JP2000215421A - スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド及びスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法 - Google Patents

スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド及びスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アシンメトリー（Asymmetry）を小さくする
ことが可能なスピンバルブ型薄膜磁気素子及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 フリー磁性層４４と、フリー磁性層４４
の厚さ方向両側に各々非磁性導電層４３、４８と固定磁
性層４９、４２と反強磁性層５０、４１とが積層されて
なる積層体を基板３０上に備え、基板３０から離れた側
の第１固定磁性層４９の磁化方向が、第１反強磁性層５
０により一方向に固定され、基板３０に近い側の第２固
定磁性層４２の磁化方向が、第２反強磁性層４１により
第１固定磁性層４９の磁化方向の反平行方向に固定さ
れ、第１、第２反強磁性層５０、４１は、Ｐｔ、Ｐｄ、
Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎ
ｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２
種以上の元素と、Ｍｎとを含む合金からなることを特徴
とするスピンバルブ型薄膜磁気素子１を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フリー磁性層の上
下に位置する固定磁性層に反強磁性層が積層されてなる
スピンバルブ型薄膜磁気素子及びこのスピンバルブ型薄
膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド及びスピンバルブ型
薄膜磁気素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果型の磁気ヘッドには、異方
性磁気抵抗効果を示す素子を備えたＡＭＲ（Anisotropi
c Magnetoresistive）ヘッドと巨大磁気抵抗効果を示す
素子を備えたＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）ヘッド
とがある。ＡＭＲヘッドにおいては、磁気抵抗効果を示
す素子が磁性体からなる単層構造とされている。一方、
ＧＭＲヘッドにおいては、磁気抵抗効果を示す素子が複
数の材料が積層されてなる多層構造とされている。巨大
磁気抵抗効果を生み出す構造にはいくつかの種類がある
が、比較的構造が単純で、微弱な外部磁界に対して抵抗
変化率が高いものとしてスピンバルブ型薄膜磁気素子が
ある。スピンバルブ型薄膜磁気素子には、シングルスピ
ンバルブ薄膜磁気素子とデュアルスピンバルブ型薄膜磁
気素子とがある。
【０００３】図１２及び図１３は従来のスピンバルブ型
薄膜素子を模式図的に示した断面図である。このスピン
バルブ型薄膜素子の上下には、ギャップ層を介してシー
ルド層が形成されており、前記スピンバルブ型薄膜素
子、ギャップ層、及びシールド層で、再生用のＧＭＲヘ
ッドが構成されている。なお前記再生用のＧＭＲへッド
の上に、記録用のインダクティブヘッドが積層されてい
てもよい。このＧＭＲヘッドは、インダクティブヘッド
と共に浮上式スライダのトレーリング側端部などに設け
られて薄膜磁気ヘッドを構成し、ハードディスク等の磁
気記録媒体の記録磁界を検出するものである。なお、図
１２及び図１３において、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漏れ磁界の方向は
Ｙ方向である。
【０００４】図１２に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
３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層づつ積層された、
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は、フリー磁
性層／非磁性導電層／固定磁性層の３層の組合せが２組
存在するために、フリー磁性層／非磁性導電層／固定磁
性層の３層の組合せが１組であるシングルスピンバルブ
薄膜磁気素子と比較して、大きな抵抗変化率が期待で
き、高密度記録に対応できるものとなっている。
【０００５】図１２及び図１３に示すスピンバルブ型薄
膜磁気素子３は、図中下から下地層１０、第２反強磁性
層１１、第２固定磁性層１２、非磁性導電層１３、フリ
ー磁性層１４（符号１５、１７はＣｏ膜、符号１６はＮ
ｉＦｅ合金膜）、非磁性導電層１８、第１固定磁性層１
９、第１反強磁性層２０及び保護層２１が順次積層され
てなるものである。尚、図１３に示すように、下地層１
０から保護層２１間での積層体の両側には、バイアス層
１３０と導電層１３１が形成されている。
【０００６】第１、２固定磁性層１９、１２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。また、第１、２反強磁性層２
０、１１は、ＰｔＭｎ合金、ＸＭｎ合金（但し、Ｘは、
Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種
または２種以上の元素）またはＰｔＭｎＺ合金（但し、
Ｚは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも
１種または２種以上以上の元素）のいずれかにより形成
されている。
【０００７】図１２に示す第１固定磁性層１９及び第２
固定磁性層１２は、第１、第２反強磁性層２０、１１と
の界面にて交換結合による交換異方性磁界（一方向性交
換結合磁界）により磁化されており、これらの磁化方向
は、図示Ｙ方向、すなわち記録媒体から離れる方向（ハ
イト方向）に固定されている。
【０００８】また、フリー磁性層１４は、バイアス層１
３０からの磁束によって磁化されて単磁区化され、その
磁化方向が図示Ｘ方向、すなわち第１、第２固定磁性層
１９、１２の磁化方向と交叉する方向に揃えられてい
る。フリー磁性層１４がバイアス層１３０により単磁区
化されることにより、バルクハウゼンノイズの発生が防
止される。
【０００９】このスピンバルブ型薄膜磁気素子３におい
ては、導電層１３１からフリー磁性層１４、非磁性導電
層１８、１３及び第１、第２固定磁性層１９、１２に定
常電流が与えられ、Ｚ方向に走行する磁気記録媒体から
の漏れ磁界が図示Ｙ方向に沿って与えられると、フリー
磁性層１４の磁化方向がＸ方向からＹ方向に向けて変動
する。このフリー磁性層１４内での磁化方向の変動と第
１、２固定磁性層１９、１２の磁化方向との関係で電気
抵抗が変化し、この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。
【００１０】また、このスピンバルブ型薄膜磁気素子３
は、下地層１０から保護層２１までの各層を順次積層し
た後に磁場中アニール（熱処理）を施すことにより、第
１、第２固定磁性層１９、１２と第１、第２反強磁性層
２０、１１とのそれぞれの界面にて交換異方性磁界を発
生させて、第１、第２固定磁性層１９、１２の磁化方向
を同一方向（図示Ｙ方向）に固定することにより製造さ
れる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のスピン
バルブ型薄膜磁気素子３においては、図１４に示すよう
に、記録媒体からの外部磁界が印加されない状態におい
て、フリー磁性層１４の磁化方向（Ｈ3）と第１、第２
固定磁性層１９、１２の磁化方向（Ｈ1、Ｈ2）とが直交
していることが好ましいが、第１、第２固定磁性層１
９、１２から漏れた双極子磁界（Ｈ4、Ｈ5）が、図示Ｙ
方向の反対方向からフリー磁性層１４に侵入し、この双
極子磁界（Ｈ4、Ｈ5）が、Ｈ3をＹ方向の反対方向側に
傾けてＨ6としてしまうため、フリー磁性層１４の磁化
方向を揃えるためのバイアスの調整が困難となり、フリ
ー磁性層１４の磁化方向（Ｈ3（Ｈ6））と第１、第２固
定磁性層１９、１２の磁化方向（Ｈ1、Ｈ2）を直交させ
ることができなくなって、再生波形の非対称性、即ちア
シンメトリー（Asymmetry）を小さくすることができな
いという課題があった。
【００１２】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、フリー磁性層の磁化方向の傾きを
防止して、アシンメトリー（Asymmetry）を小さくする
ことが可能なスピンバルブ型薄膜磁気素子及びこのスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド及びこ
のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明のスピン
バルブ型薄膜磁気素子は、フリー磁性層と、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
と反強磁性層とが積層されてなる積層体を基板上に備え
ると共に、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性
層の磁化方向に対して交叉する方向に揃えるバイアス層
と、前記フリー磁性層に検出電流を与える導電層とを備
え、前記一対の固定磁性層のうち、前記基板から離れた
側の第１固定磁性層の磁化方向が、隣接する第１反強磁
性層により一方向に固定され、前記基板に近い側の第２
固定磁性層の磁化方向が、隣接する第２反強磁性層によ
り前記第１固定磁性層の磁化方向の反平行方向に固定さ
れ、前記第１、第２反強磁性層は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、
Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上
の元素と、Ｍｎとを含む合金からなることを特徴とす
る。
【００１４】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子にお
いては、図３に示すように、第１固定磁性層４９の磁化
方向（Ｈp1）が図示Ｙ方向の反対方向に固定され、第２
固定磁性層４２の磁化方向（Ｈp2）が図示Ｙ方向に固定
されており、Ｈp1とＨp2が互いに反平行とされてる。ま
た、フリー磁性層４４の磁化方向（Ｈf）がバイアス層
からの磁束により図示Ｘ方向に揃えられている。第１、
第２固定磁性層４９、４２から漏れた双極子磁界
（Ｈd1、Ｈd2）の方向は、フリー磁性層４４において互
いに反平行となり、これら双極子磁界（Ｈd1、Ｈd2）が
フリー磁性層４４において互いに反発して、フリー磁性
層４４に侵入することがないので、フリー磁性層４４の
磁化方向（Ｈf）は、第１、第２固定磁性層４９、４２
の磁化方向に影響されて傾くことがなく、フリー磁性層
４４のバイアスの調整が容易になる。尚、第１固定磁性
層４９から漏れた双極子磁界（Ｈd1）は、第２固定磁性
層４２に侵入し、第２固定磁性層４２から漏れた双極子
磁界（Ｈd2）は、第１固定磁性層４９に侵入して、第
１、第２固定磁性層４９、４２が互いに磁気的に結合さ
れるので、外部磁界による影響をほとんど受けることが
なく、それぞれの磁化方向が変動することがない。ま
た、第１、第２反強磁性層が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上
の元素とＭｎとを含む合金からなり、大きな交換異方性
磁界を発生させて第１、第２固定磁性層４９、４２の磁
化方向を強固に固定でき、またこの交換異方性磁界の温
度特性も良好であるので、磁気抵抗効果の線形応答性に
優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を提供することが可
能になる。
【００１５】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子は、
先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子であって、前記
フリー磁性層が、非磁性中間層と、前記非磁性中間層を
挟む第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層とからな
り、前記第１フリー磁性層と前記第２フリー磁性層が互
いに反強磁性的に結合されて、前記第１フリー磁性層の
磁化方向と前記第２フリー磁性層の磁化方向が互いに反
平行とされていることを特徴とする。
【００１６】前記第１反強磁性層は、下記の組成式から
なる合金であることが好ましい。 ＸmＭｎ100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
は、５２原子％≦ｍ≦６０原子％である。また、前記第
２反強磁性層は、下記の組成式からなる合金であること
が好ましい。 ＸmＭｎ100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
は、４８原子％≦ｍ≦５８原子％である。
【００１７】また、前記第１反強磁性層は、下記の組成
式からなる合金であっても良い。 ＰｔqＭｎ100-q-nＺn 但し、Ｚは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｎは、５２原子％≦ｑ＋ｎ≦
６０原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％である。更
に、前記第２反強磁性層は、下記の組成式からなる合金
であっても良い。 ＰｔqＭｎ100-q-nＺn 但し、Ｚは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｎは、４８原子％≦ｑ＋ｎ≦
５８原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％である。
