が１５０℃程度と低いの
で、縦バイアス磁界用のＮｉＭｎ合金層を熱処理する際
にピン止め用のＦｅＭｎ合金層の磁化にも悪影響を与え
てしまう問題があるが、本願発明構造であるならば、縦
バイアス磁界印加用の副反強磁性層に対する各処理が反
強磁性層に悪影響を及ぼすおそれはない。即ち、副反強
磁性層が高温の熱処理を要することなく、成膜のままで
軟磁性層に一方向交換結合を生じさせるものであるの
で、巨大磁気抵抗効果型薄膜磁気素子に設けられている
反強磁性層に悪影響を及ぼすことがない。更に、ＦｅＭ
ｎ合金は耐食性に劣るが、本願発明で用いるＸ−Ｍｎ
系、Ｐｔ−Ｘ−Ｍｎ系合金であるならば、ＦｅＭｎより
も耐食性に優れているので、耐環境性にも優れた薄膜磁
気ヘッドを提供できる。
合金を縦バイアス磁界印加用として用い、ＦｅＭｎ合金
層の反強磁性層をピン止め用として設けた構造において
は、ＮｉＭｎのブロッキング温度が４００℃近傍でＦｅ
Ｍｎ合金のブロッキング温度が１５０℃程度と低いの
で、縦バイアス磁界用のＮｉＭｎ合金層を熱処理する際
にピン止め用のＦｅＭｎ合金層の磁化にも悪影響を与え
てしまう問題があるが、本願発明構造であるならば、縦
バイアス磁界印加用の副反強磁性層に対する各処理が反
強磁性層に悪影響を及ぼすおそれはない。即ち、副反強
磁性層が高温の熱処理を要することなく、成膜のままで
軟磁性層に一方向交換結合を生じさせるものであるの
で、巨大磁気抵抗効果型薄膜磁気素子に設けられている
反強磁性層に悪影響を及ぼすことがない。更に、ＦｅＭ
ｎ合金は耐食性に劣るが、本願発明で用いるＸ−Ｍｎ
系、Ｐｔ−Ｘ−Ｍｎ系合金であるならば、ＦｅＭｎより
も耐食性に優れているので、耐環境性にも優れた薄膜磁
気ヘッドを提供できる。
【０１４８】一方、以上説明したように本発明の製造方
法にあっては、巨大磁気抵抗効果型薄膜素子を製造する
際に、反強磁性層を熱処理して一度固定磁性層の磁化の
向きをピン止めした後に、反強磁性層の異方性磁界に影
響を及ぼさないようにして副反強磁性層を形成すること
ができる利点があり、この利点は本願発明製造方法に特
有の効果であり、従来技術においては実現できない特徴
である。従って、反強磁性層と固定磁性層と非磁性導電
層とフリー磁性層とを備え、それらの両側に縦バイアス
印加用の軟磁性層と副反強磁性層を設ける構造を製造す
る場合であっても、反強磁性層と固定磁性層の一方向性
交換結合を得るための熱処理後に軟磁性層と副反強磁性
層とを成膜するだけの方法で、反強磁性層と固定磁性層
の一方向性交換結合に悪影響を及ぼすことなく副反強磁
性層と軟磁性層によってフリー磁性層に確実に縦バイア
ス磁界を印加することができるようになる効果がある。
また、従来構造においてハードバイアス層を設けた構造
においてはハードバイアス層による磁化によってトラッ
ク幅領域内のフリー磁性層両端部に不感領域を生じて狭
トラック化の障害となっていたが、本発明の製造方法で
得られる副反強磁性層と軟磁性層を用いたバイアス磁界
付加機構ではフリー磁性層にこのような不感領域は生じ
ないので狭トラック化に容易に対応することができる巨
大磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を得ることができる。
法にあっては、巨大磁気抵抗効果型薄膜素子を製造する
際に、反強磁性層を熱処理して一度固定磁性層の磁化の
向きをピン止めした後に、反強磁性層の異方性磁界に影
響を及ぼさないようにして副反強磁性層を形成すること
ができる利点があり、この利点は本願発明製造方法に特
有の効果であり、従来技術においては実現できない特徴
である。従って、反強磁性層と固定磁性層と非磁性導電
層とフリー磁性層とを備え、それらの両側に縦バイアス
印加用の軟磁性層と副反強磁性層を設ける構造を製造す
る場合であっても、反強磁性層と固定磁性層の一方向性
交換結合を得るための熱処理後に軟磁性層と副反強磁性
層とを成膜するだけの方法で、反強磁性層と固定磁性層
の一方向性交換結合に悪影響を及ぼすことなく副反強磁
性層と軟磁性層によってフリー磁性層に確実に縦バイア
ス磁界を印加することができるようになる効果がある。
また、従来構造においてハードバイアス層を設けた構造
においてはハードバイアス層による磁化によってトラッ
ク幅領域内のフリー磁性層両端部に不感領域を生じて狭
トラック化の障害となっていたが、本発明の製造方法で
得られる副反強磁性層と軟磁性層を用いたバイアス磁界
付加機構ではフリー磁性層にこのような不感領域は生じ
ないので狭トラック化に容易に対応することができる巨
大磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を得ることができる。
【図１】 本発明に係る第１実施形態の薄膜磁気ヘッド
に設けられる巨大磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断
面図。
に設けられる巨大磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断
面図。
【図２】 図１に示す巨大磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
を備えた薄膜磁気ヘッドの一例を示す斜視図。
を備えた薄膜磁気ヘッドの一例を示す斜視図。
【図３】 図２に示す薄膜磁気ヘッドの断面図。
【図４】 図２に示す薄膜磁気ヘッドの要部を断面とし
た斜視図。
た斜視図。
【図５】 本発明に係る第２実施形態の薄膜磁気ヘッド
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
【図６】 本発明に係る第３実施形態の薄膜磁気ヘッド
