JP2001052315A - 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、耐熱性、耐食性に優れたスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子の提供と、フリー磁性層の磁化方向
を確実に揃えることができるバイアス構造を備えたスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明は、反強磁性層と、磁化方向が固
定される固定磁性層と、固定磁性層の上に非磁性導電層
を介して形成されたフリー磁性層と、フリー磁性層の上
にトラック幅に相当する間隔を開けて配置された軟磁性
層と、軟磁性層上に形成され、フリー磁性層の磁化方向
を固定磁性層の磁化方向に対して交差する方向に揃える
バイアス層と、導電層とを基板上に有するスピンバルブ
型薄膜磁気素子であり、反強磁性層およびバイアス層を
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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とを含む合金から形
成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定磁性層の固定
磁化の方向と外部磁界の影響を受けるフリー磁性層の磁
化の方向との関係で、電気抵抗が変化するスピンバルブ
型薄膜磁気素子に関し、特に、耐熱性に優れたスピンバ
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フリー磁性層の磁化方向
と固定磁性層の磁化方向とを容易に直交させることがで
きる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、磁気
抵抗効果を示す素子を備えたＡＭＲ（Anisotropic Magn
etoresistive）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
知られている。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、複数の材料が積層されて
なる多層構造素子とされている。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知られている。

【０００３】図１３および図１４は、従来のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子の一例を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示した断面図である。これらの例のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子の上下には、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
膜磁気素子、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Ｇ
ＭＲへッドの上に、磁気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、磁気
記録用の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１３および図１４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１３に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
は、基板側から順に反強磁性層、固定磁性層、非磁性導
電層、フリー磁性層が一層ずつ形成された、いわゆるボ
トム型のシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子である。
図１３に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子は、図１３の
下側から下地層３１、反強磁性層２２、固定磁性層２
３、非磁性導電層２４、フリー磁性層２５および保護層
３２で構成された多層膜３３と、この多層膜３３の両側
に形成された一対のハードバイアス層（永久磁石層）２
９、２９、ハードバイアス層２９、２９上に形成された
一対の電極層２８、２８とで構成されている。なお、下
地層３１および保護層３２は、Ｔａ膜などで形成されて
いる。また、多層膜９の上面の幅寸法によってトラック
幅Ｔｗが決定される。

【０００５】一般的に前記反強磁性層２２には、Ｆｅ−
Ｍｎ合金膜やＮｉ−Ｍｎ合金膜が、固定磁性層２３およ
びフリー磁性層２５には、Ｎｉ−Ｆｅ合金膜が、非磁性
導電層２４にはＣｕ膜が、ハードバイアス層２９、２９
にはＣｏ−Ｐｔ合金膜が、電極層２８、２８にはＣｒ膜
やＷ膜が使用されている。

【０００６】図１３に示すように、固定磁性層２３の磁
化は、反強磁性層２２との交換異方性磁界により、Ｙ方
向（記録媒体からの漏れ磁界方向：ハイト方向）に単磁
区化され、フリー磁性層２５の磁化は、前記ハードバイ
アス層２９、２９からのバイアス磁界の影響を受けてＸ
１方向と反対方向に揃えられる。即ち、固定磁性層２３
の磁化とフリー磁性層２５の磁化とが直交するように設
定されている。

【０００７】このスピンバルブ型薄膜素子では、ハード
バイアス層２９、２９上に形成された電極層２８、２８
から、固定磁性層２３、非磁性導電層２４およびフリー
磁性層２５に検出電流（センス電流）が与えられる。ハ
ードディスクなどの磁気記録媒体の走行方向は、Ｚ方向
である。磁気記録媒体からの漏れ磁界方向がＹ方向に与
えられると、フリー磁性層２５の磁化がＸ１方向と反対
方向からＹ方向に向けて変化する。このフリー磁性層２
５内での磁化方向の変動と、固定磁性層２３の固定磁化
方向との関係で、電気抵抗が変化（これを磁気抵抗変化
という）し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化に
より、記録媒体からの漏れ磁界を検出することができ
る。

【０００８】また図１４に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子は、基板側（図１４の下側）から順に反強磁性層、
固定磁性層、非磁性導電層、フリー磁性層が一層ずつ形
成された、いわゆるボトム型のシングルスピンバルブ型
薄膜磁気素子である。

【０００９】図１４において、符号Ｋは基板を示してい
る。この基板Ｋの上には、反強磁性層２２が形成されて
いる。更に、前記反強磁性層２２の上には、固定磁性層
２３が形成され、この固定磁性層２３の上には、非磁性
導電層２４が形成され、更に、前記非磁性導電層２４の
上には、フリー磁性層２５が形成されている。また、前
記フリー磁性層２５の上には、バイアス層２６、２６が
トラック幅Ｔｗと同じ間隔をあけて設けられ、前記バイ
アス層２６、２６の上には、導電層２８、２８が設けら
れている。

【００１０】前記固定磁性層２３は、例えば、Ｃｏ膜、
ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金などに
より形成されている。また、前記反強磁性層２２は、Ｎ
ｉＭｎ合金により形成されている。前記のバイアス層
は、交換異方性磁界を発生させる熱処理を必要としない
面心立方晶で不規則結晶構造のＦｅＭｎ合金などの反強
磁性材料により形成されている。

【００１１】図１４に示す固定磁性層２３は、前記反強
磁性層２２との界面にて発生する交換結合による交換異
方性磁界により一方向に磁化されている。そして、前記
固定磁性層２３の磁化方向は、図示Ｙ方向、即ち記録媒
体から離れる方向（ハイト方向）に固定されている。

【００１２】また、前記フリー磁性層２５は前記バイア
ス層２６の交換異方性磁界によって磁化されて単磁区化
されている。そして、前記フリー磁性層２５の磁化方向
は、図示Ｘ１方向と反対方向、即ち固定磁性層２３の磁
化方向と直角に交差する方向に揃えられている。前記フ
リー磁性層２５が、前記バイアス層２６の交換異方性磁
界により単磁区化されることによって、バルクハウゼン
ノイズの発生が防止される。

【００１３】この従来例のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、導電層２８からフリー磁性層２５、非磁性
導電層２４、固定磁性層２３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２５の磁化方向
が、図示Ｘ１方向と反対方向からＹ方向に向けて変動す
る。このフリー磁性層２５内での磁化方向の変動と固定
磁性層２３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。

【００１４】図１４のようなスピンバルブ型薄膜磁気素
子を製造するには、図１５に示すように、反強磁性層２
２からフリー磁性層２５までの各層を積層形成し、磁場
中で熱処理（アニール）を施すことにより、固定磁性層
２３と反強磁性層２２との界面にて交換異方性磁界を発
生させて、固定磁性層２３の磁化方向を図示Ｙ方向に固
定したのち、更に、図１６に示すように、ほぼトラック
幅に相当する幅のリフトオフレジスト３５１を形成す
る。ついで、図１７に示すように、リフトオフレジスト
３５１に覆われていないフリー磁性層２５の表面に、バ
イアス層２６および導電層２８を形成し、前記リフトオ
フレジスト３５１を除去したのち、フリー磁性層２５の
磁化方向をトラック幅方向に揃えることにより、図１４
に示す磁化方向のスピンバルブ型薄膜磁気素子が製造さ
れる。

【００１５】次に、図１８は、従来の他の例のスピンバ
ルブ型薄膜素子を備えた薄膜磁気ヘッドの要部の一例を
記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示した断面
図である。図１８において、符号ＭＲ３は、スピンバル
ブ型薄膜素子を示している。図１８において、符号ａ１
２は積層体である。この積層体ａ１２は、下地層１２１
上に反強磁性層１２２が形成され、該反強磁性層１２２
上に固定磁性層１５３が形成され、更に固定磁性層１５
３上に非磁性導電層１２４が形成され、該非磁性導電層
１２４上にフリー磁性層１７５が形成され、更にフリー
磁性層１７５上に保護層１２７が形成されてなるもので
ある。

【００１６】この例のスピンバルブ型薄膜素子ＭＲ３の
フリー磁性層１７５は、非磁性中間層１７６と、この非
磁性中間層１７６を挟む第１のフリー磁性層１７７と第
２のフリー磁性層１７８とから構成されている。第１の
フリー磁性層１７７は、非磁性中間層１７６より保護層
１２７側に設けられ、第２のフリー磁性層１７８は、非
磁性中間層１７６より非磁性導電層１２４側に設けられ
ている。また、第２のフリー磁性層１７８は、拡散防止
層１７９と強磁性層１８０とから形成されている。

【００１７】第２のフリー磁性層１７８の厚さｔ₂は、
第１のフリー磁性層１７７の厚さｔ₁よりも厚く形成さ
れている。また、第１のフリー磁性層１７８及び第２の
フリー磁性層１７８の飽和磁化をそれぞれＭ₁、Ｍ₂とし
たとき、第１のフリー磁性層１７７及び第２のフリー磁
性層１７８の磁気的膜厚はそれぞれＭ₁・ｔ₁、Ｍ₂・ｔ₂
となる。なお、第２のフリー磁性層１７８が拡散防止層
１７９及び強磁性層１８０から構成されているため、第
２のフリー磁性層１７８の磁気的膜厚Ｍ₂・ｔ₂は、拡散
防止層１７９の磁気的膜厚と強磁性層１８０の磁気的膜
厚との和となる。

【００１８】そしてこのフリー磁性層１７５にあって
は、第１のフリー磁性層１７７と第２のフリー磁性層１
７８との磁気的膜厚の関係が、Ｍ₂・ｔ₂＞Ｍ₁・ｔ₁とす
るように構成されている。また、先の第１のフリー磁性
層１７７及び第２のフリー磁性層１７８は、相互に反強
磁性的に結合とされている。即ち、第２のフリー磁性層
１７８の磁化方向がハードバイアス層１２６、１２６に
より図示Ｘ１方向に揃えられた場合、第１のフリー磁性
層１７７の磁化方向は図示Ｘ１方向の反対方向に揃えら
れる。

【００１９】また、先の第１、第２のフリー磁性層１７
７、１７８の磁気的膜厚の関係がＭ ₂・ｔ₂＞Ｍ₁・ｔ₁と
されていることから、第２のフリー磁性層１７８の磁化
が残存した状態となり、フリー磁性層１７５全体の磁化
方向が図示Ｘ１方向に揃えられる。このときのフリー磁
性層１７５の実効膜厚は、（Ｍ₂・ｔ₂−Ｍ₁・ｔ₁）とさ
れる。このように、第１のフリー磁性層１７７と第２の
フリー磁性層１７８は、それぞれの磁化方向が反平行方
向となるように反強磁性的に結合され、かつ磁気的膜厚
の関係がＭ₂・ｔ₂＞Ｍ₁・ｔ₁とされていることから、人
工的なフェリ磁性状態とされている。またこれにより、
フリー磁性層１７５の磁化方向と固定磁性層１５３の磁
化方向とが交差する関係となる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
に示す従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子では、以下に
説明するような問題が発生するおそれがあった。図１３
に示す固定磁性層２３の磁化は、上述したように、図示
Ｙ方向に単磁区化されて固定されているが、前記固定磁
性層２３の両側には、Ｘ１方向と反対方向に磁化されて
いるハードバイアス層２９、２９が設けられている。そ
のため特に、固定磁性層２３の両側の磁化が、前記ハー
ドバイアス層２９、２９からのバイアス磁界の影響を受
け、図示Ｙ方向に固定され難くなっている。

【００２１】即ち、前記Ｘ１方向と反対方向のハードバ
イアス層２９、２９の磁化の影響を受けて、Ｘ１方向と
反対方向に単磁区化されているフリー磁性層２５の磁化
と、固定磁性層２３の磁化とは、特に、多層膜３３の側
端部付近では、直交関係になり難い。前記フリー磁性層
２５の磁化と、固定磁性層２３の磁化とを直交関係にし
ておく理由は、フリー磁性層２５の磁化が小さな外部磁
界でも容易に変動が可能で、電気抵抗を大きく変化させ
ることができ、再生感度を向上させることができるから
である。更に、前記磁化が直交関係にあると、良好な対
称性を有する出力波形を得ることが可能になるためであ
る。

【００２２】しかも、フリー磁性層２５のうち、その側
端部付近における磁化は、ハードバイアス層２９、２９
からの強い磁化の影響を受けるために不要に固定されや
すくなる傾向にあり、外部磁界に対して磁化が敏感に変
動しにくくなっており、図１３に示すように、多層膜３
３の側端部付近には、再生感度の悪い不感領域が形成さ
れる。

【００２３】前述の多層膜３３のうち、不感領域を除い
た中央部分の領域が、実質的に記録磁界の再生に寄与
し、磁気抵抗効果を発揮する感度領域であり、この感度
領域の幅は、多層膜３３の形成時に設定されたトラック
幅Ｔｗよりも不感領域の幅寸法分だけ短くなっており、
不感領域のばらつきのために正確なトラック幅を画定す
ることが困難となっている。そのため、トラック幅を狭
くして高記録密度化に対応することが難しくなるという
問題がある。

【００２４】また、図１４に示すスピンバルブ型の薄膜
磁気素子は、反強磁性材料からなるバイアス層を用いた
エクスチェンジバイアス方式により、フリー磁性層の磁
化方向を固定磁性層の磁化方向に対して９０゜に交差す
る方向に揃えるものである。前記エクスチェンジバイア
ス方式は、不感領域があるため実効トラック幅の制御が
困難であるハードバイアス方式と比較して、トラック幅
の狭い高密度記録に対応するスピンバルブ型薄膜磁気素
子に適した方式である。

【００２５】しかしながら、図１４に示すスピンバルブ
型薄膜磁気素子においては、反強磁性層２２がＮｉ−Ｍ
ｎ合金で形成されているため耐食性に問題があった。ま
た、反強磁性層２２にＮｉ−Ｍｎ合金またはＦｅ−Ｍｎ
合金を用いたスピンバルブ型薄膜磁気素子では、薄膜磁
気ヘッドの製造工程でさらされるトリポリ燐酸ソーダな
どを含んだ弱アルカリ性溶液や乳化剤により腐食して、
交換異方性磁界が小さくなってしまうなどの問題があ
る。

【００２６】また、反強磁性層２２がＮｉ−Ｍｎ合金で
形成されていることにより、バイアス層２６、２６に使
用する反強磁性材料に制約があり、その結果、バイアス
層２６、２６の耐熱性、耐食性が悪いという不都合があ
った。即ち、耐熱性の高いバイアス層２６、２６を形成
するためには、Ｎｉ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層２２
と固定磁性層２３の界面に、図示Ｙ方向に作用する交換
異方性磁界に対し、交差する方向に磁場中で熱処理を施
すことにより、バイアス層２６、２６とフリー磁性層２
５の界面に、Ｘ１方向と反対方向に交換異方性磁界を発
生可能なＮｉ−Ｍｎ合金などの反強磁性材料を選択しな
ければならない。

【００２７】しかし、前記磁場中で熱処理を施した際
に、反強磁性層２２と固定磁性層２３の界面に作用する
交換異方性磁界がＹ方向からＸ１方向と反対方向に傾
き、固定磁性層２３の磁化方向とフリー磁性層２５の磁
化方向が非直交となってしまい、出力信号波形の対称性
が得られなくなってしまう問題があった。そこで、バイ
アス層２６、２６には、磁場中加熱処理を必要とせず、
磁場中で成膜直後に交換異方性磁界を発生する反強磁性
材料を選択する必要があった。このような理由により、
バイアス層２６、２６は、一般的に、面心立方晶で不規
則結晶構造を有するＦｅＭｎ合金により形成されてい
る。

【００２８】しかしながら、磁気記録装置などに装着し
た場合には、装置内の温度上昇または検出電流により発
生するジュール熱の発生により、素子部の温度が１００
℃を超える高温となるため、交換異方性磁界が低下し、
フリー磁性層２５を単磁区化することが困難となり、結
果として、バルクハウゼンノイズを発生してしまう問題
があった。また、Ｆｅ−Ｍｎ合金は、Ｎｉ−Ｍｎ合金以
上に耐食性が悪く、薄膜磁気ヘッドの製造工程でさらさ
れるトリポリ燐酸ソーダなどを含んだ弱アルカリ性溶液
や乳化剤などにより腐食して、交換異方性磁界が小さく
なってしまうなどの問題があるのみならず、磁気記録装
置内においても腐食が進行して耐久性に劣るという問題
がある。

【００２９】また、図１５〜図１７に示す従来のスピン
バルブ型薄膜磁気素子の製造方法にあっては、図１６に
示すリフトオフレジスト３５１を形成する工程で、前記
基板と前記バイアス層との間に形成される最上層の表面
が大気に触れてしまい、大気に触れた表面をＡｒなどの
希ガスによりイオンミリングや逆スパッタによりクリー
ニングしてからその上の層を形成する必要がある。この
ため、製造工程が増大する問題がある。更に、前記最上
層の表面をイオンミリングや逆スパッタによりクリーニ
ングする必要があるため、再付着物によるコンタミや、
表面の結晶状態の乱れによる交換異方性磁界の発生に対
する悪影響など、クリーニングすることに起因する不都
合が生じてしまう。