【００１８】また、前記第１反強磁性層は、下記の組成
式からなる合金であっても良い。 ＰｔqＭｎ100-q-jＬj 但し、Ｌは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少
なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
すｑ、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％、０．２
原子％≦ｊ≦４０原子％である。更に、前記第２反強磁
性層は、下記の組成式からなる合金であっても良い。 ＰｔqＭｎ100-q-jＬj 但し、Ｌは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少
なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
すｑ、ｊは、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％、０．２
原子％≦ｊ≦４０原子％である。
【００１９】特に、第１反強磁性層と第２反強磁性層と
を構成する合金の組成を同一とする場合には、次の〜
の組み合わせが好ましい。 即ち、第１反強磁性層及び第２反強磁性層を構成する
合金の組成比が以下の場合であることが好ましい。 ＸmＭｎ100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
は、５２原子％≦ｍ≦５８原子％である。また、上記の
第１反強磁性層及び第２反強磁性層の組成比を示すｍ
が、５２原子％≦ｍ≦５６．５原子％であることがより
好ましく、５３．８原子％≦ｍ≦５５．２原子％である
ことが最も好ましい。
【００２０】また、第１反強磁性層及び第２反強磁性
層を構成する合金の組成比が以下の場合であることが好
ましい。 ＰｔqＭｎ100-q-nＺn 但し、Ｚは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｎは、５２原子％≦ｑ＋ｎ≦
５８原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％である。ま
た、上記の第１反強磁性層及び第２反強磁性層の組成比
を示すｑ、ｎが、５２原子％≦ｑ＋ｎ≦５６．５原子
％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％であることがより好
ましく、５３．８原子％≦ｑ＋ｎ≦５５．２原子％、
０．２原子％≦ｎ≦１０原子％であることが最も好まし
い。
【００２１】また、第１反強磁性層及び第２反強磁性
層を構成する合金の組成比が以下の場合であることが好
ましい。 ＰｔqＭｎ100-q-jＬj 但し、Ｌは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少
なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
すｑ、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％、０．２
原子％≦ｊ≦４０原子％である。また、上記の第１反強
磁性層及び第２反強磁性層の組成比を示すｑ、ｊが、５
２原子％≦ｑ＋ｊ≦５６．５原子％、０．２原子％≦ｊ
≦４０原子％であることが好ましく、５３．８原子％≦
ｑ＋ｊ≦５５．２原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子
％であることが最も好ましい。
【００２２】また、第１反強磁性層と第２反強磁性層を
構成する合金の組成を異ならしめる場合には、次の〜
の組み合わせが好ましい。 即ち、第１反強磁性層が、組成式ＸmＭｎ100-mで表さ
れ、Ｘが、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうち
の少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
が、５２原子％≦ｍ≦６０原子％の合金であると共に、
第２反強磁性層が、組成式ＸmＭｎ100-mで表され、Ｘ
が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少な
くとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍが、４８
原子％≦ｍ≦５８原子％の合金であることが好ましい。
また、第２反強磁性層の組成比を示すｍが、５２原子％
≦ｍ≦５５．２原子％または５６．５原子％≦ｍ≦６０
原子％であることがより好ましい。
【００２３】また、第１反強磁性層が、組成式Ｐｔq
Ｍｎ100-q-nＺnで表され、Ｚが、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種ま
たは２種以上の元素であり、組成比を示すｑ、ｎが、５
２原子％≦ｑ＋ｎ≦６０原子％、０．２原子％≦ｎ≦１
０原子％の合金であると共に、第２反強磁性層が、組成
式ＰｔqＭｎ100-q-nＺnで表され、Ｚが、Ａｕ、Ａｇ、
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくと
も１種または２種以上の元素であり、組成比を示すｑ、
ｎが、４８原子％≦ｑ＋ｎ≦５８原子％、０．２原子％
≦ｎ≦１０原子％の合金であることが好ましい。また、
第２反強磁性層の組成比を示すｑ、ｎが、５２原子％≦
ｑ＋ｎ≦５５．２原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子
％または５６．５原子％≦ｑ＋ｎ≦６０原子％、０．２
原子％≦ｎ≦１０原子％であることがより好ましい。
【００２４】また、第１反強磁性層が、組成式Ｐｔq
Ｍｎ100-q-jＬj で表され、Ｌが、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、
Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以上の元
素であり、組成比を示すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ
≦６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％の合金で
あると共に、第２反強磁性層が、組成式ＰｔqＭｎ
100-q-jＬj で表され、Ｌが、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒ
ｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｊが、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦
５８原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％の合金であ
ることが好ましい。また、第２反強磁性層の組成比を示
すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５５．２原子％、
０．２原子％≦ｊ≦４０原子％または５６．５原子％≦
ｑ＋ｊ≦６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％で
あることがより好ましい。
【００２５】本発明の薄膜磁気ヘッドは、スライダに先
に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子が備えられてなる
ことを特徴とする。
【００２６】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法は、フリー磁性層と、前記フリー磁性層の厚さ方
向両側に位置する２つの非磁性導電層と、前記２つの非
磁性導電層にそれぞれ隣接する第１、第２固定磁性層
と、前記第１、第２固定磁性層に隣接して、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種ま
たは２種以上の元素とＭｎとを含む合金からなる第１、
第２反強磁性層とを基板上に順次積層して積層体を形成
し、前記積層体に第１の磁界を印加しつつ第１の熱処理
温度で熱処理して、前記第１、２反強磁性層に交換異方
性磁界を発生させて前記第１、第２固定磁性層の磁化を
同一方向に固定すると共に、前記基板に近い側の前記第
２反強磁性層の交換異方性磁界を、前記基板から離れた
前記第１反強磁性層の交換異方性磁界よりも大とし、前
記第１の磁界に対し反平行である第２の磁界を印加しつ
つ前記第１の熱処理温度よりも高い第２の熱処理温度で
熱処理して、前記第１固定磁性層の磁化方向を前記第２
固定磁性層の磁化方向に対し反平行方向に固定すること
を特徴とする。また、前記第２の磁界の大きさは、先の
熱処理により生じた前記第１反強磁性層の交換異方性磁
界より大きく、先の熱処理により生じた前記第２反強磁
性層の交換異方性磁界より小さいことが好ましい。
【００２７】前記第１の熱処理温度は２２０℃〜２５０
℃の範囲であることが好ましく、２２０〜２４０℃の範
囲がより好ましい。また、前記第２の熱処理温度は２５
０℃〜２７０℃の範囲であることが好ましい。
【００２８】図８には、反強磁性層の熱処理温度と交換
異方性磁界との関係を示す。図８から明らかなように、
フリー磁性層の下方に配置（または固定磁性層の下方に
配置）された反強磁性層（■印）の交換異方性磁界は、
２００℃で既に発現し、２４０℃付近で６００ Ｏｅを
越えており、フリー磁性層の上方に配置（または固定磁
性層の上方に配置）された反強磁性層（◆印）の交換異
方性磁界は、２４０℃付近で発現し、約２６０℃付近に
おいてようやく６００ Ｏｅを越えている。このよう
に、フリー磁性層の下方に配置された反強磁性層は、フ
リー磁性層の上方に配置された反強磁性層と比較して、
比較的低い熱処理温度にて高い交換異方性磁界が得られ
ることがわかる。
【００２９】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子にお
いては、第１固定磁性層及び第１反強磁性層がフリー磁
性層の上方に配置され、第２固定磁性層及び第２反強磁
性層がフリー磁性層の下方に配置されている。また、フ
リー磁性層の上方に配置されていた第１固定磁性層は第
１反強磁性層の下側に配置され、、フリー磁性層の下方
に配置されている第２固定磁性層は第２反強磁性層の上
方に配置されている。従って、例えば、第１の磁界を印
加しつつ第１の熱処理温度（２２０〜２５０℃）で前記
の積層体を熱処理すると、第１、第２反強磁性層に交換
異方性磁界が生じて第１、第２固定磁性層の磁化方向を
同一方向に固定すると共に、フリー磁性層の下方（固定
磁性層の下方）に配置された第２反強磁性層の交換異方
性磁界が６００ Ｏｅ以上となり、フリー磁性層の上方
（固定磁性層の上方）に配置された第１反強磁性層の交
換異方性磁界は２００ Ｏｅ以下となり、第２反強磁性
層の交換異方性磁界が大きくなる。特に、第１の熱処理
温度を２２０〜２４０℃とすれば、第１反強磁性層の交
換異方性磁界が１００ Ｏｅ以下となり、第１、第２反
強磁性層のそれぞれの交換異方性磁界の差が大きくな
る。次に、第１の磁界と逆向きの第２の磁界を印加しつ
つ第２の熱処理温度（２５０〜２７０℃）で前記の積層
体を熱処理すると、第１反強磁性層の交換異方性磁界が
６００ Ｏｅ以上となり、かつ第１固定磁性層の磁化方
向は第２固定磁性層の磁化方向に対して反平行となる。
このとき、第２の磁界を、先の熱処理にて発生した第１
反強磁性層の交換異方性磁界より大きくしておけば、第
１固定磁性層の磁化方向を第２固定磁性層に対して反平
行とすることが可能になる。また、第２の磁界を先の熱
処理にて発生した第２反強磁性層の交換異方性磁界より
小さくしておけば、第２反強磁性層に第２の磁界が印加
されても、第２反強磁性層の交換異方性磁界が劣化する
ことがなく、第２固定磁性層の磁化方向を固定したまま
にして、第１、第２固定磁性層の磁化方向を互いに反平
行とすることが可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態を図面を
参照して説明する。図１及び図２に、本発明の第１の実
施形態であるスピンバルブ型薄膜素子を示し、図４及び
図５に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドを示す。本発明のスピンバルブ型薄膜素
子の上下には、ギャップ層を介してシールド層が形成さ
れ、スピンバルブ型薄膜素子、ギャップ層、及びシール
ド層で、再生用のＧＭＲヘッドｈ１が構成されている。
なお前記再生用のＧＭＲヘッドｈ１に、記録用のインダ
クティブヘッドｈ２を積層してもよい。このスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を具備してなるＧＭＲヘッドｈ１は、
図４に示すように、インダクティブヘッドｈ２と共にス
ライダ１５１のトレーリング側端部１５１ｄに設けられ
て薄膜磁気ヘッド１５０を構成し、ハードディスク等の
磁気記録媒体の記録磁界を検出することが可能になって
いる。なお、図１及び図２において、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。
【００３１】図４に示す薄膜磁気ヘッド１５０は、スラ
イダ１５１と、スライダ１５１の端面１５１ｄに備えら
れたＧＭＲヘッドｈ１及びインダクティブヘッドｈ２を
主体として構成されている。符号１５５は、スライダ１
５１の磁気記録媒体の移動方向の上流側であるリーディ
ング側を示し、符号１５６は、トレーリング側を示す。
このスライダ１５１の媒体対向面１５２には、レール１
５１ａ、１５１ａ、１５１ｂが形成され、各レール同士
間は、エアーグルーブ１５１ｃ、１５１ｃとされてい
る。
【００３２】図５に示すように、ＧＭＲヘッドｈ１は、
スライダ１５１の端面１５１ｄ上に形成された磁性合金
からなる下部シールド層１６３と、下部シールド層１６
