JP2000215422A - スピンバルブ型磁気抵抗効果素子およびその製造方法とその素子を備えた薄膜磁気ヘッド - Google Patents

スピンバルブ型磁気抵抗効果素子およびその製造方法とその素子を備えた薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number
JP2000215422A
JP2000215422A JP11019120A JP1912099A JP2000215422A JP 2000215422 A JP2000215422 A JP 2000215422A JP 11019120 A JP11019120 A JP 11019120A JP 1912099 A JP1912099 A JP 1912099A JP 2000215422 A JP2000215422 A JP 2000215422A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
magnetic
magnetic layer
coercive force
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11019120A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoya Hasegawa
直也 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP11019120A priority Critical patent/JP2000215422A/ja
Priority to KR1020000003976A priority patent/KR100363462B1/ko
Priority to DE10003471A priority patent/DE10003471A1/de
Publication of JP2000215422A publication Critical patent/JP2000215422A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
    • G11B5/3929—Disposition of magnetic thin films not used for directly coupling magnetic flux from the track to the MR film or for shielding
    • G11B5/3932—Magnetic biasing films
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/398—Specially shaped layers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、極めて優れた交換異方性磁
界を固定磁性層に印加することができ、線形応答性に優
れ、バルクハウゼンノイズを抑制でき、センス電流の分
流が少なく、抵抗変化率も優れた素子と薄膜磁気ヘッド
の提供にある。 【解決手段】 本発明は、第１の反強磁性体からなる保
磁力増大層１と、この保磁力増大層により保磁力が大き
くされて磁化方向が固定された固定磁性層２と、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４を具備し、固定磁性層の固定された磁化方向
と交差する方向にセンス電流が流され、固定磁性層とフ
リー磁性層の磁化のなす角度の関係によって電気抵抗変
化が検出され、前記固定磁性層が非磁性中間層１０を介
して保磁力増大層に近い側の第１の副固定磁性層１１と
非磁性導電層に近い側の第２の副固定磁性層１２の２層
に分断されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッド、位置
センサ、回転センサ等に適用されるスピンバルブ型の磁
気抵抗効果素子とその製造方法およびその素子を備えた
薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁気抵抗効果型読み取りヘッド
（ＭＲヘッド）として、異方性磁気抵抗効果現象を用い
たＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistance）ヘッド
と、伝導電子のスピン依存散乱現象を用いたＧＭＲ（Gi
ant Magnetoresistance：巨大磁気抵抗効果）ヘッドと
が知られており、ＧＭＲヘッドの１つの具体例として、
低外部磁界で高磁気抵抗効果を示すスピンバルブ（Spin
-Valve）ヘッドが米国特許第５１５９５１３号明細書に
示されている。
【０００３】また、本発明者らは、スピンバルブヘッド
の応用技術の一例として、特開平１０−１１２５６２号
明細書において、極めて高い磁気抵抗効果を発揮するこ
とができる磁気抵抗効果素子を特許出願している。
【０００４】図１６は、特開平１０−１１２５６２号明
細書において本発明者らが提供した磁気抵抗効果素子構
造の一例を示すものである。この例の構造にあっては、
基板２００上に、保磁力増大層２０１とピン止め磁性層
２０２と非磁性導電層２０３とフリー磁性層２０４とが
順次積層されるとともに、フリー磁性層２０４の両端側
上にトラック幅Ｔwに相当する間隔をあけて反強磁性層
２０５、２０５が積層され、各反強磁性層２０５の上に
電流リード層２０６が積層され、電流リード層２０６、
２０６とフリー磁性層２０４の中央部を覆って上部絶縁
層２０７が形成されている。
【０００５】図１６に示す素子構造において、例えば、
保磁力増大層２０１はα-Ｆｅ2Ｏ3からなり、ピン止め
磁性層２０２はＣｏあるいはＮｉ-Ｆｅ合金からなり、
非磁性導電層２０３はＣｕからなり、フリー磁性層２０
４はＣｏあるいはＮｉ-Ｆｅ合金からなり、反強磁性層
２０５は不規則構造のＰｔＭｎ合金からなり、電流リー
ド層２０６はＣｕからなり、保護層２０７はＡｌ2Ｏ3か
らなる。
【０００６】前記保磁力増大層２０１はそれに接するピ
ン止め磁性層２０２の保磁力を増大させて磁化の向きを
一方向に揃えるものであり、例えば、図１６に示す構造
において、ピン止め磁性層２０２の磁化の向きが図１６
の矢印ｂに示すようにＹ方向にピン止めされている。ま
た、反強磁性層２０５はそれに接するフリー磁性層２０
４の部分に一方向異方性を付与し、それに誘発されてト
ラック幅に相当する領域も単磁区化されて磁化の向きが
揃えられ、縦バイアスが与えられ、外部磁界が作用され
ていない状態においてフリー磁性層２０４の磁化の向き
が矢印ａに示すようにＸ’方向に揃えられる効果を奏す
る。
【０００７】以上の素子構造により、ピン止め磁性層２
０２の磁化の向きがＹ方向に固定された状態でハードデ
ィスク等の磁気記録媒体からの漏れ磁界が作用すると、
フリー磁性層２０４の磁化の向きがピン止め磁性層２０
２の磁化の向きに対して回転し、伝導電子のスピン依存
散乱に起因する抵抗変化を生じるので、図１６に示す構
造の電流リード層２０６、２０６に定常電流（センス電
流）を流しておくことで抵抗変化を読み取ることがで
き、磁気記録媒体の磁気情報を読み取ることができる。
【０００８】ところで、前述の素子構造における縦バイ
アスは、図１６のＸ’方向に与えられ、フリー磁性層２
０４が多数の磁区を形成することによって生じるバルク
ハウゼンノイズを抑制すること、即ち、磁気媒体からの
磁束に対してノイズの少ないスムーズな抵抗変化にする
ためのバイアスである。
【０００９】この種のスピンバルブ型の磁気抵抗効果素
子にあっては、磁気抵抗効果に寄与するフリー磁性層２
０４と非磁性導電層２０３とピン止め磁性層２０２に十
分な電流が流れる必要があり、他の部分に電流が分流す
ることをできる限り防止することが望ましい。この点に
おいて、図１６に示す構造の如くα-Ｆｅ2Ｏ3の酸化物
反強磁性体を用いたスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子
にあっては、α-Ｆｅ2Ｏ3自体が絶縁体であるがため
に、センス電流の分流を少なくすることができ、高い磁
気抵抗効果を得ることができ、高出力な利点がある。
【００１０】また、α-Ｆｅ2Ｏ3の酸化物反強磁性体の
ブロッキング温度は３２０℃以上であり、他の酸化物反
強磁性体として知られるＮｉＯのブロッキング温度の２
３０℃よりも高く、また、反強磁性体として広く知られ
ているＦｅＭｎ合金のブロッキング温度の１５０℃より
もはるかに高いので、熱安定性に優れる特徴を有する。
また、反強磁性体として広く知られているＦｅＭｎ合
金は耐食性に劣る合金であるのに対し、α-Ｆｅ2Ｏ3は
元々酸化物であるので、耐食性の面で問題を生じること
がない特徴も有する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１６に示
す構造の磁気抵抗効果素子にあっては、前述の種々の特
徴を有するものの、α-Ｆｅ2Ｏ3の酸化物反強磁性体が
ピン止め磁性層２０２の磁化をピン止めするための交換
異方性磁界（Ｈex）を大きくすることができにくい問題
があった。このため、縦バイアスによる磁界により、ピ
ン止め磁性層２０２の磁化の向きが傾斜しやすく、磁気
抵抗効果素子としての安定性に欠ける問題があった。ま
た、前記α-Ｆｅ2Ｏ3の酸化物反強磁性体を用いて構成
されるスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子においては、
交換異方性磁界として６００ Ｏｅ程度を得ることがで
き、現在、通常のスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子に
おいては４００ Ｏｅ以上の交換異方性磁界が望ましい
とされているので、一応、必要条件を満たしてはいるも
のの、更に大きな交換異方性磁界を発揮できることが望
まれている。
【００１２】次に、スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子
において、縦バイアスを付加する構造の他の例として、
図１７に示すように、反強磁性層２１０とピン止め磁性
層２１１と非磁性導電層２１２とフリー磁性層２１３と
の積層体２１５を基板上に形成し、この積層体２１５の
左右両側に硬磁性材料からなるハードバイアス層２１６
と電流リード層２１７とを積層してなる構成が考えられ
る。図１７に示す素子構造においても反強磁性層２１０
をα-Ｆｅ2Ｏ3から形成し、スピンバルブ素子として作
動させることが可能であるが、図１７に示す素子構造を
実現するためには、製造段階で極めて繁雑な２段階着磁
を行わなくてはならない問題があった。
【００１３】即ち、図１７に示す素子構造を製造するに
は、α-Ｆｅ2Ｏ3の反強磁性層２１０の着磁方向とハー
ドバイアス層２１６の着磁方向が９０度異なるために、
反強磁性層２１０の着磁を行った後で行うハードバイア
ス層２１６の着磁の際に、最初に着磁した反強磁性層２
１０の磁化方向を乱す事なくハードバイアス層２１６に
着磁することが極めて難しい問題があった。
【００１４】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、耐食性に優れ、極めて優れた交換異方性磁界を印加
することができるとともに、線形応答性に優れ、バルク
ハウゼンノイズを抑制することができ、センス電流の分
流も少なく、抵抗変化率も優れたスピンバルブ型の磁気
抵抗効果素子とそれを備えた薄膜磁気ヘッドを提供する
ことを目的とする。また、本発明は、ブロッキング温度
が高い反強磁性層を提供することにより、線形応答性に
優れた上で温度変化に強く、バルクハウゼンノイズを抑
制したスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子とそれを備え
た薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。更に本
発明方法は、前述の優れた特性を有する磁気抵抗効果素
子を製造するにあたり、特別な熱処理を必要とすること
なく、磁化方向の異なる反強磁性層とハードバイアス層
の着磁を容易かつ確実に行ない得るようにしてスピンバ
ルブ型の磁気抵抗効果素子を製造することができる方法
の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、第１の反強磁性体からなる保磁力増大層
と、この保磁力増大層による交換結合磁界により保磁力
が大きくされて磁化方向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て形成され前記固定
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、前記固定磁性層の固定された磁
化方向と交差する方向にセンス電流が流され、固定磁性
層とフリー磁性層の磁化のなす角度の関係によって電気
抵抗変化が検出されるスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
であり、前記固定磁性層が非磁性中間層を介して保磁力
増大層に近い側の第１の副固定磁性層と非磁性導電層に
近い側の第２の副固定磁性層の２層に分断されたことを
特徴とする。本発明において、前記第１の副固定磁性層
の磁化の向きと第２の副固定磁性層の磁化の向きとが１
８０度異なる反平行方向とされた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。
【００１６】本発明において、前記第１の副固定磁性層
の飽和磁化と厚さの積算値で表される磁気モーメント
と、前記第２の副固定磁性層の飽和磁化と厚さの積算値
で表される磁気モーメントが異なる値とされ、この状態
の第１の副固定磁性層と第２の副固定磁性層からなる固
定磁性層に対し、保磁力増大層が磁気的交換結合を作用