【００３０】また、図１８に示したスピンバルブ型薄膜
素子ＭＲ３においては、積層体ａ１２の側面上端付近で
のハードバイアス層１２６、１２６の先端部１２６ａ、
１２６ａから第１のフリー磁性層１７７に与えられる磁
界が強く、しかもこの磁界は第１のフリー磁性層１７７
に付与したい磁界方向と逆向きの磁界であるので、ハー
ドバイアス層１２６、１２６の磁界が後述のスピンフロ
ップ磁界（Ｈ_sf）よりも大きくなると、本来第１のフリ
ー磁性層１７７に付与したい磁界方向と逆向きの磁界が
第１のフリー磁性層１７７の両端部（各ハードバイアス
層１２６の近傍部分）に作用されることとなり、第１の
フリー磁性層１７７の中央部では磁化の方向が第２のフ
リー磁性層１７８の磁化の向きの逆向き（Ｘ１方向の逆
向き）に揃っているものの、両端部では磁化の方向が乱
れてしまう問題がある。

【００３１】このように第１のフリー磁性層１７７の両
端部の磁化の方向が乱れると、磁化の向きが第１のフリ
ー磁性層１７７の磁化の方向と反平行方向（Ｘ１方向）
に揃えられる第２のフリー磁性層１７８は、中央部の磁
化の方向が第１のフリー磁性層１７７の磁化の向きと逆
向き（Ｘ１方向）に揃っているものの、両端部の磁化の
方向が乱れてしまい、第１、第２のフリー磁性層１７
７、１７８の両端部の磁化の方向が反平行に揃わなくな
る結果、トラック幅Ｔｗの両端のところで、再生波形の
不安定性の原因となり、サーボエラー等の問題を引き起
こすおそれを有していた。

【００３２】次に、上記スピンフロップ磁界について図
１９を用いて説明する。図１９は、フリー磁性層のＭ−
Ｈ曲線を示す図である。このＭ−Ｈ曲線とは、図１９に
示す構成のスピンバルブ型薄膜素子ＭＲ３のフリー磁性
層１７５に対してトラック幅方向から外部磁界Ｈを印加
したときの、フリー磁性層１７５の磁化Ｍの変化を示し
たものである。図１９では外部磁界Ｈがハードバイアス
層１２６、１２６からのバイアス磁界に相当する。

【００３３】また、図１９において、Ｆ₁で示す矢印
は、第１のフリー磁性層１７７の磁化方向を表し、Ｆ₂
で示す矢印は、第２のフリー磁性層１７８の磁化方向を
表す。図１９に示すように、外部磁界Ｈが小さいとき
は、第１のフリー磁性層１７７と第２のフリー磁性層１
７８が反強磁性的に結合した状態、即ち、矢印Ｆ₁と矢
印Ｆ₂の方向が反平行になっているが、外部磁界Ｈの大
きさがある値を超えると、矢印Ｆ₁と矢印Ｆ₂の方向が反
平行に揃わなくなり、第１フリー磁性層１７７と第２フ
リー磁性層１７８の反強磁性的結合が壊され、フェリ磁
性状態を維持できなくなる。これがスピンフロップ転移
である。またこのスピンフロップ転移が起きたときの外
部磁界の大きさがスピンフロップ磁界であり、図１９で
はＨ_sfで示している。そして、更に外部磁界Ｈをスピン
フロップ磁界Ｈ_sfより大きくしていくと、矢印Ｆ₁の方
向が更に回転して、矢印Ｆ₂の方向の平行方向を向き、
即ち、矢印Ｆ₁は元の方向と１８０゜異なる方向を向
き、フェリ磁性状態が完全に崩れてしまう。これが飽和
磁界であって、図１９ではＨ_Sで示している。

【００３４】従って、図１９の第１、第２のフリー磁性
層１７７、１７８の両端部の磁化の方向は、例えば、図
２０の矢印Ｆ₁で示す第１のフリー磁性層１７７の領域
に存在する各種矢印のように第１フリー磁性層１７７の
両端部においてより大きく乱れることとなり、この第１
フリー磁性層１７７の磁化の方向に対してフェリ状態の
反平行状態になろうとする磁化が図２０の矢印Ｆ₂に示
す第２のフリー磁性層１７８の領域のような方向を向く
関係となってしまう。従って、図１８に示す構造のスピ
ンバルブ型薄膜素子ＭＲ３においてもトラック幅Ｔｗの
両端のところで、再生波形不安定性の原因となり、サー
ボエラー等の問題を引き起こすおそれを有していた。図
２０に示す磁化の状態を更に詳述すると、第１のフリー
磁性層１７７の左右両端側ではハードバイアス層からの
強い逆方向磁界がかかり、これにより第２のフリー磁性
層１７８の磁化分布も乱れてバルクハウゼンノイズ等の
発生が考えられ、磁気的安定性に不安を有することにな
る。

【００３５】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、バイアス層の材質を改良すること
により、耐熱性、耐食性に優れたスピンバルブ型薄膜磁
気素子を提供するとともに、フリー磁性層の磁化方向を
確実に揃えることができるバイアス構造を備えたスピン
バルブ型薄膜磁気素子を提供することを課題としてい
る。更に本発明は、フリー磁性層を２層に分離した構造
を採用し、フリー磁性層にバイアスが印加される構造を
採用しても、各フリー磁性層の端部側での磁化の乱れを
生じ難い構造としてバイアスを良好に作用できるように
構成し、バルクハイゼンノイズの発生を抑え、安定性を
高めたスピンバルブ型薄膜磁気素子を提供することを課
題としている。

【００３６】また、フリー磁性層の磁化方向と固定磁性
層の磁化方向とを容易に直交させることができる前記ス
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
課題としている。更にまた、前記スピンバルブ型薄膜磁
気素子を備え、耐久性および耐熱性に優れ、十分な交換
異方性磁界が得られる信頼性の高い薄膜磁気ヘッドを提
供することを課題としている。

【００３７】

【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、反強磁性層と、前記反強磁性
層の上に形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界
により磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁
性層の上に非磁性導電層を介して形成されたフリー磁性
層と、前記フリー磁性層に接してトラック幅に相当する
間隔を開けて配置された軟磁性層と、前記軟磁性層に接
して形成され、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差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
を基板上に有するスピンバルブ型薄膜磁気素子であり、
前記反強磁性層、および前記バイアス層は、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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こと
を特徴とするものである。

【００３８】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子
は、反強磁性層およびバイアス層が、上記の合金からな
るものであるので、交換異方性磁界の温度特性が良好と
なり、耐熱性、耐食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となる。また、装置内の温度
が高温となる薄膜磁気ヘッドなどの装置に備えられた場
合の耐久性が良好で、温度変化による交換異方性磁界
（交換結合磁界）の変動が少ない優れたスピンバルブ型
薄膜磁気素子を得ることができる。更にまた、反強磁性
層を上記の合金で形成することで、ブロッキング温度が
高いものとなり、反強磁性層に大きな交換異方性磁界を
発生させることができるため、固定磁性層の磁化方向を
強固に固定することができる。また、フリー磁性層とバ
イアス層の間に軟磁性層が形成されているため、フリー
磁性層の磁化方向を確実に揃えることができる。

【００３９】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記固定磁性層と前記フリー磁性層の少な
くとも一方が、非磁性中間層を介して２つに分断され、
分断された層どうしで磁化の向きが１８０度異なるフェ
リ磁性状態とされたことを特徴とするものとしてもよ
い。

【００４０】少なくとも固定磁性層が非磁性中間層を介
して２つに分断されたスピンバルブ型薄膜磁気素子とし
た場合、２つに分断された固定磁性層のうち一方が他方
の固定磁性層を適正な方向に固定する役割を担い、固定
磁性層の状態を非常に安定した状態に保つことが可能と
なる。一方、少なくともフリー磁性層が非磁性中間層を
介して２つに分断されスピンバルブ型薄膜磁気素子とし
た場合、２つに分断されたフリー磁性層どうしの間に交
換結合磁界が発生し、フェリ磁性状態とされ、外部磁界
に対して感度よく反転できるものとなる。

【００４１】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記反強磁性層は、下記の組成式からなる
合金であることが望ましい。 Ｘ_mＭｎ_100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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≦６０原子％である。より好ましい
組成比を示すｍは、４８原子％≦ｍ≦５８原子％であ
る。

【００４２】更に、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記バイアス層は、下記の組成式からなる
合金であることが望ましい。 Ｘ_mＭｎ_100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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。

【００４３】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記反強磁性層は、下記の組成式からなる
合金であってもよい。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n 但し、Ｄは、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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ｍ、ｎは４８原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０.２原
子％≦ｎ≦４０原子％である。より好ましい組成比を示
すｍ、ｎは、４８原子％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％、０.２
原子％≦ｎ≦４０原子％である。

【００４４】更にまた、上記のスピンバルブ型薄膜磁気
素子においては、前記バイアス層は、下記の組成式から
なる合金であってもよい。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n 但し、Ｄは、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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ｍ、ｎは５２原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０.２原
子％≦ｎ≦４０原子％である。

【００４５】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記反強磁性層は、下記の組成式からなる
合金であってもよい。 Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j 但し、Ｌ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、ｊは、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦
６０原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％である。よ
り好ましくは組成比を示すｑ、ｊは、４８原子％≦ｑ＋
ｊ≦５８原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％であ
る。

【００４６】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記バイアス層は、下記の組成式からなる
合金であってもよい。 Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j 但し、Ｌ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、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦
６０原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％である。

【００４７】とくに、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素
子においては、反強磁性層とバイアス層とを構成する合
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、反強磁性層およびバイアス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。 Ｘ_mＭｎ_100-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、上記の
反強磁性層およびバイアス層の組成比を示すｍが、５２
原子％≦ｍ≦５６.３原子％であることがより好まし
い。

【００４８】また、反強磁性層およびバイアス層を構
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。 Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j 但し、Ｌ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、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦
６０原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％である。ま
た、上記の反強磁性層およびバイアス層の組成比を示す
ｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５６.３原子％、０.２
原子％≦ｊ≦１０原子％であることがより好ましい。

【００４９】また、反強磁性層およびバイアス層を構
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。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n 但し、Ｄは、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓのうちの少
なくとも１種又は２種以上の元素であり、組成比を示す
ｍ、ｎは、５２原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０.２原
子％≦ｎ≦４０原子％である。また、上記の反強磁性層
およびバイアス層の組成比を示すｍ、ｎが、５２原子％
≦ｍ＋ｎ≦５６.３原子％、０.２原子％≦ｎ≦４０原子
％であることが好ましい。

【００５０】また、反強磁性層とバイアス層を構成する
合金の組成を異ならしめる場合は、次の〜の組み合
わせが好ましい。 即ち、バイアス層が組成式Ｘ_mＭｎ_100-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、反強磁性
層が、組成式Ｘ _mＭｎ_100-mで表され、Ｘが、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、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、バイア
ス層の組成比を示すｍが、５２原子％≦ｍ≦５４原子％
または５６.８原子％≦ｍ≦６０原子％であることがよ
り好ましい。

【００５１】バイアス層が、組成式Ｐｔ_qＭｎ_100-q-j
Ｌ_jで表され、Ｌ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、ｊが、５２原子％≦
ｑ＋ｊ≦６０原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％の
合金であるとともに、反強磁性層が組成式Ｐｔ_qＭｎ
_100-q-jＬ_jで表され、Ｌ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、ｊが、４８原
子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原
子％の合金であることが好ましい。また、バイアス層の
組成比を示すｑ、ｊが５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５４原子
％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％または５６.８原子％
≦ｑ＋ｊ≦６０原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％
であることがより好ましい。

【００５２】バイアス層が、組成式Ｐｔ_mＭｎ_100-m-n
Ｄ_nで表され、Ｄ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ｍ、ｎが、５２原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子
％、０.２原子％≦ｎ≦４０原子％の合金であるととも
に、反強磁性層が組成式Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_nで表さ
れ、Ｄ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
ｍ、ｎが、４８原子％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％、０.２原
子％≦ｎ≦４０原子％の合金であることが好ましい。ま
た、バイアス層の組成比を示すｍ、ｎが５２原子％≦ｍ
＋ｎ≦５４原子％、０.２原子％≦ｎ≦４０原子％また
は５６.８原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０.２原子％≦
ｎ≦４０原子％であることがより好ましい。

【００５３】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記軟磁性層は、ＮｉＦｅ合金からなるこ
とが望ましい。

【００５４】本発明において、前記フリー磁性層のトラ
ック幅に相当する部分の両側に凹部が形成され、これら
の凹部を埋め込むように軟磁性層が積層され、これら軟
磁性層が前記フリー磁性層に前記凹部底面でもって直接
接合されるとともに、これら軟磁性層上にバイアス層と
導電層が積層されてなることを特徴とする構造を採用し
ても良い。一般に、強磁性体と強磁性体の界面での交換
結合より、強磁性体と反強磁性体の界面での交換結合の
方が界面での汚染や結晶性の乱れの悪影響を受け易い。
従って、軟磁性層とバイアス層は同一成膜装置内で連続
的に成膜することが必要である。フリー磁性層に凹部を
設ける事なく軟磁性層を成膜した場合、トラック幅の両
側部分の合計の（強磁性膜厚×飽和磁化）がフリー磁性
層の（強磁性膜厚×飽和磁化より大幅に厚くなる。）フ
リー磁性層が受ける縦バイアスの強さはトラック両端部
分の（強磁性膜厚×飽和磁化）をフリー磁性層の（強磁
性膜厚×飽和磁化）で割った値に比例するために、凹部
を設けない場合は縦バイアスが必要以上に強くなり過ぎ
て、トラック両端部分に不感領域を生じたり、素子全体
の感度が低下するといった問題を生じる場合があった。
また、あまりに軟磁性層を厚くし過ぎるとバイアス層と
軟磁性層間の交換結合磁界が膜厚に反比例して小さくな
るために、わずかな外乱磁界で縦バイアス状態が変化し
て再生波形の不安定性に結び付くといった不具合を生じ
る場合も考えられる。軟磁性層の厚みを極力薄くするこ
とでこれらは改善は可能であるが、あまり軟磁性層を薄
くすると軟磁性層が充分な結晶性を保てなくなること等
により、軟磁性層とバイアス層間の交換結合磁界が逆に
劣化してくる問題がある。凹部を設けた場合は、凹部の
深さ分だけ継ぎ足した軟磁性層の分の一部の膜厚が相殺
されるために、必要以上に縦バイアスが強くなりにくい
とともに、軟磁性層間の交換結合磁界も低下しにくいた
め、再生感度とトラック幅の制御性と再生波形の安定性
が向上する効果がある。第２の効果として、凹部をイオ
ンミリング等で掘り込むことで、フリー磁性層表面の汚
染物質を効果的に除去することができ、軟磁性層とフリ
ー磁性層間の強磁性交換結合をより強固にしてフリー磁
性層に縦バイアスを有効に伝達する効果もある。また、
フリー磁性層の上にＣｕ等のバックド層やＴａ等の酸化
防止層が積層されている場合であっても、凹部を掘り込
むことで確実にフリー磁性層を構成する強磁性体表面を
露出させることができる。

【００５５】更に本発明において、前記フリー磁性層が
非磁性中間層を介して２つに分断されてなり、前記固定
磁性層から遠い側のフリー磁性層が第１のフリー磁性
層、前記固定磁性層に近い側のフリー磁性層が第２のフ
リー磁性層とされた場合に、前記第１のフリー磁性層の
磁気的膜厚が前記第２のフリー磁性層の磁気的膜厚より
も小さくされてなることを特徴とする構造を採用しても
良い。

【００５６】更に、前記の課題は、基板上に、反強磁性
層と、固定磁性層と、非磁性導電層と、フリー磁性層と
を順次積層して第１の積層体を形成する工程と、前記第
１の積層体に、トラック幅方向と直交する方向である第
１の磁界を印加しつつ第１の熱処理温度で熱処理し、前
記反強磁性層に交換異方性磁界を発生させて前記固定磁
性層の磁化を固定する工程と、前記第１の積層体の上
に、トラック幅に相当する間隔を開けて軟磁性層を形成
し、前記軟磁性層の上にバイアス層を形成し、前記バイ
アス層の上に前記フリー磁性層に検出電流を与える導電
層を形成して第２の積層体とする工程と、トラック幅方
向に、前記反強磁性層の交換異方性磁界よりも小さい第
２の磁界を印加しつつ、第２の熱処理温度で熱処理し、
前記フリー磁性層に前記固定磁性層の磁化方向と交差す
る方向のバイアス磁界を付与する工程とを有することを
特徴とするスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法によ
って解決できる。

【００５７】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造
方法においては、前記反強磁性層および前記バイアス層
に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａ
ｇ、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
を用いることが好ましい。また、上記のスピンバルブ型
薄膜磁気素子の製造方法においては、前記第１の熱処理
温度は、２２０℃〜２７０℃の範囲であることが好まし
い。更にまた、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法においては、前記第２の熱処理熱度は、２５０℃
〜２７０℃の範囲であることが好ましい。