３に積層された下部ギャップ層１６４と、媒体対向面１
５２から露出するスピンバルブ型薄膜磁気素子１と、ス
ピンバルブ型薄膜磁気素子１及び下部ギャップ層１６４
を覆う上部ギャップ層１６６と、上部ギャップ層１６６
を覆う上部シールド層１６７とから構成されている。上
部シールド層１６７は、インダクティブヘッドｈ２の下
部コア層と兼用とされている。
【００３３】インダクティブヘッドｈ２は、下部コア層
（上部シールド層）１６７と、下部コア層１６７に積層
されたギャップ層１７４と、コイル１７６と、コイル１
７６を覆う上部絶縁層１７７と、ギャップ層１７４に接
合され、かつコイル１７６側にて下部コア層１６７に接
合される上部コア層１７８とから構成されている。コイ
ル１７６は、平面的に螺旋状となるようにパターン化さ
れている。また、コイル１７６のほぼ中央部分にて上部
コア層１７８の基端部１７８ｂが下部コア層１６７に磁
気的に接続されている。また、上部コア層１７８には、
アルミナなどからなる保護層１７９が積層されている。
【００３４】本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子
１は、フリー磁性層を中心としてその厚さ方向両側に非
磁性導電層、固定磁性層及び反強磁性層が１層づつ積層
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は、
フリー磁性層／非磁性導電層／固定磁性層の３層の組合
せが２組存在するために、フリー磁性層／非磁性導電層
／固定磁性層の３層の組合せが１組であるシングルスピ
ンバルブ薄膜磁気素子と比較して、大きな抵抗変化率が
期待でき、高密度記録に対応できるものとなっている。
【００３５】図１及び図２に示す本発明のスピンバルブ
型薄膜磁気素子１は、図中下から基板３０、下地層４
０、第２反強磁性層４１、第２固定磁性層４２、非磁性
導電層４３、フリー磁性層４４（符号４５、４７はＣｏ
膜、符号４６はＮｉＦｅ合金膜）非磁性導電層４８、第
１固定磁性層４９、第１反強磁性層５０及び保護層５１
が順次積層されてなるものである。第１反強磁性層５０
及び第１固定磁性層４９は基板３０から離れた側に位置
し、第２反強磁性層４１及び第２固定磁性層４２は基板
３０に近い側に位置している。尚、図２に示すように、
下地層４０から保護層５１間での積層体の両側には、バ
イアス層１３０と導電層１３１が形成されている。
【００３６】第１、２固定磁性層４９、４２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。また、下地層４０はＴａなど
の非磁性体からなり、非磁性導電層４３、４８はＣｕな
どの非磁性導電膜からなり、保護層５１はＴａなどの非
磁性体からなる。基板３０は、図５に示すように、Ａｌ
2Ｏ3−ＴｉＣ系セラミックス等からなるスライダ１５１
の表面に非磁性絶縁膜のＡｌ2Ｏ3（アルミナ）からなる
下地層２００が形成され、下地層２００の上に下部シー
ルド層１６３と下部ギャップ層１６４が順次形成されて
なるものである。
【００３７】図１に示す第１固定磁性層４９及び第２固
定磁性層４２は、第１、第２反強磁性層５０、４１に接
して形成され、磁場中熱処理を施すことにより、第１固
定磁性層４９及び第２固定磁性層４２と第１、第２反強
磁性層５０、４１との界面にて発生する交換結合による
交換異方性磁界により磁化されている。第１固定磁性層
４９の磁化方向は、図示Ｙ方向の反対方向、すなわち記
録媒体に近づく方向に固定され、第２固定磁性層４２の
磁化方向は、図示Ｙ方向、すなわち記録媒体から離れる
方向（ハイト方向）に固定されている。従って、第１、
第２固定磁性層４９、４２の磁化方向は、互いに反平行
とされている。
【００３８】また、フリー磁性層４４は、バイアス層１
３０の磁束によって磁化されて単磁区化され、その磁化
方向が図示Ｘ方向、すなわち第１、第２固定磁性層４
９、４２の磁化方向と交叉する方向に揃えられている。
フリー磁性層４４がバイアス層１３０により単磁区化さ
れることによって、バルクハウゼンノイズの発生が防が
れる。
【００３９】第１、第２反強磁性層５０、４１は、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも
１種または２種以上の元素と、Ｍｎとを含む合金からな
るものであり、磁場中熱処理により第１、第２固定磁性
層４９、４２との界面にて交換異方性磁界が発現され
て、第１、第２固定磁性層４９、４２をそれぞれ一定の
方向に磁化するものである。また、これらの合金からな
る第１、第２反強磁性層５０、４１は、耐食性に極めて
優れるという特徴を有している。
【００４０】特に第１反強磁性層は、下記の組成式から
なる合金であることが好ましい。 ＸmＭｎ100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
は、５２原子％≦ｍ≦６０原子％である。また、第２反
強磁性層は、下記の組成式からなる合金であることが好
ましい。 ＸmＭｎ100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
は、４８原子％≦ｍ≦５８原子％である。
【００４１】また、第１反強磁性層は、下記の組成式か
らなる合金であっても良い。 ＰｔqＭｎ100-q-nＺn 但し、Ｚは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｎは、５２原子％≦ｑ＋ｎ≦
６０原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％である。更
に、第２反強磁性層は、下記の組成式からなる合金であ
っても良い。 ＰｔqＭｎ100-q-nＺn 但し、Ｚは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｎは、４８原子％≦ｑ＋ｎ≦
５８原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％である。
【００４２】また、第１反強磁性層は、下記の組成式か
らなる合金であっても良い。 ＰｔqＭｎ100-q-jＬj 但し、Ｌは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少
なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
すｑ、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％、０．２
原子％≦ｊ≦４０原子％である。更に、第２反強磁性層
は、下記の組成式からなる合金であっても良い。 ＰｔqＭｎ100-q-jＬj 但し、Ｌは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少
なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
すｑ、ｊは、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％、０．２
原子％≦ｊ≦４０原子％である。
【００４３】特に、第１反強磁性層と第２反強磁性層を
構成する合金の組成を同一とする場合には、次の〜
の組み合わせが好ましい。 即ち、第１反強磁性層及び第２反強磁性層を構成する
合金の組成比が以下の場合であることが好ましい。 ＸmＭｎ100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
は、５２原子％≦ｍ≦５８原子％である。また、上記の
第１反強磁性層及び第２反強磁性層の組成比を示すｍ
が、５２原子％≦ｍ≦５６．５原子％であることがより
好ましく、５３．８原子％≦ｍ≦５５．２原子％である
ことが最も好ましい。
【００４４】また、第１反強磁性層及び第２反強磁性
層を構成する合金の組成比が以下の場合であることが好
ましい。 ＰｔqＭｎ100-q-nＺn 但し、Ｚは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｎは、５２原子％≦ｑ＋ｎ≦
５８原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％である。ま
た、上記の第１反強磁性層及び第２反強磁性層の組成比
を示すｑ、ｎが、５２原子％≦ｑ＋ｎ≦５６．５原子
％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％であることがより好
ましく、５３．８原子％≦ｑ＋ｎ≦５５．２原子％、
０．２原子％≦ｎ≦１０原子％であることが最も好まし
い。
【００４５】また、第１反強磁性層及び第２反強磁性
層を構成する合金の組成比が以下の場合であることが好
ましい。 ＰｔqＭｎ100-q-jＬj 但し、Ｌは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少
なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
すｑ、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％、０．２
原子％≦ｊ≦４０原子％である。また、上記の第１反強
磁性層及び第２反強磁性層の組成比を示すｑ、ｊが、５
２原子％≦ｑ＋ｊ≦５６．５原子％、０．２原子％≦ｊ
≦４０原子％であることが好ましく、５３．８原子％≦
ｑ＋ｊ≦５５．２原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子
％であることが最も好ましい。
【００４６】また、第１反強磁性層と第２反強磁性層を
構成する合金の組成を異ならしめる場合には、次の〜
の組み合わせが好ましい。 即ち、第１反強磁性層が、組成式ＸmＭｎ100-mで表さ
れ、Ｘが、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうち
の少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
が、５２原子％≦ｍ≦６０原子％の合金であると共に、
第２反強磁性層が、組成式ＸmＭｎ100-mで表され、Ｘ
が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少な
くとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍが、４８
原子％≦ｍ≦５８原子％の合金であることが好ましい。
また、第２反強磁性層の組成比を示すｍが、５２原子％
≦ｍ≦５５．２原子％または５６．５原子％≦ｍ≦６０
原子％であることがより好ましい。
【００４７】また、第１反強磁性層が、組成式Ｐｔq
Ｍｎ100-q-nＺnで表され、Ｚが、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種ま
たは２種以上の元素であり、組成比を示すｑ、ｎが、５
２原子％≦ｑ＋ｎ≦６０原子％、０．２原子％≦ｎ≦１
０原子％の合金であると共に、第２反強磁性層が、組成
式ＰｔqＭｎ100-q-nＺnで表され、Ｚが、Ａｕ、Ａｇ、
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくと
も１種または２種以上の元素であり、組成比を示すｑ、
ｎが、４８原子％≦ｑ＋ｎ≦５８原子％、０．２原子％
≦ｎ≦１０原子％の合金であることが好ましい。また、
第２反強磁性層の組成比を示すｑ、ｎが、５２原子％≦
ｑ＋ｎ≦５５．２原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子
％または５６．５原子％≦ｑ＋ｎ≦６０原子％、０．２
原子％≦ｎ≦１０原子％であることがより好ましい。
【００４８】また、第１反強磁性層が、組成式Ｐｔq
Ｍｎ100-q-jＬj で表され、Ｌが、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、
Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以上の元
素であり、組成比を示すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ
≦６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％の合金で
あると共に、第２反強磁性層が、組成式ＰｔqＭｎ
100-q-jＬj で表され、Ｌが、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒ
ｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｊが、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦
５８原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％の合金であ
ることが好ましい。また、第２反強磁性層の組成比を示
すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５５．２原子％、
０．２原子％≦ｊ≦４０原子％または５６．５原子％≦
ｑ＋ｊ≦６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％で
あることがより好ましい。
【００４９】このスピンバルブ型薄膜磁気素子１におい
ては、図３に示すように、第１固定磁性層４９の磁化方
向（Ｈp1）が図示Ｙ方向の反対方向に固定され、第２固
定磁性層４２の磁化方向（Ｈp2）が図示Ｙ方向に固定さ
れており、Ｈp1とＨp2が互いに反平行とされてる。ま
た、フリー磁性層４４の磁化方向（Ｈf）がバイアス層
からの磁束により図示Ｘ方向に揃えられている。図３に
示すように、第１、第２固定磁性層４９、４２から漏れ
た双極子磁界（Ｈd1、Ｈd2）の方向は、フリー磁性層４
４において互いに反平行となり、これら双極子磁界（Ｈ
d1、Ｈd2）がフリー磁性層４４において互いに反発して