させて交換結合磁界が増大されてなることを特徴とする
ものでも良い。
【００１７】本発明において、前記フリー磁性層の磁化
方向を揃えるための縦バイアスの印加手段が、フリー磁
性層の厚さ方向に直交する方向の両側に設けられた硬質
磁性材料からなるハードバイアス層からなるものでも良
い。
【００１８】本発明において、前記フリー磁性層の磁化
方向を揃えるための縦バイアスの印加手段が、フリー磁
性層に隣接配置された第２の反強磁性体からなる縦バイ
アス層からなり、前記縦バイアス層によりフリー磁性層
に一方向性の交換バイアス磁界が作用されて磁気異方性
が誘起され、フリー磁性層の磁区が安定化されてなるこ
とを特徴とするものでも良い。
【００１９】本発明において、前記フリー磁性層の磁化
方向を揃えるための縦バイアスの印加手段が、フリー磁
性層に隣接された強磁性層と前記強磁性層に積層された
第２の反強磁性体からなる縦バイアス層とからなり、前
記縦バイアス層により前記強磁性層に一方向性の交換バ
イアス磁界が作用されて磁気異方性が誘起され、フリー
磁性層と強磁性層との間の強磁性結合によりフリー磁性
層の磁区が安定化されてなるものでも良い。
【００２０】本発明において、前記保磁力増大層が酸化
物反強磁性体からなり、この保磁力増大層に磁化をピン
止めされた固定磁性層の保磁力が、前記反強磁性層によ
り固定磁性層に誘起される一方向性の交換バイアス磁界
よりも大きくされてなるものでも良い。次に本発明の構
造において、前記保磁力増大層がα-Ｆｅ2Ｏ3からなる
ことが好ましい。
【００２１】本発明の薄膜磁気ヘッドは、先のいずれか
に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を磁気情報の
読出素子として備えてなる。
【００２２】次に本発明の製造方法は、保磁力増大層と
この保磁力増大層に隣接する固定磁性層と非磁性導電層
とフリー磁性層に加えて前記フリー磁性層に縦バイアス
を印加するためのバイアス層と電流リード層を基板上に
具備し、前記固定磁性層を非磁性中間層を介して２層に
分断した構造を有するスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
を製造するに際し、これらの各層を基板上に成膜した
後、前記固定磁性層にトラック幅と垂直方向の磁場中で
着磁あるいは第１の温度により磁場中アニールして固定
磁性層の保磁力を増大させて固定磁性層の磁化をピン止
めする工程と、前記固定磁性層の保磁力よりも小さい磁
界をトラック幅方向に印加してアニールし、バイアス磁
界を発生させる工程を具備することを特徴とする。
【００２３】更に本発明の製造方法は、保磁力増大層
と、固定磁性層と、非磁性導電層と、フリー磁性層とを
有し、トラック幅に相当する幅を有する積層体を基板上
に形成する工程と、前記積層体のトラック幅方向両側に
硬質磁性体からなるハードバイアス層を形成する工程
と、前記保磁力増大層に隣接する固定磁性層にトラック
幅方向と垂直方向に室温中あるいはアニールを行いなが
ら磁界を作用させて、保磁力増大層の交換結合磁界によ
り固定磁性層の保磁力を大きくして磁化方向を固定する
工程と、前記保磁力増大層の保磁力よりも小さい磁界を
トラック幅方向に印加して、ハードバイアス層を着磁し
て縦バイアス磁界をフリー磁性層に作用させることを特
徴とする。
【００２４】本発明の製造方法は、保磁力増大層と固定
磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層と第２の反強磁性
体からなる縦バイアス層を基板上に形成する工程と、前
記保磁力増大層に隣接する固定磁性層にトラック幅方向
と垂直方向に磁界を作用させながら室温で着磁あるいは
第１の熱処理温度でアニールして、交換結合磁界により
固定磁性層の保磁力を大きくして磁化方向を固定する工
程と、前記縦バイアス層を前記固定磁性層の保磁力より
も小さい磁界をトラック幅方向に印加しながらアニール
して一方向性の交換結合磁界により縦バイアス磁界を発
生させる工程と、トラック幅方向に相当する幅の前記反
強磁性層の反強磁性層を除去する工程とを具備すること
を特徴とする。前記トラック幅方向のアニールは、第１
の熱処理温度よりも高い第２の熱処理温度で行うことが
好ましい。
【００２５】本発明の製造方法は、保磁力増大層と固定
磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層を基板上に連続形
成する工程と、前記フリー磁性層の上に所定のトラック
幅をあけて強磁性層を形成し、更に強磁性層上に第２の
反強磁性体からなる縦バイアス層を形成する工程と、前
記保磁力増大層に隣接する固定磁性層にトラック幅と垂
直方向に磁界を作用させながら室温で着磁処理あるいは
第１の温度でアニールして、交換結合磁界により固定磁
性層の保磁力を大きくして磁化方向を固定する工程と、
前記反強磁性層を、前記固定磁性層の保磁力よりも小さ
い磁界をトラック幅方向に印加しながら室温またはアニ
ールして一方向性の交換結合磁界により縦バイアス磁界
を発生させる工程とを具備することを特徴とする。
【００２６】本発明の製造方法は、保磁力増大層と、固
定磁性層と、非磁性導電層と、フリー磁性層とを有し、
トラック幅に相当する幅を有する積層体を基板上に形成
する工程と、前記積層体のトラック幅方向両側に強磁性
層を形成し、その強磁性層上に第２の反強磁性体からな
る縦バイアス層を形成する工程と、前記保磁力増大層に
隣接する固定磁性層にトラック幅方向と垂直方向に磁界
を作用させながら室温で着磁処理あるいは第１の温度に
よりアニールして、交換結合磁界により固定磁性層の保
磁力を大きくして磁化方向を固定する工程と、前記反強
磁性層と強磁性層に前記保磁力増大層の保磁力よりも小
さい磁界をトラック幅方向に印加しながらアニールして
一方向性の交換結合磁界により縦バイアス磁界を発生さ
せる工程とを具備することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の各実
施形態について説明する。 「第１実施形態」図１と図２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スピンバルブ型磁気抵抗効
果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３〜図５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。
【００２８】この例の薄膜磁気ヘッド１５０のスライダ
１５１は、図３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で示す側が下流側に向く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）１５１ａ、１５１ａ、１５１ｂと、溝型の
エアーグルーブ１５１ｃ、１５１ｃとが形成されてい
る。なお、この例のスライダ１５１は、Ａｌ2Ｏ3−Ｔｉ
Ｃ（商品名：アルチック）等のセラミックなどである。
そして、このスライダ１５１のトレーリング側の端面１
５１ｄには、磁気コア部１５７が設けられている。
【００２９】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４および図５に示す断面構造の複合
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（スピンバルブ型磁気
抵抗効果素子を利用した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。
【００３０】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アルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）などの絶縁体からなる保護層１６２上の磁性合金
からなる下部シールド層１６３上に、アルミナ（Ａｌ2
Ｏ3）などの絶縁体からなる下部ギャップ層１６４が設
けられている。そして、下部ギャップ層１６４上には、
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１が積層されて
いる。この磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１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１６
７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。
【００３１】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。
【００３２】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、スピンバルブ型の磁気抵抗効果素
子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、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１
６７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。
【００３３】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スピン
バルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１について図１と図２
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、図２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、図２のＹ方向である。
【００３４】この実施形態の構造において、スライダ１
５１上の下部ギャップ層１６４上にスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子ＧＭＲ１が形成されている。図１と図２は
本発明に係るスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子の一実
施形態を示すものであり、下部ギャップ層１６４上に、
トラック幅Ｔwに近似する幅で保磁力増大層１と固定磁
性層２と非磁性導電層３とフリー磁性層４と保護層５が
順次積層され、これらにより断面等脚台形状の積層体６
が形成され、積層体６のトラック幅方向両側に積層体６
の両傾斜面に接する形状の硬磁性材料からなるハードバ
イアス層７が形成され、各ハードバイアス層７上に電流
リード層８が積層されている。また、この形態の構造に
おいては、固定磁性層２が非磁性中間層１０を介して保
磁力増大層１側の第１の副固定磁性層１１と、非磁性導
電層３側の第２の副固定磁性層１２とに分断されてい
る。更にこの形態の構造においては、フリー磁性層４が
非磁性導電層３側の第１フリー層１３と第２フリー層１
４とから構成されている。
【００３５】前記保磁力増大層１は、その上に形成され
る固定磁性層２に交換結合磁界を作用させて固定磁性層
２の保磁力を増大させ、固定磁性層２の磁化の向きをピ
ン止めするためのものであり、この保磁力増大層１は、
反強磁性体、特に、酸化物反強磁性体から構成されるこ
とが好ましく、具体例として、α-Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、
ＣｏＯを例示できるが、α-Ｆｅ2Ｏ3が最も好ましい。
前記第１の副固定磁性層１１と第２の副固定磁性層１２
は、例えばＣｏ、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、Ｃ
ｏＦｅ合金などで形成されている。
【００３６】次に、図１、２に示す第１の副固定磁性層
１１と第２の副固定磁性層１２との間に介在する非磁性
中間層１０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。
【００３７】図１、２に示すようにフリー磁性層４は、
２層で形成されており、前記非磁性導電層３に接する側
に形成された第１フリー層１３はＣｏ膜で形成されてい
る。また、第２フリー層１４は、ＮｉＦｅ合金や、Ｃｏ
Ｆｅ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３に接する側にＣｏの第１フ
リー層１３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３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。
【００３８】これは、非磁性導電層３を強磁性の固定磁
性層２とフリー磁性層４とで挟む構造の巨大磁気抵抗効
果発生機構にあっては、ＣｏとＣｕの界面で伝導電子の
スピン依存散乱の効果が大きいこと、および、固定磁性
層２とフリー磁性層４を同種の材料から構成する方が、
異種の材料から構成するよりも、伝導電子のスピン依存
散乱以外の因子が生じる可能性が低く、より高い磁気抵
抗効果を得られることに起因している。このようなこと
から、第２の副固定磁性層１２をＣｏから構成した場合
は、フリー磁性層４において非磁性導電層３側の第１の
フリー層１３を所定の厚さでＣｏ層にした構造が好まし
い。また、本実施形態のようにＣｏ層を特に区別して設
けなくとも、フリー磁性層４を単層構造として、その非
磁性導電層３側をＣｏの多く含ませた合金状態とし、保
護層５側に向かうにつれて徐々にＣｏ濃度が薄くなるよ
うな濃度勾配の合金層としても良い。なお、前記保護層
５はＴａなどの高温で安定な耐酸化性に優れた金属材料
からなることが好ましい。
【００３９】一方、図２に示すハードバイアス層７は、
Ｃｏ−Ｐｔ合金あるいはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金などの硬