【００５８】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法においては、前記第２の磁界は、１０〜６０
０ Ｏｅ（８００〜４８０００Ａ／ｍ）の範囲であるこ
とが望ましい。

【００５９】図２１は、ボトム型スピンバルブ型薄膜磁
気素子とトップ型スピンバルブ型薄膜磁気素子における
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
したグラフである。図２１から明らかなように、反強磁
性層と基板との距離が近い（または、固定磁性層の下に
反強磁性層が配置された）ボトム型スピンバルブ型薄膜
磁気素子の反強磁性層（■印）の交換異方性磁界は、２
００℃で既に発現し、２４０℃付近で６００（Ｏｅ）を
越えている。一方、反強磁性層と基板との距離がボトム
型スピンバルブ型薄膜磁気素子よりも遠い（または、固
定磁性層の上に反強磁性層が配置された）トップ型スピ
ンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁性層（◆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６００ Ｏｅ（４８０００Ａ／ｍ）を越えてい
る。

【００６０】このように、反強磁性層と基板との距離が
近い（または、固定磁性層の下に反強磁性層が配置され
た）ボトム型スピンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁性層
は、反強磁性層と基板との距離がボトム型スピンバルブ
型薄膜磁気素子よりも遠い（または、固定磁性層の上に
反強磁性層が配置された）トップ型スピンバルブ型薄膜
磁気素子と比較して、比較的低い熱処理温度で高い交換
異方性磁界が得られることがわかる。

【００６１】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子は、
反強磁性層と基板との距離が近いボトム型スピンバルブ
型薄膜磁気素子であり、前記反強磁性層に使用される材
質と同様の材質によって形成されたバイアス層が反強磁
性層よりも基板から遠い位置に配置されている。また、
固定磁性層と基板との距離が近いボトム型のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子は、固定磁性層の下に反強磁性層が配
置され、反強磁性層と基板との距離がボトム型スピンバ
ルブ型薄膜磁気素子よりも遠いトップ型のスピンバルブ
型薄膜磁気素子は、固定磁性層の上に反強磁性層が配置
されている。

【００６２】したがって、本発明のスピンバルブ型薄膜
磁気素子の製造方法において、例えば、第１の磁界を印
加しつつ、第１の熱処理温度（２２０〜２７０℃）で前
記第１の積層体を熱処理すると、反強磁性層に交換異方
性磁界が生じ、固定磁性層の磁化方向が同一方向に固定
される。また、反強磁性層の交換異方性磁界は、６００
（Ｏｅ）以上となる。次に、第１の磁界と直交する方向
の第２の磁界１０〜６００ Ｏｅ（８００〜４８０００
Ａ／ｍ）を印加しつつ、第２の熱処理温度（２５０〜２
７０℃）で、前記第２の積層体を熱処理すると、バイア
ス層の交換異方性磁界が生じ、フリー磁性層の磁化方向
が第１の磁界に対して交差する方向とされる。また、バ
イアス層の交換異方性磁界は、６００ Ｏｅ（４８００
０Ａ／ｍ）以上となる。

【００６３】このとき、第２の磁界を先の第１の熱処理
にて発生した反強磁性層の交換異方性磁界よりも小さく
しておけば、反強磁性層に第２の磁界が印加されても、
反強磁性層の交換異方性磁界が劣化することがなく、固
定磁性層の磁化方向を固定したままにすることが可能に
なる。このことにより、固定磁性層の磁化方向とフリー
磁性層の磁化方向とを交差する方向にすることができ
る。

【００６４】したがって、上記のスピンバルブ型薄膜磁
気素子の製造方法では、耐熱性に優れたＰｔＭｎ合金な
どの合金を反強磁性層だけでなくバイアス層にも使用
し、固定磁性層の磁化方向に悪影響を与えることなく、
バイアス層にフリー磁性層の磁化方向を固定磁性層の磁
化方向に対して交差する方向に揃える交換異方性磁界を
発生させることができ、フリー磁性層の磁化方向を固定
磁性層の磁化方向に対して交差する方向に揃えることが
できるため、耐熱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となる。

【００６５】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法は、第１の積層体の上に軟磁性層を形成し、
前記軟磁性層の上にバイアス層を形成する方法であるの
で、軟磁性層を形成したのち、真空を破ることなく前記
バイアス層を形成することができ、前記バイアス層が形
成される表面をイオンミリングや逆スパッタによりクリ
ーニングする必要がないため、再付着物によるコンタミ
や、表面の結晶状態の乱れによる交換異方性磁界の発生
に対する悪影響など、クリーニングすることに起因する
不都合が生じない優れた製造方法とすることができる。
また、前記バイアス層を形成する前に前記バイアス層が
形成される面をクリーニングする必要がないため、容易
に製造することができる。

【００６６】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、スライ
ダに上記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。このような薄膜磁気ヘッドとする
ことで、耐久性および耐熱性、耐食性に優れ、十分な交
換異方性磁界が得られる信頼性の高い薄膜磁気ヘッドと
することができる。

【００６７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の実施形態について、図面を参照して詳しく
説明する。 ［第１の実施形態］図１は、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記録媒体との対向面
側から見た場合の構造を示した断面図、図５および図６
は、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜
磁気ヘッドを示した図である。

【００６８】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の上
下には、ギャップ層を介してシールド層が形成され、ス
ピンバルブ型薄膜磁気素子、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。

【００６９】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５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。

【００７０】図５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して
いる。このスライダ１５１の媒体対向面１５２には、レ
ール１５１ａ、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。

【００７１】図６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Ａｌ₂Ｏ₃
などからなる非磁性絶縁体の下地層２００と、下地層２
００の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１６３に積層された下部ギャ
ップ層１６４と、媒体対向面１５２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１
６６と、上部ギャップ層１６６を覆う上部シールド層１
６７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。

【００７２】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。

【００７３】図１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子１
は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、フリー磁
性層が一層ずつ形成された、いわゆるボトム型のシング
ルスピンバルブ型薄膜磁気素子である。また、この例の
スピンバルブ型薄膜磁気素子１は、反強磁性材料をバイ
アス層として使用するエクスチェンジバイアス方式によ
り、フリー磁性層の磁化方向を固定磁性層の磁化方向に
対して交差する方向に揃えるものである。前記エクスチ
ェンジバイアス方式は、不感領域があるため実効トラッ
ク幅の制御が困難であるハードバイアス方式と比較し
て、高密度記録に対応するトラック幅の狭いスピンバル
ブ型薄膜磁気素子に適した方式である。

【００７４】図１において、符号Ｋは基板を示してい
る。この基板Ｋの上には、反強磁性層２が形成されてい
る。更に、前記反強磁性層２の上には、固定磁性層３が
形成され、この固定磁性層３の上には、非磁性導電層４
が形成され、更に、前記非磁性導電層４の上には、フリ
ー磁性層５が形成されている。また、前記フリー磁性層
５の上には、軟磁性層７、７がトラック幅Ｔｗに相当す
る間隔を開けて設けられている。前記軟磁性層７、７の
上にはバイアス層６、６が設けられ、前記バイアス層
６、６の上には導電層８、８が形成されている。

【００７５】前記基板Ｋは、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ系セラミ
ックス１５１などの表面に、非磁性絶縁体のＡｌ₂Ｏ
₃（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が順次形成されている。

【００７６】前記反強磁性層２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ものである。これ
らの合金からなる反強磁性層２は、耐熱性、耐食性に優
れるという特徴を有している。特に前記反強磁性層２
は、下記の組成式からなる合金であることが好ましい。 Ｘ_mＭｎ_100-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≦６０原子％である。

【００７７】更に、前記反強磁性層２は、下記の組成式
からなる合金であっても良い。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n 但し、Ｄ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ｍ、ｎは４８原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０.２原
子％≦ｎ≦４０原子％である。

【００７８】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記反強磁性層は、下記の組成式からなる
合金であることが望ましい。 Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j 但し、Ｌ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、ｊは、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦
６０原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％である。ま
た、組成比を示すｑ、ｊが、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦５８
原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％であることがよ
り好ましい。

【００７９】前記固定磁性層３は、例えば、Ｃｏ膜、Ｎ
ｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮ
ｉ合金などで形成されている。図１に示す固定磁性層３
は、反強磁性層２に接して形成され、磁場中熱処理を施
すことにより、前記固定磁性層３と前記反強磁性層２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。前記固定磁性層３の磁化方向は、図
示Ｙ方向、即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。

【００８０】また、前記非磁性導電層４は、Ｃｕ、Ａ
ｕ、Ａｇなどの非磁性導電膜により形成されることが好
ましい。

【００８１】また、前記フリー磁性層５は、前記固定磁
性層３と同様の材質などで形成されることが好ましい。
前記フリー磁性層５は、バイアス層６からのバイアス磁
界によって磁化され、図示Ｘ１方向と反対方向、即ち固
定磁性層３の磁化方向と交差する方向に磁化方向が揃え
られている。前記フリー磁性層５が前記バイアス層６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
ズの発生が防止される。

【００８２】前記軟磁性層７は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃ
ｏーＦｅ合金、ＣｏーＮｉーＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金、
ＮｉＦｅ合金などで形成され、中でも、フリー磁性層５
を構成する材料と同一の合金で形成されることが好まし
く、フリー磁性層５の表面がＮｉＦｅ合金で形成されて
いる場合は、軟磁性層７をＮｉＦｅ合金で形成すること
が好ましい。これは、軟磁性層７を、フリー磁性層５を
構成する材料と同一とした方が、軟磁性層７とフリー磁
性層５の界面での強磁性結合が確実となり、バイアス層
６と軟磁性層７との界面に発生させた一方向異方性の交
換結合磁界を軟磁性層７を介してフリー磁性層５へ伝搬
させることが可能となる。

【００８３】前記バイアス層６は、前記反強磁性層２と
同様に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、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、軟磁性層
７との界面にて交換異方性磁界が発現されて、交換異方
性磁界が軟磁性層７へ伝搬し、軟磁性層７とフリー磁性
層５との界面で発生する強磁性結合によりフリー磁性層
５を一定の方向に磁化するものである。そして、これら
の合金からなるバイアス層６は、耐熱性、耐食性に優れ
るという特徴を有している。

【００８４】特に前記バイアス層６は、下記の組成式か
らなる合金であることが好ましい。 Ｘ_mＭｎ_100-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。更に、バイア
ス層６は、下記の組成式からなる合金であっても良い。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n 但し、Ｄ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ｍ、ｎは５２原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０.２原
子％≦ｎ≦４０原子％である。

【００８５】更にまた、上記のスピンバルブ型薄膜磁気
素子においては、前記バイアス層は、下記の組成式から
なる合金であってもよい。 Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j 但し、Ｌ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、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦
６０原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％である。ま
た、前記導電層８、８は、例えば、Ａｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔ
ａなどで形成されることが好ましい。

【００８６】このスピンバルブ型薄膜磁気素子１におい
ては、導電層８、８からフリー磁性層５、非磁性導電層
４、固定磁性層３に定常電流が与えられ、図示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、前記フリー磁性層５の磁化方向が図示Ｘ方
向と反対方向から図示Ｙ方向に向けて変動する。このフ
リー磁性層５内での磁化方向の変動と固定磁性層３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。

【００８７】次に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子１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１における反強磁性層２およびバイ
アス層６、６の位置によって、熱処理により発生する反
強磁性層２およびバイアス層６、６の交換異方性磁界の
大きさが相違する性質を利用してなされたものであり、
１度目の熱処理で固定磁性層３の磁化方向を固定し、２
度目の熱処理でフリー磁性層５の磁化方向を前記固定磁
性層３の磁化方向と交差する方向に揃えるものである。

【００８８】即ち、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子１の製造方法では、基板Ｋ上に、反強磁性層２と、固
定磁性層３と、非磁性導電層４と、フリー磁性層５とを
順次積層して図２に示す第１の積層体ａ１を形成したの
ち、前記第１の積層体ａ１にトラック幅Ｔｗ方向と直交
する方向（図２の紙面垂直方向）である第１の磁界を印
加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、前記反強磁性
層２に交換異方性磁界を発生させて、前記固定磁性層３
の磁化を固定する。

【００８９】次に、図３に示すように、前記第１の積層
体ａ１の上に、トラック幅Ｔｗに相当する幅の基端部を
有するリフトオフ用レジスト３５１を形成し、マスクと
なるリフトオフ用レジスト３５１で覆われていないフリ
ー磁性層５の表面をＡｒなどの希ガスにより、イオンミ
リング法や逆スパッタ法によりクリーニングを行う。つ
いで、図４に示すように、トラック幅Ｔｗに相当する間
隔を開けて露出したフリー磁性層５の表面およびリフト
オフレジスト３５１上に、軟磁性層７、７を形成し、続
いて、前記軟磁性層７、７の上にバイアス層６、６を形
成し、更に、前記バイアス層６、６の上に導電層８、８
を形成したのち、リフトオフレジスト３５１をエッチン
グにより除去すると、図１に示すスピンバルブ型薄膜磁
気素子１と同じ形状の第２の積層体ａ２が得られる。

【００９０】このようにして得られた第２の積層体ａ２
に対し、トラック幅Ｔｗ方向に前記反強磁性層２の交換
異方性磁界よりも小さい第２の磁界を印加しつつ、第２
の熱処理温度で熱処理し、前記フリー磁性層５に前記固
定磁性層３の磁化方向と交差する方向のバイアス磁界を
付与することによって、スピンバルブ型薄膜磁気素子１
が得られる。

【００９１】次に、反強磁性層の熱処理温度と交換異方
性磁界との関係について、図２１、図２２、図２３を参
照して詳しく説明する。図２１に示した■印は、基板と
フリー磁性層の間に反強磁性層を配置したボトム型シン
グルスピンバルブ薄膜磁気素子の交換異方性磁界の熱処
理温度依存性を示し、図２１に示した◆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した
トップ型シングルスピンバルブ薄膜磁気素子の交換異方
性磁界の熱処理温度依存性を示す。従って、◆印のトッ
プ型シングルスピンバルブ薄膜磁気素子の反強磁性層
は、■印のボトム型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。

【００９２】具体的には、図２１に示した◆印で示した
トップ型スピンバルブ型薄膜磁気素子は、図２４に示す
ようにＳｉの基板Ｋの上にＡｌ₂Ｏ₃（厚さ１０００Å）
からなる下地絶縁層２００、Ｔａ（厚さ５０Å）からな
る下地層２１０、ＮｉＦｅ合金（厚さ７０Å）、Ｃｏ層
（厚さ１０Å）の２層からなるフリー磁性層５、Ｃｕ
（厚さ３０Å）からなる非磁性導電層４、Ｃｏ（厚さ２
５Å）からなる固定磁性層３、Ｐｔ_55.4Ｍｎ_44.6（厚さ
３００Å）からなる反強磁性層２、Ｔａ（厚さ５０Å）
からなる保護層２２０の順に形成された構成のものであ
る。

【００９３】また、図２１に示した■印で示したボトム
型スピンバルブ型薄膜磁気素子は、図２３に示すよう
に、Ｓｉ基板Ｋの上にＡｌ₂Ｏ₃（厚さ１０００Å）から
なる下地絶縁層２００、Ｔａ（厚さ３０Å）からなる下
地層２１０、Ｐｔ_54.4Ｍｎ_45.6（厚さ３００Å）からな
る反強磁性層２、Ｃｏ（厚さ２５Å）からなる固定磁性
層３、Ｃｕ（厚さ２６Å）からなる非磁性導電層４、Ｃ
ｏ層（厚さ１０Å）、ＮｉＦｅ合金（厚さ７０Å）の２
層からなるフリー磁性層５、Ｔａ（厚さ５０Å）からな
る保護層２２０の順に形成された構成のものである。

【００９４】即ち、◆印で示したトップ型スピンバルブ
型薄膜磁気素子は、反強磁性層２が固定磁性層３の上側
に配置され、Ｓｉ基板Ｋと反強磁性層２との間には、フ
リー磁性層５、非磁性導電層４、固定磁性層３が挟まれ
て形成されている。即ち、■印で示したボトム型スピン
バルブ型薄膜磁気素子は、反強磁性層２が固定磁性層３
の下側に配置され、Ｓｉ基板Ｋと反強磁性層２との間に
は、固定磁性層３、非磁性導電層４、フリー磁性層５が
形成されていない構造とされる。

【００９５】図２１に示すように、■印で示す反強磁性
層（Ｐｔ_55.4Ｍｎ_44.6）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（Ｏ
ｅ）程度になって一定となる。また、◆印で示す反強磁
性層（Ｐｔ_54.4Ｍｎ_45.6）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
置された反強磁性層（■印）は、基板より離れた位置に
配置された反強磁性層（◆印）と比較して、比較的低い
熱処理温度で高い交換異方性磁界が得られることがわか
る。