フリー磁性層４４に侵入することがないので、フリー磁
性層４４の磁化方向（Ｈf）は、第１、第２固定磁性層
４９、４２の磁化方向に影響されて傾くことがなく、フ
リー磁性層４４のバイアスの調整が容易になる。尚、第
１固定磁性層４９から漏れた双極子磁界（Ｈd1）は、第
２固定磁性層４２に侵入し、第２固定磁性層４２から漏
れた双極子磁界（Ｈd2）は、第１固定磁性層４９に侵入
して、第１、第２固定磁性層４９、４２が互いに磁気的
に結合されて熱的に安定するので、外部磁界による影響
をほとんど受けることがなく、それぞれの磁化方向が変
動することがない。
【００５０】このスピンバルブ型薄膜磁気素子１におい
ては、導電層１３１からフリー磁性層４４、非磁性導電
層４８、４３及び第１、第２固定磁性層４９、４２に定
常電流が与えられ、Ｚ方向に走行する磁気記録媒体から
の漏れ磁界が図示Ｙ方向に与えられると、フリー磁性層
４４の磁化方向がＸ方向からＹ方向に向けて変動する。
このフリー磁性層４４内での磁化方向の変動と第１、２
固定磁性層４９、４２の磁化方向との関係で電気抵抗が
変化し、この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。
【００５１】次に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法を説明する。この製造方法は、スピンバル
ブ型薄膜磁気素子における反強磁性層の位置（または固
定磁性層と反強磁性層の相対位置）によって、熱処理に
より発生する反強磁性層の交換異方性磁界の大きさが相
違することを利用してなされたものであり、１度目の熱
処理で第２固定磁性層の磁化方向を固定し、２度目の熱
処理で第１固定磁性層の磁化方向を固定しようとするも
のである。
【００５２】即ち、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法は、下地層４０から保護層５１までの各層
を基板３０上に順次積層して積層体とした後、図６に示
すように、図示Ｙ方向から第１の磁界（Ｈa1）を印加し
つつ第１の熱処理温度（Ｔa1）で熱処理して、第１、２
反強磁性層４９、４２に交換異方性磁界（Ｈp1’、
Ｈ p2）を発生させて第１、第２固定磁性層４９、４２の
磁化方向を図示Ｙ方向に固定すると共に、第２反強磁性
層４２の交換異方性磁界（Ｈp2）を第１反強磁性層４９
の交換異方性磁界（Ｈp1’）よりも大とする。次に、図
７に示すように、図示Ｙ方向の反対方向である第２の磁
界（Ｈa2）を印加しつつ第１の熱処理温度（Ｔa1）より
も高い第２の熱処理温度（Ｔa2）で熱処理して、先に発
生した第１反強磁性層４９の交換異方性磁界（Ｈp1’）
をＨp1とし、更に第１固定磁性層４９の磁化方向を図示
Ｙ方向の反対方向に固定するというものである。
【００５３】ここで、図８に反強磁性層の熱処理温度と
交換異方性磁界との関係を示す。図示◆印は、フリー磁
性層と保護層の間に反強磁性層を配置（または固定磁性
層の上方に反強磁性層を配置）したシングルスピンバル
ブ薄膜磁気素子を示し、図示■印は、基板とフリー磁性
層の間に反強磁性層を配置（または固定磁性層の下方に
反強磁性層を配置）したシングルスピンバルブ薄膜磁気
素子を示す。従って、◆印のシングルスピンバルブ薄膜
磁気素子の反強磁性層は、■印のシングルスピンバルブ
薄膜磁気素子の反強磁性層よりも、基板から離れた位置
に設けられていることになる。具体的には、◆印で示し
たスピンバルブ型薄膜磁気素子は、Ｓｉ基板／Ａｌ2Ｏ3
（１０００）／下地層（Ｔａ（５０））／フリー磁性層
｛ＮｉＦｅ合金（７０）／Ｃｏ（１０）｝／非磁性導電
層（Ｃｕ（３０））／固定磁性層（Ｃｏ（２５））／反
強磁性層（Ｐｔ55.4Ｍｎ44.6（３００））／保護層（Ｔ
ａ（５０））なる構成のものである。また、■印で示し
たスピンバルブ型薄膜磁気素子は、Ｓｉ基板／Ａｌ2Ｏ3
（１０００）／下地層（Ｔａ（３０））／反強磁性層
（Ｐｔ54.4Ｍｎ45.6（３００））／固定磁性層（Ｃｏ
（２５））／非磁性導電層（Ｃｕ（２６））／フリー磁
性層｛Ｃｏ（１０）／ＮｉＦｅ合金（７０）｝／保護層
（Ｔａ（５０））なる構成のものである。尚、カッ
コ（）内は各層の厚さを示し、単位はオングストローム
である。
【００５４】図８に示すように、■印で示す反強磁性層
（Ｐｔ55.4Ｍｎ44.6）の交換異方性磁界は、２２０℃を
過ぎて上昇しはじめ、２４０℃を越えると７００ Ｏｅ
程度になって一定となる。また、◆印で示す反強磁性層
（Ｐｔ54.4Ｍｎ45.6）の交換異方性磁界は、２４０℃を
過ぎて上昇し、２６０℃を超えると６００ Ｏｅを越え
て一定となる。このように、基板に近い位置に配置（ま
たは固定磁性層の下方に配置）された反強磁性層（■
印）は、基板より離れた位置に配置（または固定磁性層
の上方に配置）された反強磁性層（◆印）と比較して、
比較的低い温度で高い交換異方性磁界が得られることが
わかる。
【００５５】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法は、上述した反強磁性層の性質を利用したもので
ある。即ち、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子１に
おいては、第１固定磁性層４９及び第１反強磁性層５０
が基板３０から離れた側に配置され、、第２固定磁性層
４２及び第２反強磁性層４１が基板３０に近い側に配置
されている。また、基板３０から離れた側に配置された
第１固定磁性層４９は第１反強磁性層５０の下方に配置
され、基板３０に近い側に配置された第２固定磁性層２
は第２反強磁性層４１の上方に配置されている。例え
ば、前記の積層体に、第１の磁界を印加しつつ第１の熱
処理温度（２２０〜２５０℃）で熱処理すると、第１、
第２反強磁性層５０、４１の交換異方性磁界により第
１、第２固定磁性層４９、４２の磁化方向が第１の磁界
の同一方向に固定されると共に、図８に示すように、基
板３０に近い第２反強磁性層４１の交換異方性磁界が６
００ Ｏｅ以上となり、基板３０から離れた第１反強磁
性層の交換異方性磁界は２００ Ｏｅ以下のままとな
り、第１反強磁性層５０よりも第２反強磁性層４１の交
換異方性磁界が大きくなる。次に、第１の磁界と反平行
方向の第２の磁界を印加しつつ第２の熱処理温度（２５
０〜２７０℃）で熱処理すると、図８に示すように、第
１反強磁性層５０の交換異方性磁界が６００ Ｏｅ以上
となり、かつ第１固定磁性層４９の磁化方向が第２固定
磁性層４２の磁化方向に対して反平行に固定される。
【００５６】このとき、第２の磁界を、先の熱処理にて
発生した第１反強磁性層５０の交換異方性磁界より大き
くしておけば、第１固定磁性層４９の磁化方向を第２固
定磁性層４２に対して反平行とすることが可能になる。
また、第２の磁界を先の熱処理にて発生した第２反強磁
性層４１の交換異方性磁界より小さくしておけば、第２
反強磁性層４１に第２の磁界が印加されても、第２反強
磁性層４１の交換異方性磁界が劣化することがなく、第
２固定磁性層４２の磁化方向を固定したままにして、第
１、第２固定磁性層４９、４２の磁化方向を互いに反平
行とすることが可能となる。
【００５７】第１の熱処理温度は、２２０℃〜２５０℃
の範囲とすることが好ましく、２２０〜２４０℃の範囲
とすることがより好ましい。第１の熱処理温度が２２０
℃未満であると、第２反強磁性層の交換異方性磁界が２
００ Ｏｅ以下となって第２固定磁性層の磁化が高くな
らず、第２固定磁性層が２度目の熱処理により第１固定
磁性層の磁化方向と同一方向に磁化されてしまうので好
ましくなく、第１の熱処理温度が２５０℃を越えると、
第１反強磁性層の交換異方性磁界が大きくなって第１固
定磁性層の磁化が高くなり、第２の熱処理時に第１固定
磁性層の磁化方向を第２固定磁性層の磁化方向に対して
反平行に固定できなくなるので好ましくない。また、第
１の熱処理温度を２３０℃〜２５０℃の範囲とすれば、
第２反強磁性層の交換異方性磁界を４００ Ｏｅ以上と
することができ、第２固定磁性層の磁化方向の安定性を
大きくすることができるのでより好ましい。
【００５８】第２の熱処理温度は、２５０℃〜２７０℃
の範囲とすることが好ましい。第２の熱処理温度が２５
０℃未満であると、第１反強磁性層の交換異方性磁界を
４００ Ｏｅ以上にすることができなくなって、第１固
定磁性層の磁化を大きくすることができなくなるので好
ましくない。また、第１の熱処理にて固定した第１固定
磁性層の磁化方向を第２固定磁性層の磁化方向に対して
反平行に固定できなくなるので好ましくない。また、第
２の熱処理温度が２７０℃を越えても、もはや第１反強
磁性層の交換異方性磁界は一定となって増大しないの
で、熱処理温度の上昇による効果がみられないので好ま
しくない。また、２７０℃を越えた場合には、その他の
各々の層間における相互拡散を引き起こし、磁気抵抗効
果の低下を招くので好ましくない。
【００５９】また、図９には、熱処理温度と反強磁性層
の組成と交換異方性磁界との関係を示す。図示△印及び
▲印は、フリー磁性層よりも基板から離れた位置に反強
磁性層を配置（または固定磁性層の上方に反強磁性層を
配置）したシングルスピンバルブ薄膜磁気素子を示すも
のであって、△印は２７０℃、▲印は２４５℃で熱処理
したものであり、図示●印は、基板とフリー磁性層の間
に反強磁性層を配置（または固定磁性層の下方に反強磁
性層を配置）したシングルスピンバルブ薄膜磁気素子を
示すものであって、●印は２４５℃で熱処理したもので
ある。具体的には、△印及び▲印で示したスピンバルブ
型薄膜磁気素子は、Ｓｉ基板／Ａｌ2Ｏ3（１０００）／
下地層（Ｔａ（５０））／フリー磁性層｛ＮｉＦｅ合金
（７０）／Ｃｏ（１０）｝／非磁性導電層（Ｃｕ（３
０））／固定磁性層（Ｃｏ（２５））／反強磁性層（Ｐ
ｔmＭｎt（３００））／保護層（Ｔａ（５０））なる構
成のものであり、●印で示したスピンバルブ型薄膜磁気
素子は、Ｓｉ基板／Ａｌ2Ｏ3（１０００）／下地層（Ｔ
ａ（３０））／反強磁性層（ＰｔmＭｎt（３００））／
固定磁性層（Ｃｏ（２５））／非磁性導電層（Ｃｕ（２
６））／フリー磁性層｛Ｃｏ（１０）／ＮｉＦｅ合金
（７０）｝／保護層（Ｔａ（５０））なる構成のもので
ある。尚、カッコ（）内は各層の厚さを示し、単位はオ
ングストロームである。
【００６０】図９から明らかなように、第１反強磁性層
をＸmＭｎ100-m（但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種以上の元素）か
らなる合金としたときは、組成比を示すｍが、５２原子
％≦ｍ≦６０原子％であることが好ましい。ｍが５２原
子％未満または６０原子％以上を越えると、熱処理温度
２７０℃の第２の熱処理を行っても、ＸmＭｎ100-mの結
晶格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにくくなり、
反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換結合
磁界（交換異方性磁界）を示さなくなるので好ましくな
い。
【００６１】また、図９から明らかなように、第２反強
磁性層をＸmＭｎ100-m（但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉ
ｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種以上の元
素）からなる合金としたときは、組成比を示すｍが、４
８原子％≦ｍ≦５８原子％であることが好ましい。ｍが
４８原子％未満または５８原子％以上を越えると、熱処
理温度２４５℃の第２の熱処理を行っても、ＸmＭｎ
100-mの結晶格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにく
くなり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性
交換結合磁界を示さなくなるので好ましくない。
【００６２】また、第１反強磁性層をＰｔqＭｎ100-q-n
Ｚn（但し、Ｚは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上
の元素）としたとき、組成比を示すｑ、ｎが、５２原子
％≦ｑ＋ｎ≦６０原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子
％であることが好ましい。ｑ＋ｎが５２原子％未満また
は６０原子％を越えると、熱処理温度２７０℃の第２の
熱処理を行っても、ＰｔqＭｎ100-q-nＺnの結晶格子が
Ｌ１0型の規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性
特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換結合磁界を示
さなくなるので好ましくない。また、ｎが０．２原子％
未満であると、元素Ｚの添加による一方向性交換結合磁
界の改善効果が十分に現れないので好ましくなく、ｎが
１０原子％を越えると、一方向性交換結合磁界が低下し
てしまうので好ましくない。
【００６３】また、第２反強磁性層をＰｔqＭｎ100-q-n
Ｚn（但し、Ｚは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上
の元素）としたとき、組成比を示すｑ、ｎが、４８原子
％≦ｑ＋ｎ≦５８原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子
％であることが好ましい。ｑ＋ｎが４８原子％未満また
は５８原子％を越えると、熱処理温度２４５℃の第２の
熱処理を行っても、ＰｔqＭｎ100-q-nＺnの結晶格子が
Ｌ１0型の規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性
特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換結合磁界を示
さなくなるので好ましくない。また、ｎが０．２原子％
未満であると、元素Ｚの添加による一方向性交換結合磁