磁性材料からなり、電流リード層８はＡｕ、Ｔａ、Ｗあ
るいはＣｒ等の導電材料からなる。前記ハードバイアス
層７は前記フリー磁性層４にバイアス磁界を作用させて
フリー磁性層４の磁化の向きを図２の矢印に示すように
Ｘ1方向に揃えてフリー磁性層４を単磁区化するための
ものである。
【００４０】ところで、図１に示す第１の副固定磁性層
１１と第２の副固定磁性層１２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、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。
【００４１】図２に示す第１の副固定磁性層１１と第２
の副固定磁性層１２とは同じ材質、例えばＣｏ膜で形成
され、しかも第２の副固定磁性層１２の膜厚ｔＰ2が、
第１の副固定磁性層１１の膜厚ｔＰ1よりも大きく形成
されているために、第２の副固定磁性層１２の方が第１
の副固定磁性層１１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の副固定磁性層１
１と第２の副固定磁性層１２が異なる磁気モーメントを
有することを必要としているので、第１の副固定磁性層
１１の膜厚ｔＰ1が第２の副固定磁性層１２の膜厚ｔＰ2
より厚く形成されていてもよい。
【００４２】このような背景から、第１の副固定磁性層
１１の厚さは１〜７ｎｍの範囲が好ましく、第２の副固
定磁性層１２の厚さは１〜７ｎｍの範囲が好ましく、両
者の膜厚差は０.２ｎｍ程度以上であることが好まし
い。また、非磁性中間層１０の厚さは０.５〜１ｎｍの
範囲が好ましい。前記第１の副固定磁性層１１と第２の
副固定磁性層１２の厚さが前記の範囲を超えると磁気抵
抗効果に寄与しない伝導電子の分流が多くなり、抵抗変
化率が低下するので好ましくなく、前記の範囲を下回る
と、素子抵抗が大きくなり過ぎるとともに抵抗変化率が
著しく低下するので好ましくない。
【００４３】図２に示すように第１の副固定磁性層１１
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１０を介して対向する第２の副固定磁性層１２
の磁化は前記第１の副固定磁性層１１の磁化方向と反平
行（フェリ状態）に磁化されている。
【００４４】第１の副固定磁性層１１は、保磁力増大層
１に接して形成され、保磁力増大層１が作用させる交換
結合磁界により磁化の向きがＹ方向にピン止めされる。
さらに、第１の副固定磁性層１１と第２の副固定磁性層
１２とが非磁性中間層１０を介して対峙することによる
交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）により、磁気モーメ
ントが大きい第２の副固定磁性層１２の保磁力が増大さ
れて、着磁処理あるいは磁場中アニール処理を施す結
果、その磁化の向きが図１のＹ方向と１８０度異なる方
向にピン止めされる。
【００４５】交換結合磁界が大きいほど、第１の副固定
磁性層１１の磁化と第２の副固定磁性層１２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
形態では保磁力増大層１としてブロッキング温度が高い
α-Ｆｅ2Ｏ3を使用することで、前記第１の副固定磁性
層１１及び第２の副固定磁性層１２の磁化状態を熱的に
も安定して保つことができる。なお、α-Ｆｅ2Ｏ3の保
磁力増大層の耐熱性が優れていることは、本発明者らが
先に特開平１０−１１２５６２号明細書で明らかにした
通りであり、α-Ｆｅ2Ｏ3のネール温度は６７７℃、ブ
ロッキング温度は３２０℃であって、ＦｅＭｎ（ブロッ
キング温度１５０℃）、ＮｉＯ（ブロッキング温度２３
０℃）などの反強磁性体に比較して遥かに耐熱性に優れ
ている。
【００４６】ここで、固定磁性層２の磁化をピン止めす
るための反強磁性層として、従来、反強磁性体の一方向
異方性を利用したものが知られており、具体的にはＦｅ
−Ｍｎ合金層、Ｎｉ−Ｍｎ合金層、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｍｎ合
金層などが知られている。これらの一方向異方性を発揮
する合金は、図６に示すような縦に細長いヒステリシス
のＭＨカーブを示すものであり、ヒステリシスの中心が
横軸の磁界０の位置からずれた形で示される一方向異方
性を利用して固定磁性層の磁化のピン止めを行うもので
ある。
【００４７】これに対して本願発明で用いる保磁力差型
の保磁力増大層１＋固定磁性層の積層体が示すＭＨルー
プは、図７に示すように左右対称で横に広がった角形比
の大きなＭＨループを示す。図６に示す一方向異方性を
利用したピン止め機構では交換結合磁界（Ｈex）を超え
なければ磁化は変化しないが、図７に示す高保磁力を利
用したピン止め機構では保磁力以内の磁界であれば、磁
化は一定となる。図６に示す場合と図７に示す場合のい
ずれにおいても図６と図７の矢印に示す如く例えば上向
き（↑）の磁化が得られるものであり、いずれの場合に
おいても固定磁性層に対してピン止め力を得ることがで
きる。図６と図７に示すＭＨカーブを参照することで、
従来の反強磁性材料の一方向異方性を利用して固定磁性
層の磁化のピン止めを行う場合の磁化機構と、本願発明
の保磁力増大層を用いる場合の磁化機構の差異を理解す
ることができる。
【００４８】以上のように本実施形態では、第１の副固
定磁性層１１と第２の副固定磁性層１２との膜厚比を適
正な範囲内に収め、α-Ｆｅ2Ｏ3などの酸化物反強磁性
体の保磁力増大層１を用いることによって、交換結合磁
界に基づく保磁力（Ｈcp）を大きくでき、第１の副固定
磁性層１１と第２の副固定磁性層１２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
る。
【００４９】次に、α-Ｆｅ2Ｏ3の保磁力増大層１が第
１の副固定磁性層１１と第２の副固定磁性層１２からな
る固定磁性層２の磁化をピン止めする際のピン止め力で
ある交換結合磁界に基づく保磁力（Ｈcp）の大きさは、
第１の副固定磁性層１１と第２の副固定磁性層１２の磁
化の向きが反平行であるがために、両固定磁性層１１、
１２の磁気モーメントの合成モーメントで左右される。
即ち、Ｈcp＝Ｅ／（Ｍs・ｔ）の関係（ただし、Ｅはエ
ネルギーで定数、Ｍsは固定磁性層全体の飽和磁化、ｔ
は固定磁性層全体の厚さ）が成立することが知られてい
るので、交換結合に基づく保磁力（Ｈcp）の値を大きく
するためには、固定磁性層全体のＭs・ｔの値を小さく
することが必要となる。
【００５０】図１に示すようにこの実施形態の構造にお
いては、第２の副固定磁性層１２の磁気モーメント（Ｍ
s・ｔＰ2）が第１の副固定磁性層１１の磁気モーメント
（Ｍs・ｔＰ1）よりも大きいので、合成磁気モーメント
は（Ｍs・ｔＰ2）−（Ｍs・ｔＰ1）で示される結果、こ
の合成磁気モーメントに対して保磁力増大層１がピン止
めすることになるので、固定磁性層が単層構造である場
合よりも有効に交換結合を作用させることができる結
果、交換結合に基づく保磁力は大きな値を示すようにな
る。よって、図１と図２に示す第１実施形態の構造にあ
っては、単層構造の固定磁性層を設けた構造よりも遥か
に高いピン止め力を得ることができる効果がある。具体
的には、後述する実施例で示されるように、２０００〜
５０００ Ｏｅの極めて大きな固定磁性層２の保磁力Ｈc
pを得ることができる。ここで固定磁性層２の保磁力Ｈc
pとは、保磁力増大層１の交換結合を受けて保磁力が増
大された結果として固定磁性層２が発揮する保磁力のこ
とであり、この保磁力よりも大きな外部磁界を印加しな
いとピン止めされた固定磁性層２の磁化は変化しないこ
とを意味する。従って固定磁性層２が磁気記録媒体から
の漏れ磁界を受ける程度で磁化のピン止め力に全く影響
を受けないことは勿論、ハードバイアス層７の発生させ
る磁界によってもピン止め力に全く影響を受けない特徴
を有する。
【００５１】図１、２に示す構造であるならば、素子に
センス電流が流された状態で磁気記録媒体からの漏れ磁
束が作用した場合、保磁力増大層１の存在により固定磁
性層２が磁気的交換結合を受けて保磁力が増大されてそ
の磁化の向きがピン止めされていて、フリー磁性層４の
磁化の方向がトラック幅ＴWに相当する領域において自
由にされる結果、巨大磁気抵抗効果が得られる。即ち、
磁化の回転が自由にされたフリー磁性層４に、磁気記録
媒体からの漏れ磁界などのような外部磁界が作用する
と、フリー磁性層４の磁化の向きが容易に回転するが、
第１の副固定磁性層１１と第２の副固定磁性層１２の磁
化の向きは変化しないので、フリー磁性層４の磁化の回
転に伴ってスピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１に
抵抗変化が生じ、この抵抗変化を測定することで磁気記
録媒体の磁気情報を読み取ることができる。
【００５２】また、この抵抗変化の際にフリー磁性層４
はハードバイアス層７により縦バイアスが印加されて単
磁区化され、磁区構造が安定化されているので、バルク
ハウゼンノイズを生じることのないスムーズな抵抗変化
が得られる。
【００５３】次に、図１と図２に示す素子構造における
センス電流磁界について説明する。図１、２に示すスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果素子では、非磁性導電層３の下
側に第２の副固定磁性層１２が形成されている。この場
合にあっては、第１の副固定磁性層１１と第２の副固定
磁性層１２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。
【００５４】図１に示すように、前記第２の副固定磁性
層１２の磁気モーメントは第１の副固定磁性層１１の磁
気モーメントに比べて大きく、前記第２の副固定磁性層
１２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の副固定磁性層
１１の磁気モーメントと第２の副固定磁性層１２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。
【００５５】前述のように、非磁性導電層３は第２の副
固定磁性層１２及び第１の副固定磁性層１１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３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３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１の副
固定磁性層１１と第２の副固定磁性層１２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。
【００５６】図１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１の矢印に示すように右回り（時計回
り）に形成される。従って、非磁性導電層３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、このセンス電流磁界
によって、固定磁性層２の合成磁気モーメントを補強す
る方向に作用し、第１の副固定磁性層１１と第２の副固
定磁性層１２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の副固定磁性層１１の磁化
と第２の副固定磁性層１２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。
【００５７】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
１０℃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１００００ｒｐｍ程度まで速くなり、この
回転数の上昇により、装置内温度は約１００℃まで上昇
する。このため例えばセンス電流を１０ｍＡ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２０
０℃程度まで容易に上昇し、さらにセンス電流磁界も３
００ 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の副固定磁性層１１の磁気モーメントと第２
の副固定磁性層１２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の副固定磁性層１１の磁化と
第２の副固定磁性層１２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材料を保磁力増大層１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３２０℃程度のα−Ｆｅ2Ｏ3を使用している。
【００５８】なお、図１に示す第１の副固定磁性層１１
の磁気モーメントと第２の副固定磁性層１２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（反時計回り）に形成されるように
すればよい。ところで、スピンバルブ型磁気抵抗効果素
子ＧＭＲ１の周囲に絶縁層を設けてなる図４に示す磁気
ヘッド構造を採用する場合、スピンバルブ型磁気抵抗効
果素子ＧＭＲ１の部分はできるだけ薄いことが好まし
く、従来では絶縁性の確保のために絶縁層をある程度厚
くとって薄膜磁気ヘッド１５０の設計を行っているが、
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１において厚さ
割合の大きな保磁力増大層１の部分を絶縁体のα-Ｆｅ2
Ｏ3から形成することで絶縁性を向上させることができ
る。また、保磁力増大層１の部分を絶縁体のα-Ｆｅ2Ｏ
3から形成することで絶縁性を向上させることができる