【００９６】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子１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
は、反強磁性層２と基板Ｋとの距離が近い（または、固
定磁性層３の下に反強磁性層２が配置された）ボトム型
スピンバルブ型薄膜磁気素子１であり、前記反強磁性層
２に使用される合金と同様の材料によって形成されたバ
イアス層６が反強磁性層２よりも基板Ｋから遠い位置に
配置されている。

【００９７】したがって、例えば、第１の磁界を印加し
つつ、第１の熱処理温度（２２０〜２７０℃）で前記第
１の積層体ａ１を熱処理すると、反強磁性層２に交換異
方性磁界が生じ、固定磁性層３の磁化方向が固定され
る。また、反強磁性層２の交換異方性磁界は、６００
Ｏｅ（４８０００Ａ／ｍ）以上となる。次に、第１の磁
界と直交する方向の第２の磁界を印加しつつ、第２の熱
処理温度（２５０〜２７０℃）で前記第２の積層体ａ２
を熱処理すると、フリー磁性層５の磁化方向が第１の磁
界に対して交差する方向とされる。また、バイアス層６
の交換異方性磁界は、６００ Ｏｅ（４８０００Ａ／
ｍ）以上となる。

【００９８】このとき、第２の磁界を先の熱処理にて発
生した反強磁性層２の交換異方性磁界よりも小さくして
おけば、反強磁性層２に第２の磁界が印加されても、反
強磁性層２の交換異方性磁界が劣化することがなく、固
定磁性層３の磁化方向を固定したままにすることが可能
になる。このことにより、固定磁性層３の磁化方向とフ
リー磁性層５の磁化方向とを交差する方向にすることが
できる。

【００９９】第１の熱処理温度は、２２０℃〜２７０℃
の範囲とすることが好ましい。第１の熱処理温度が２２
０℃未満であると、反強磁性層２の交換異方性磁界が２
００（Ｏｅ）以下となって、固定磁性層３の磁化が高く
ならず、固定磁性層３の磁化方向が２度目の熱処理によ
りフリー磁性層５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い。一方、第１の熱処理温度が２７
０℃を越えると、各層の界面、とくに、非磁性導電層４
であるＣｕ層とフリー磁性層５またはＣｕ層と固定磁性
層３との界面での原子の熱拡散などによる磁気抵抗効果
の劣化を引き起こすため好ましくない。また、第１の熱
処理温度を２３０℃〜２７０℃の範囲とすれば、反強磁
性層２の交換異方性磁界を４００ Ｏｅ（３２０００Ａ
／ｍ）以上とすることができ、固定磁性層３の磁化を大
きくすることができるのでより好ましい。

【０１００】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、バイアス層６の交換異方性磁界を４
００Ｏｅ（３２０００Ａ／ｍ）以上にすることができな
くなって、フリー磁性層５に印加する縦バイアス磁界を
大きくすることができなくなるので好ましくない。一
方、第２の熱処理温度が２７０℃を越えても、もはやバ
イアス層６の交換異方性磁界は一定となって増大せず、
層界面での原子熱拡散などによる磁気抵抗効果の劣化を
引き起こすので好ましくない。

【０１０１】前記第１の磁界は、１０ Ｏｅ（８００Ａ
／ｍ）程度以上とすることが好ましい。第１の磁界が１
０ Ｏｅ（８００Ａ／ｍ）未満であると、反強磁性層２
の交換異方性磁界が十分に得られないため好ましくな
い。また、前記第２の磁界は、１度目の熱処理で発生し
た反強磁性層２の交換結合磁界よりも小さい磁界とさ
れ、１０〜６００ Ｏｅ（８００〜４８０００Ａ／ｍ）
程度の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、２
００ Ｏｅ（１６００Ａ／ｍ）程度である。第２の磁界
が１０ Ｏｅ（８００Ａ／ｍ）未満であると、バイアス
層６の交換異方性磁界が十分に得られないため好ましく
ない。一方、第２の磁界が６００ Ｏｅ（８００〜４８
０００Ａ／ｍ）を越えると、１度目の熱処理で発生した
反強磁性層の交換結合磁界を劣化させるおそれがあるた
め好ましくない。

【０１０２】次に、熱処理温度が２４５℃または２７０
℃である場合における反強磁性層の組成と交換異方性磁
界との関係について図２２を参照して詳しく説明する。
図示△印は、フリー磁性層よりも基板から離れた位置に
反強磁性層を配置した（または、固定磁性層の上に反強
磁性層が配置された）トップ型シングルスピンバルブ薄
膜磁気素子の反強磁性層の組成と交換異方性磁界との関
係を示すものであり、図示△印は２７０℃で熱処理した
ものである。図示○印及び●印は、基板とフリー磁性層
の間に反強磁性層を配置した（または、固定磁性層の下
に反強磁性層が配置された）ボトム型シングルスピンバ
ルブ薄膜磁気素子の反強磁性層の組成と交換異方性磁界
との関係を示すものであり、図示○印は２７０℃、図示
●印は２４５℃で熱処理したものである。

【０１０３】具体的には、△印で示したトップ型スピン
バルブ型薄膜磁気素子は、図２４に示すように、Ｓｉ基
板Ｋの上にＡｌ₂Ｏ₃（厚さ１０００Å）からなる下地絶
縁層２００、Ｔａ（厚さ５０Å）からなる下地層２１
０、ＮｉＦｅ合金（厚さ７０Å）、Ｃｏ（厚さ１０Å）
からなる２層のフリー磁性層５、Ｃｕ（厚さ３０Å）か
らなる非磁性導電層４、Ｃｏ（厚さ２５Å）からなる固
定磁性層３、Ｐｔ_mＭｎ_t（厚さ３００Å）からなる反強
磁性層２、Ｔａ（厚さ５０Å）からなる保護層２２０か
らなる構成のものである。

【０１０４】一方、○印及び●印で示したボトム型スピ
ンバルブ型薄膜磁気素子は、図２３に示すように、Ｓｉ
基板Ｋの上にＡｌ₂Ｏ₃（厚さ１０００Å）からなる下地
絶縁層２００、Ｔａ（厚さ３０Å）からなる下地層２１
０、Ｐｔ_mＭｎ_100-m（厚さ３００Å）からなる反強磁性
層２、Ｃｏ（厚さ２５Å）からなる固定磁性層３、Ｃｕ
（厚さ２６Å）からなる非磁性導電層４、Ｃｏ（厚さ１
０Å）、ＮｉＦｅ合金（厚さ７０Å）の２層からなるフ
リー磁性層５、Ｔａ（厚さ５０Å）からなる保護層２２
０からなる構成のものである。

【０１０５】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子１の
製造方法では、図２２に示すボトム型スピンバルブ型薄
膜磁気素子およびトップ型スピンバルブ型薄膜磁気素子
の反強磁性層の性質を利用している。即ち、ボトム型ス
ピンバルブ型薄膜磁気素子である本発明のスピンバルブ
型薄膜磁気素子１では、反強磁性層２に使用される合金
の組成範囲は、図２３に示すボトム型スピンバルブ型薄
膜磁気素子の反強磁性層と同様とすることが好ましく、
前記バイアス層６に使用される合金の組成範囲は、図２
４に示すトップ型スピンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁
性層と同様とすることが好ましい。

【０１０６】また、図２２から明らかなように、ボトム
型スピンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁性層、ここでは
前記反強磁性層２をＸ_mＭｎ_100-m（但しＸは、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、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は、組成比を示すｍ
が、４８原子％≦ｍ≦６０原子％であることが好まし
い。ｍが４８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、Ｘ_mＭ
ｎ_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（交換異方性磁界）を示さなくなるの
で好ましくない。

【０１０７】また、組成比ｍのより好ましい範囲は、４
８原子％≦ｍ≦５８原子％である。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
１の熱処理を行っても、Ｘ_mＭｎ_100-mの結晶格子がＬ１
０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。ｍの更に好ましい範囲は、４
９.８原子％≦ｍ≦５８原子％であり、熱処理温度２７
０℃の第２の熱処理を行った後に４００ Ｏｅ（３２０
００Ａ／ｍ）以上の交換異方性磁界が得られる。

【０１０８】また、ボトム型スピンバルブ型薄膜磁気素
子の反強磁性層、即ち前記反強磁性層２をＰｔ_mＭｎ
_100-m-nＤ_n（但し、Ｄは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉ
ｒ、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ｍ、ｎは、４８原子％≦
ｍ＋ｎ≦６０原子％、０.２原子％≦ｎ≦４０原子％で
あることが好ましい。組成比ｍ＋ｎが４８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、Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n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、組成比ｎが０.
２原子％未満であると、反強磁性層２の結晶格子の規則
化の促進の効果、即ち、交換異方性磁界を大きくする効
果が乏しくなるので好ましくなく、組成比ｎが４０原子
％を越えると、逆に交換異方性磁界が減少するので好ま
しくない。

【０１０９】また、組成比ｍ＋ｎのより好ましい範囲
は、４８原子％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％である。組成比ｍ
＋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１の熱処理を行っても、Ｐｔ_mＭ
ｎ_100-m-nＤ_n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、組成比ｍ＋ｎの更に好ましい範囲は、４９.
８原子％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％、０.２％≦ｎ≦４０で
あり、４００ Ｏｅ（３２０００Ａ／ｍ）以上の交換異
方性磁界が得られる。

【０１１０】また、ボトム型スピンバルブ型薄膜磁気素
子の反強磁性層、即ち前記反強磁性層２をＰｔ_qＭｎ
_100-q-jＬ_j（但し、Ｌは、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）としたとき、組成比を示すｑ、ｊは、４
８原子％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％、０.２原子％≦ｊ≦１
０原子％であることが好ましい。組成比ｑ＋ｊが４８原
子％未満または６０原子％を越えると、熱処理温度２７
０℃の第２の熱処理を行っても、Ｐｔ_qＭｎ_100-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、組成
比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１０原子％を越えると、一方向性交
換異方性磁界が低下してしまうので好ましくない。

【０１１１】また、組成比を示すｑ＋ｊのより好ましい
範囲は、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％である。組成
比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１の熱処理を行っても、Ｐ
ｔ_qＭｎ_100-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、組成比を示すｑ＋ｊの更に好ましい範囲
は、４９.８原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％、０.２原子％
≦ｊ≦１０原子％であり、４００ Ｏｅ（３２０００Ａ
／ｍ）以上の交換異方性磁界が得られる。

【０１１２】図２２から明らかなように、トップ型のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁性層、ここでは前記
バイアス層６をＸ_mＭｎ_100-m（但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、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は、組成比ｍが、５
２原子％≦ｍ≦６０原子％であることが好ましい。組成
比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、Ｘ
_mＭｎ_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、組成比ｍのより好ましい範囲は、５２.８原子％
≦ｍ≦５９.２原子％であり、２００ Ｏｅ（１６０００
Ａ／ｍ）以上の交換異方性磁界、即ち、バイアス磁界が
得られる。

【０１１３】また、トップ型スピンバルブ型薄膜磁気素
子の反強磁性層、即ち前記バイアス層６をＰｔ_mＭｎ
_100-m-nＤ_n（但し、Ｄは、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏ
ｓ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ｍ、ｎは、５２原子％≦ｍ＋ｎ≦
６０原子％、０.２原子％≦ｎ≦４０原子％であること
が好ましい。

【０１１４】組成比ｍ＋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、Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n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、組成比ｎが０.２原子％
未満であると、反強磁性層２の結晶格子の規則化の促進
の効果、即ち、交換異方性磁界を大きくする効果が乏し
くなるので好ましくなく、組成比ｎが４０原子％を越え
ると、逆に交換異方性磁界が減少するので好ましくな
い。更に、組成比ｍ＋ｎのより好ましい範囲は、５２.
８原子％≦ｍ＋ｎ≦５９.２原子％、０.２原子％≦ｎ≦
４０原子％であり、２００ Ｏｅ（１６０００Ａ／ｍ）
以上の交換異方性磁界、即ち、バイアス磁界が得られ
る。

【０１１５】また、トップ型スピンバルブ型薄膜磁気素
子の反強磁性層、即ち前記バイアス層６をＰｔ_qＭｎ
_100-q-jＬ_j（但し、Ｌは、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）としたとき、組成比を示すｑ、ｊは、５
２原子％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％、０.２原子％≦ｊ≦１
０原子％であることが好ましい。組成比ｑ＋ｊが５２原
子％未満または６０原子％を越えると、熱処理温度２７
０℃の第２の熱処理を行っても、Ｐｔ_qＭｎ_100-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、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。

【０１１６】また、組成比ｍ＋ｎのより好ましい範囲
は、５２.８原子％≦ｍ＋ｎ≦５９.２原子％、０.２原
子％≦ｎ≦４０原子％であり、２００（Ｏｅ）以上の交
換異方性磁界、即ち、バイアス磁界が得られる。

【０１１７】また、図２２から明らかなように、ボトム
型スピンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁性層ここでは前
記反強磁性層２、およびトップ型スピンバルブ型薄膜磁
気素子の反強磁性層ここでは前記バイアス層６がＸ_mＭ
ｎ_100-m（但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒ
ｕ、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、前記反強磁性層２および前記バイアス
層６の組成比を示すｍが、５２原子％≦ｍ≦５８原子％
であることが好ましい。

【０１１８】組成比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、前記バイア
ス層６を構成するＸ_m Ｍｎ_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、組成比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
前記反強磁性層２を構成するＸ_mＭｎ_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
さなくなり、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理を行っ
た際、固定磁性層３の磁化方向がバイアス層６の磁化方
向と同一に磁化されたり、固定磁性層３の磁化方向がバ
イアス層６の磁化方向と直交しなくなり、結果として、
再生出力波形の対称性が得られなくなるので好ましくな
い。

【０１１９】また、前記反強磁性層２および前記バイア
ス層６が、Ｘ_mＭｎ_100-mからなる合金としたとき、反強
磁性層２およびバイアス層６の組成比を示すｍが、５２
原子％≦ｍ≦５６.３原子％であることがより好まし
い。

【０１２０】組成比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、バイアス層６
を構成する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を示さなくなる
ので好ましくない。また、組成比ｍが５６.３原子％を
越えると、反強磁性層２による交換異方性磁界よりもバ
イアス層６による交換異方性磁界の方が大きくなり、熱
処理温度２７０℃の第２の熱処理を行う場合に、反強磁
性層２による交換異方性磁界よりも大きな外部磁界をバ
イアス層６に印加することとなり、熱処理温度２７０℃
の第２の熱処理の際に、固定磁性層３がフリー磁性層５
の磁化と同一の方向に磁化されたり、第２の熱処理の際
にフリー磁性層５の磁化方向と固定磁性層３の磁化方向
とを直交方向に揃え難くなるので好ましくない。

【０１２１】従って、反強磁性層２およびバイアス層６
の上記組成比が５２原子％≦ｍ≦５６.３原子％の範囲
であれば、第１の熱処理時に反強磁性層２の交換異方性
磁界が発生し、第２の熱処理を行った後も反強磁性層２
の交換異方性磁界がバイアス層６の交換結合磁界よりも
大きくなるので、磁気記録媒体からの信号磁界の印加に
対し、固定磁性層３の磁化方向は変化せずに固定され、
フリー磁性層５の磁化方向はスムーズに変化することが
できるため好ましい。

【０１２２】また、反強磁性層２およびバイアス層６が
Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n（但し、Ｄ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）としたとき、組成比を示すｍ、ｎは、５２原子
％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％、０.２原子％≦ｎ≦４０原子
％であることが好ましい。

【０１２３】組成比ｍ＋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、前記バ
イアス層６を構成するＰｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n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＋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、前記反強磁性層２を構成するＰｔ_mＭｎ
_100-m-nＤ_n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り、熱処理温度２７０
℃の第２の熱処理を行った際に、固定磁性層３の磁化方
向がバイアス層６の磁化方向と同一とされたり、固定磁
性層３の磁化方向がバイアス層６の磁化方向と直交しな
くなり、結果として、再生出力波形の対称性が得られな
くなるので好ましくない。

【０１２４】また、組成比ｎが０.２原子％未満である
と、元素Ｄ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。

【０１２５】また、前記反強磁性層２およびバイアス層
６が、Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_nからなる合金としたとき、
組成比を示すｍ、ｎが、５２原子％≦ｍ＋ｎ≦５６.３
原子％、０.２原子％≦ｎ≦４０原子％であることがよ
り好ましい。

【０１２６】組成比ｍ＋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、前記バ
イアス層６を構成するＰｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n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、組成比ｍ＋ｎが
５６.３原子％を越えると、反強磁性層２による交換異
方性磁界よりもバイアス層６による交換異方性磁界の方
が大きくなり、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理を行
う場合に、反強磁性層２による交換異方性磁界よりも大
きな外部磁界がバイアス層６に印加されることとなり、
熱処理温度２７０℃の第２の熱処理の際に、固定磁性層
３がフリー磁性層５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、フリー磁性層５の磁化方向と
固定磁性層３の磁化方向とを直交方向に揃え難くなるの
で好ましくない。

【０１２７】また、組成比ｎが０.２原子％未満である
と、元素Ｄ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。