界の改善効果が十分に現れないので好ましくなく、ｎが
１０原子％を越えると、一方向性交換結合磁界が低下し
てしまうので好ましくない。
【００６４】更に、第１反強磁性層をＰｔqＭｎ100-q-j
Ｌj（但し、Ｌは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種または２種以上の元素）としたと
き、組成比を示すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦６０
原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％であることが好
ましい。ｑ＋ｊが５２原子％未満または６０原子％を越
えると、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理を行って
も、ＰｔqＭｎ100-q-jＬjの結晶格子がＬ１0型の規則格
子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さなくな
る。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなるので好
ましくない。また、ｊが０．２原子％未満であると、元
素Ｌの添加による一方向性交換結合磁界の改善効果が十
分に現れないので好ましくなく、ｊが４０原子％を越え
ると、一方向性交換結合磁界が低下してしまうので好ま
しくない。
【００６５】更に、第２反強磁性層をＰｔqＭｎ100-q-j
Ｌj（但し、Ｌは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種または２種以上の元素）としたと
き、組成比を示すｑ、ｊが、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦５８
原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％であることが好
ましい。ｑ＋ｊが４８原子％未満または５８原子％を越
えると、熱処理温度２４５℃の第２の熱処理を行って
も、ＰｔqＭｎ100-q-jＬjの結晶格子がＬ１0型の規則格
子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さなくな
る。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなるので好
ましくない。また、ｊが０．２原子％未満であると、元
素Ｌの添加による一方向性交換結合磁界の改善効果が十
分に現れないので好ましくなく、ｊが４０原子％を越え
ると、一方向性交換結合磁界が低下してしまうので好ま
しくない。
【００６６】また、図９から明らかなように、第１反強
磁性層及び第２反強磁性層がＸmＭｎ100-m（但し、Ｘ
は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少な
くとも１種以上の元素）からなる合金としたとき、第１
反強磁性層及び第２反強磁性層の組成比を示すｍが、５
２原子％≦ｍ≦５８原子％であることが好ましい。ｍが
５２原子％未満であると、熱処理温度２７０℃の第２の
熱処理を行っても、第１反強磁性層を構成するＸmＭｎ
100-mの結晶格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにく
くなり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性
交換結合磁界を示さなくなるので好ましくない。また、
ｍが５８原子％を越えると、熱処理温度２４５℃の第１
の熱処理を行っても第２反強磁性層を構成するＸmＭｎ
100-mの結晶格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにく
くなり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性
交換結合磁界を示さなくなるので好ましくない。
【００６７】また、第１反強磁性層及び第２反強磁性層
がＸmＭｎ100-mからなる合金としたとき、第１反強磁性
層及び第２反強磁性層の組成比を示すｍが、５２原子％
≦ｍ≦５６．５原子％であることがより好ましい。ｍが
５２原子％未満であると、熱処理温度２７０℃の第２の
熱処理を行っても、第１反強磁性層を構成するＸmＭｎ
100-mの結晶格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにく
くなり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性
交換結合磁界を示さなくなるので好ましくない。また、
ｍが５６．５原子％を越えると、熱処理温度２４５℃の
第１の熱処理を行った場合に、第２反強磁性層による交
換異方性磁界が第１反強磁性層による交換異方性磁界大
きくなるがその差は小さく、熱処理温度２７０℃の第２
の熱処理の際に、第２固定磁性層が第１固定磁性層の磁
化と同一の方向に磁化されたり、第２の熱処理の際に第
１固定磁性層の磁化方向を第２固定磁性層の磁化方向の
反平行方向に固定でき難くなるので好ましくない。
【００６８】また、第１反強磁性層及び第２反強磁性層
がＸmＭｎ100-mからなる合金としたとき、第１反強磁性
層及び第２反強磁性層の組成比を示すｍが、５３．８原
子％≦ｍ≦５５．２原子％であることが最も好ましい。
ｍが５３．８原子％未満であると、熱処理温度２４５℃
の第１の熱処理を行った場合に、第２反強磁性層の交換
異方性磁界が第１反強磁性層の交換異方性磁界よりも大
きくなると共にその差が大きくなり、２７０℃で第２の
熱処理を行っても、第１反強磁性層の交換異方性磁界が
第２反強磁性層の交換異方性磁界よりも小さいままで、
第１反強磁性層と第２反強磁性層の交換異方性磁界の大
きさが等しくならなくなるので好ましくない。また、ｍ
が５５．２原子％を越えると、熱処理温度２４５℃の第
１の熱処理を行った場合に、第２反強磁性層の交換異方
性磁界が第１反強磁性層の交換異方性磁界よりも大きく
なるがその差は小さく、熱処理温度２７０℃の第２の熱
処理の際に、第２固定磁性層が第１固定磁性層の磁化と
同一の方向に磁化されたり、第２の熱処理の際に第１固
定磁性層の磁化方向を第２固定磁性層の磁化方向の反平
行方向に固定でき難くなるので好ましくない。従って、
第１反強磁性層及び第２反強磁性層の上記組成比が５
３．８原子％≦ｍ≦５５．２原子％であれば、第１の熱
処理時に第２反強磁性層の交換異方性磁界が第１反強磁
性層の交換異方性磁界よりもより大きくなり、第２の熱
処理によって第１反強磁性層と第２反強磁性層の交換異
方性磁界の差が小さくなるので、第１、第２反強磁性層
の交換異方性磁界の大きさをほぼ等しくできるため好ま
しい。
【００６９】また、第１反強磁性層及び第２反強磁性層
がＰｔqＭｎ100-q-nＺn（但し、Ｚは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも
１種または２種以上の元素）からなる合金としたとき、
組成比を示すｑ、ｎが、５２原子％≦ｑ＋ｎ≦５８原子
％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％であることが好まし
い。ｑ＋ｎが５２原子％未満であると、熱処理温度２７
０℃の第２の熱処理を行っても、ＰｔqＭｎ100-q-nＺn
の結晶格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにくくな
り、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換
結合磁界を示さなくなるので好ましくない。また、ｑ＋
ｎが５８原子％を越えると、熱処理温度２４５℃の第１
の熱処理を行っても、第２反強磁性層を構成するＰｔq
Ｍｎ100-q-nＺnの結晶格子がＬ１0型の規則格子へと規
則化しにくくなり、反強磁性特性を示さなくなる。即
ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなるので好ましく
ない。また、ｎが０．２原子％未満であると、元素Ｚの
添加による一方向性交換結合磁界の改善効果が十分に現
れないので好ましくなく、ｎが１０原子％を越えると、
一方向性交換結合磁界が低下してしまうので好ましくな
い。
【００７０】また、第１反強磁性層及び第２反強磁性層
がＰｔqＭｎ100-q-nＺnからなる合金としたとき、組成
比を示すｑ、ｎが、５２原子％≦ｑ＋ｎ≦５６．５原子
％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％であることがより好
ましい。ｑ＋ｎが５２原子％未満であると、熱処理温度
２７０℃の第２の熱処理を行っても、ＰｔqＭｎ100-q-n
Ｚnの結晶格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにくく
なり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交
換結合磁界を示さなくなるので好ましくない。また、ｑ
＋ｎが５６．５原子％を越えると、熱処理温度２４５℃
の第１の熱処理を行った場合に、第２反強磁性層による
交換異方性磁界が第１反強磁性層による交換異方性磁界
大きくなるがその差は小さく、熱処理温度２７０℃の第
２の熱処理の際に、第２固定磁性層が第１固定磁性層の
磁化と同一の方向に磁化されたり、第２の熱処理の際に
第１固定磁性層の磁化方向を第２固定磁性層の磁化方向
の反平行方向に固定でき難くなるので好ましくない。ま
た、ｎが０．２原子％未満であると、元素Ｚの添加によ
る一方向性交換結合磁界の改善効果が十分に現れないの
で好ましくなく、ｎが１０原子％を越えると、一方向性
交換結合磁界が低下してしまうので好ましくない。
【００７１】更に、第１反強磁性層及び第２反強磁性層
がＰｔqＭｎ100-q-nＺnからなる合金としたとき、組成
比を示すｑ、ｎが、５３．８原子％≦ｑ＋ｎ≦５５．２
原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％であることが最
も好ましい。ｑ＋ｎが５３．８原子％未満であると、熱
処理温度２４５℃の第１の熱処理を行った場合に、第２
反強磁性層の交換異方性磁界が第１反強磁性層の交換異
方性磁界よりも大きくなると共にその差が大きくなり、
続いて２７０℃で第２の熱処理を行っても、第１反強磁
性層の交換異方性磁界が第２反強磁性層の交換異方性磁
界よりも小さいままで、第１反強磁性層と第２反強磁性
層の交換異方性磁界の大きさが等しくならなくなるので
好ましくない。また、ｑ＋ｎが５５．２原子％を越える
と、熱処理温度２４５℃の第１の熱処理を行った場合
に、第２反強磁性層の交換異方性磁界が第１反強磁性層
の交換異方性磁界よりも大きくなるがその差は小さく、
熱処理温度２７０℃の第２の熱処理の際に、第２固定磁
性層が第１固定磁性層の磁化と同一の方向に磁化された
り、第２の熱処理の際に第１固定磁性層の磁化方向を第
２固定磁性層の磁化方向の反平行方向に固定でき難くな
るので好ましくない。また、ｎが０．２原子％未満であ
ると、元素Ｚの添加による一方向性交換結合磁界の改善
効果が十分に現れないので好ましくなく、ｎが１０原子
％を越えると、一方向性交換結合磁界が低下してしまう
ので好ましくない。従って、第１反強磁性層及び第２反
強磁性層の上記組成比が５３．８原子％≦ｑ＋ｎ≦５
５．２原子％であり、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％で
あれば、第１の熱処理時に第２反強磁性層の交換異方性
磁界が第１反強磁性層の交換結合磁界よりもより大きく
なり、第２の熱処理によって第１反強磁性層と第２反強
磁性層の交換異方性磁界の差が小さくなるので、第１、
第２反強磁性層の交換異方性磁界の大きさをほぼ等しく
できるため好ましい。
【００７２】また、第１反強磁性層及び第２反強磁性層
がＰｔqＭｎ100-q-jＬj（但し、Ｌは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以上
の元素）からなる合金としたとき、組成比を示すｑ、ｊ
が、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％、０．２原子％≦
ｊ≦４０原子％であることが好ましい。ｑ＋ｊが５２原
子％未満であると、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理
を行っても、ＰｔqＭｎ100-q-jＬjの結晶格子がＬ１0型
の規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示
さなくなる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくな
るので好ましくない。また、ｑ＋ｊが５８原子％を越え
ると、熱処理温度２４５℃の第１の熱処理を行っても、
第２反強磁性層を構成するＰｔqＭｎ100-q-jＬjの結晶
格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにくくなり、反
強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換結合磁
界を示さなくなるので好ましくない。また、ｊが０．２
原子％未満であると、元素Ｌの添加による一方向性交換
結合磁界の改善効果が十分に現れないので好ましくな
く、ｊが４０原子％を越えると、一方向性交換結合磁界
が低下してしまうので好ましくない。
【００７３】また、第１反強磁性層及び第２反強磁性層
がＰｔqＭｎ100-q-jＬjからなる合金としたとき、組成
比を示すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５６．５原子
％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％であることがより好
ましい。ｑ＋ｊが５２原子％未満であると、熱処理温度
