JP2001056909A

JP2001056909A - 磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法

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Publication number: JP2001056909A
Application number: JP11227530A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Tsuchiya; 芳弘土屋; Satoru Araki; 悟荒木; Masashi Sano; 正志佐野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2001-02-27
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: US7145756B2; US6661623B1; US20040042132A1; JP3421281B2

Abstract

(57)【要約】【課題】抵抗変化を大きくすることができ、且つ適切
な保磁力を得ることができる磁気変換素子、薄膜磁気ヘ
ッドおよびそれらの製造方法を提供する。【解決手段】スピンバルブ膜である積層体２は、下地
層２１の上に第１軟磁性層２２、第２軟磁性層２３、非
磁性金属層２４、強磁性層２５、反強磁性層２６および
保護層２７を順次積層することにより構成されており、
強磁性層２５の磁化の向きと第１および第２軟磁性層２
２，２３の磁化の向きとの相対角度に応じて電気抵抗が
変化するようになっている。第１軟磁性層２２中には、
磁性を有し且つ第１軟磁性層２２よりも電気抵抗が大き
い軟磁性層間層２８が設けられている。積層体２中を電
流が流れる際、電子が軟磁性層間層２８の表面で反射さ
れるため、それだけ電子の通路が狭められ、従って抵抗
変化率が大きくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気変換素子、そ
れを用いた薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法に関
するものであり、より詳細には、より良好な抵抗変化率
を得ることができる磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよ
びそれらの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハードディスクなどの面記録密度
の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められ
ている。薄膜磁気ヘッドとしては、磁気変換素子の一つ
である磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresisti
ve）素子と記す）を有する再生ヘッドと、誘導型磁気変
換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄
膜磁気ヘッドが広く用いられている。

【０００３】ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果
（ＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistive）効果）を示
す磁性膜（ＡＭＲ膜）を用いたＡＭＲ素子と、巨大磁気
抵抗効果（ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）効果）を
示す磁性膜（ＧＭＲ膜）を用いたＧＭＲ素子などがあ
る。

【０００４】ＡＭＲ素子を用いた再生ヘッドはＡＭＲヘ
ッドと呼ばれ、ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドはＧＭＲ
ヘッドと呼ばれる。ＡＭＲヘッドは、面記録密度が１Ｇ
ｂｉｔ／ｉｎｃｈ²超える再生ヘッドとして利用され、
ＧＭＲヘッドは、面記録密度が３Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²
を超える再生ヘッドとして利用されている。

【０００５】ところで、ＧＭＲ膜としては、「多層型
（アンチフェロ型）」、「誘導フェリ型」、「グラニュ
ラ型」、「スピンバルブ型」等が提案されている。これ
らの中で、比較的構成が単純で、弱い磁場でも大きな抵
抗変化を示し、量産に好ましいと考えられるＧＭＲ膜
は、スピンバルブ型である。

【０００６】図１９は、一般のスピンバルブ型ＧＭＲ膜
（以下、スピンバルブ膜と記す）の構成を表すものであ
る。図中符号Ｓで示した面は磁気記録媒体と対向する面
に対応する。このスピンバルブ膜は、下地層９１の上
に、軟磁性材料からなる軟磁性層９２、非磁性材料から
なる非磁性層９４、強磁性材料からなる強磁性層９５、
反強磁性材料からなる反強磁性層９６および保護層９７
をこの順に積層して構成したものである。強磁性層９５
と反強磁性層９６の界面では交換結合が生じ、これによ
り強磁性層９５の磁化Ｍｐの向きが一定の方向に固定さ
れる。一方、軟磁性層９２の磁化Ｍｆの向きは、外部磁
場によって自由に変化する。

【０００７】強磁性層９５，非磁性層９４および軟磁性
層９２には例えばバイアス磁場Ｈｂの方向に直流電流が
流されているが、この電流は、軟磁性層９２の磁化Ｍｆ
の向きと強磁性層９５の磁化Ｍｐの向きとの相対角度に
応じた抵抗を受ける。信号磁場を受けると、軟磁性層９
２の磁化Ｍｆの向きが変化し、スピンバルブ膜の電気抵
抗が変化する。この抵抗の変化は、電圧の変化として検
出される。近年、２０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²を越える超
高密度磁気記録を可能にするために、この抵抗の変化率
（ＭＲ変化率とも言う）をより大きくすることが望まれ
ている。