【０１２８】従って、反強磁性層２およびバイアス層６
の上記組成比が５２原子％≦ｍ＋ｎ≦５６.３原子％で
あり、０.２原子％≦ｎ≦４０原子％であれば、第１の
熱処理時に反強磁性層２の交換異方性磁界が発生し、第
２の熱処理を行った後、反強磁性層２の交換異方性磁界
がバイアス層６の交換結合磁界よりも大きくなるので、
磁気記録媒体からの信号磁界の印加に対し、固定磁性層
３の磁化方向は変化せずに固定され、フリー磁性層５の
磁化方向はスムーズに変化することができるため好まし
い。

【０１２９】また、反強磁性層２およびバイアス層６
が、Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j（但しＬ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）からなる組成の合金とした
とき、組成比を示すｑ、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５
８原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％であることが
好ましい。

【０１３０】組成比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、前記バ
イアス層６を構成するＰｔ_qＭｎ_100-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、組成比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、前記反強磁性層２を構成するＰｔ_qＭ
ｎ_100-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り、熱処理温度２７
０℃の第２の熱処理を行った際に、固定磁性層３の磁化
方向がバイアス層６の磁化方向と同一とされたり、固定
磁性層３の磁化方向がバイアス層６の磁化方向と直交し
なくなり、結果として、再生出力波形の対称性が得られ
なくなるので好ましくない。

【０１３１】また、組成比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。

【０１３２】また、前記反強磁性層２およびバイアス層
６が、Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j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≦５６.３
原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％であることがよ
り好ましい。

【０１３３】組成比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、前記バ
イアス層６を構成するＰｔ_qＭｎ_100-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、組成比ｑ＋ｊが
５６.３原子％を越えると、反強磁性層２による交換異
方性磁界よりもバイアス層６による交換異方性磁界の方
が大きくなり、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理を行
う場合に、反強磁性層２による交換異方性磁界よりも大
きな外部磁界がバイアス層６に印加されることとなり、
熱処理温度２７０℃の第２の熱処理の際に、固定磁性層
３がフリー磁性層５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、フリー磁性層５の磁化方向と
固定磁性層３の磁化方向とを直交方向に揃え難くなるの
で好ましくない。

【０１３４】また、組成比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。

【０１３５】従って、反強磁性層２およびバイアス層６
の上記組成比が５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５６.３原子％で
あり、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％であれば、第１の
熱処理時に反強磁性層２の交換異方性磁界が発生し、第
２の熱処理を行った後、反強磁性層２の交換異方性磁界
がバイアス層６の交換結合磁界よりも大きくなるので、
磁気記録媒体からの信号磁界の印加に対して、固定磁性
層３の磁化方向は変化せずに固定され、フリー磁性層５
の磁化方向はスムーズに変化することができるため好ま
しい。

【０１３６】また、ボトム型スピンバルブ型薄膜磁気素
子の反強磁性層、ここでは前記反強磁性層２の組成と、
トップ型スピンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁性層ここ
では前記バイアス層６の組成を異ならしめ、例えば反強
磁性層２のＭｎ濃度をバイアス層６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結合磁
界の差をより顕著にでき、第２の熱処理後にフリー磁性
層５と固定磁性層３の磁化をより確実に直交状態とする
ことが可能となる。また、第２の熱処理後のＭｎ濃度を
異ならしめた反強磁性層２とバイアス層６の両者の交換
異方性磁界の差を、更に顕著にすることができ、磁気記
録媒体からの信号磁界の印加に対し、固定磁性層３の磁
化方向は変化せずに固定され、フリー磁性層５の磁化方
向はスムーズに変化することが可能となる。

【０１３７】即ち、バイアス層６を、Ｘ_mＭｎ_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５２原子％≦
ｍ≦６０原子％）からなる合金とし、反強磁性層２を、
Ｘ_mＭｎ_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、４８原子％≦ｍ≦５８原子％）からなる合金とす
ることがより好ましい。

【０１３８】バイアス層６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２２に示すよ
うに、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理を行っても、
バイアス層６を構成するＸ_mＭｎ_100-mの結晶格子がＬ１
０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、一方向交換結合磁界を示さなく
なるので好ましくない。また、反強磁性層２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反強
磁性層２を構成するＸ_mＭｎ_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。

【０１３９】よって、第１の熱処理温度２４５℃の第１
の熱処理を行った後に、反強磁性層２の交換異方性磁界
を発生させ、かつ第２の熱処理温度が２７０℃の第２の
熱処理時に、反強磁性層２の交換異方性磁界よりも小さ
な外部磁界を印加して、第２の熱処理を行った後に、反
強磁性層２の交換異方性磁界がバイアス層６の交換異方
性磁界よりも大きくなるように、反強磁性層２の組成比
（４８原子％≦ｍ≦５８原子％）とバイアス層６の組成
比（５２原子％≦ｍ≦６０原子％）の範囲の中から各々
の組成比を異ならせて選択すればよい。

【０１４０】このような条件を満たす組成比を各々選択
して組成範囲を異ならしめることにより、反強磁性層２
とバイアス層６を同一組成で形成した場合よりも、第２
の熱処理時における反強磁性層２の交換結合磁界とバイ
アス層６の交換異方性磁界の差を顕著にできる組み合わ
せが可能になり、設計の自由度が向上する。また、第１
の熱処理の際に、反強磁性層２の交換異方性磁界を発生
させ、第２の熱処理の際に、反強磁性層２の交換異方性
磁界よりも小さな外部磁界を印加させることにより、反
強磁性層２の交換異方性磁界を劣化または磁化方向を変
えることがなく、固定磁性層３の磁化方向を強固に固定
したまま、フリー磁性層５と固定磁性層３の磁化方向を
交差させることができる。

【０１４１】更に、第２の熱処理後に、反強磁性層２の
交換異方性磁界をバイアス層６の交換異方性磁界よりも
大きくすることができ、磁気記録媒体からの信号磁界の
印加に対して、固定磁性層３の磁化方向が変化せずに固
定され、フリー磁性層５の磁化方向はスムーズに変化す
ることが可能となる。

【０１４２】反強磁性層２とバイアス層６の好ましい別
の組み合わせは、バイアス層６を、Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ
_n（Ｄ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ｍ、ｎ
が、５２原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０.２原子％≦
ｎ≦４０原子％）からなる合金とし、反強磁性層２を、
Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n（但し、Ｄ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、組成比を示すｍ、ｎは、４８原子％≦ｍ＋ｎ
≦５８原子％、０.２原子％≦ｎ≦４０原子％）からな
る合金とすることが好ましい。

【０１４３】バイアス層６の組成を示すｍ＋ｎが５２原
子％未満若しくは６０原子％を越えると、熱処理温度２
７０℃の第２の熱処理を行っても、バイアス層６を構成
するＰｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n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、バイアス層６の組成を示すｎが
０.２原子％未満であると、元素Ｄ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。

【０１４４】また、反強磁性層２の組成を示すｍ＋ｎ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、反強磁性層２
を構成するＰｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n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Ｄ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。

【０１４５】よって、第１の熱処理温度２４５℃の第１
の熱処理を行った後に、反強磁性層２の交換異方性磁界
を発生させ、かつ第２の熱処理温度が２７０℃の第２の
熱処理時に、反強磁性層２の交換異方性磁界よりも小さ
な外部磁界を印加して、第２の熱処理を行った後に、反
強磁性層２の交換異方性磁界がバイアス層６の交換異方
性磁界よりも大きくなるように、反強磁性層２の組成比
（４８原子％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％）とバイアス層６の
組成比（５２原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％）の範囲の中
から各々の組成比を異ならせて選択すればよい。

【０１４６】このような条件を満たす組成比を各々選択
して組成範囲を異ならしめることにより、反強磁性層２
とバイアス層６を同一組成で形成した場合よりも、第２
の熱処理時における各々の反強磁性層２の交換結合磁界
とバイアス層６の交換異方性磁界の差を顕著にできる組
み合わせが可能になり、設計の自由度が向上する。ま
た、第１の熱処理の際に、反強磁性層２の交換異方性磁
界を発生させ、第２の熱処理の際に、反強磁性層２の交
換異方性磁界よりも小さな外部磁界を印加させることに
より、反強磁性層２の交換異方性磁界を劣化または磁化
方向を変えることがなく、固定磁性層３の磁化方向を強
固に固定したまま、フリー磁性層５と固定磁性層３の磁
化方向を交差させることができる。

【０１４７】更に、第２の熱処理後に、反強磁性層２の
交換異方性磁界をバイアス層６の交換異方性磁界よりも
大きくでき、磁気記録媒体からの信号磁界の印加に対し
て、固定磁性層３の磁化方向が変化せずに固定され、フ
リー磁性層５の磁化方向はスムーズに変化することが可
能となる。

【０１４８】反強磁性層２とバイアス層６の好ましい別
の組み合わせは、バイアス層６をＰｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j
（但し、Ｌは、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、組成比を示すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦６０
原子％、０.２原子％≦ｊ≦１０原子％）からなる合金
とし、反強磁性層２を、Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j（但し、
Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋ
ｒ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≦１０原子％）からなる合金とするこ
とが好ましい。

【０１４９】バイアス層６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、バイアス層６を構
成するＰｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_jの結晶格子がＬ１０型の規
則格子へと規則化されにくくなり、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、バイアス層６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、組成比ｊ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。

【０１５０】また、反強磁性層２の組成を示すｑ＋ｊ
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、反強磁性
層２を構成するＰｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_jの結晶格子がＬ１
０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、反強磁性層２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。

【０１５１】よって、第１の熱処理温度２４５℃の第１
の熱処理を行った後に、反強磁性層２の交換異方性磁界
を発生させ、かつ第２の熱処理温度が２７０℃の第２の
熱処理時に、反強磁性層２の交換異方性磁界よりも小さ
な外部磁界を印加して、第２の熱処理を行った後に、反
強磁性層２の交換異方性磁界がバイアス層６の交換異方
性磁界よりも大きくなるように、反強磁性層２の組成比
（４８原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％）とバイアス層６の
組成比（５２原子％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％）の範囲の中
から各々の組成比を異ならせて選択すればよい。

【０１５２】このような条件を満たす組成比を各々選択
して組成範囲を異ならしめることにより、反強磁性層２
とバイアス層６を同一組成で形成した場合よりも、第１
の熱処理時および第２の熱処理時における各々の反強磁
性層２の交換結合磁界とバイアス層６の交換異方性磁界
の差を顕著にできる組み合わせが可能になり、設計の自
由度が向上する。また、第１の熱処理の際に、反強磁性
層２の交換異方性磁界を発生させ、第２の熱処理の際
に、反強磁性層２の交換異方性磁界よりも小さな外部磁
界を印加させることにより、反強磁性層２の交換異方性
磁界を劣化または磁化方向を変えることがなく、固定磁
性層３の磁化方向を強固に固定したまま、フリー磁性層
５と固定磁性層３の磁化方向を交差させることができ
る。

【０１５３】更に、第２の熱処理後に、反強磁性層２の
交換異方性磁界をバイアス層６の交換異方性磁界よりも
大きくでき、磁気記録媒体からの信号磁界の印加に対
し、固定磁性層３の磁化方向が変化せずに固定され、フ
リー磁性層５の磁化方向はスムーズに変化することが可
能となる。

【０１５４】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子１
では、反強磁性層２およびバイアス層６が、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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もので
あるので、交換異方性磁界の温度特性が良好となり、耐
熱性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子１となる。

【０１５５】例えば、ＰｔＭｎ合金のブロッキング温度
は、３８０℃程度であり、従来のスピンバルブ型薄膜磁
気素子においてバイアス層に用いられていたＦｅＭｎ合
金の１５０℃と比較して高い。したがって、装置内の温
度が高温となる薄膜磁気ヘッドなどの装置に備えられた
場合の耐久性が良好で、温度変化による交換異方性磁界
（交換結合磁界）の変動が少ない優れたスピンバルブ型
薄膜磁気素子１とすることができる。

【０１５６】更にまた、反強磁性層２を上記の材料で形
成することで、ブロッキング温度が高いものとなり、反
強磁性層２に大きな交換異方性磁界を発生させることが
できるため、固定磁性層３の磁化方向を強固に固定する
ことができる。また、本発明のバイアス層６、反強磁性
層２の中でもＰｔＭｎ合金のブロッキング温度は３８０
℃であり、ＩｒＭｎ合金の２３０℃と比較しても高く、
より好ましい。

【０１５７】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子１
の製造方法では、反強磁性層２およびバイアス層６に、
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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とを含む合金を用
い、前記合金の性質を利用して、１度目の熱処理で固定
磁性層３の磁化方向を固定し、２度目の熱処理でフリー
磁性層５の磁化方向を前記固定磁性層３の磁化方向と交
差する方向に揃えるので、固定磁性層３の磁化方向に悪
影響を与えることなく、フリー磁性層５の磁化方向を固
定磁性層３の磁化方向と交差する方向に揃えることがで
き、耐熱性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子１を得
ることができる。

【０１５８】また、このスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法は、第１の積層体ａ１の上に軟磁性層７、７を
形成し、前記軟磁性層７、７の上にバイアス層６、６を
形成する方法であるので、軟磁性層７、７を形成したの
ち、真空を破ることなく前記バイアス層６、６を形成す
ることができ、前記バイアス層６、６が形成される表面
をイオンミリングや逆スパッタによりクリーニングする
必要がないため、再付着物によるコンタミや、表面の結
晶状態の乱れによる交換異方性磁界の発生に対する悪影
響など、クリーニングすることに起因する不都合が生じ
ない優れた製造方法とすることができる。また、前記バ
イアス層６、６を形成する前に前記バイアス層６、６が
形成される面をクリーニングする必要がないため、容易
に製造することができる。

【０１５９】一方、フリー磁性層５と軟磁性層７の界面
での強磁性結合は、反強磁性層との界面での交換結合ほ
どコンタミなどに敏感でない。このため、一旦大気に出
してから軟磁性層７を成膜しても十分にフリー磁性層５
への縦バイアス磁界を確保することができるが、軟磁性
層７の成膜に先立って、イオンミリングや逆スパッタな
どによるクリーニングを真空を破ることなく行ってもよ
い。

【０１６０】また、スライダ１５１に上記のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子１が備えられてなる薄膜磁気ヘッドと
することで、耐久性および耐熱性に優れ、十分な交換異
方性磁界が得られる信頼性の高い薄膜磁気ヘッドとする
ことができる。

【０１６１】本発明の第１の実施形態のスピンバルブ型
薄膜磁気素子１においては、上述したように、非磁性導
電層４の厚さ方向上下に、固定磁性層３とフリー磁性層
５をそれぞれ単層構造として設けたが、これらを複数構
造としてもよい。

【０１６２】巨大磁気抵抗変化を示すメカニズムは、非
磁性導電層４と固定磁性層３とフリー磁性層５との界面
で生じる伝導電子のスピン依存散乱によるものである。
Ｃｕなどからなる前記非磁性導電層４に対し、スピン依
存散乱が大きな組み合わせとして、Ｃｏ層が例示でき
る。このため、固定磁性層３をＣｏ以外の材料で形成し
た場合、固定磁性層３の非磁性導電層４側の部分を図１
の２点鎖線で示すように薄いＣｏ層３ａで形成すること
が好ましい。また、フリー磁性層５をＣｏ以外の材料で
形成した場合も固定磁性層３の場合と同様に、フリー磁
性層５の非磁性導電層４側の部分を図１の２点鎖線で示
すように薄いＣｏ層５ａで形成することが好ましい。

【０１６３】［第２の実施形態］図７は、本発明の第２
の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子を模式図的に
示した横断面図であり、図８は、図７に示したスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場
合の構造を示した断面図である。このスピンバルブ型薄
膜磁気素子においても、図１に示すスピンバルブ型薄膜
磁気素子と同様に、ハードディスク装置に設けられた浮
上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、
ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。
なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向
は、図示Ｚ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の
方向は、Ｙ方向である。

【０１６４】図７および図８に示すスピンバルブ型薄膜
磁気素子は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、
及びフリー磁性層が一層ずつ形成された、いわゆるボト
ム型のシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子の一種であ
る。また、この例のスピンバルブ型薄膜磁気素子も、図
１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子と同様に、反強磁
性材料からなるバイアス層を用いたエクスチェンジバイ
アス方式により、フリー磁性層の磁化方向を固定磁性層
の磁化方向に対して交差する方向に揃えるものである。

【０１６５】図７および図８において、符号Ｋは基板を
示している。この基板Ｋの上には、Ａｌ２Ｏ３などの絶
縁下地層２００、下部シールド層１６３、下部ギャップ
層１６４、反強磁性層１１が形成され、更に、前記反強
磁性層１１の上には、第１の固定磁性層１２が形成され
ている。そして、前記第１の固定磁性層１２の上には、
非磁性中間層１３が形成され、前記非磁性中間層１３の
上には、第２の固定磁性層１４が形成されている。前記
第２の固定磁性層１４の上には、非磁性導電層１５が形
成され、更に前記非磁性導電層１５の上には、フリー磁
性層１６が形成されている。