２７０℃の第２の熱処理を行っても、ＰｔqＭｎ100-q-j
Ｌjの結晶格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにくく
なり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交
換結合磁界を示さなくなるので好ましくない。また、ｑ
＋ｊが５６．５原子％を越えると、熱処理温度２４５℃
の第１の熱処理を行った場合に、第２反強磁性層による
交換異方性磁界が第１反強磁性層による交換異方性磁界
大きくなるがその差は小さく、熱処理温度２７０℃の第
２の熱処理の際に、第２固定磁性層が第１固定磁性層の
磁化と同一の方向に磁化されたり、第２の熱処理の際に
第１固定磁性層の磁化方向を第２固定磁性層の磁化方向
の反平行方向に固定でき難くなるので好ましくない。ま
た、ｊが０．２原子％未満であると、元素Ｌの添加によ
る一方向性交換結合磁界の改善効果が十分に現れないの
で好ましくなく、ｊが４０原子％を越えると、一方向性
交換結合磁界が低下してしまうので好ましくない。
【００７４】更に、第１反強磁性層及び第２反強磁性層
がＰｔqＭｎ100-q-jＬjからなる合金としたとき、組成
比を示すｑ、ｊが、５３．８原子％≦ｑ＋ｊ≦５５．２
原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％であることが最
も好ましい。ｑ＋ｊが５３．８原子％未満であると、熱
処理温度２４５℃の第１の熱処理を行った場合に、第２
反強磁性層の交換異方性磁界が第１反強磁性層の交換異
方性磁界よりも大きくなると共にその差が大きくなり、
続いて２７０℃で第２の熱処理を行っても、第１反強磁
性層の交換異方性磁界が第２反強磁性層の交換異方性磁
界よりも小さいままで、第１反強磁性層と第２反強磁性
層の交換異方性磁界の大きさが等しくならなくなるので
好ましくない。また、ｑ＋ｊが５５．２原子％を越える
と、熱処理温度２４５℃の第１の熱処理を行った場合
に、第２反強磁性層の交換異方性磁界が第１反強磁性層
の交換異方性磁界よりも大きくなるがその差は小さく、
熱処理温度２７０℃の第２の熱処理の際に、第２固定磁
性層が第１固定磁性層の磁化と同一の方向に磁化された
り、第２の熱処理の際に第１固定磁性層の磁化方向を第
２固定磁性層の磁化方向の反平行方向に固定でき難くな
るので好ましくない。また、ｊが０．２原子％未満であ
ると、元素Ｌの添加による一方向性交換結合磁界の改善
効果が十分に現れないので好ましくなく、ｊが４０原子
％を越えると、一方向性交換結合磁界が低下してしまう
ので好ましくない。従って、第１反強磁性層及び第２反
強磁性層の上記組成比が５３．８原子％≦ｑ＋ｊ≦５
５．２原子％であり、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％で
あれば、第１の熱処理時に第２反強磁性層の交換異方性
磁界が第１反強磁性層の交換異方性磁界よりもより大き
くなり、第２の熱処理によって第１反強磁性層と第２反
強磁性層の交換異方性磁界の差が小さくなるので、第
１、第２反強磁性層の交換異方性磁界の大きさをほぼ等
しくできるため好ましい。
【００７５】また、第１反強磁性層の組成と第２反強磁
性層の組成を異ならしめ、例えば第１反強磁性層のＭｎ
濃度を第２反強磁性層のＭｎ濃度よりも多くすることに
より、第１の熱処理後の両者の交換異方性磁界の差をよ
り顕著にでき、第２の熱処理後に第１、第２固定磁性層
の磁化をより確実に反平行状態とすることが可能とな
る。
【００７６】即ち、第１反強磁性層を、ＸmＭｎ
100-m（Ｘが、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓの
うちの少なくとも１種以上の元素、組成比を示すｍが５
２原子％≦ｍ≦６０原子％）からなる合金とし、第２反
強磁性層を、ＸmＭｎ100-m（Ｘが、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、
Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種以上の元素、
組成比を示すｍが、４８原子％≦ｍ≦５８原子％）から
なる合金とすることが好ましい。第１反強磁性層の組成
を示すｍが５２原子％未満若しくは６０原子％を越える
と、図９に示すように、熱処理温度２７０℃の第２の熱
処理を行っても、第１反強磁性層を構成するＸmＭｎ
100-mの結晶格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにく
くなり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性
交換結合磁界を示さなくなるので好ましくない。また、
第２反強磁性層の組成を示すｍが４８原子％未満若しく
は５８原子％を越えると、熱処理温度２４５℃の第１の
熱処理を行っても第２反強磁性層を構成するＸmＭｎ
100-mの結晶格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにく
くなり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性
交換結合磁界を示さなくなるので好ましくない。
【００７７】またこのとき、第２反強磁性層を、ＸmＭ
ｎ100-m（Ｘが、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ
のうちの少なくとも１種以上の元素、組成比を示すｍが
５２原子％≦ｍ≦５５．２原子％または５６．５原子％
≦ｍ≦６０原子％）からなる合金としとすることがより
好ましい。第２反強磁性層の組成を示すｍが５２原子％
未満若しくは６０原子％を越えると、熱処理温度２７０
℃の第２の熱処理を行っても第２反強磁性層を構成する
Ｘ mＭｎ100-mの結晶格子がＬ１0型の規則格子へと規則
化しにくくなり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、
一方向性交換結合磁界を示さなくなるので好ましくな
い。また、第２反強磁性層の組成を示すｍが５５．２原
子％を越えて５６．５原子％未満であると、熱処理温度
２４５℃の第１の熱処理を行った場合に、第２反強磁性
層による交換異方性磁界が第１反強磁性層による交換異
方性磁界大きくなるがその差は小さく、熱処理温度２７
０℃の第２の熱処理の際に、第２固定磁性層が第１固定
磁性層の磁化と同一の方向に磁化されたり、第２の熱処
理の際に第１固定磁性層の磁化方向を第２固定磁性層の
磁化方向の反平行方向に固定でき難くなるので好ましく
ない。よって、第２反強磁性層の組成を示すｍの範囲が
５２原子％≦ｍ≦５５．２原子％または５６．５原子％
≦ｍ≦６０原子％であると、第１の熱処理の際に第２反
強磁性層の交換異方性磁界を第１反強磁性層の交換異方
性磁界よりもより大きくでき、第２に熱処理の際に第２
反強磁性層の交換異方性磁界を劣化させることがなく、
第２固定磁性層の磁化方向を強固に固定したまま、第
１、第２固定磁性層の磁化方向を互いに反平行にするこ
とができる。
【００７８】第１反強磁性層と第２反強磁性層の好まし
い別の組み合わせは、第１反強磁性層を、ＰｔqＭｎ
100-q-nＺn（Ｚが、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上
の元素、組成比を示すｑ、ｎが、５２原子％≦ｑ＋ｎ≦
６０原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％）からなる
合金とし、第２反強磁性層を、ＰｔqＭｎ100-q-nＺ
n（Ｚが、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元
素、組成比を示すｑ、ｎが、４８原子％≦ｑ＋ｎ≦５８
原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％）からなる合金
とすることが好ましい。第１反強磁性層の組成を示すｑ
＋ｎが５２原子％未満若しくは６０原子％を越えると、
熱処理温度２７０℃の第２の熱処理を行っても、第１反
強磁性層を構成するＰｔqＭｎ100-q-nＺnの結晶格子が
Ｌ１0型の規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性
特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換結合磁界を示
さなくなるので好ましくない。また、第１反強磁性層の
組成を示すｎが０．２原子％未満であると、元素Ｚの添
加による一方向性交換結合磁界の改善効果が十分に現れ
ないので好ましくなく、ｎが１０原子％を越えると、一
方向性交換結合磁界が低下してしまうので好ましくな
い。また、第２反強磁性層の組成を示すｑ＋ｎが４８原
子％未満若しくは５８原子％を越えると、熱処理温度２
４５℃の第１の熱処理を行っても、第２反強磁性層を構
成するＰｔqＭｎ100-q-nＺnの結晶格子がＬ１0型の規則
格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さなく
なる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなるので
好ましくない。また、第２反強磁性層の組成を示すｎが
０．２原子％未満であると、元素Ｚの添加による一方向
性交換結合磁界の改善効果が十分に現れないので好まし
くなく、ｎが１０原子％を越えると、一方向性交換結合
磁界が低下してしまうので好ましくない。
【００７９】またこのとき、第２反強磁性層を、Ｐｔq
Ｍｎ100-q-nＺn（Ｚが、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎ
ｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２
種以上の元素、組成比を示すｑ、ｎが、５２原子％≦ｑ
＋ｎ≦５５．２原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％
または５６．５原子％≦ｑ＋ｎ≦６０原子％、０．２原
子％≦ｎ≦１０原子％）からなる合金とすることが好ま
しい。第２反強磁性層の組成を示すｑ＋ｎが５２原子％
未満若しくは６０原子％を越えると、熱処理温度２７０
℃の第２の熱処理を行っても第２反強磁性層を構成する
ＰｔqＭｎ100-q-nＺnの結晶格子がＬ１0型の規則格子へ
と規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さなくなる。
即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなるので好まし
くない。また、第２反強磁性層の組成を示すｑ＋ｎが５
５．２原子％を越えて５６．５原子％未満であると、熱
処理温度２４５℃の第１の熱処理を行った場合に、第２
反強磁性層による交換異方性磁界が第１反強磁性層によ
る交換異方性磁界大きくなるがその差は小さく、熱処理
温度２７０℃の第２の熱処理の際に、第２固定磁性層が
第１固定磁性層の磁化と同一の方向に磁化されたり、第
２の熱処理の際に第１固定磁性層の磁化方向を第２固定
磁性層の磁化方向の反平行方向に固定でき難くなるので
好ましくない。また、第２反強磁性層の組成を示すｎが
０．２原子％未満であると、元素Ｚの添加による一方向
性交換結合磁界の改善効果が十分に現れないので好まし
くなく、ｎが１０原子％を越えると、一方向性交換結合
磁界が低下してしまうので好ましくない。よって、第２
反強磁性層の組成を示すｑ、ｎが５２原子％≦ｍ≦５
５．２原子％または５６．５原子％≦ｍ≦６０原子％で
あり、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％であると、第１の
熱処理の際に第２反強磁性層の交換異方性磁界を第１反
強磁性層の交換異方性磁界よりもより大きくでき、第２
に熱処理の際に第２反強磁性層の交換異方性磁界を劣化
させることがなく、第２固定磁性層の磁化方向を強固に
固定したまま、第１、第２固定磁性層の磁化方向を互い
に反平行にすることができる。
【００８０】第１反強磁性層と第２反強磁性層の好まし
い他の組み合わせは、第１反強磁性層を、ＰｔqＭｎ
100-q-jＬj（Ｌが、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種または２種以上の元素、組成比を示
すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％、０．２
原子％≦ｊ≦４０原子％）からなる合金とし、第２反強
磁性層を、ＰｔqＭｎ100-q-jＬj（Ｌが、Ｐｄ、Ｉｒ、
Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以
上の元素、組成比を示すｑ、ｊが、４８原子％≦ｑ＋ｊ
≦５８原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％）からな
る合金とすることが好ましい。第１反強磁性層の組成を
示すｑ＋ｊが５２原子％未満若しくは６０原子％を越え
ると、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理を行っても、
第１反強磁性層を構成するＰｔqＭｎ100-q-jＬjの結晶
格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにくくなり、反
強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換結合磁
界を示さなくなるので好ましくない。また、第１反強磁
性層の組成を示すｊが０．２原子％未満であると、元素
Ｌの添加による一方向性交換結合磁界の改善効果が十分
に現れないので好ましくなく、ｊが４０原子％を越える
と、一方向性交換結合磁界が低下してしまうので好まし
くない。また、第２反強磁性層の組成を示すｑ＋ｊが４
８原子％未満若しくは５８原子％を越えると、熱処理温