結果として、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１
の周囲に設ける絶縁層に対する絶縁性の要求が緩和され
る結果、この絶縁層、即ち、ギャップ膜を従来よりも薄
型化するならば、薄膜磁気ヘッドの読出の際の分解能向
上、即ち、高い線記録密度へ対応可能となる効果があ
る。
【００５９】「第２実施形態」図８は、本発明の第２実
施形態のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の模式的構造
断面図、図９は図８に示すスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子を磁気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。この実施形態のスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２においても図１、図２に示
す各スピンバルブ型磁気抵抗効果素子と同様に、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２
実施形態のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２
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。
【００６０】図８と図９に示す構造において図１と図２
に示す第１実施形態の構造と同じものには同一符号を付
してそれらの部分の詳細な説明は省略する。この第２実
施形態の構造においては、保磁力増大層１の上に第１の
副固定磁性層１１と非磁性中間層１０と第２の副固定磁
性層１２と非磁性導電層３が積層されている構造につい
ては先の第１実施形態と同等であるが、非磁性導電層３
上に、第１のフリー磁性層２０、非磁性中間層２１、第
２のフリー磁性層２２、保護層５の順に積層されて積層
体９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。
【００６１】第１の副固定磁性層１２及び第２の副固定
磁性層１２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１０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。非磁性導電層３はＣｕ、Ｃｒなどで
形成されている。
【００６２】また本実施形態では、第１のフリー磁性層
２０と第２のフリー磁性層２２との間に介在する非磁性
中間層２１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。前記第１の副固定磁性層１１の磁化と第２
の副固定磁性層１２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の副固定磁性層
１１の磁化は図示Ｙ方向に、第２の副固定磁性層１２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。
【００６３】図８と図９に示す非磁性導電層３の上に
は、第１のフリー磁性層２０が形成されている。図８、
図９に示すように前記第１のフリー磁性層２０は２層で
形成されており、非磁性導電層３に接する側にＣｏから
なる第１のフリー層２７が形成されている。非磁性導電
層３に接する側にＣｏからなる第１のフリー磁性層２７
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３との元素拡散を防止するためであ
る。前記第１のフリー層２７の上にはＮｉＦｅ合金など
からなる第２のフリー層２８が形成されている。さら
に、第２のフリー層２８上には、非磁性中間層２１が形
成されている。そして前記非磁性中間層２１の上には、
第２のフリー磁性層２２が形成され、さらに前記第２の
フリー磁性層２２上には保護層５が形成されている。前
記第２のフリー磁性層２２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。
【００６４】図８、図９に示す保磁力増大層１から保護
層５までの積層体９は、その側面が傾斜面に削られ、前
記積層体９は断面等脚台形状に形成されている。前記積
層体９の両側には、先の実施形態の構造と同様にハード
バイアス層７と電流リード層８が積層されている。前記
ハードバイアス層７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２０に印加さ
れ、フリー磁性層２０の磁化が図示Ｘ1方向に揃えられ
ている。
【００６５】図８、図９に示す第１のフリー磁性層２０
と第２のフリー磁性層２２の間には非磁性中間層２１が
介在され、前記第１のフリー磁性層２０と第２のフリー
磁性層２２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２０の磁化と第
２のフリー磁性層２２の磁化は互いに反平行状態（フェ
リ状態）にされている。
【００６６】図８、図９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２０の膜厚ｔＦ1
は、第２のフリー磁性層２２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２０の
Ｍｓ・ｔＦ1は、第２のフリー磁性層２２のＭｓ・ｔＦ2
よりも小さく設定されており、ハードバイアス層７から
図示Ｘ1方向にバイアス磁界が与えられると、Ｍｓ・ｔ
Ｆ2の大きい第２のフリー磁性層２２の磁化が前記バイ
アス磁界の影響を受けて図示Ｘ1方向に揃えられるとと
もに、前記第２のフリー磁性層２２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２０の磁化は図示Ｘ1方向と反平行
に揃えられる。
【００６７】図８と図９の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２０と第２のフリー
磁性層２２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２０の変動磁化と、第２の副固定
磁性層１２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、ハ
ードバイアス層７の磁化によりフリー磁性層２０、２２
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。
【００６８】次に、図８と図９に示す素子構造における
センス電流磁界について説明する。図８、９に示すスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果素子では、非磁性導電層３の下
側に先の第１実施形態の場合と同様に第２の副固定磁性
層１２が形成されている。この場合にあっては、第１の
副固定磁性層１１と第２の副固定磁性層１２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。
【００６９】図９に示すように、前記第２の副固定磁性
層１２の磁気モーメントは第１の副固定磁性層１１の磁
気モーメントに比べて大きく、前記第２の副固定磁性層
１２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の副固定磁性層
１１の磁気モーメントと第２の副固定磁性層１２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。
【００７０】前述のように、非磁性導電層３は第２の副
固定磁性層１２及び第１の副固定磁性層１１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３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３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１の副
固定磁性層１１と第２の副固定磁性層１２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。従って、図８と図９に示す実施形態の場合にお
いても先の第１実施形態の場合と同様に第１の副固定磁
性層１１の磁化と第２の副固定磁性層１２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。
【００７１】なお、図８に示す第１の副固定磁性層１１
の磁気モーメントと第２の副固定磁性層１２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（反時計回り）に形成されるように
すればよい。
【００７２】また、図８と図９に示す構造においても保
磁力増大層１を設けたことによるピン止め効果について
は先の第１実施形態の構造と同等であるので、先の第１
実施形態の場合と同様に熱的に安定した優れたピン止め
効果を得ることができる。
【００７３】「第３実施形態」図１０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スピンバルブ型磁
気抵抗効果素子の一例を示す断面図である。図１０に示
される構造は例えば図３〜図５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
磁気ヘッドは、ハードディスク装置などに搭載されるも
のである。
【００７４】図１０に示すスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子ＧＭＲ３は、保磁力増大層３１上に、固定磁性層３
２と非磁性導電層３３とフリー磁性層３４が順次積層さ
れ、フリー磁性層３４の両端部上に、トラック幅ＴWに
相当する間隔を相互の間にあけて反強磁性層３５、３５
が積層され、各反強磁性層３５上に電流リード層３６が
積層されるとともに、電流リード層３６、３６とフリー
磁性層３４を覆って上部絶縁層３７が積層されている。
なお、この形態の構造においては、保磁力増大層３１と
固定磁性層３２と非磁性導電層３３とフリー磁性層３４
と反強磁性層３５と電流リード層３６とによりスピンバ
ルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３が構成されている。
【００７５】この第３実施形態の構造においては、固定
磁性層３２が保磁力増大層３１の上に順次形成された第
１の副固定磁性層４０と非磁性中間層４１と第２の副固
定磁性層４２とからなる。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。
【００７６】前記反強磁性層３５は、例えば、不規則構
造を有するＸ-Ｍｎ合金からなることが好ましい。ここ
で前記組成式においてＸは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、
Ｐｔのいずれか１種または２種以上からなることが好ま
しい。前記のＭｎ系合金は、不規則結晶構造を有するも
のであるが、この不規則結晶構造とは、面心正方晶（ｆ
ｃｔ規則格子；ＣｕＡｕＩ構造など）のような規則的な
結晶構造ではない状態を意味している。即ち、この実施
形態におけるＸ-Ｍｎ合金は、スパッタリングなどの成
膜法により成膜された後に、前記面心正方晶などの規則
的な結晶構造（ＣｕＡｕＩ構造など）とするための高温
でかつ長時間の加熱処理を行わないものであり、不規則
結晶構造とは、スパッタリングなどの成膜法により形成
されたままの状態、あるいはこれに規則的な結晶構造と
するためではない通常のアニール処理が施された状態の
ものである。
【００７７】前記Ｘ-Ｍｎ合金のＸが単一の金属原子で
ある場合のＸの含有率の好ましい範囲は、Ｒｕは１０〜
４５原子％、Ｒｈは１０〜４０原子％、Ｉｒは１０〜４
０原子％、Ｐｄは１０〜２５原子％、Ｐｔは１０〜２５
原子％である。なお、以上の記載において１０〜４５原
子％とは、１０原子％以上で４５原子％以下を意味し、
「〜」で表示する数値範囲の上限下限は、特に記載しな
い限り全て「以上」および「以下」で規定されるものと
する。
【００７８】前記不規則結晶構造のＸ-Ｍｎ系合金の反
強磁性層３５であるならばフリー磁性層３４に一方向異
方性を付与することにより図１０の矢印ａ方向に磁化の
向きを揃えて縦バイアスを印加することができ、反強磁
性層３５に接するフリー磁性層３４の両端部の磁化の向
きを矢印ａ方向に揃えることができるとともに、反強磁
性層３５、３５の間に位置する部分のフリー磁性層３４
（フリー磁性層３４の中央部分でトラック幅Ｔｗに相当
する感磁部分）の部分も磁気的誘発により磁化の向きを
矢印ａ方向に揃えることができる。
【００７９】また、前記Ｘ-Ｍｎ系の合金の反強磁性層
３５であるならば、従来の反強磁性層のＦｅ-Ｍｎに比
べて耐食性に優れる。よって反強磁性層３５を用いるこ
とで耐環境性に強く、磁気媒体からの漏れ磁界の検出時
にノイズが発生しにくく、高品位な磁気検出が可能なも
のとなる。また、Ｘ-Ｍｎ合金の反強磁性層３５である
ならば、高温かつ長時間の加熱処理が不要なために、加
熱に伴う各磁性層間の元素拡散も生じる可能性が低く、
磁気特性の変化や劣化あるいは絶縁層の破壊といった問
題は生じない。
【００８０】次に、反強磁性層３５としてアニールの必
要なＣｕＡｕＩ構造のｆｃｔ規則結晶構造のＸ-Ｍｎ合
金、Ｐｔ-Ｍｎ-Ｘ'合金を用いる構造について追加説明
する。規則構造のＰｔ-Ｍｎ合金は、従来から反強磁性
層に用いられている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、
交換結合磁界も大きい。また、前記Ｐｔ-Ｍｎ合金に代
えて、Ｘ-Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒ
ｈ、Ｏｓのうちから選択される１種の元素を示す。）の
式で示される合金あるいはＸ'-Ｐｔ-Ｍｎ（ただし、Ｘ'
は、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎ
ｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または
２種以上の元素を示す。）の式で示される合金で形成さ
れていても良い。
【００８１】また、前記Ｐｔ-ＭｎおよびＸ-Ｍｎで示さ
れる合金において、ＰｔあるいはＸが３７〜６３原子％
の範囲であることが望ましい。より好ましくは、４７〜
５７原子％の範囲である。更にまた、Ｘ'-Ｐｔ-Ｍｎの
式で示される合金において、Ｘ'-Ｐｔが３７〜６３原子
％の範囲であることが好ましい。より好ましくは、４７
〜５７原子％である。更に、Ｘ'-Ｐｔ-Ｍｎの式で示さ
れる合金としては、Ｘ'がＡｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒの場合はＸ'が０.２〜１０原子％、Ｘ'がＰ
ｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓの場合は０.２〜４０原子
％が好ましい。
【００８２】前記反強磁性層３５として、上記した適正
な組成範囲の合金を使用し、これをアニール処理するこ
とで、大きな交換結合磁界を発生する規則結晶構造の反
強磁性層３５を得ることができる。特に、規則結晶構造
のＰｔＭｎ合金であるならば、８００（Ｏｅ）を越える
交換結合磁界を有し、前記交換結合磁界を失うブロッキ
ング温度が３８０℃と極めて高い優れた反強磁性層３５
を得ることができる。ここで、フリー磁性層の縦バイア
スのためには、１００〜２００ Ｏｅあれば良いので、
規則構造の前記組成系の合金であるならば充分に優れた
交換結合磁界を得ることができる。
【００８３】図１０に示す構造において定常電流は、電
流リード層３６からスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子
ＧＭＲ３に与えられる。図１０に示す構造であるなら
ば、保磁力増大層３１の存在により固定磁性層３２が磁
気的交換結合を受けて保磁力が増大されてその磁化の向
きがピン止めされるとともに、フリー磁性層３４の磁化
の方向がトラック幅ＴWに相当する領域において自由に
される結果、固定磁性層３２とフリー磁性層３４との間
に保磁力差が生じ、これに起因して巨大磁気抵抗効果が
得られる。即ち、磁化の回転が自由にされたフリー磁性
層３４の中央部のトラック幅ＴWに相当する部分に、磁
気記録媒体からの漏れ磁界などのような外部磁界が作用
すると、フリー磁性層３４の磁化の向きが容易に回転す
るので、回転に伴ってスピンバルブ型の磁気抵抗効果素
子ＧＭＲ３に抵抗変化が生じ、この抵抗変化を測定する
ことで磁気記録媒体の磁気情報を読み取ることができ
る。この抵抗変化の際にフリー磁性層３４は単磁区化さ
れていて、しかも縦バイアスが印加されているので、バ
ルクハウゼンノイズを生じることなく、良好な線形応答
性で抵抗変化が得られる。
【００８４】また、この第３実施形態においても、先の
第１実施形態および第２実施形態の場合と同様に、第２
の副固定磁性層４２の膜厚ｔＰ2が、第１の副固定磁性
層４０の膜厚ｔＰ1よりも大きく形成されているため
に、第２の副固定磁性層４２の方が第１の副固定磁性層
４０に比べ磁気モーメントが大きくされている。
【００８５】よって、図１０に示すようにこの実施形態
の構造においては、第２の副固定磁性層４２の磁気モー
メント（Ｍs・ｔＰ2）が第１の副固定磁性層４０の磁気
モーメント（Ｍs・ｔＰ1）よりも大きいので、合成磁気
モーメントは（Ｍs・ｔＰ2）−（Ｍs・ｔＰ1）で示され
る結果、この合成磁気モーメントに対して保磁力増大層
３１がピン止めすることになるので、固定磁性層が単層
構造である場合よりも有効に交換結合を作用させること
ができる結果、交換結合磁界は大きな値を示すようにな
る。第３実施形態の構造にあっても、先に説明した第１
実施形態と同等の優れたピン止め効果、即ち、単層構造
の固定磁性層を設けた構造よりも遥かに高い、熱的に安
定したピン止め力を得ることができる効果がある。
【００８６】「第４実施形態」図１１は、本発明に係る
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の第４の実施形態を示
すもので、この実施形態のスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子ＧＭＲ４は、第１の実施形態の積層体６と同等の構
造の積層体６に対し、積層体６の両側に反強磁性体から
なる反強磁性層４６、４６を設け、各反強磁性層４６上
に強磁性体からなる強磁性層４７と非磁性導電体からな
る電流リード層４８を積層して構成されている。この第
４の形態において反強磁性層４６は、その端部４６ａに
おいて積層体６の側部を覆い、フリー磁性層４の側部を
覆わないように、あるいは厚み半分程度覆って設けら
れ、反強磁性層４６上の強磁性層４７はその端部４７ａ
でフリー磁性層４の側部を厚み半分以上覆って設けられ
ているが、各層の厚さ関係は図面に示したものに限らな
い。なお、反強磁性層４６と強磁性層４７の上下の位置
関係を逆にしたもの、あるいは、反強磁性層４６と強磁
性層４７の積層体を多段重ね構造にしたものでも良い。
前記の構造において、保磁力増大層１と固定磁性層２と
非磁性中間層３とフリー磁性層４は先の第１実施形態で
用いたものと同等のものであり、反強磁性層４６は先の
第３の形態で用いた反強磁性層３５と同等のものからな
り、強磁性層４７は非晶質のＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＦｅ
Ｂ、ＣｏＦｅＺｒなどの強磁性膜およびそれらとＮｉＦ
ｅ合金などの結晶質膜との積層膜からなることが好まし
い。
【００８７】図１１に示す構造においては、反強磁性層
４６の一方向異方性により強磁性層４７の磁化の向きを
図１１のＸ１方向にピン止めするとともに、強磁性層４
７の磁化の向きに合わせてフリー磁性層４の磁化の向き
をＸ１方向に誘導してフリー磁性層４を単磁区化する縦
バイアスを印加することができる。また、保磁力増大層
１により固定磁性層２の磁化の向きを図１０の紙面垂直
方向にピン止めすることができる。以上のように、フリ
ー磁性層４を単磁区化するとともにフリー磁性層４の磁
化の向きを固定磁性層２の磁化の向きに対して直交させ
ることができる。次に、強磁性層４７を非晶質の強磁性
体から構成すると、非晶質の強磁性層はＭＲ効果が小さ
いので、サイドリーディング（トラック部以外で磁気媒
体の磁界を拾うこと）が少なく、かつ、一方向異方性も
分散の少ないものを導入できる利点がある。
【００８８】この第４の実施形態の構造においては、先
の第１〜第３実施形態の構造と同様に、フリー磁性層４
を単磁区化できるとともに、縦バイアスを印加できるの
で、バルクハウゼンノイズを生じることなく、良好な線
形応答性で抵抗変化が得られる。また、図１１に示す構
造においても保磁力増大層１を設けたことによるピン止
め効果については先の第１実施形態の構造と同等である
ので先の第１実施形態の場合と同等の効果、熱的に安定
した優れたピン止め効果を得ることができる。
【００８９】「第５実施形態」図１８は本発明のスピン
バルブ型磁気抵抗効果素子の第５実施形態の構造を示す
もので、この第５実施形態の構造においては、保磁力増
大層１の上に、第１の副固定磁性層１１と非磁性中間層
１０と第２の副固定磁性層１２が積層され、第１の副固
定磁性層１１と非磁性中間層１０と第２の副固定磁性層
１２とにより固定磁性層が構成されるとともに、これら
の上に非磁性導電層１５を介して第１フリー層１７と第
２フリー層１８からなるフリー磁性層１６が積層されて
いる。また、第２フリー磁性層１８の上にはトラック幅
Ｔｗに相当する幅をあけて強磁性層１９と反強磁性層１
３０と電流リード層１３１が積層されてスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子ＧＭＲ５が構成されている。
【００９０】図１８に示す構造においても、図１０を元
に先に説明した第３実施形態の構造と同様の効果を得る
ことができる。
【００９１】「製造方法」図１に示す第１実施形態の構
造のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を製造するには、
Ａｌ2Ｏ3-ＴｉＣ（アルチック）などの基板を高周波マ
グネトロンスパッタ装置あるいはイオンビームスパッタ
装置のチャンバ内に設置し、チャンバ内をＡｒガスなど
の不活性ガス雰囲気としてから順次必要な層を堆積し、
フォトリソグラフィプロセスとイオンミリングによりト
ラック幅に相当する部分を残して他の部分を除去して断
面等脚台形状の積層体に加工し、積層体のトラック幅方
向両側に硬質磁性層と電流リード層を積層するととも
に、後に詳述する磁場中アニール処理を施すことで製造
することができる。前記各層の成膜に必要なターゲット
は、α-Ｆｅ2Ｏ3ターゲット、Ｃｏターゲット、Ｎｉ-Ｆ
ｅ合金ターゲット、Ｃｕターゲットなどである。
【００９２】図１に示すスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子を製造するには、保磁力増大層１が固定磁性層２の保
磁力を増大させて磁化の向き（実際には第１の副固定磁
性層１１と第２の副固定磁性層１２の合成磁気モーメン
トで表される合成された磁化の向き）をピン止めする際
の磁化の向きと、ハードバイアス層７がフリー磁性層４
に縦バイアスを作用させてフリー磁性層４を単磁区化し
た場合の磁化の向きを９０度異なる方向に向けなくては
ならない。そのためには、２段階の着磁処理を行う。本
発明では第１段階の磁場中アニール処理あるいは室温で
の着磁処理で保磁力増大層１の着磁を行い、次に第２段
階の着磁処理でハードバイアス層７の着磁を行う。
【００９３】α-Ｆｅ2Ｏ3からなる保磁力増大層１が固
定磁性層２に交換結合を作用させてその保磁力を増大さ
せる結果として得られる固定磁性層２の保磁力は、Ｃｏ
−Ｐｔ合金あるいはＣｏ−Ｃｒ合金などの硬磁性材料か
らなるハードバイアス層７の保磁力よりも大きくなるの
で、第１段階の着磁処理は固定磁性層２が発生させる保
磁力よりも大きな磁場（好ましくは３ｋ〜１５ｋＯｅ）
を図２の紙面垂直方向にかけて、室温にて着磁、あるい
は、１５０〜２５０℃の第１の温度でアニール処理して
着磁する。次に、第２段階の着磁処理では先の第１段階
の着磁処理とは９０度異なる方向への着磁処理をハード
バイアス層７を着磁可能な磁場で、しかも、保磁力増大
層１が着磁されない程度の強さの磁場（好ましくは１ｋ
〜３ｋＯｅ）をトラック幅方向（図２の左右方向）にか
けて行う。ここで、α-Ｆｅ2Ｏ3の保磁力増大層１が固
定磁性層２の保磁力を増大させた結果として示される固
定磁性層２の保磁力Ｈcpはハードバイアス層７が本来有
する１０００〜１４００ Ｏｅを遥かに超える２０００
〜５０００ Ｏｅになるので、２段階の方向の異なる着
磁処理を施しても第１段階で施した固定磁性層２の磁化
を乱す事なくハードバイアス層７の着磁処理ができる。
以上の処理によって固定磁性層２の磁化の向きとフリー
磁性層４の磁化の向きが９０度直交した図１と図２に示
す構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を得ることが
できる。
【００９４】次に、図１０に示す構造のスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の製造方法について説明する。図１０
に示すスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を製造する場合
においても、固定磁性層３２の磁化の向きと、反強磁性
層３５がフリー磁性層３４に作用させる縦バイアスによ
る磁化の向きとを９０度異なる方向に向けなくてはなら
ない。そのためには、第１段階の室温における着磁ある
いは磁場中アニール処理による着磁処理と第２段階の磁
場中アニール処理による着磁処理を行う。
【００９５】反強磁性層３５に規則結晶構造のＸ-Ｍｎ
合金、ＰｔＭｎ-Ｘ'合金を使用する場合では、第１段階
の室温あるいは第１の温度の磁場中アニール処理による
着磁処理で保磁力増大層３１に積層された固定磁性層３
２の着磁を行い、次に第２段階の第２の温度の磁場中ア
ニール処理で反強磁性層３５がフリー磁性層３４に作用
させる磁化の向きを揃える処理を行う。この第２段階の
磁場中アニール処理を行う場合に用いる磁場の強さは、
第１段階の固定磁性層３２を着磁する場合に用いる磁場
よりも小さいので第１段階の着磁処理で着磁した固定磁
性層３２の磁化の向きを乱す事なく第２段階の磁場中ア
ニール処理を施すことができる。
【００９６】次に、図１０に示す構造の反強磁性層３５
として不規則構造のＸ-Ｍｎ合金を使用する場合の製造
方法について説明する。この場合は、第１段階の室温あ
るいは第１の温度の磁場中アニール処理による着磁処理
で保磁力増大層３１に積層された固定磁性層３２の着磁
を行い、次いで第２段階のフリー磁性層の上に不規則構
造を有するＸ-Ｍｎ合金を磁界中でスパッタ等の成膜法
により形成することにより、フリー磁性層３４の磁化方
向を揃える縦バイアス用の反強磁性層３５を形成するこ
とができる。
【００９７】前記第１段階の磁場中アニール処理する場
合の温度は、保磁力増大層としてα-Ｆｅ2Ｏ3からなる
保磁力増大層を用い、固定磁性層４０、４２にＣｏある
いは、Ｃｏ−Ｆｅ合金を用いた場合、１５０〜２５０℃
の範囲が好ましく、磁場の強さは３ｋ〜１５ｋＯｅの範
囲が好ましい。前記第２段階の磁場中アニール処理を行
う場合の温度は２００〜２７０℃の範囲が好ましく、磁
場の強さは３０〜５００ Ｏｅの範囲が好ましい。
【００９８】以上の処理によって固定磁性層３２の磁化