【０１６６】また、前記フリー磁性層１６の上には、軟
磁性層１９、１９がトラック幅Ｔｗに相当する間隔を開
けて設けられている。前記軟磁性層１９、１９の上に
は、バイアス層１３０、１３０が設けられ、前記バイア
ス層１３０、１３０の上には、導電層１３１、１３１が
形成されている。

【０１６７】このスピンバルブ型薄膜磁気素子において
は、上述の第１の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素
子と同様に、反強磁性層１１は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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ものであ
り、磁場中熱処理により第１の固定磁性層１２、第２の
固定磁性層１４をそれぞれ一定の方向に磁化するもので
ある。

【０１６８】前記第１の固定磁性層１２および第２の固
定磁性層１４は、例えば、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ
ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金などで形成
されている。また、第１の固定磁性層１２と第２の固定
磁性層１４との間に介在する非磁性中間層１３は、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは
２種以上の合金で形成されていることが好ましい。

【０１６９】ところで、図７に示す第１の固定磁性層１
２及び第２の固定磁性層１４に示されている矢印は、そ
れぞれの磁気モーメントの大きさ、及びその方向を表し
ており、前記磁気モーメントの大きさは、飽和磁化（Ｍ
ｓ）と膜厚（ｔ）とをかけた値で選定される。

【０１７０】図７および図８に示す第１の固定磁性層１
２と第２の固定磁性層１４とは同じ材質で形成され、し
かも、第２の固定磁性層１４の膜厚ｔＰ₂が、第１の固
定磁性層１２の膜厚ｔＰ₁よりも大きく形成されている
ために、第２の固定磁性層１４の方が第１の固定磁性層
１２に比べ、磁気モーメントが大きくなっている。ま
た、第１の固定磁性層１２および第２の固定磁性層１４
が異なる磁気モーメントを有することが望ましい。した
がって、第１の固定磁性層１２の膜厚ｔＰ₁が第２の固
定磁性層１４の膜厚ｔＰ₂より厚く形成されていてもよ
い。

【０１７１】第１の固定磁性層１２は、図７および図８
に示すように、図示Ｙ方向、即ち記録媒体から離れる方
向（ハイト方向）に磁化されており、非磁性中間層１３
を介して対向する第２の固定磁性層１４の磁化は、前記
第１の固定磁性層１２の磁化方向と反平行（フェリ状
態）に磁化されている。

【０１７２】第１の固定磁性層１２は、反強磁性層１１
に接して形成され、磁場中アニール（熱処理）を施すこ
とにより、前記第１の固定磁性層１２と反強磁性層１１
との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生
し、例えば、図７および図８に示すように、前記第１の
固定磁性層１２の磁化が、図示Ｙ方向に固定される。前
記第１の固定磁性層１２の磁化が、図示Ｙ方向に固定さ
れると、非磁性中間層１３を介して対向する第２の固定
磁性層１４の磁化は、第１の固定磁性層１２の磁化と反
平行状態（フェリ状態）で固定される。

【０１７３】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいては、交換結合磁界が大きいほど、第１の固定磁性
層１２の磁化と第２の固定磁性層１４の磁化を安定して
反平行状態に保つことが可能である。この例のスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子では、反強磁性層１１として、ブロ
ッキング温度が高く、しかも第１の固定磁性層１２との
界面で大きい交換結合磁界（交換異方性磁界）を発生さ
せる上記の合金を使用することで、前記第１の固定磁性
層１２及び第２の固定磁性層１４の磁化状態を熱的にも
安定して保つことができる。

【０１７４】以上のようにこのようなスピンバルブ型薄
膜磁気素子では、第１の固定磁性層１２と第２の固定磁
性層１４との膜厚比を適正な範囲内に収めることによっ
て、交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくでき、第１の固定
磁性層１２と第２の固定磁性層１４の磁化を、熱的にも
安定した反平行状態（フェリ状態）に保つことができ、
しかも、良好な△ＭＲ（抵抗変化率）を得ることが可能
である。

【０１７５】図７および図８に示すように、第２の固定
磁性層１４の上には、Ｃｕなどで形成された非磁性導電
層１５が形成され、更に前記非磁性導電層１５の上に
は、フリー磁性層１６が形成されている。前記フリー磁
性層１６は、図７および図８に示すように、２層で形成
されており、前記非磁性導電層１５に接する側に形成さ
れた符号１７の層はＣｏ膜で形成されている。また、も
う一方の層１８は、ＮｉＦｅ合金や、ＣｏＦｅ合金、あ
るいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。なお、
非磁性導電層１５に接する側にＣｏ膜の層１７を形成す
る理由は、Ｃｕにより形成された前記非磁性導電層１５
との界面での金属元素等の拡散を防止でき、また、△Ｍ
Ｒ（抵抗変化率）を大きくできるからである。前記軟磁
性層１９、１９は、ＮｉＦｅ合金などで形成されること
が好ましい。

【０１７６】また、バイアス層１３０、１３０は、前記
反強磁性層１１と同様に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒ
ｕ、Ｏｓ、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
と、Ｍｎとを含む合金からなるものとされる。前記バイ
アス層１３０のバイアス磁界の影響を受けて、前記フリ
ー磁性層１６の磁化は、図示Ｘ１方向に磁化された状態
となっている。また、導電層１３１、１３１は、Ａｕ、
Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどにより形成されることが好ましい。

【０１７７】図７および図８におけるスピンバルブ型薄
膜磁気素子では、前記導電層１３１、１３１からフリー
磁性層１６、非磁性導電層１５、及び第２の固定磁性層
１４にセンス電流が与えられる。記録媒体から図７およ
び図８に示す図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー
磁性層１６の磁化は、図示Ｘ１方向からＹ方向に変動
し、このときの非磁性導電層１５とフリー磁性層１６と
の界面、及び非磁性導電層１５と第２の固定磁性層１４
との界面でスピンに依存した伝導電子の散乱が起こるこ
とにより、電気抵抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界
が検出される。

【０１７８】ところで前記センス電流は、実際には、第
１の固定磁性層１２と非磁性中間層１３の界面などにも
流れる。前記第１の固定磁性層１２は△ＭＲに直接関与
せず、前記第１の固定磁性層１２は、△ＭＲに関与する
第２の固定磁性層１４を適正な方向に固定するための、
いわば補助的な役割を担った層となっている。このた
め、センス電流が、第１の固定磁性層１２及び非磁性中
間層１３に流れることは、シャントロス（電流ロス）に
なるが、このシャントロスの量は非常に少なく、第２の
実施形態では、従来とほぼ同程度の△ＭＲを得ることが
可能となっている。

【０１７９】この例のスピンバルブ型薄膜磁気素子は、
図１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子とほぼ同様の製
造方法により製造することができる。即ち、本発明のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法では、基板Ｋ上
に、反強磁性層１１、第１の固定磁性層１２、非磁性中
間層１３、第２の固定磁性層１４、非磁性導電層１５、
フリー磁性層１６を順次積層して第１の積層体を形成し
たのち、前記第１の積層体にトラック幅Ｔｗ方向と直交
する方向である第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理
温度で熱処理し、前記反強磁性層１１に交換異方性磁界
を発生させて、前記第１の固定磁性層１２の磁化を固定
する。

【０１８０】次に、前記第１の積層体の上に、リフトオ
フ用レジストを使用する方法などにより、トラック幅Ｔ
ｗに相当する間隔を開けて軟磁性層１９、１９を形成
し、続いて、前記軟磁性層１９、１９の上にバイアス層
１３０、１３０を形成し、更に、前記バイアス層１３
０、１３０の上に導電層１３１、１３１を形成し、図７
および図８に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子と同じ形
状の第２の積層体が得られる。

【０１８１】このようにして得られた第２の積層体に対
し、トラック幅Ｔｗ方向に前記反強磁性層１１の交換異
方性磁界よりも小さい第２の磁界を印加しつつ、第２の
熱処理温度で熱処理し、前記フリー磁性層１６に前記第
１の固定磁性層１２および第２の固定磁性層１４の磁化
方向と交差する方向のバイアス磁界を付与することによ
って、図７および図８に示すスピンバルブ型薄膜磁気素
子が得られる。

【０１８２】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいても、反強磁性層１１およびバイアス層１３０が、
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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
ものであるので、交換異方性磁界の温度特性が良好とな
り、耐熱性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子とな
る。また、装置内の温度が高温となる薄膜磁気ヘッドな
どの装置に備えられた場合の耐久性が良好で、温度変化
による交換異方性磁界（交換結合磁界）の変動が少ない
優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子とすることができ
る。更にまた、反強磁性層１１を上記の合金で形成する
ことで、ブロッキング温度が高いものとなり、反強磁性
層１１に大きな交換異方性磁界を発生させることができ
るため、第１の固定磁性層１２および第２の固定磁性層
１４の磁化方向を強固に固定することができる。

【０１８３】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法においては、反強磁性層１１およびバイアス
層１３０に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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
合金を用い、前記合金の性質を利用して、１度目の熱処
理で第１の固定磁性層１２の磁化方向を固定し、２度目
の熱処理でフリー磁性層１６の磁化方向を前記第１の固
定磁性層１２および第２の固定磁性層１４の磁化方向と
交差する方向に揃えるので、第１の固定磁性層１２の磁
化方向に悪影響を与えることなく、フリー磁性層１６の
磁化方向を第１の固定磁性層１２および第２の固定磁性
層１４の磁化方向と交差する方向に揃えることができ、
耐熱性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を得ること
ができる。

【０１８４】また、このスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法は、第１の積層体の上に軟磁性層１９、１９を
形成し、前記軟磁性層１９、１９の上にバイアス層１３
０、１３０を形成する方法であるので、軟磁性層１９、
１９を形成したのち、真空を破ることなく前記バイアス
層１３０、１３０を形成することができ、前記バイアス
層１３０、１３０が形成される表面をイオンミリングや
逆スパッタによりクリーニングする必要がないため、再
付着物によるコンタミや、表面の結晶状態の乱れによる
交換異方性磁界の発生に対する悪影響など、クリーニン
グすることに起因する不都合が生じない優れた製造方法
とすることができる。また、前記バイアス層１３０、１
３０を形成する前に前記バイアス層１３０、１３０が形
成される面をクリーニングする必要がないため、容易に
製造することができる。

【０１８５】［第３の実施形態］図９は、本発明の第３
の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子を模式図的に
示した横断面図であり、図１０は、図９に示したスピン
バルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た
場合の構造を示した断面図である。この例のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子においても、上記のスピンバルブ型薄
膜磁気素子と同様に、ハードディスク装置に設けられた
浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられ
て、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものであ
る。なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方
向は、図示Ｚ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界
の方向は、Ｙ方向である。

【０１８６】また、この例のスピンバルブ型薄膜磁気素
子も、反強磁性材料からなるバイアス層を用いたエクス
チェンジバイアス方式により、フリー磁性層の磁化方向
を固定磁性層の磁化方向に対して交差する方向に揃える
ものである。このスピンバルブ型薄膜磁気素子は、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。

【０１８７】図９および図１０において、符号Ｋは、基
板を示している。この基板Ｋの上には、Ａｌ₂Ｏ₃などの
絶縁下地層２００、下部シールド層１６３、下部ギャッ
プ層１６４、反強磁性層５１が形成され、更に、前記反
強磁性層５１の上には、第１の固定磁性層５２、非磁性
中間層５３、第２の固定磁性層５４、非磁性導電層５
５、第２のフリー磁性層５６、非磁性中間層５９、第１
のフリー磁性層６０が順に積層されている。前記第１の
フリー磁性層６０の上には、図１０に示すように、軟磁
性層６１、６１がトラック幅Ｔｗに相当する間隔を開け
て設けられている。前記軟磁性層６１、６１の上には、
バイアス層６２、６２が設けられ、前記バイアス層６
２、６２の上には、導電層６３、６３が形成されてい
る。

【０１８８】本発明の第３の実施形態のスピンバルブ型
薄膜磁気素子においても、前記反強磁性層５１は、上記
のスピンバルブ型薄膜磁気素子と同様にＰｔ、Ｐｄ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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ものであ
り、磁場中熱処理により第１の固定磁性層５２、第２の
固定磁性層５４をそれぞれ一定の方向に磁化するもので
ある。

【０１８９】第１の固定磁性層５２及び第２の固定磁性
層５４は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ある
いはＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などから形成され
ている。また、非磁性中間層５３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉ
ｒ、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。

【０１９０】第１の固定磁性層５２は、反強磁性層５１
に接して形成され、磁場中アニール（熱処理）を施すこ
とにより、前記第１の固定磁性層５２と反強磁性層５１
との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生
し、例えば、図９および図１０に示すように、前記第１
の固定磁性層２２の磁化が、図示Ｙ方向に固定される。
前記第１の固定磁性層５２の磁化が、図示Ｙ方向に固定
されると、非磁性中間層５３を介して対向する第２の固
定磁性層５４の磁化は、第１の固定磁性層５２の磁化と
反平行状態（フェリ状態）で固定される。

【０１９１】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る。この例のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子では、反強磁性層５１として、ブロッ
キング温度が高く、しかも第１の固定磁性層５２との界
面で大きい交換結合磁界（交換異方性磁界）を発生させ
る上記の合金を使用することで、前記第１の固定磁性層
５２及び第２の固定磁性層５４の磁化状態を熱的にも安
定して保つことができる。また、前記非磁性導電層５５
は、Ｃｕなどで形成されることが好ましい。

【０１９２】また、前記第１のフリー磁性層５６は、図
９および図１０に示すように、２層から形成されてお
り、非磁性導電層５５に接する側にＣｏ膜５７が形成さ
れている。非磁性導電層５５に接する側にＣｏ膜５７を
形成するのは、第１に△ＭＲを大きくできるためであ
り、第２に非磁性導電層５５との拡散を防止するためで
ある。

【０１９３】前記Ｃｏ膜５７の上には、ＮｉＦｅ合金膜
５８が形成されている。更に、前記ＮｉＦｅ合金膜５８
上には、非磁性中間層５９が形成されている。そして、
前記非磁性中間層５９の上には、第１のフリー磁性層６
０が形成されている。前記第１のフリー磁性層６０は、
Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮ
ｉＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などで形成されている。

【０１９４】また、第２のフリー磁性層５６と第１のフ
リー磁性層６０との間に介在する非磁性中間層５９は、
Ｒｕ、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。

【０１９５】前記第２のフリー磁性層５６の磁化と第１
のフリー磁性層６０の磁化とは、前記第２のフリー磁性
層５６と第１のフリー磁性層６０との間に発生する交換
結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって、図９および図
１０に示すように、互いに反平行状態（フェリ状態）に
なっている。

【０１９６】図９および図１０に示すスピンバルブ型薄
膜磁気素子では、例えば、第２のフリー磁性層５６の膜
厚ｔＦ₂は、第１のフリー磁性層６０の膜厚ｔＦ₁よりも
小さく形成されている。そして、前記第２のフリー磁性
層５６のＭｓ・ｔＦ₂は、第１のフリー磁性層６０のＭ
ｓ・ｔＦ₁よりも小さく設定されており、バイアス層６
２から図示Ｘ１方向と反対方向にバイアス磁界が与えら
れると、Ｍｓ・ｔＦ₁の大きい第１のフリー磁性層６０
の磁化が、前記バイアス磁界の影響を受けて、図示Ｘ１
方向と反対方向に揃えられ、前記第１のフリー磁性層６
０との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって、Ｍ
ｓ・ｔＦ₂の小さい第２のフリー磁性層５６の磁化は、
図示Ｘ１方向に揃えられる。

【０１９７】図示Ｙ方向から外部磁界が侵入してくる
と、前記第２のフリー磁性層５６と第１のフリー磁性層
６０の磁化は、フェリ状態を保ちながら、前記外部磁界
の影響を受けて回転する。そして、△ＭＲに奇与する第
２のフリー磁性層５６の変動磁化と、第２の固定磁性層
５４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。

【０１９８】前記軟磁性層６１、６１は、例えば、Ｎｉ
Ｆｅ合金などで形成されることが好ましい。また、バイ
アス層６２、６２は、前記反強磁性層５１と同様に、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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
るものとされる。また、導電層６２、６３は、Ａｕ、
Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどにより形成されることが好ましい。

【０１９９】この例のスピンバルブ型薄膜磁気素子も、
図１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子とほぼ同様の製
造方法により製造することができる。即ち、本発明のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法では、基板Ｋ上
に、反強磁性層５１、第１の固定磁性層５２、非磁性中
間層５３、第２の固定磁性層５４、非磁性導電層５５、
第２のフリー磁性層５６、非磁性中間層５９、第１のフ
リー磁性層６０を順次積層して第１の積層体を形成した
のち、前記第１の積層体にトラック幅Ｔｗ方向と直交す
る方向である第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温
度で熱処理し、前記反強磁性層５１に交換異方性磁界を
発生させて、前記第１の固定磁性層５２の磁化を固定す
る。