度２４５℃の第１の熱処理を行っても、第２反強磁性層
を構成するＰｔqＭｎ100-q-jＬjの結晶格子がＬ１0型の
規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さ
なくなる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなる
ので好ましくない。また、第２反強磁性層の組成を示す
ｊが０．２原子％未満であると、元素Ｌの添加による一
方向性交換結合磁界の改善効果が十分に現れないので好
ましくなく、ｊが４０原子％を越えると、一方向性交換
結合磁界が低下してしまうので好ましくない。
【００８１】またこのとき、第２反強磁性層を、Ｐｔq
Ｍｎ100-q-jＬj（Ｌが、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ
のうちの少なくとも１種または２種以上の元素、組成比
を示すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５５．２原子
％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子％または５６．５原子
％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦４０原子
％）からなる合金とすることが好ましい。第２反強磁性
層の組成を示すｑ＋ｊが５２原子％未満若しくは６０原
子％を越えると、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理を
行っても第２反強磁性層を構成するＰｔqＭｎ100-q-jＬ
jの結晶格子がＬ１0型の規則格子へと規則化しにくくな
り、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換
結合磁界を示さなくなるので好ましくない。また、第２
反強磁性層の組成を示すｑ＋ｊが５５．２原子％を越え
て５６．５原子％未満であると、熱処理温度２４５℃の
第１の熱処理を行った場合に、第２反強磁性層による交
換異方性磁界が第１反強磁性層による交換異方性磁界大
きくなるがその差は小さく、熱処理温度２７０℃の第２
の熱処理の際に、第２固定磁性層が第１固定磁性層の磁
化と同一の方向に磁化されたり、第２の熱処理の際に第
１固定磁性層の磁化方向を第２固定磁性層の磁化方向の
反平行方向に固定でき難くなるので好ましくない。ま
た、第２反強磁性層の組成を示すｊが０．２原子％未満
であると、元素Ｌの添加による一方向性交換結合磁界の
改善効果が十分に現れないので好ましくなく、ｊが４０
原子％を越えると、一方向性交換結合磁界が低下してし
まうので好ましくない。よって、第２反強磁性層の組成
を示すｑ、ｊが５２原子％≦ｍ≦５５．２原子％または
５６．５原子％≦ｍ≦６０原子％であり、０．２原子％
≦ｊ≦４０原子％であると、第１の熱処理の際に第２反
強磁性層の交換異方性磁界を第１反強磁性層の交換異方
性磁界よりもより大きくでき、第２に熱処理の際に第２
反強磁性層の交換異方性磁界を劣化させることがなく、
第２固定磁性層の磁化方向を強固に固定したまま、第
１、第２固定磁性層の磁化方向を互いに反平行にするこ
とができる。
【００８２】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子１は、
第１、第２固定磁性層４９、４２から漏れた双極子磁界
（Ｈd1、Ｈd2）の方向がフリー磁性層４４において互い
に反平行となるので、これら双極子磁界（Ｈd1、Ｈd2）
がフリー磁性層４４において互いに反発し、フリー磁性
層４４に侵入することがなく、従って、フリー磁性層４
４の磁化方向（Ｈf）は、第１、第２固定磁性層４９、
４２の磁化方向に影響されて傾くことがなく、フリー磁
性層４４のバイアスの調整を容易に行うことができ、フ
リー磁性層４４の磁化方向と第１、第２固定磁性層４
９、４２の磁化方向を直交させることが容易になり、ス
ピンバルブ型薄膜磁気素子のアシンメトリー（Asymmetr
y）を小さくすることができる。
【００８３】また、第１固定磁性層４９から漏れた双極
子磁界（Ｈd1）が第２固定磁性層４２に侵入し、第２固
定磁性層４２から漏れた双極子磁界（Ｈd2）が第１固定
磁性層４９に侵入して、第１、第２固定磁性層４９、４
２が互いに磁気的に結合されるので、外部磁界による影
響をほとんど受けることがなく、それぞれの磁化方向が
変動することがなく、スピンバルブ型薄膜磁気素子の熱
的な安定性を高めることができる。
【００８４】更に、第１、第２反強磁性層が、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種ま
たは２種以上の元素とＭｎとを含む合金からなり、大き
な交換異方性磁界を発生させて第１、第２固定磁性層４
９、４２の磁化方向を強固に固定でき、またこの交換異
方性磁界の温度特性も良好であるので、磁気抵抗効果の
線形応答性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を提供
することができる。
【００８５】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造
方法は、１度目の熱処理で第２固定磁性層４２の磁化方
向を固定し、２度目の熱処理で第１固定磁性層４９の磁
化方向を固定するので、第１、第２固定磁性層４９、４
２のそれぞれの磁化方向を任意の方向に固定でき、特に
第１の磁界と第２の磁界の方向を互いに反平行とするこ
とにより、第１、第２固定磁性層の磁化方向を互いに反
平行方向とすることができる。
【００８６】次に、本発明の第２の実施形態を図面を参
照して説明する。図１０及び図１１には、本発明の第２
の実施形態であるスピンバルブ型薄膜素子２を示す。
尚、これらの図において前述した図１及び図２記載の構
成要素と同一の構成要素には同一符号を付してその説明
を省略する。
【００８７】このスピンバルブ型薄膜素子２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
型薄膜素子であり、前記フリー磁性層が、非磁性中間層
を介して２層に分断されて形成されてなるものである。
【００８８】図１０及び図１１に示すスピンバルブ型薄
膜磁気素子２は、下から基板３０、下地層４０、第２反
強磁性層４１、第２固定磁性層４２、非磁性導電層４
３、フリー磁性層６４（符号６５は第２フリー磁性層、
符号６６は非磁性中間層、符号６７は第１フリー磁性
層）、非磁性導電層４８、第１固定磁性層４９、第１反
強磁性層５０及び保護層５１が順次積層されてなるもの
である。尚、図１１に示すように、下地層４０から保護
層５１間での積層体の両側には、バイアス層１３０と導
電層１３１が形成されている。また、第１フリー磁性層
６７と第２フリー磁性層６５の厚さは異なって形成され
ている。
【００８９】第１、２固定磁性層４９、４２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。また、下地層４０はＴａなど
の非磁性体からなり、非磁性導電層４３、４８はＣｕな
どの非磁性導電膜からなり、保護層５１はＴａなどの非
磁性体からなる。また、第１フリー磁性層６７と第２フ
リー磁性層６５間に挟まれている非磁性中間層６６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。
【００９０】第１、第２反強磁性層５０、４１は、前述
と同様に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうち
の少なくとも１種または２種以上の元素と、Ｍｎとを含
む合金からなるものであり、磁場中熱処理により第１、
第２固定磁性層４９、４２との界面にて交換異方性磁界
が発現されて、第１、第２固定磁性層４９、４２をそれ
ぞれ一定の方向に磁化するものである。
【００９１】また、図１０に示すように、第１フリー磁
性層６７及び第２フリー磁性層６５はそれぞれ２層で形
成されている。非磁性導電層４３、４８に接する側に形
成された第１フリー磁性層６７の層７１及び第２フリー
磁性層６５の層６８はＣｏ膜で形成されている。また、
非磁性中間層６６を挟んで形成されている第１フリー磁
性層６７の層７０及び第２フリー磁性層６５の層６９
は、例えば、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣ
ｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。非磁性導電層４
３、４８に接する層６８、７１をＣｏ膜で形成すること
により、抵抗変化率を大きくでき、しかも非磁性導電層
４３、４８との拡散を防止することができる。
【００９２】図１０に示す第１固定磁性層４９及び第２
固定磁性層４２は、第１、第２反強磁性層５０、４１に
接して形成され、磁場中熱処理を施すことにより、第１
固定磁性層４９及び第２固定磁性層４２と第１、第２反
強磁性層５０、４１との界面にて発生する交換結合によ
る交換異方性磁界により磁化されている。第１固定磁性
層４９の磁化方向は、図示Ｙ方向の反対方向、すなわち
記録媒体に近づく方向に固定され、第２固定磁性層４２
の磁化方向は、図示Ｙ方向、すなわち記録媒体から離れ
る方向（ハイト方向）に固定されている。従って、第
１、第２固定磁性層４９、４２の磁化方向は、互いに反
平行とされている。
【００９３】また、フリー磁性層６４においては、第１
フリー磁性層６７の磁化方向がバイアス層１３０の磁束
によって図示Ｘ方向に固定され、第２フリー磁性層６５
の磁化方向が図示Ｘ方向の反対方向に固定されている。
第２フリー磁性層６５は、交換異方性磁界（ＲＫＫＹ相
互作用）によって第１フリー磁性層６７と磁気的に結合
されて、図示Ｘ方向の反対方向に磁化された状態となっ
ている。第１フリー磁性層６７及び第２フリー磁性層６
５の磁化は、フェリ状態を保ちながら、外部磁界の影響
を受けて反転自在とされてる。第１フリー磁性層６７の
厚さが第２フリー磁性層６５の厚さよりも大とされてい
るので、磁化の大きさと層の厚さの積で表される磁気モ
ーメントは、第１フリー磁性層の方が大きくなってい
る。従って、フリー磁性層６４全体としては、第１フリ
ー磁性層６７及び第２フリー磁性層６５の各磁気モーメ
ントの合成モーメントの方向、即ち図示Ｘ方向に磁化が
揃えられた状態にある。
【００９４】図１０、１１に示すスピンバルブ型薄膜素
子２にあっては、第１フリー磁性層６７の磁化及び第２
フリー磁性層６５の磁化は共に抵抗変化率に関与する層
となっており、第１フリー磁性層６７及び第２フリー磁
性層６５の変動磁化と、第１、第２固定磁性層４９、４
２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素子に比べ大きい抵抗変化率を期待
できるデユアルスピンバルブ型薄膜素子としての機能を
発揮させるには、第１フリー磁性層６７と第１固定磁性
層４９との抵抗変化及び、第２フリー磁性層６５と第２
固定磁性層４２との抵抗変化が、共に同じ変動を見せる
ように、第１、第２固定磁性層４９、４２の磁化方向を
制御する必要性がある。すなわち、第１フリー磁性層６
７と第１固定磁性層４９との抵抗変化が最大になると
き、第２フリー磁性層６５と第２固定磁性層４２との抵
抗変化も最大になるようにし、第１フリー磁性層６７と
第１固定磁性層４９との抵抗変化が最小になるとき、第
２フリー磁性層６５と第２固定磁性層４２との抵抗変化
も最小になるようにすればよいのである。
【００９５】図１０、１１に示すスピンバルブ型薄膜素
子２においては、第１フリー磁性層６７と第２フリー磁
性層６５の磁化が反平行に揃えられており、第１固定磁
性層４９の磁化と第２固定磁性層４２の磁化とが互いに
反対方向に固定されているので、大きな抵抗変化率を得
ることが可能になる。
【００９６】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子２は、
前述のスピンバルブ型薄膜磁気素子１とほぼ同様な製造
方法により製造することができる。即ち、図１０及び図
１１に示すような下地層４０から保護層５１を順次積層
した後、図６に示すように、図示Ｙ方向から第１の磁界
（Ｈa1）を印加しつつ第１の熱処理温度（Ｔa1）で熱処
理して、第１、２反強磁性層４９、４２に交換異方性磁
界（Ｈp1’、Ｈp2）を発生させて第１、第２固定磁性層
４９、４２の磁化方向を図示Ｙ方向に固定すると共に、
第２反強磁性層４２の交換異方性磁界（Ｈp2）を第１反
強磁性層４９の交換異方性磁界（Ｈp1’）よりも大とす
る。次に、図７に示すように、図示Ｙ方向の反対方向で
ある第２の磁界（Ｈa2）を印加しつつ第１の熱処理温度
（Ｔa1）よりも高い第２の熱処理温度（Ｔa2）で熱処理
して、先に発生した第１反強磁性層４９の交換異方性磁
界（Ｈp1’）をＨp1とし、更に第１固定磁性層４９の磁
化方向を図示Ｙ方向の反対方向に固定するというもので
ある。
【００９７】このスピンバルブ型薄膜磁気素子２は、前
述のスピンバルブ型薄膜磁気素子１の効果に加えて、以
下の効果を有する。即ち上記のスピンバルブ型薄膜素子
２は、フリー磁性層６４が非磁性中間層６６を挟んで形
成された第１フリー磁性層６７及び第２フリー磁性層６
５からなり、第１、第２フリー磁性層６７、６５の間に
発生する交換異方性磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって
第１、第２フリー磁性層６７、６５の磁化を反平行状態
（フェリ状態）とされており、第１フリー磁性層６７と
第２フリー磁性層６５の磁化が、外部磁界に対して感度
良く反転可能とされているので、大きな抵抗変化率を得
ることができる。
【００９８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
スピンバルブ型薄膜磁気素子は、第１、第２固定磁性層
の磁化方向が互いに反平行とされているので、第１、第
２固定磁性層からそれぞれ漏れた双極子磁界の方向がフ
リー磁性層において互いに反平行となり、これら双極子