の向きとフリー磁性層３４の磁化の向きが９０度直交し
た図１０に示す構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
を得ることができる。
【００９９】次に、図１１に示す構造のスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の製造方法について説明する。図１１
に示すスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を製造する場合
においても、固定磁性層２の磁化の向きと、反強磁性層
４６を介して強磁性層４７がフリー磁性層４に作用させ
る縦バイアスによる磁化の向きとを９０度異なる方向に
向けなくてはならない。
【０１００】反強磁性層４６に規則構造のＸ-Ｍｎ合金
又はＰｔ-Ｍｎ-Ｘ'合金を用いる場合には、第１段階の
室温での着磁処理あるいは磁場中アニール処理による着
磁処理と第２段階の磁場中アニール処理による着磁処理
を行う。この例では第１段階の室温あるいは第１の温度
の磁場中アニール処理による着磁処理で保磁力増大層１
に積層された固定磁性層２の着磁を行い、次に第２段階
の第２の温度の磁場中アニール処理で反強磁性層４６が
強磁性層４７を介してフリー磁性層４に作用させる磁化
の向きを揃える処理を行う。この第２段階の磁場中アニ
ール処理を行う場合に用いる磁場の強さは、固定磁性層
２を着磁する第１段階の場合に用いる磁場よりも小さい
ので第１段階の着磁処理で着磁した固定磁性層２の磁化
の向きを乱す事なく第２段階の磁場中アニール処理を施
すことができる。
【０１０１】前記第１段階の磁場中アニール処理する場
合温度は、保磁力増大層としてα-Ｆｅ2Ｏ3からなる保
磁力増大層を用い、固定磁性層１１、１２としてＣｏあ
るいはＣｏ−Ｆｅ合金を用いた場合、１５０〜２５０℃
の範囲が好ましく、磁場の強さは３ｋ〜１５ｋＯｅの範
囲が好ましい。前記第２段階の磁場中アニール処理する
場合の温度は２００〜２７０℃の範囲が好ましく、磁場
の強さは３０〜５００Ｏｅの範囲が好ましい。
【０１０２】以上の処理によって固定磁性層３２の磁化
の向きとフリー磁性層３４の磁化の向きが９０度直交し
た図１０に示す構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
を得ることができる。
【０１０３】
【実施例】高周波マグネトロンスパッタ装置を用い、Ａ
ｌ2Ｏ3膜を被覆したＳｉ基板あるいはサファイア基板上
に、複数のターゲットを用いて以下に示す構造になるよ
うにスパッタして図１１に示す構造の積層体を作成し
た。この際、Ｓｉ基板上に形成したα-Ｆｅ2Ｏ3からな
る保磁力増大層は多結晶膜となり、その膜厚を６６ｎ
ｍ、Ｃｏからなる第１の副固定磁性層の膜厚を２ｎｍ、
Ｒｕからなる非磁性中間層の膜厚を０.７ｎｍ、Ｃｏか
らなる第２の副固定磁性層の膜厚を２.５ｎｍ、Ｃｕか
らなる非磁性導電層の膜厚を２.２ｎｍ、Ｃｏからなる
フリー磁性層の膜厚を１.１ｎｍ、Ｎｉ80Ｆｅ20合金か
らなるフリー磁性層の膜厚を７.７ｎｍ、Ｔａからなる
保護層の膜厚を３ｎｍとした。この例の積層構造は、Ｓ
ｉ基板／Ａｌ2Ｏ3膜／α-Ｆｅ2Ｏ3膜／Ｃｏ膜／Ｒｕ膜
／Ｃｏ膜／Ｃｕ膜／Ｃｏ膜／ＮｉＦｅ膜／Ｔａ膜と表記
できる。
【０１０４】得られた積層体に対し、フォトリソグラフ
ィープロセスとイオンミリングによりトラック幅（感磁
部分の幅）２μｍの部分を残して積層体の両端部を除去
し、この残った感磁部分の積層体のトラック幅方向両側
に、厚さ３０ｎｍの第２の反強磁性層（Ｐｔ50Ｍｎ50）
と厚さ２０ｎｍの非晶質の強磁性層（Ｃｏ88Ｎｂ8Ｚ
ｒ4）と厚さ７０ｎｍの電極リード層（Ｃｕ）を形成し
た。
【０１０５】次に、図１１に示すＹ方向（ハイト方向）
に１０ｋＯｅの磁場を与えて保磁力増大層を着磁し、続
いて図２のＸ1方向（トラック幅方向）に１００ Ｏｅの
磁場をかけながら２５０℃で４時間アニールし、反強磁
性層に積層された強磁性層に一方向異方性を付与し、図
１１に示す構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を得
た。この例のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の抵抗変
化曲線を測定した結果を図１２に示す。図１２に示すよ
うにこの実施例のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子は、
Ｈcp＝２４１０ Ｏｅの極めて優れた値を示し、１４.９
％の優れた抵抗変化率を示した。
【０１０６】ここで、Ｈcpとは保磁力増大層の磁気的交
換結合を受けて向上された固定磁性層の保磁力のことで
あり、この値が大きいほど磁化のピン止め力が強いこと
を意味する。このＨcpの値が２４１０ Ｏｅであること
から、図２のような縦バイアスを印加するためのハード
バイアス層の硬質磁性材料の保磁力が１４００ Ｏｅ程
度であるので、固定磁性層の保磁力の方が大きいことが
明らかである。このため本実施例の製造方法では第１段
階の着磁処理で保磁力増大層の着磁を行い、第２段階の
着磁処理でハードバイアス層の着磁処理を行う製造方法
を採用することができる。
【０１０７】次に、図１３に示す面指数のサファイア基
板を用い、このサファイア基板上に単結晶のα-Ｆｅ2Ｏ
3からなる保磁力増大層の膜厚を６０ｎｍ、Ｃｏからな
る第１の副固定磁性層の膜厚を１.５ｎｍ、Ｒｕからな
る非磁性中間層の膜厚を０.７ｎｍ、Ｃｏからなる第２
の副固定磁性層の膜厚を２ｎｍ、Ｃｕからなる非磁性導
電層の膜厚を２.２ｎｍ、Ｎｉ80Ｆｅ20合金からなるフ
リー磁性層の膜厚を８.７ｎｍとした積層体を得た。こ
の例の積層構造はサファイア基板／α-Ｆｅ2Ｏ3膜／Ｃ
ｏ膜／Ｒｕ膜／Ｃｏ膜／Ｃｕ膜／ＮｉＦｅ膜／Ｔａ膜と
表記できる。次に、先の例と同様に積層体の両側に第２
の反強磁性層と強磁性層と電流リード層を形成し、同等
の２段階着磁処理を施してスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子を得た。
【０１０８】この例のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
の磁気抵抗曲線を測定した結果を図１３に示す。図１３
に示すように、この実施例のスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子は、Ｈcp＝４６５０Ｏｅの優れた値を示し、７.
７％の優れた抵抗変化率を示した。
【０１０９】「比較例」前述の実施例で得られた構造に
おいて固定磁性層を単層構造とし、２段階着磁工程を別
な方法としてスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を作製し
た。積層体の積層構造は、Ｓｉ基板／Ａｌ2Ｏ3膜／α-
Ｆｅ2Ｏ3膜（６６ｎｍ厚）／Ｃｏ膜（３ｎｍ厚）／Ｃｕ
膜（２.２ｎｍ厚）／Ｃｏ膜（１.１ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ
膜（７.７ｎｍ厚）／Ｔａ膜（３ｎｍ厚）とした。ま
た、バイアス層と電流リード層は先の実施例と同等のも
のを採用した。
【０１１０】なお、この比較例の構造では、Ｈcpの値が
低くなることを本発明者らは特開平１０ー１１２５６２
号明細書等において知見しているので、比較例の構造に
おいては、第１段階の着磁処理で２５０℃でトラック幅
方向に１００ Ｏｅの磁界を作用させながら４時間アニ
ールした後でＹ方向（ハイト方向）に１ｋＯｅの磁界を
印加しながら保磁力増大層に積層された固定磁性層を着
磁してスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を得た。
【０１１１】得られたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
の磁気抵抗曲線を測定した結果を図１４に示す。図１４
に示すようにこの実施例のスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子は、Ｈcp＝８０４ Ｏｅの値を示し、１４.６％の抵
抗変化率を示した。この比較例においては抵抗変化率は
高いものの、Ｈcpの値は実施例のものよりも低い値であ
った。
【０１１２】次に、比較例２として、積層体の積層構造
を図１５に示す面指数のサファイア基板上に、α-Ｆｅ2
Ｏ3膜（６６ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ膜（５.８ｎｍ厚）／Ｃ
ｕ膜（２.２ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ膜（８.７ｎｍ厚）とし
たスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を作製した。また、
バイアス層と電流リード層は先の実施例と同等のものを
採用した。得られたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の
磁気抵抗曲線を測定した結果を図１５に示す。図１５に
示すようにこの実施例のスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子は、Ｈcp＝８７１ Ｏｅの値を示し、５.０％の抵抗変
化率を示した。この比較例においてはＨcpの値は実施例
のものよりも低い値であった。
【０１１３】以上の実施例と比較例で得られたスピンバ
ルブ型磁気抵抗効果素子の特性比較から、Ｓｉ基板上に
形成した多結晶α-Ｆｅ2Ｏ3膜を用いたものでは、高い
抵抗変化率を得ることができ、従来例では得られない２
０００ Ｏｅを超える極めて高い保磁力を得ることがで
きた。また、サファイア基板を用いて単結晶化した多結
晶α-Ｆｅ2Ｏ3膜を用いたものでは、フリー磁性層にＣ
ｏを使用していない関係で抵抗変化率は多結晶α-Ｆｅ2
Ｏ3膜を用いたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子よりも
低くなるが、従来のＦｅＭｎを用いた一般に広く知られ
ているスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子で得られる抵
抗変化率と同程度である。しかしながら、固定磁性層の
保磁力Ｈcpは５０００ Ｏｅを超える著しく巨大な値を
示した。なお、これら保磁力Ｈcpの値は、一方向性の交
換結合磁界を利用して固定磁性層のピン止めを行う本発
明外の形式のピン止め機構において知られている交換結
合磁界（Ｈex）、例えば、ＦｅＭｎでは３３０ Ｏｅ、
ＮｉＯでは３３０ Ｏｅ、ＩｒＭｎでは２７０ Ｏｅ、Ｐ
ｔＭｎでは７００ Ｏｅ、ＰｄＰｔＭｎでは４８０Ｏｅ
に比べて遥かに巨大な値である。
【０１１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、保磁力増
大層による交換結合磁界を受けて保磁力が大きくされて
磁化がピン止めされた固定磁性層と、この固定磁性層の
磁化の向きに対して直交する磁化を有し、外部磁界によ
り磁化の向きが容易に変化するフリー磁性層を具備する
とともに、固定磁性層が第１の副固定磁性層と第２の副
固定磁性層に非磁性中間層を介して２層に分断された構
造を有するので、第１の副固定磁性層と第２の副固定磁
性層の合成磁気モーメントに対して保磁力増大層が交換
結合磁界を作用させて固定磁性層の磁化の向きをピン止
めするので、固定磁性層の磁化の向きを単層構造の固定
磁性層よりも遥かに強くピン止めできる結果、固定磁性
層のピン止め力を高めたスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子を得ることができる。前記第１の副固定磁性層と第２
の副固定磁性層からなる固定磁性層において、両副固定
磁性層の磁化の向きが１８０度異なる反平行のフェリ状
態であるならばフェリ状態を維持したまま磁化をピン止
めできるので、磁化のピン止めが容易にできる。更に、
第１の副固定磁性層と第２の副固定磁性層の飽和磁化と
厚さの積算値が異なる値であると、その差の値に反比例
して保磁力増大層がピン止め力を発揮するので、固定磁
性層が単層構造である場合よりも遥かに強大なピン止め
力を得ることができる。
【０１１５】前記構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子において、フリー磁性層を単磁区化するための縦バイ
アスの印加構造として、ハードバイアス層を用いた構造
と、フリー磁性層に隣接させた第２の反強磁性体からな
る反強磁性層を縦バイアス層として用いた構造と、フリ
ー磁性層に隣接された強磁性層と第２の反強磁性体の反
強磁性層を縦バイアス層として用いた構造のいずれの構
造でも採用することができる。これらの縦バイアス層か
らフリー磁性層に縦バイアスを印加してフリー磁性層を
単磁区化することで、バルクハウゼンノイズの無いスム
ーズな抵抗変化を有しながら磁気情報の読出を行い得る
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子を得ることができる。
【０１１６】また、ハードバイアス層ではなく、第２の
反強磁性体の縦バイアス層あるいは強磁性層と第２の反
強磁性体からなる縦バイアス層でフリー磁性層に縦バイ
アスを印加して単磁区化する構造であると、フリー磁性
層に外部磁界が作用した場合にフリー磁性層の磁化が動
き難い部分、即ち不感領域を生じにくいので、規定のト
ラック幅に相当する部分の領域全てで磁化の変化を確実
に感知できるスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を得るこ
とができる。
【０１１７】次に、α-Ｆｅ2Ｏ3からなる保磁力増大層
を用いた構造では、α-Ｆｅ2Ｏ3のブロッキング温度が