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
【図７】 本発明に係る第４実施形態の薄膜磁気ヘッド
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
【図８】 本発明に係る第４実施形態の薄膜磁気ヘッド
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向か
ら見た断面図。
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向か
ら見た断面図。
【図９】 本発明に係る第５実施形態の薄膜磁気ヘッド
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
に設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
【図１０】 本発明に係る第５実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
【図１１】 本発明に係る第６実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
【図１２】 本発明に係る第６実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
【図１３】 本発明に係る第７実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
【図１４】 本発明に係る第７実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
【図１５】 本発明に係る第８実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
【図１６】 本発明に係る第８実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
【図１７】 本発明に係る第９実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を示す断面
図。
【図１８】 本発明に係る第９実施形態の薄膜磁気ヘッ
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
ドに設けられる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を他の方向
から見た断面図。
【図１９】 本発明の構造を採用して得られた巨大磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子のＲ−Ｈカーブを示す図。
抵抗効果型薄膜磁気素子のＲ−Ｈカーブを示す図。
【図２０】 従来のスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果
薄膜磁気素子の一例を示す図。
薄膜磁気素子の一例を示す図。
【図２１】 従来のスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果
薄膜磁気素子の他の例を示す図。
薄膜磁気素子の他の例を示す図。
Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6、Ｓ7、Ｓ8、Ｓ9・・・積層
体、ＧＭＲ1、ＧＭＲ2、ＧＭＲ3、ＧＭＲ4、ＧＭＲ5、
ＧＭＲ6、ＧＭＲ7、ＧＭＲ8、ＧＭＲ9・・・磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子、２、１１、２８、３１、４４、５１、
８０、９２、１０８・・・反強磁性層、３、１２、２７、
３２、３４、４１、４３、５２、７９、９３、９５、１
０５、１０７・・・固定磁性層、４、１５、２４、３５、
４０、５５、７６、９６、１０４・・・非磁性導電層、
５、１６、２１、３６、５６、６０、７１、７３、９
７、１０１・・・フリー磁性層、６Ｂ、６２Ｂ、８２Ｂ、
１１０Ｂ、１３０Ｂ・・・軟磁性層、６Ｃ、６２Ｃ、８２
Ｃ、１１０Ｃ、１３０Ｃ・・・副反強磁性層、１４、２
５、５４、７７・・・第２の固定磁性層、８、６３、８
３、１１１、１３１・・・導電層。
体、ＧＭＲ1、ＧＭＲ2、ＧＭＲ3、ＧＭＲ4、ＧＭＲ5、
ＧＭＲ6、ＧＭＲ7、ＧＭＲ8、ＧＭＲ9・・・磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子、２、１１、２８、３１、４４、５１、
８０、９２、１０８・・・反強磁性層、３、１２、２７、
３２、３４、４１、４３、５２、７９、９３、９５、１
０５、１０７・・・固定磁性層、４、１５、２４、３５、
４０、５５、７６、９６、１０４・・・非磁性導電層、
５、１６、２１、３６、５６、６０、７１、７３、９
７、１０１・・・フリー磁性層、６Ｂ、６２Ｂ、８２Ｂ、
１１０Ｂ、１３０Ｂ・・・軟磁性層、６Ｃ、６２Ｃ、８２
Ｃ、１１０Ｃ、１３０Ｃ・・・副反強磁性層、１４、２
５、５４、７７・・・第２の固定磁性層、８、６３、８
３、１１１、１３１・・・導電層。
Claims (12)
- 【請求項１】 反強磁性層と、この反強磁性層に接して
形成されてこの反強磁性層による交換結合磁界により一
定方向に磁化が固定された固定磁性層と、前記固定磁性
層に非磁性導電層を介し形成されて前記固定磁性層の磁
化方向と交差する方向に磁化が揃えられたフリー磁性層
とを具備してなる積層体を有し、この積層体の両側に積
層体を挟んで設けられた軟磁性層とこの軟磁性層に積層
されて該軟磁性層に一方向性交換結合を生じさせ前記フ