磁界がフリー磁性層において互いに反発し、フリー磁性
層に侵入することがなく、従って、フリー磁性層の磁化
方向（Ｈf）は、第１、第２固定磁性層の磁化方向に影
響されて傾くことがなく、フリー磁性層のバイアスの調
整を容易に行うことができ、フリー磁性層の磁化方向と
第１、第２固定磁性層の磁化方向を直交させることが容
易になり、スピンバルブ型薄膜磁気素子のアシンメトリ
ー（Asymmetry）を小さくすることができる。
【００９９】また、第１固定磁性層から漏れた双極子磁
界が第２固定磁性層に侵入し、第２固定磁性層から漏れ
た双極子磁界が第１固定磁性層に侵入して、第１、第２
固定磁性層が互いに磁気的に結合されるので、外部磁界
による影響をほとんど受けることがなく、それぞれの磁
化方向が変動することがなく、スピンバルブ型薄膜磁気
素子の熱的な安定性を高めることができる。
【０１００】更に、第１、第２反強磁性層が、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種ま
たは２種以上の元素とＭｎとを含む合金からなり、大き
な交換異方性磁界を発生させて第１、第２固定磁性層の
磁化方向を強固に固定でき、またこの交換異方性磁界の
温度特性も良好であるので、優れた磁気抵抗効果の線形
応答性を得ることができる。
【０１０１】また本発明のスピンバルブ型薄膜素子は、
第１、第２フリー磁性層の間に発生する交換異方性磁界
（ＲＫＫＹ相互作用）によって第１、第２フリー磁性層
の磁化を反平行状態（フェリ状態）とされたフリー磁性
層を具備してなり、第１フリー磁性層と第２フリー磁性
層の磁化を、外部磁界に対して感度良く反転可能とする
ことができるので、大きな抵抗変化率を得ることができ
る。
【０１０２】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法は、１度目の熱処理で第２固定磁性層の磁化方向
を固定し、２度目の熱処理で第１固定磁性層の磁化方向
を固定するので、第１、第２固定磁性層の磁化方向が互
いの反平行方向とすることが可能になり、アシンメトリ
ー（Asymmetry）が小さいスピンバルブ型薄膜磁気素子
を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を示す断面図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を他の方向からみた断面図である。
【図３】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の固定
磁性層とフリー磁性層の磁化方向を説明するための模式
図である。
【図４】 本発明の第１の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドを示す斜視図で
ある。
【図５】 本発明の第１の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドの要部を示す断
面図である。
【図６】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造
方法を説明するための模式図である。
【図７】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造
方法を説明するための模式図である。
【図８】 Ｐｔ55.4Ｍｎ44.6合金及びＰｔ54.4Ｍｎ45.6
合金の交換異方性磁界の熱処理温度依存性を示すグラフ
である。
【図９】 ＰｔmＭｎ100-m合金の交換異方性磁界のＰｔ
濃度（ｍ）依存性を示すグラフである。
【図１０】 本発明の第２の実施形態であるスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を示す断面図である。
【図１１】 本発明の第２の実施形態であるスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を他の方向からみた断面図である。
【図１２】 従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子を示す
断面図である。
【図１３】 従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子を他の
方向からみた断面図である。
【図１４】 従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子の固定
磁性層とフリー磁性層の磁化方向を説明するための模式
図である。
【符号の説明】
１、２ スピンバルブ型薄膜磁気素子 ４１ 第２反強磁性層 ４２ 第２固定磁性層 ４３ 非磁性導電層 ４４、６４ フリー磁性層 ４８ 非磁性導電層 ４９ 第１固定磁性層 ５０ 第１反強磁性層 ６５ 第１フリー磁性層 ６６ 非磁性中間層 ６７ 第２フリー磁性層 １５０ 薄膜磁気ヘッド

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フリー磁性層と、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
    層とが積層されてなる積層体を基板上に備えると共に、
    前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方
    向に対して交叉する方向に揃えるバイアス層と、前記フ
    リー磁性層に検出電流を与える導電層とを備え、 前記一対の固定磁性層のうち、前記基板から離れた側の
    第１固定磁性層の磁化方向が、隣接する第１反強磁性層
    により一方向に固定され、 前記基板に近い側の第２固定磁性層の磁化方向が、隣接
    する第２反強磁性層により前記第１固定磁性層の磁化方
    向の反平行方向に固定され、 前記第１、第２反強磁性層は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒ
    ｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａ
    ｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上
    の元素と、Ｍｎとを含む合金からなることを特徴とする
    スピンバルブ型薄膜磁気素子。
  2. 【請求項２】 前記フリー磁性層は、非磁性中間層と、
    前記非磁性中間層を挟む第１フリー磁性層及び第２フリ
    ー磁性層とからなり、前記第１フリー磁性層と前記第２
    フリー磁性層が互いに反強磁性的に結合されて、前記第
    １フリー磁性層の磁化方向と前記第２フリー磁性層の磁
    化方向が互いに反平行とされていることを特徴とする請
    求項１記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
  3. 【請求項３】 前記第１反強磁性層は、下記の組成式か
    らなる合金であることを特徴とする請求項１ないし請求
    項２記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 ＸmＭｎ100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
    ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
    は、５２原子％≦ｍ≦６０原子％である。
  4. 【請求項４】 前記第２反強磁性層は、下記の組成式か
    らなる合金であることを特徴とする請求項１ないし請求
    項２記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 ＸmＭｎ100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
    ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
    は、４８原子％≦ｍ≦５８原子％である。
  5. 【請求項５】 前記第１反強磁性層は、下記の組成式か
    らなる合金であることを特徴とする請求項１ないし請求
    項２記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 ＰｔqＭｎ100-q-nＺn 但し、Ｚは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
    ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
    であり、組成比を示すｑ、ｎは、５２原子％≦ｑ＋ｎ≦
    ６０原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％である。
  6. 【請求項６】 前記第２反強磁性層は、下記の組成式か
    らなる合金であることを特徴とする請求項１ないし請求
    項２記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 ＰｔqＭｎ100-q-nＺn 但し、Ｚは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
    ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
    であり、組成比を示すｑ、ｎは、４８原子％≦ｑ＋ｎ≦
    ５８原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％である。
  7. 【請求項７】 前記第１反強磁性層は、下記の組成式か
    らなる合金であることを特徴とする請求項１ないし請求
    項２記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 ＰｔqＭｎ100-q-jＬj 但し、Ｌは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少
    なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
    すｑ、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％、０．２
    原子％≦ｊ≦４０原子％である。
  8. 【請求項８】 前記第２反強磁性層は、下記の組成式か
    らなる合金であることを特徴とする請求項１ないし請求
    項２記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 ＰｔqＭｎ100-q-jＬj 但し、Ｌは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少
    なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
    すｑ、ｊは、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％、０．２
    原子％≦ｊ≦４０原子％である。
  9. 【請求項９】 スライダに請求項１ないし請求項８記載
    のスピンバルブ型薄膜磁気素子が備えられてなることを
    特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  10. 【請求項１０】 フリー磁性層と、前記フリー磁性層の
    厚さ方向両側に位置する２つの非磁性導電層と、前記２
    つの非磁性導電層にそれぞれ隣接する第１、第２固定磁
    性層と、前記第１、第２固定磁性層に隣接して、Ｐｔ、
    Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎ
    ｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種ま
    たは２種以上の元素とＭｎとを含む合金からなる第１、
    第２反強磁性層とを基板上に順次積層して積層体を形成
    し、 前記積層体に第１の磁界を印加しつつ第１の熱処理温度
    で熱処理して、前記第１、２反強磁性層に交換異方性磁
    界を発生させて前記第１、第２固定磁性層の磁化を同一
    方向に固定すると共に、前記基板に近い側の前記第２反
    強磁性層の交換異方性磁界を、前記基板から離れた前記
    第１反強磁性層の交換異方性磁界よりも大とし、 前記第１の磁界に対し反平行である第２の磁界を印加し
    つつ前記第１の熱処理温度よりも高い第２の熱処理温度
    で熱処理して、前記第１固定磁性層の磁化方向を前記第
    ２固定磁性層の磁化方向に対し反平行方向に固定するこ
    とを特徴とするスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記第２の磁界の大きさは、先の熱処
    理により生じた前記第１反強磁性層の交換異方性磁界よ
    り大きく、先の熱処理により生じた前記第２反強磁性層
    の交換異方性磁界より小さいことを特徴とする請求項１
    ０記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記第１の熱処理温度は２２０℃〜２
    ５０℃の範囲であることを特徴とする請求項１０または
    請求項１１記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方
    法。
  13. 【請求項１３】 前記第２の熱処理熱度は２５０℃〜２
    ７０℃の範囲であることを特徴とする請求項１０ないし
    請求項１１記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方
    法。
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