【０２００】次に、前記第１の積層体の上に、リフトオ
フ用レジストを使用する方法などにより、トラック幅Ｔ
ｗに相当する間隔を開けて軟磁性層６１、６１を形成
し、続いて、前記軟磁性層６１、６１の上にバイアス層
６２、６２を形成し、更に、前記バイアス層６２、６２
の上に導電層６３、６３を形成し、図９および図１０に
示すスピンバルブ型薄膜磁気素子と同じ形状の第２の積
層体が得られる。

【０２０１】このようにして得られた第２の積層体に対
し、トラック幅Ｔｗ方向に前記反強磁性層５１の交換異
方性磁界よりも小さい第２の磁界を印加しつつ、第２の
熱処理温度で熱処理し、前記第１のフリー磁性層６０に
前記第１の固定磁性層５２および第２の固定磁性層５４
の磁化方向と交差する方向のバイアス磁界を付与するこ
とによって図９および図１０に示すスピンバルブ型薄膜
磁気素子が得られる。

【０２０２】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいても、反強磁性層５１およびバイアス層６２が、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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
ものであるので、交換異方性磁界の温度特性が良好とな
り、耐熱性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子とな
る。

【０２０３】また、ハードディスク装置内の環境温度や
素子を流れるセンス電流によるジュール熱により素子が
高温となる薄膜磁気ヘッドなどの装置に備えられた場合
の耐久性が良好で、温度変化による交換異方性磁界（交
換結合磁界）の変動が少ない優れたスピンバルブ型薄膜
磁気素子とすることができる。更にまた、反強磁性層５
１を上記の合金で形成することで、ブロッキング温度が
高いものとなり、反強磁性層５１に大きな交換異方性磁
界を発生させることができるため、第１の固定磁性層５
２および第２の固定磁性層５４の磁化方向を強固に固定
することができる。

【０２０４】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法においては、反強磁性層５１およびバイアス
層６２に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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
合金を用い、前記合金の性質を利用して、１度目の熱処
理で第１の固定磁性層５２の磁化方向を固定し、２度目
の熱処理で第１のフリー磁性層６０の磁化方向を前記第
１の固定磁性層５２および第２の固定磁性層５４の磁化
方向と交差する方向に揃えるので、第１の固定磁性層５
２の磁化方向に悪影響を与えることなく、第２のフリー
磁性層５６および第１のフリー磁性層６０の磁化方向を
第１の固定磁性層５２および第２の固定磁性層５４の磁
化方向と交差する方向に揃えることができ、耐熱性に優
れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を得ることができる。

【０２０５】また、このスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法は、第１の積層体の上に軟磁性層６１、６１を
形成し、前記軟磁性層６１、６１の上にバイアス層６
２、６２を形成する方法であるので、軟磁性層６１、６
１を形成した後、真空を破ることなく前記バイアス層６
２、６２を形成することができ、前記バイアス層６２、
６２が形成される表面をイオンミリングや逆スパッタに
よりクリーニングする必要がないため、再付着物による
コンタミや、表面の結晶状態の乱れによる交換異方性磁
界の発生に対する悪影響など、クリーニングすることに
起因する不都合が生じない優れた製造方法とすることが
できる。また、前記バイアス層６２、６２を形成する前
に前記バイアス層６２、６２が形成される面をクリーニ
ングする必要がないため、容易に製造することができる
特徴を有する。

【０２０６】［センス電流磁界の作用］次に、図７〜図
１０に示す第２の実施形態および第３の実施形態の構造
において、センス電流磁界の作用について説明する。図
７および図８に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子では、
非磁性導電層１５の下側に第２の固定磁性層１４が形成
されている。この場合にあっては、第１の固定磁性層１
２及び第２の固定磁性層１４のうち、磁気モーメントの
大きい方の固定磁性層の磁化方向に、センス電流磁界の
方向を合わせる。

【０２０７】図７に示すように、前記第２の固定磁性層
１４の磁気モーメントは、第１の固定磁性層１２の磁気
モーメントに比べて大きく、前記第２の固定磁性層１４
の磁気モーメントは、図示Ｙ方向と反対方向（図示左方
向）に向いている。このため前記第１の固定磁性層１２
の磁気モーメントと第２の固定磁性層１４の磁気モーメ
ントとを足し合わせた合成磁気モーメントは、図示Ｙ方
向と反対方向（図示左方向）に向いている。

【０２０８】前述のように、非磁性導電層１５は、第２
の固定磁性層１４及び第１の固定磁性層１２の上側に形
成されている。このため、主に前記非磁性導電層１５を
中心にして流れるセンス電流１１２によって形成される
センス電流磁界は、前記非磁性導電層１５よりも下側に
おいて、図示左方向に向くように、前記センス電流１１
２の流す方向を制御すればよい。このようにすれば、第
１の固定磁性層１２と第２の固定磁性層１４との合成磁
気モーメントの方向と、前記センス電流磁界の方向とが
一致する。

【０２０９】図７に示すように、前記センス電流１１２
は、図示Ｘ１方向に流される。右ネジの法則により、セ
ンス電流を流すことによって形成されるセンス電流磁界
は、紙面に対して右回りに形成される。従って、非磁性
導電層１５よりも下側の層には、図示方向（図示Ｙ方向
と反対方向）のセンス電流磁界が印加されることにな
り、このセンス電流によって、第１の合成磁気モーメン
トを補強する方向に作用し、第１の固定磁性層１２と第
２の固定磁性層１４間に作用する交換結合磁界（ＲＫＫ
Ｙ相互作用）が増幅され、前記第１の固定磁性層１２の
磁化と第２の固定磁性層１４の磁化の反平行状態をより
熱的に安定させることが可能になる。

【０２１０】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。更に、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、最高約１００
℃まで上昇する。このため、例えば、センス電流を１０
ｍＡ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２００℃程度まで上昇し、更にセンス電流磁界
も３００（Ｏｅ）と大きくなる。

【０２１１】このような、非常に高い環境温度下で、し
かも、大きなセンス電流が流れる場合にあっては、第１
の固定磁性層１２の磁気モーメントと第２の固定磁性層
１４とを足し合わせて求めることができる合成磁気モー
メントの方向と、センス電流磁界の方向とが逆向きであ
ると、第１の固定磁性層１２の磁化と第２の固定磁性層
１４の磁化との反平行状態が壊れ易くなる。また、高い
環境温度下でも耐え得るようにするには、センス電流磁
界の方向の調節の他に、高いブロッキング温度を有する
反強磁性材料を反強磁性層１１として使用する必要があ
る。そのため、本発明では、ブロッキング温度が高い上
記の合金を使用している。

【０２１２】なお、図７に示す第１の固定磁性層１２の
磁気モーメントと第２の固定磁性層１４の磁気モーメン
トとで形成される合成磁気モーメントが、図示右方向
（図示Ｙ方向）に向いている場合には、センス電流を図
示Ｘ１方向と反対方向に流し、センス電流磁界が紙面に
対し左回りに形成されるようにすればよい。

【０２１３】図９及び図１０は、フリー磁性層が非磁性
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層に分断されて形成されたスピンバルブ型薄膜磁
気素子の実施形態であるが、図９に示すスピンバルブ型
薄膜磁気素子のように、非磁性導電層５５よりも下側に
第１の固定磁性層５２及び第２の固定磁性層５４が形成
された場合にあっては、図７に示すスピンバルブ型薄膜
磁気素子の場合と同様のセンス電流方向の制御を行えば
よい。

【０２１４】以上のように、上述の各実施の形態によれ
ば、センス電流を流すことによって形成されるセンス電
流磁界の方向と、第１の固定磁性層の磁気モーメントと
第２の固定磁性層の磁気モーメントを足し合わせること
によって求めることができる合成磁気モーメントの方向
とを一致させることにより、前記第１の固定磁性層と第
２の固定磁性層間に作用する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相
互作用）を増幅させ、前記第ｌの固定磁性層の磁化と第
２の固定磁性層の磁化の反平行状態（フェリ状態）を熱
的に安定した状態に保つことが可能である。

【０２１５】特に、本実施の形態では、より熱的安定性
を向上させるために、反強磁性層にブロッキング温度の
高い反強磁性材料を使用しており、これによって、環境
温度が、従来に比べて大幅に上昇しても、前記第１の固
定磁性層の磁化と第２の固定磁性層の磁化の反平行状態
（フェリ状態）を壊れ難くすることができる。

【０２１６】また、高記録密度化に対応するためにセン
ス電流量を大きくして再生出力を大きくしようとする
と、それに従ってセンス電流磁界も大きくなるが、本発
明の実施の形態では、前記センス電流磁界が、第１の固
定磁性層と第２の固定磁性層の間に働く交換結合磁界を
増幅させる作用をもたらしているので、センス電流磁界
の増大により、第１の固定磁性層と第２の固定磁性層の
磁化状態は、より安定したものとなる。

【０２１７】なお、このセンス電流方向の制御は、反強
磁性層にどのような反強磁性材料を使用した場合であっ
ても適用でき、例えば、反強磁性層と固定磁性層（第１
の固定磁性層）との界面で交換結合磁界（交換異方性磁
界）を発生させるために、熱処理が必要であるか、ある
いは必要でないかを問わない。更に、図１に示す第１の
実施の形態のように、固定磁性層が単層で形成されてい
るシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子の場合であって
も、前述したセンス電流を流すことによって形成される
センス電流磁界の方向と、固定磁性層の磁化方向とを一
致させることにより、前記固定磁性層の磁化を熱的に安
定化させることが可能である。

【０２１８】[第４の実施形態]図１１は、本発明の第４
の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体と
の対向面側から見た場合の構造を示した断面図である。
このスピンバルブ型薄膜磁気素子においても、図１に示
すスピンバルブ型薄膜磁気素子と同様に、ハードディス
ク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端
部などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を
検出するものである。なお、ハードディスクなどの磁気
記録媒体の移動方向は、図示Ｚ方向であり、磁気記録媒
体からの洩れ磁界の方向は、Ｙ方向である。

【０２１９】また、この例のスピンバルブ型薄膜磁気素
子も、反強磁性材料からなるバイアス層を用いたエクス
チェンジバイアス方式により、フリー磁性層の磁化方向
を固定磁性層の磁化方向に対して交差する方向に揃える
ものである。このスピンバルブ型薄膜磁気素子は、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。

【０２２０】図１１において、符号Ｋは、基板を示して
いる。この基板Ｋの上には、先の図１０に示す第３の実
施形態の場合と同様に、Ａｌ₂Ｏ₃などの絶縁下地層２０
０、下部シールド層１６３、下部ギャップ層１６４、反
強磁性層５１が形成され、更に、前記反強磁性層５１の
上には、第１の固定磁性層５２、非磁性中間層５３、第
２の固定磁性層５４、非磁性導電層５５、第２のフリー
磁性層５６、非磁性中間層５９、第１のフリー磁性層６
０が順に積層されている。前記第２のフリー磁性層６０
においてその中央部のトラック幅に相当する部分の両側
に、凹部６０ａ、６０ａが形成され、これらの凹部６０
ａを埋め込むように軟磁性層６１、６１がトラック幅Ｔ
ｗに相当する間隔を開けるように設けられている。更
に、これらの軟磁性層６１、６１の上には、バイアス層
６２、６２が設けられ、前記バイアス層６２、６２の上
には、導電層６３、６３が形成されている。

【０２２１】本発明の第４の実施形態のスピンバルブ型
薄膜磁気素子においても、前記反強磁性層５１は、上記
のスピンバルブ型薄膜磁気素子と同様にＰｔ、Ｐｄ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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の固定磁性層５２、第２の固定
磁性層５４をそれぞれ一定の方向に磁化するものであ
る。

【０２２２】第１の固定磁性層５２及び第２の固定磁性
層５４は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ある
いはＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などから形成され
ている。また、非磁性中間層５３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉ
ｒ、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。

【０２２３】第１の固定磁性層５２は、反強磁性層５１
に接して形成され、磁場中アニール（熱処理）を施すこ
とにより、前記第１の固定磁性層５２と反強磁性層５１
との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生
し、例えば、図１１に示すように、前記第１の固定磁性
層５２の磁化が、図示Ｙ方向に固定される。前記第１の
固定磁性層５２の磁化が、図示Ｙ方向に固定されると、
非磁性中間層５３を介して対向する第２の固定磁性層５
４の磁化は、第１の固定磁性層５２の磁化と反平行状態
（フェリ状態）で固定される。

【０２２４】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る。この例のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子では、反強磁性層５１として、ブロッ
キング温度が高く、しかも第１の固定磁性層５２との界
面で大きい交換結合磁界（交換異方性磁界）を発生させ
る上記の合金を使用することで、前記第１の固定磁性層
５２及び第２の固定磁性層５４の磁化状態を熱的にも安
定して保つことができる。また、前記非磁性導電層５５
は、Ｃｕなどで形成されることが好ましい。

【０２２５】また、前記第２のフリー磁性層５６は、図
１１に示すように、２層から形成されており、非磁性導
電層５５に接する側にＣｏ膜５７が形成されている。非
磁性導電層５５に接する側にＣｏ膜５７を形成するの
は、第１に△ＭＲを大きくできるためであり、第２に非
磁性導電層５５との拡散を防止するためである。

【０２２６】前記Ｃｏ膜５７の上には、ＮｉＦｅ合金膜
５８が形成されている。更に、前記ＮｉＦｅ合金膜５８
上には、非磁性中間層５９が形成されている。そして、
前記非磁性中間層５９の上には、第１のフリー磁性層６
０が形成されている。前記第１のフリー磁性層６０は、
Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮ
ｉＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などで形成されている。

【０２２７】また、第２のフリー磁性層５６と第１のフ
リー磁性層６０との間に介在する非磁性中間層５９は、
Ｒｕ、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。

【０２２８】前記第２のフリー磁性層５６の磁化と第１
のフリー磁性層６０の磁化とは、前記第２のフリー磁性
層５６と第１のフリー磁性層６０との間に発生する交換
結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって、図１１に示す
ように、互いに反平行状態（フェリ状態）になってい
る。

【０２２９】図１１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
では、例えば、第２のフリー磁性層５６の膜厚ｔＦ
₂は、第１のフリー磁性層６０の膜厚ｔＦ₁よりも小さく
形成されているが、この逆の関係でも差し支えない。そ
して、前記第２のフリー磁性層５６のＭｓ・ｔＦ₂は、
第１のフリー磁性層６０のＭｓ・ｔＦ₁よりも小さく設
定されており、バイアス層６２から図示Ｘ１方向と反対
方向にバイアス磁界が与えられると、Ｍｓ・ｔＦ₁の大
きい第１のフリー磁性層６０の磁化が、前記バイアス磁
界の影響を受けて、図示Ｘ１方向と反対方向に揃えら
れ、前記第１のフリー磁性層６０との交換結合磁界（Ｒ
ＫＫＹ相互作用）によって、Ｍｓ・ｔＦ₂の小さい第２
のフリー磁性層５６の磁化は、図示Ｘ１方向に揃えられ
る。

【０２３０】図示Ｙ方向から外部磁界が侵入してくる
と、前記第２のフリー磁性層５６と第１のフリー磁性層
６０の磁化は、フェリ状態を保ちながら、前記外部磁界
の影響を受けて回転する。そして、△ＭＲに奇与する第
２のフリー磁性層５６の変動磁化と、第２の固定磁性層
５４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。

【０２３１】前記軟磁性層６１、６１は、例えば、Ｎｉ
Ｆｅ合金などで形成されることが好ましい。また、バイ
アス層６２、６２は、前記反強磁性層５１と同様に、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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
るものとされる。また、導電層６２、６３は、Ａｕ、
Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどにより形成されることが好ましい。

【０２３２】この例のスピンバルブ型薄膜磁気素子も、
図１０に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子とほぼ同様の
製造方法により製造することができる。即ち、本発明の
スピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法では、基板Ｋ上
に、反強磁性層５１、第１の固定磁性層５２、非磁性中
間層５３、第１の固定磁性層５４、非磁性導電層５５、
第２のフリー磁性層５６、非磁性中間層５９、第２のフ
リー磁性層６０を順次積層して第１の積層体を形成した
のち、前記第１の積層体にトラック幅Ｔｗ方向と直交す
る方向である第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温
度で熱処理し、前記反強磁性層５１に交換異方性磁界を
発生させて、前記第１の固定磁性層５２の磁化を固定す
る。

【０２３３】次に、前記第１の積層体の上に、図１２に
示すようにトラック幅に相当する幅のリフトオフレジス
ト３５０を使用し、第１のフリー磁性層の一部をイオン
ミリング等の方法で第１のフリー磁性層の数分の一程度
除去するなどにより、凹部６０ａ、６０ａを形成し、次
いでトラック幅Ｔｗに相当する間隔を開けて凹部６０ａ
を埋め込むように軟磁性層６１、６１を形成し、続い
て、前記軟磁性層６１、６１の上にバイアス層６２、６
２を形成し、更に、前記バイアス層６２、６２の上に導
電層６３、６３を形成し、先の実施形態のスピンバルブ
型薄膜磁気素子と同じ形状の積層体が得られる。