リー磁性層にバイアス磁界を作用させる副反強磁性層と
導電層とを有して構成された磁気抵抗効果型薄膜素子を
磁気情報の読出素子として備え、 前記反強磁性層が熱処理により一方向性交換結合を示し
て固定磁性層の磁化を固定するものであり、前記副反強
磁性層が熱処理を要することなく成膜のままで一方向性
交換結合を生じるものであることを特徴とする磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項２】 前記磁気抵抗効果型薄膜磁気素子が、前
記フリー磁性層の厚さ方向両側に各々非磁性導電層と固
定磁性層と反強磁性層が形成されたデュアル型構造とさ
れてなることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効
果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項３】 前記固定磁性層とフリー磁性層の少なく
とも一方が非磁性層を介して２つに分断され、分断され
た層どうしで磁化の向きが１８０゜異なるフェリ磁性状
態とされてなることを特徴とする請求項１または２のい
ずれかに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄
膜磁気ヘッド。 - 【請求項４】 前記反強磁性層が、成膜後の熱処理によ
り不規則構造から規則構造に変換されて一方向性交換結
合を示すものとされたことを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項５】 前記反強磁性層が、Ｘ−Ｍｎ合金、Ｐｔ
−Ｍｎ−Ｘ’合金（ただし、前記組成式において、Ｘは
Ｐｔ,Ｐｄ,Ｉｒ,Ｒｈ,Ｒｕの中から選択される１種を示
し、Ｘ’はＰｄ,Ｉｒ,Ｒｈ,Ｒｕ,Ａｕ,Ａｇ,Ｃｒ,Ｎｉ
の中から選択される１種または２種以上を示す。）のい
ずれかからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
かに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁
気ヘッド。 - 【請求項６】 前記副反強磁性層がＸ''-Ｍｎ合金（た
だし前記Ｘ''はＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔの内のい
ずれか１種以上を示す。）からなることを特徴とする請
求項１〜５のいずれかに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子を備えた薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項７】 前記積層体と前記軟磁性層との間に非磁
性導電体からなる下地層が形成されてなることを特徴と
する請求項１〜６のいずれかに記載の磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項８】 不規則構造の反強磁性層と固定磁性層と
非磁性導電層とフリー磁性層とを具備する積層体を形成
するとともに、前記反強磁性層に熱処理を施して不規則
構造の反強磁性層を規則構造の反強磁性層に変態させて
反強磁性層による交換結合磁界により固定磁性層の磁化
を一定方向に固定し、この後に積層体の両側に軟磁性層
と副反強磁性層と導電層を形成し、前記副反強磁性層の
一方向性交換結合により軟磁性層を介してフリー磁性層
の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交差する方向
に揃えることを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項９】 前記熱処理を施す際にハイト方向（素子
高さ方向）に磁場を印加することを特徴とする請求項８
に記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドの製造方法。 - 【請求項１０】 前記副反強磁性層に副反強磁性層のブ
ロッキング温度よりも低い温度で副反強磁性層の構造を
変態させない熱処理を施すことを特徴とする請求項８ま
たは９に記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄
膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項１１】 前記副反強磁性層を成膜する際にトラ
ック幅方向に磁場を印加することを特徴とする請求項８
〜１０のいずれかに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項１２】 前記副反強磁性層に前記反強磁性層の
ブロッキング温度より低く、副反強磁性層のブロッキン
グ温度よりも高い温度で副反強磁性層の構造を変態させ
ない熱処理を施すことを特徴とする請求項８または請求
項９に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01911699A JP3212567B2 (ja) | 1999-01-27 | 1999-01-27 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 |
| US09/490,562 US6594121B1 (en) | 1999-01-27 | 2000-01-25 | Thin-film magnetic head provided with magnetoresistive thin-film element |