３２０℃であり、ＦｅＭｎなどの従来材料に比べてブロ
ッキング温度が高いので、耐熱性に優れ、磁気ヘッド装
置などに適用した場合に装置の発熱で２００℃以上の温
度に加熱された場合であっても、安定したピン止め力を
得ることができ、安定した抵抗変化を得ることができる
効果がある。また、α-Ｆｅ2Ｏ3が本来絶縁体であり、
電気抵抗が高いのでセンス電流の分流損を少なくするこ
とができる効果がある。
【０１１８】次に、前記構造のスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子を備えた磁気ヘッドであるならば、磁気記録媒
体からの微小な磁界に線形応答して抵抗変化を起こし、
これにより検出感度良くバルクハウゼンノイズの無い磁
気情報の読出を行い得るとともに、装置自体の発熱で２
００℃以上に加熱された場合であっても安定した抵抗変
化を示す耐熱性に優れた磁気ヘッドを提供することがで
きる。更に、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の周囲に
絶縁層を設けてなる磁気ヘッド構造を採用する場合、ス
ピンバルブ型磁気抵抗効果素子の部分はできるだけ薄い
ことが好ましく、従来では絶縁性の確保のために絶縁層
をある程度厚くとって磁気ヘッドの設計を行っている
が、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子において厚さ割合
の大きな保磁力増大層部分を絶縁体のα-Ｆｅ2Ｏ3から
形成することで絶縁性を向上させることができる。ま
た、保磁力増大層部分を絶縁体のα-Ｆｅ2Ｏ 3から形成
することで絶縁性を向上させることができる結果とし
て、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の周囲に設ける絶
縁層、即ちギャップ層を従来よりも薄型化するならば、
磁気ヘッドの読出の際の分解能向上、即ち、高い線記録
密度へ対応可能となる効果がある。
【０１１９】次に本発明の製造方法は、保磁力増大層と
２層分断型の固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層
と縦バイアス層を有するスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子を製造する場合に、これらを基板上に成膜した後、固
定磁性層にトラック幅と垂直方向の磁場中で室温での着
磁あるいは第１の温度によりアニールして固定磁性層の
保磁力を増大させて固定磁性層の磁化をピン止めする工
程と、前記バイアス層に前記固定磁性層の保磁力よりも
小さい磁界をトラック幅方向に印加してバイアス磁界を
生成させる工程を具備するので、先に着磁した固定磁性
層の磁化を乱す事なく後工程においてバイアス層を着磁
することができる。従って、フリー磁性層の磁化の向き
と固定磁性層の磁化の向きが９０度異なる構造であって
も、先に着磁した固定磁性層の磁化に乱れを生じさせる
ことなくフリー磁性層に縦バイアス磁界を作用させる工
程を行うことができ、固定磁性層のピン止め力の高いス
ピンバルブ型磁気抵抗効果素子を得ることができる。
【０１２０】本発明の製造方法において、縦バイアスの
印加手段としてハードバイアスを用いた構造、第２の反
強磁性体からなるバイアス層と強磁性層を用いた構造、
フリー磁性層のトラック幅方向両側に第２の反強磁性体
からなる縦バイアス層を配置した構造のいずれにおいて
も、先に記載した製造方法と同様に、固定磁性層にトラ
ック幅と垂直方向の磁場中で室温で着磁処理、あるいは
第１の温度によりアニールして固定磁性層の保磁力を増
大させて固定磁性層の磁化をピン止めする工程と、前記
バイアス層に前記固定磁性層の保磁力よりも小さい磁界
をトラック幅方向に印加してバイアス磁界を生成させる
工程を行うことで、先に着磁した固定磁性層の磁化を乱
す事なく後工程においてバイアス層を着磁することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るスピンバルブ型磁気抵抗効素子
の第１実施形態を示す模式的断面図。
【図２】 図１に示すスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
を磁気記録媒体の対向面から見た場合の断面構造を示す
図。
【図３】 第１実施形態のスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子を備えた薄膜磁気ヘッドの斜視図。
【図４】 図３に示す薄膜磁気ヘッドの要部の断面図。
【図５】 図３に示す薄膜磁気ヘッドの一部を断面とし
た斜視図。
【図６】 一方向異方性を利用して固定磁性層の磁化を
ピン止めする機構の反強磁性層＋固定磁性層の磁化曲線
を示す図。
【図７】 保磁力差を利用して固定磁性層の磁化をピン
止めする機構の保磁力増大層＋固定磁性層の磁化曲線を
示す図。
【図８】 本発明に係るスピンバルブ型磁気抵抗効素子
の第２実施形態を示す模式的断面図。
【図９】 図８に示すスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
を磁気記録媒体の対向面から見た場合の断面構造を示す
図。
【図１０】 本発明に係るスピンバルブ型磁気抵抗効素
子の第３実施形態を磁気記録媒体の対向面から見た場合
の断面構造を示す図。
【図１１】 本発明に係るスピンバルブ型磁気抵抗効素
子の第４実施形態を磁気記録媒体の対向面から見た場合
の断面構造を示す図。
【図１２】 実施例で得られた多結晶α-Ｆｅ2Ｏ3の保
磁力増大層を用いたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の
磁気抵抗変化率を示す図。
【図１３】 実施例で得られた単結晶α-Ｆｅ2Ｏ3の保
磁力増大層を用いたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の
磁気抵抗変化率を示す図。
【図１４】 比較例で得られた多結晶α-Ｆｅ2Ｏ3の保
磁力増大層を用いたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の
磁気抵抗変化率を示す図。
【図１５】 比較例で得られた多結晶α-Ｆｅ2Ｏ3の保
磁力増大層を用いたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の
磁気抵抗変化率を示す図。
【図１６】 従来のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の
第１の例を示す断面図。
【図１７】 従来のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の
第２の例を示す断面図。
【図１８】 本発明に係るスピンバルブ型磁気抵抗効素
子の第５実施形態を磁気記録媒体の対向面から見た場合
の断面構造を示す図。
【符号の説明】
ＧＭＲ１〜４・・・磁気抵抗効果素子、１・・・保磁力増大
層、２・・・固定磁性層、３・・・非磁性導電層、４、３４・・
・フリー磁性層、５、３７・・・保護層、６・・・積層体、７・
・・ハードバイアス層、８・・・電流リード層、１０・・・非磁
性中間層、１１・・・第１の副固定磁性層、１２・・・第２の
副固定磁性層、３１・・・保磁力増大層、３２・・・固定磁性
層、３３・・非磁性導電層。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の反強磁性体からなる保磁力増大層
    と、この保磁力増大層による交換結合磁界により保磁力
    が大きくされて磁化方向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て形成され前記固定
    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、前記固定磁性層の固定された磁
    化方向と交差する方向にセンス電流が流され、固定磁性
    層とフリー磁性層の磁化のなす角度の関係によって電気
    抵抗変化が検出されるスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
    であり、 前記固定磁性層が非磁性中間層を介して保磁力増大層に
    近い側の第１の副固定磁性層と非磁性導電層に近い側の
    第２の副固定磁性層の２層に分断されたことを特徴とす
    るスピンバルブ型磁気抵抗効果素子。
  2. 【請求項２】 前記第１の副固定磁性層の磁化の向きと
    第２の副固定磁性層の磁化の向きとが１８０度異なる反
    平行方向とされた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に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果
    素子。
  3. 【請求項３】 前記第１の副固定磁性層の飽和磁化と厚
    さの積算値で表される磁気モーメントと、前記第２の副
    固定磁性層の飽和磁化と厚さの積算値で表される磁気モ
    ーメントが異なる値とされ、この状態の第１副固定磁性
    層と第２副固定磁性層からなる固定磁性層に対し、保磁
    力増大層が磁気的交換結合を作用させて交換結合磁界が
    増大されてなることを特徴とする請求項１または２に記
    載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子。
  4. 【請求項４】 前記フリー磁性層の磁化方向を揃えるた
    めの縦バイアスの印加手段が、フリー磁性層の厚さ方向
    に直交する方向の両側に設けられた硬質磁性材料からな
    るハードバイアス層からなることを特徴とする請求項１
    ないし３のいずれかに記載のスピンバルブ型磁気抵抗効
    果素子。
  5. 【請求項５】 前記フリー磁性層の磁化方向を揃えるた
    めの縦バイアスの印加手段が、フリー磁性層に隣接配置
    された第２の反強磁性体からなる反強磁性層からなり、
    前記反強磁性層によりフリー磁性層に一方向性の交換バ
    イアス磁界が作用されて磁気異方性が誘起され、フリー
    磁性層の磁区が安定化されてなることを特徴とする請求
    項１ないし４のいずれかに記載のスピンバルブ型磁気抵
    抗効果素子。
  6. 【請求項６】 前記フリー磁性層の磁化方向を揃えるた
    めの縦バイアスの印加手段が、フリー磁性層に隣接され
    た強磁性層と前記強磁性層に積層された第２の反強磁性
    体からなる反強磁性層とからなり、前記反強磁性層によ
    り前記強磁性層に一方向性の交換バイアス磁界が作用さ
    れて磁気異方性が誘起され、フリー磁性層と強磁性層と
    の間の強磁性結合によりフリー磁性層の磁区が安定化さ
    れてなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
    に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子。
  7. 【請求項７】 前記保磁力増大層が酸化物反強磁性体か
    らなり、この保磁力増大層に磁化をピン止めされた固定
    磁性層の保磁力が、前記反強磁性層により固定磁性層に
    誘起される一方向性の交換バイアス磁界よりも大きくさ
    れてなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか
    に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子。
  8. 【請求項８】 前記保磁力増大層がα-Ｆｅ2Ｏ3からな
    ることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載
    のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子。
  9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載のス
    ピンバルブ型磁気抵抗効果素子を磁気情報の読出素子と
    して備えてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  10. 【請求項１０】 保磁力増大層とこの保磁力増大層に隣
    接する固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層に加え
    て前記フリー磁性層に縦バイアスを印加するためのバイ
    アス層と電流リード層を基板上に具備し、前記固定磁性
    層を非磁性中間層を介して２層に分断した構造を有する
    スピンバルブ型磁気抵抗効果素子を製造するに際し、 これらの各層を基板上に成膜した後、前記固定磁性層に
    トラック幅と垂直方向の磁場中で着磁あるいは第１の温
    度により磁場中アニールして固定磁性層の保磁力を増大
    させて固定磁性層の磁化をピン止めする工程と、 前記固定磁性層の保磁力よりも小さい磁界をトラック幅
    方向に印加してアニールし、バイアス磁界を発生させる
    工程を具備することを特徴とするスピンバルブ型磁気抵
    抗効果素子の製造方法。
  11. 【請求項１１】 保磁力増大層と固定磁性層と非磁性導
    電層とフリー磁性層とを有し、トラック幅に近似する幅
    を有し、前記固定磁性層を非磁性中間層を介して２層に
    分断した構造を有する積層体を基板上に形成する工程
    と、 前記積層体のトラック幅方向両側に硬質磁性材料からな
    るハードバイアス層を形成する工程と、 前記保磁力増大層に隣接する固定磁性層にトラック幅方
    向と垂直方向に室温中あるいはアニールを行ないながら