【０２３４】このようにして得られた積層体に対し、ト
ラック幅Ｔｗ方向に前記反強磁性層５１の交換異方性磁
界よりも小さい第２の磁界を印加しつつ、第２の熱処理
温度で熱処理し、前記第１のフリー磁性層６０に前記第
１の固定磁性層５２および第２の固定磁性層５４の磁化
方向と交差する方向のバイアス磁界を付与することによ
って図１１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子が得られ
る。

【０２３５】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいても、反強磁性層５１およびバイアス層６２が、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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
ものであるので、交換異方性磁界の温度特性が良好とな
り、耐熱性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子とな
る。

【０２３６】また、ハードディスク装置内の環境温度や
素子を流れるセンス電流によるジュール熱により素子が
高温となる薄膜磁気ヘッドなどの装置に備えられた場合
の耐久性が良好で、温度変化による交換異方性磁界（交
換結合磁界）の変動が少ない優れたスピンバルブ型薄膜
磁気素子とすることができる。更にまた、反強磁性層５
１を上記の合金で形成することで、ブロッキング温度が
高いものとなり、反強磁性層５１に大きな交換異方性磁
界を発生させることができるため、第１の固定磁性層５
２および第２の固定磁性層５４の磁化方向を強固に固定
することができる。

【０２３７】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法においては、反強磁性層５１およびバイアス
層６２に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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
合金を用い、前記合金の性質を利用して、１度目の熱処
理で第１の固定磁性層５２の磁化方向を固定し、２度目
の熱処理で第１のフリー磁性層６０の磁化方向を前記第
１の固定磁性層５２および第２の固定磁性層５４の磁化
方向と交差する方向に揃えるので、第１の固定磁性層５
２の磁化方向に悪影響を与えることなく、第２のフリー
磁性層５６および第１のフリー磁性層６０の磁化方向を
第１の固定磁性層５２および第２の固定磁性層５４の磁
化方向と交差する方向に揃えることができ、耐熱性に優
れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を得ることができる。

【０２３８】

【実施例】図１と図２に示す構造を採用したスピンバル
ブ型の薄膜磁気素子を下部シールド層（Ｃｏ-Ｎｂ-Ｚｒ
系非晶質合金）と下部ギャップ層（Ａｌ₂Ｏ₃）とを成膜
したアルチック（Ａｌ₂Ｏ₃-ＴｉＣ）基板上に形成し
た。この基板上にＰｔ₅₀Ｍｎ_{5 0}からなる厚さ１５０Åの
反強磁性層とＣｏからなる厚さ１５Åの第１の固定磁性
層とＲｕからなる厚さ８Åの非磁性中間層とＣｏからな
る厚さ２５Åの第２の固定磁性層とＣｕからなる厚さ２
５Åの非磁性導電層と、を積層し、更にＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀合
金からなる厚さ４０Åの第２のフリー磁性層（飽和磁化
Ｍｓ×膜厚ｔ＝７.１６×１０^-4Ｔ・ｎｍ）と、Ｒuから
なる厚さ８Åの非磁性中間層と、Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀合金から
なる厚さ２５Åの第１のフリー磁性層（飽和磁化Ｍｓ×
膜厚ｔ＝４.５２×１０^-4Ｔ・ｎｍ）を積層した積層体
を得た。両フリー磁性層のトラック幅方向に沿う幅を
０.６μｍ、トラック幅方向に直交する素子高さ側の幅
を０.４μｍとしてその両側に第１のフリー磁性層と接
するようにＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀合金からなる厚さ２０Åの軟磁
性層と、Ｐｔ₅₄Ｍｎ₄₆合金からなる厚さ３００Åの反強
磁性層と、Ｃｒからなる厚さ１０００Åの導電層とを積
層した。ここで前述の積層構造において第１のフリー磁
性層と第２のフリー磁性層間の反平行結合磁界は５８.
４ｋＡ／ｍであった。

【０２３９】次に、比較例として、反強磁性層と第１の
固定磁性層と非磁性中間層と第２の固定磁性層と非磁性
導電層と第２のフリー磁性層と非磁性中間層と第１のフ
リー磁性層からなる積層体は前記と同等の構造とし、こ
の積層体の左右両面側に厚さ２０ÅのＣｒの非磁性層を
介してＣｏ₈₅Ｐｔ₁₅からなるハードバイアス層（飽和磁
化Ｍｓ×膜厚ｔ＝１.８８×１０^-3Ｔ・ｎｍ）を形成し
た。以上の構成において、マグネチックシュミレーショ
ンにより求めた実施例の構造における第１のフリー磁性
層の磁化の方向と第２のフリー磁性層の磁化の方向を膜
面に沿う方向として図２５に示し、比較例構造における
第１のフリー磁性層の磁化の方向と第２のフリー磁性層
の磁化の方向を膜面に沿う方向として図２０に示した。
図２５に示す矢印のように本発明の積層構造において
は、縦バイアスを第１のフリー磁性層のみに印加するこ
とができ、第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層の
両方の周辺部分に磁化の向きが乱れた領域が生成されな
い。即ち本発明構造を採用することで図２０に示す従来
構造の場合と異なり磁気的競合（フラストレーション）
が無くなり、第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層
ともに磁化分布が均一となることが明らかである。これ
に対して図２０に示す磁化の向きを示す矢印では、第１
のフリー磁性層の左右両端のハードバイアス膜からの強
い逆方向磁界がかかり、第２のフリー磁性層が作用させ
ようとする交換結合磁界と競合するために、両端側にお
いて磁化の向きが乱れていることが明らかである。これ
により第２のフリー磁性層の磁化の向きも乱れて結果的
にバルクハウゼンノイズ等の問題を生じ、磁気的安定性
にかけるおそれがある。

【０２４０】これらの素子を備えた磁気ヘッドにおける
トラック幅方向のアシンメトリ（再生波形の非対称性）
のプロファイルを、記録媒体上に記録された０.１×１
０^-6ｍ（μｍ）幅のマイクロトラックパターン上を磁気
ヘッドに走査させることにより測定した。この結果を図
２６（従来例の磁気ヘッドのアシンメトリ）と図２７
（本発明例の磁気ヘッドのアシンメトリ）に示す。従来
例の測定結果を示す図２６では、トラックの両端近傍で
アシンメトリが異常に大きくなっているがわかり、これ
は、図２０に示されるように第２のフリー磁性層の磁化
がトラック両端近傍で乱れていて、第２の固定磁性層の
磁化と直交に近い関係から大きく崩れていることに関係
している。これに対して本発明例を示す図２７ではこの
ようなトラック両端での大幅なアシンメトリの変化はな
く、安定した波形が得られていることが明らかである。

【０２４１】

【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では、反強磁性層およびバ
イアス層が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ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るので、交換異方
性磁界の温度特性が良好となり、耐熱性に優れたスピン
バルブ型薄膜磁気素子とすることができる。また、装置
内の温度が高温となる薄膜磁気ヘッドなどの装置に備え
られた場合の耐久性が良好で、温度変化による交換異方
性磁界（交換結合磁界）の変動が少ない優れたスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子とすることができる。更にまた、反
強磁性層を上記の合金で形成することで、ブロッキング
温度が高いものとなり、反強磁性層に大きな交換異方性
磁界を発生させることができるため、固定磁性層の磁化
方向を強固に固定することが可能なスピンバルブ型薄膜
磁気素子とすることができる。

【０２４２】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記固定磁性層と前記フリー磁性層の少な
くとも一方が、非磁性中間層を介して２つに分断され、
分断された層どうしで磁化の向きが１８０度異なるフェ
リ磁性状態とされたことを特徴とするものとしてもよ
い。少なくとも固定磁性層が非磁性中間層を介して２つ
に分断されたスピンバルブ型薄膜磁気素子とした場合、
２つに分断された固定磁性層のうち一方が他方の固定磁
性層を適正な方向に固定する役割を担い、固定磁性層の
状態を非常に安定した状態に保つことが可能となる。一
方、少なくともフリー磁性層が非磁性中間層を介して２
つに分断されスピンバルブ型薄膜磁気素子とした場合、
２つに分断されたフリー磁性層どうしの間に交換結合磁
界が発生し、フェリ磁性状態とされ、外部磁界に対して
感度よく反転できるものとなる。

【０２４３】更に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法では、反強磁性層およびバイアス層に、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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とを含む合金を用い、
前記合金の性質を利用して、１度目の熱処理で固定磁性
層の磁化方向を固定し、２度目の熱処理でフリー磁性層
の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交差する方向
に揃えるので、固定磁性層の磁化方向に悪影響を与える
ことなく、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性
層の磁化方向と交差する方向に揃えることができ、耐熱
性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を得ることがで
きる。

【０２４４】また、このスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法は、第１の積層体の上に軟磁性層を形成し、前
記軟磁性層の上にバイアス層を形成する方法であるの
で、軟磁性層を形成したのち、真空を破ることなく前記
バイアス層を形成することができ、前記バイアス層が形
成される表面をイオンミリングや逆スパッタによりクリ
ーニングする必要がないため、再付着物によるコンタミ
や、表面の結晶状態の乱れによる交換異方性磁界の発生
に対する悪影響など、クリーニングすることに起因する
不都合が生じない優れた製造方法とすることができる。
また、前記バイアス層を形成する前に前記バイアス層が
形成される面をクリーニングする必要がないため、容易
に製造することができる。更に、上記悪影響かが残らな
い深さまで、フリー磁性層をイオンミリング等で掘り込
んだ後、軟磁性層、バイアス層を連続成膜することによ
っても、より安定した縦バイアスと高い出力を得ること
ができる。

【０２４５】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、スライ
ダに上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子が備えられてな
るものであるので、耐久性および耐熱性に優れ、十分な
交換異方性磁界が得られる信頼性の高い薄膜磁気ヘッド
とすることができる。

【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
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示す断面図である。

【図２】 図１に示した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図であって、基板上に第１の
積層体を形成した状態を示す断面図である。

【図３】 図１に示した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図であって、リフトオフレジ
ストを形成した状態を示す断面図である。

【図４】 図１に示した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図であって、バイアス層と導
電層を形成した状態を示す断面図である。

【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を示す斜視図で
ある。

【図６】 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７】 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８】 図７に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子を
記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示した断面
図である。

【図９】 本発明の第３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１０】 図９に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子
を記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示した断
面図である。

【図１１】 本発明の第４の実施形態であるスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合
の構造を示した断面図である。

【図１２】 図１１に示す構造を製造するために第１の
フリー磁性層の上にリフトオフレジストを形成した状態
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の一例
を記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示す断面
図である。

【図１４】 従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子の他の
例を記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示す断
面図である。

【図１５】 図１４に示した従来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図であって、基板
上に第１の積層体を形成した状態を示す断面図である。

【図１６】 図１４に示した従来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図であって、第１
の積層体上にリフトオフレジストを形成した状態を示す
断面図である。

【図１７】 図１４に示した従来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図であって、バイ
アス層および導電層を形成した状態を示す断面図であ
る。

【図１８】 従来のスピンバルブ型の薄膜磁気素子の他
の例を示す断面図。

【図１９】 図１８に示す構造のスピンバルブ型の薄膜
磁気素子においてフリー磁性層を２層に分断した構造の
場合、２層構造のフリー磁性層の各層の磁化の向きを外
部磁界の強さに応じて示す図である。

【図２０】 図１８に示す構造のスピンバルブ型の薄膜
磁気素子において第１のフリー磁性層と第２のフリー磁
性層の磁化の向きを示す図である。

【図２１】 Ｐｔ_55.4Ｍｎ_44.6なる組成の合金及びＰｔ
_54.4Ｍｎ_45.6なる組成の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２２】 Ｐｔ_mＭｎ_100-mなる組成の合金の交換異方
性磁界のＰｔ濃度（組成比ｍ）依存性を示すグラフであ
る。

【図２３】 図２１および図２２に示すグラフのデータ
の測定に用いられたスピンバルブ型薄膜磁気素子の一例
の構造を記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示
す断面図である。

【図２４】 図２１および図２２に示すグラフのデータ
の測定に用いられたスピンバルブ型薄膜磁気素子の他の
例の構造を記録媒体との対向面側から見た場合の構造を
示す断面図である。

【図２５】 本発明構造を採用したスピンバルブ型の薄
膜磁気素子における第１のフリー磁性層と第２のフリー
磁性層の磁化の向きを示す図である。

【図２６】 従来構造を採用した磁気ヘッドのアシンメ
トリを示す図。

【図２７】 本発明構造を採用した磁気ヘッドのアシン
メトリを示す図。

【符号の説明】

１ スピンバルブ型薄膜磁気素子 Ｋ 基板 ２、１１、２２、５１ 反強磁性層 ３、２３ 固定磁性層 ４、１５、２４、５５ 非磁性導電層 ５、１６、２５ フリー磁性層 ６、２６、６２、１３０ バイアス層 ８、２８、６３、１３１ 導電層 ７、１９、６１ 軟磁性層 Ｔｗ トラック幅 ａ１ 第１の積層体 ａ２ 第２の積層体 １２、５２ 第１の固定磁性層 １４、５４ 第２の固定磁性層 １３、５３ 非磁性中間層 ５６ 第１のフリー磁性層 ６０ 第２のフリー磁性層 １５０ 薄膜磁気ヘッド

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反強磁性層と、前記反強磁性層に接して
   形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁
   化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層の上
   に非磁性導電層を介して形成されたフリー磁性層と、前
   記フリー磁性層の上にトラック幅に相当する間隔を開け
   て配置された軟磁性層と、前記軟磁性層の上に形成さ
   れ、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁
   化方向に対して交差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基板上に
   有するスピンバルブ型薄膜磁気素子であり、 前記反強磁性層および前記バイアス層は、Ｐｔ、Ｐｄ、
   Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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。
2. 【請求項２】 前記固定磁性層と前記フリー磁性層の少
   なくとも一方が、非磁性中間層を介して２つに分断さ
   れ、分断された層どうしで磁化の向きが１８０度異なる
   フェリ磁性状態とされた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。 Ｘ_mＭｎ_100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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≦６０原子％である。
4. 【請求項４】 前記バイアス層は、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。 Ｘ_mＭｎ_100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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≦６０原子％である。
5. 【請求項５】 前記反強磁性層は、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。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n 但し、Ｄは、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、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ｍ、ｎは、４８原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０.２
   原子％≦ｎ≦４０原子％である。
6. 【請求項６】 前記バイアス層は、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。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＤ_n 但し、Ｄは、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ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ｍ、ｎは、
   ５２原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０.２原子％≦ｎ≦
   ４０原子％である。
7. 【請求項７】 前記軟磁性層は、ＮｉＦｅ合金からなる
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６記載のスピン
   バルブ型薄膜磁気素子。
8. 【請求項８】 前記フリー磁性層のトラック幅に相当す
   る部分の両側に凹部が形成され、これらの凹部を埋め込
   むように軟磁性層が積層され、これら軟磁性層が前記フ
   リー磁性層に前記凹部底面を介して直接接合されるとと
   もに、これら軟磁性層上にバイアス層と導電層が積層さ
   れてなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のい
   ずれかに記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
9. 【請求項９】 前記フリー磁性層が非磁性中間層を介し
   て２つに分断されてなり、前記固定磁性層から遠い側の
   フリー磁性層が第１のフリー磁性層、前記固定磁性層に
   近い側のフリー磁性層が第２のフリー磁性層とされた場
   合に、前記第１のフリー磁性層の磁気的膜厚が前記第２
   のフリー磁性層の磁気的膜厚よりも小さくされてなるこ
   とを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記
   載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
10. 【請求項１０】 基板上に、反強磁性層と、固定磁性層
    と、非磁性導電層と、フリー磁性層とを順次積層して第
    １の積層体を形成する工程と、 前記第１の積層体に、トラック幅方向と直交する方向で
    ある第１の磁界を印加しつつ第１の熱処理温度で熱処理
    し、前記反強磁性層に交換異方性磁界を発生させて前記
    固定磁性層の磁化を固定する工程と、 前記第１の積層体の上に、トラック幅に相当する間隔を
    開けて軟磁性層を形成し、前記軟磁性層の上にバイアス
    層を形成し、前記バイアス層の上に前記フリー磁性層に
    検出電流を与える導電層を形成して第２の積層体とする
    工程と、 トラック幅方向に前記反強磁性層の交換異方性磁界より
    も小さい第２の磁界を印加しつつ、第２の熱処理温度で
    熱処理し、前記フリー磁性層に、前記固定磁性層の磁化
    方向と交差する方向のバイアス磁界を付与する工程とを
    有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】 前記反強磁性層、および前記バイアス
    層に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａ
    ｇ、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
    を用いることを特徴とする請求項１０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℃〜
    ２７０℃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に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℃〜
    ２７０℃の範囲であることを特徴とする請求項１０ない
    し請求項１２のいずれかに記載のスピンバルブ型薄膜磁
    気素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記第２の磁界は、１０〜６００ Ｏ
    ｅ（８００〜４８０００Ａ／ｍ）の範囲であることを特
    徴とする請求項１０ないし請求項１３のいずれかに記載
    のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 スライダに請求項１ないし請求項９の
    いずれか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薄膜磁気ヘッド。