| KR1020000003978A KR100357924B1 (ko) | 1999-01-27 | 2000-01-27 | 자기저항효과형 박막자기소자를 구비한 박막자기헤드 및그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01911699A JP3212567B2 (ja) | 1999-01-27 | 1999-01-27 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000215419A true JP2000215419A (ja) | 2000-08-04 |
| JP3212567B2 JP3212567B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=11990515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01911699A Expired - Fee Related JP3212567B2 (ja) | 1999-01-27 | 1999-01-27 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6594121B1 (ja) |
| JP (1) | JP3212567B2 (ja) |
| KR (1) | KR100357924B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7405908B2 (en) * | 2004-07-30 | 2008-07-29 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Magnetic head with improved free magnetic layer biasing for thinner CPP sensor stack |
| KR100727486B1 (ko) * | 2005-08-16 | 2007-06-13 | 삼성전자주식회사 | 자기 기억 소자 및 그 형성 방법 |
| US7684148B2 (en) * | 2006-06-16 | 2010-03-23 | International Business Machines Corporation | Magnetic head with a conductive underlayer above substrate |
| US9123884B2 (en) * | 2011-09-22 | 2015-09-01 | Agency For Science, Technology And Research | Magnetoresistive device and a writing method for a magnetoresistive device |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5159513A (en) | 1991-02-08 | 1992-10-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect |
| US5373238A (en) | 1992-11-06 | 1994-12-13 | International Business Machines Corporation | Four layer magnetoresistance device and method for making a four layer magnetoresistance device |
| US5287238A (en) * | 1992-11-06 | 1994-02-15 | International Business Machines Corporation | Dual spin valve magnetoresistive sensor |
| US5528440A (en) * | 1994-07-26 | 1996-06-18 | International Business Machines Corporation | Spin valve magnetoresistive element with longitudinal exchange biasing of end regions abutting the free layer, and magnetic recording system using the element |
| SG46731A1 (en) * | 1995-06-30 | 1998-02-20 | Ibm | Spin valve magnetoresistive sensor with antiparallel pinned layer and improved exchange bias layer and magnetic recording system using the senor |
| JP3274318B2 (ja) * | 1995-07-19 | 2002-04-15 | アルプス電気株式会社 | 薄膜磁気ヘッド |
| US5768067A (en) | 1995-09-19 | 1998-06-16 | Alps Electric Co., Ltd. | Magnetoresistive head using exchange anisotropic magnetic field with an antiferromagnetic layer |
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