    磁界を作用させて、保磁力増大層の交換結合磁界により
    固定磁性層の保磁力を大きくして固定磁性層の磁化方向
    を固定する工程と、 前記保磁力増大層の保磁力よりも小さい磁界をトラック
    幅方向に印加して、ハードバイアス層を着磁して縦バイ
    アス磁界をフリー磁性層に作用させることを特徴とする
    スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法。
  12. 【請求項１２】 保磁力増大層と、この保磁力増大層に
    積層されて非磁性中間層を介した２層分断型とされた固
    定磁性層と、非磁性導電層と、フリー磁性層と、第２の
    反強磁性体からなる縦バイアス層を基板上に形成する工
    程と、 前記保磁力増大層に隣接する固定磁性層にトラック幅方
    向と垂直方向に磁界を作用させながら室温で着磁処理あ
    るいは第１の熱処理温度でアニールして、交換結合磁界
    により固定磁性層の保磁力を大きくして磁化方向を固定
    する工程と、 前記縦バイアス層を、前記固定磁性層の保磁力よりも小
    さい磁界をトラック幅方向に印加しながらアニールして
    一方向性の交換結合磁界により縦バイアス磁界を発生さ
    せる工程と、 トラック幅方向に相当する幅の前記反強磁性層を除去す
    る工程とを具備することを特徴とするスピンバルブ型磁
    気抵抗効果素子の製造方法。
  13. 【請求項１３】 保磁力増大層と、この保磁力増大層に
    積層されて非磁性中間層を介した２層分断型とされた固
    定磁性層と、非磁性導電層と、フリー磁性層とを基板上
    に連続形成する工程と、前記フリー磁性層の上にトラッ
    ク幅に相当する間隔をあけて強磁性層を形成し、更に強
    磁性層上に第２の反強磁性体からなる反強磁性層を形成
    する工程と、 前記保磁力増大層に隣接する固定磁性層にトラック幅と
    垂直方向に磁界を作用させながら室温で着磁処理あるい
    は第１の温度でアニールして、交換結合磁界により固定
    磁性層の保磁力を大きくして磁化方向を固定する工程
    と、 前記反強磁性層を、前記固定磁性層の保磁力よりも小さ
    い磁界をトラック幅方向に印加しながらアニールして一
    方向性の交換結合磁界により縦バイアス磁界を発生させ
    る工程とを具備することを特徴とするスピンバルブ型磁
    気抵抗効果素子の製造方法。
  14. 【請求項１４】 保磁力増大層と、この保磁力増大層に
    積層されて非磁性中間層を介した２層分断型とされた固
    定磁性層と、非磁性導電層と、フリー磁性層とを有し、
    トラック幅に相当する幅を有する積層体を基板上に形成
    する工程と、 前記積層体のトラック幅方向両側に強磁性層を形成し、
    その強磁性層上に第２の反強磁性体からなる反強磁性層
    を形成する工程と、 前記保磁力増大層に隣接する固定磁性層にトラック幅方
    向と垂直方向に磁界を作用させながら室温で着磁処理あ
    るいは第１の温度によりアニールして、交換結合磁界に
    より固定磁性層の保磁力を大きくして磁化方向を固定す
    る工程と、 前記反強磁性層と強磁性層を前記保磁力増大層の保磁力
    よりも小さい磁界をトラック幅方向に印加しながらアニ
    ールして一方向性の交換結合磁界により縦バイアス磁界
    を発生させる工程とを具備することを特徴とするスピン
    バルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記トラック幅方向のアニールは、第
    １の熱処理温度よりも高い第２の熱処理温度で行うこと
    を特徴とする請求項１２記載のスピンバルブ型磁気抵抗
    効果素子の製造方法。
JP11019120A 1999-01-27 1999-01-27 スピンバルブ型磁気抵抗効果素子およびその製造方法とその素子を備えた薄膜磁気ヘッド Pending JP2000215422A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11019120A JP2000215422A (ja) 1999-01-27 1999-01-27 スピンバルブ型磁気抵抗効果素子およびその製造方法とその素子を備えた薄膜磁気ヘッド
KR1020000003976A KR100363462B1 (ko) 1999-01-27 2000-01-27 스핀밸브형 자기저항 효과소자와 그 제조방법
DE10003471A DE10003471A1 (de) 1999-01-27 2000-01-27 Spin-Ventil-Magnetowiderstandselement und Verfahren zu seiner Herstellung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11019120A JP2000215422A (ja) 1999-01-27 1999-01-27 スピンバルブ型磁気抵抗効果素子およびその製造方法とその素子を備えた薄膜磁気ヘッド

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000215422A true JP2000215422A (ja) 2000-08-04

Family

ID=11990619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11019120A Pending JP2000215422A (ja) 1999-01-27 1999-01-27 スピンバルブ型磁気抵抗効果素子およびその製造方法とその素子を備えた薄膜磁気ヘッド

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2000215422A (ja)
KR (1) KR100363462B1 (ja)
DE (1) DE10003471A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6839206B2 (en) 2001-03-12 2005-01-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Ferromagnetic double tunnel junction element with asymmetric energy band
US6870715B2 (en) 2000-09-26 2005-03-22 Alps Electric Co., Ltd. Spin valve magnetoresistive head having a free layer contacted at each end by a ferromagnetic layer of a bias layer

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6538859B1 (en) * 2000-07-31 2003-03-25 International Business Machines Corporation Giant magnetoresistive sensor with an AP-coupled low Hk free layer
KR20030073600A (ko) * 2002-03-12 2003-09-19 학교법인고려중앙학원 스핀밸브형 자기저항소자
JP2004296000A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果型ヘッド、及びその製造方法
KR100733782B1 (ko) * 2005-01-19 2007-07-02 고려대학교 산학협력단 ＣｏＦｅＺｒ을 포함하는 거대 자기 저항 소자의 제조 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5583725A (en) * 1994-06-15 1996-12-10 International Business Machines Corporation Spin valve magnetoresistive sensor with self-pinned laminated layer and magnetic recording system using the sensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6870715B2 (en) 2000-09-26 2005-03-22 Alps Electric Co., Ltd. Spin valve magnetoresistive head having a free layer contacted at each end by a ferromagnetic layer of a bias layer
US6839206B2 (en) 2001-03-12 2005-01-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Ferromagnetic double tunnel junction element with asymmetric energy band
US6995962B2 (en) 2001-03-12 2006-02-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Ferromagnetic double tunnel junction element with asymmetric energy band

Also Published As

Publication number Publication date
KR100363462B1 (ko) 2002-11-30
KR20000053639A (ko) 2000-08-25
DE10003471A1 (de) 2000-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3291208B2 (ja) 磁気抵抗効果型センサおよびその製造方法とそのセンサを備えた磁気ヘッド
US6313973B1 (en) Laminated magnetorestrictive element of an exchange coupling film, an antiferromagnetic film and a ferromagnetic film and a magnetic disk drive using same
KR100379981B1 (ko) 스핀밸브형 자기저항효과 소자 및 그것을 구비한박막자기헤드와 그들의 제조방법
JP2000340858A (ja) 磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッド
JPH09266334A (ja) 磁気抵抗効果素子
US6083632A (en) Magnetoresistive effect film and method of manufacture thereof
JP3249052B2 (ja) 磁気抵抗効果素子およびその製造方法とその素子を備えた磁気ヘッド
KR100306312B1 (ko) 자기저항효과소자
KR19980064706A (ko) 자기 저항 효과막 및 그 제조 방법
JP2000215421A (ja) 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
KR100266518B1 (ko) 자기저항효과막및그의제조방법
JP2001307308A (ja) 磁気抵抗効果型ヘッドおよび情報再生装置
JP2000348309A (ja) 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
JP2000215422A (ja) スピンバルブ型磁気抵抗効果素子およびその製造方法とその素子を備えた薄膜磁気ヘッド
JP2001052315A (ja) 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
JP3831573B2 (ja) スピンバルブ型薄膜素子の製造方法及びこのスピンバルブ型薄膜素子を用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法
KR100357924B1 (ko) 자기저항효과형 박막자기소자를 구비한 박막자기헤드 및그 제조방법
JP3602473B2 (ja) スピンバルブ型薄膜磁気素子およびそ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
JP3243092B2 (ja) 薄膜磁気ヘッド
JPH0992904A (ja) 巨大磁気抵抗効果材料膜およびその製造方法とそれを用いた磁気ヘッド
JPH06325329A (ja) 薄膜磁気ヘッド
JP3212566B2 (ja) 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
JP3212565B2 (ja) スピンバルブ型薄膜素子およびこれを備えた薄膜磁気ヘッド
JP3088382B2 (ja) スピンバルブ型薄膜素子の製造方法及びこのスピンバルブ型薄膜素子を用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法
JP2000215424A (ja) スピンバルブ型薄膜磁気素子およびそ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

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010703