【０００８】そこで、文献"CoFe specular spin valves
with a nano oxide layer", 1999Digests of INTERMAG
99, published by May 18, 1999では、スピンバルブ膜
の強磁性層にＮＯＬ層と呼ばれる酸化層を設けることに
よって抵抗変化率を改善したとの報告がなされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
文献には、ＮＯＬ層と呼ばれる酸化層の材質や膜厚につ
いては、何も述べられていない。また、強磁性層のどこ
にＮＯＬ層を形成したのかについても明らかにされてい
ない。更に、抵抗変化率以外の他の特性との関係につい
ても不明である。

【００１０】特に、上記の公知文献では軟磁性層の保磁
力が１４（Ｏｅ：エルステッド）であり、一般のスピン
バルブ膜における保磁力の許容限界である３（Ｏｅ）よ
りも大きいことから繰り返し精度が低下してしまうとい
う問題がある。

【００１１】本発明は、かかる問題点に鑑みて成された
もので、その目的は、抵抗変化率を大きくすることがで
き且つ他の特性についても良好な値を得ることができる
磁気変換素子、薄膜磁気ヘッド、およびそれらの製造方
法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による磁気変換素
子は、一対の対向する面を有する非磁性層と、非磁性層
の一方の面側に形成された軟磁性層と、非磁性層の他方
の面側に形成された強磁性層と、強磁性層の非磁性層と
は反対の側に形成された反強磁性層とを含んで構成さ
れ、軟磁性層の中に設けられると共に、磁性を有し且つ
軟磁性層よりも電気抵抗が大きい軟磁性層間層を備えた
ものである。

【００１３】本発明による磁気変換素子では、軟磁性層
よりも高抵抗の軟磁性層間層が軟磁性層の中に存在する
ので、検出電流が磁気変換素子中を流れる際に、この軟
磁性層間層によって電子が反射され、電子の移動する経
路が制限される。その結果、抵抗変化率が大きくなる。
また、軟磁性層間層は磁性を有しているので、信号磁場
などの外部磁場に応じて、軟磁性層間層を挟んで対向す
る軟磁性層の２つの部分のそれぞれの磁化が一緒に一体
となって変化する。

【００１４】なお、本発明による磁気変換素子では、軟
磁性層の厚さをＴ_nとし、非磁性層と軟磁性層間層との
間の距離をＤ₁とすると、０．３Ｔ_n≦Ｄ₁＜Ｔ_nの関
係が成立していることが望ましい。また、非磁性層と軟
磁性層間層との間の距離は、１ｎｍ以上８ｎｍ未満であ
ることが望ましい。更に、軟磁性層がＮｉ（ニッケ
ル），Ｃｏ（コバルト），Ｆｅ（鉄），Ｔａ（タンタ
ル），Ｃｒ（クロム），Ｒｈ（ロジウム），Ｍｏ（モリ
ブデン）およびＮｂ（ニオブ）からなる群のうちの少な
くともＮｉを含む第１軟磁性層と、Ｎｉ，ＣｏおよびＦ
ｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む第２軟磁性
層とを有する場合には、軟磁性層間層は第１軟磁性層の
中に設けられることが望ましい。

【００１５】加えて、強磁性層の中に、磁性を有し且つ
強磁性層よりも電気抵抗が大きい強磁性層間層を設ける
ようにしても良い。このように構成すれば、検出電流が
磁気変換素子中を流れる際に、軟磁性層中の軟磁性層間
層と強磁性層中の強磁性層間層によって電子の移動する
経路がさらに制限され、抵抗変化率がさらに大きくな
る。なお、この場合、強磁性層の厚さをＴ_kとし、非磁
性層と強磁性層間層との間の距離をＤ₂とすると、０．
２Ｔ_k≦Ｄ₂≦０．８Ｔ_kの関係が成立していることが
望ましい。また、非磁性層と強磁性層間層との間の距離
は、０．６ｎｍ以上３．６ｎｍ以下であることが望まし
い。

【００１６】本発明による他の磁気変換素子は、一対の
対向する面を有する非磁性層と、非磁性層の一方の面側
に形成された軟磁性層と、非磁性層の他方の面側に形成
された強磁性層と、強磁性層の非磁性層とは反対の側に
形成された反強磁性層とを含んで構成され、強磁性層の
中に設けられると共に、磁性を有し且つ強磁性層よりも
電気抵抗が大きい強磁性層間層を備え、強磁性層の層厚
をＤ₂とし、非磁性層と強磁性層間層との間の距離をＴ
_kとすると、０．２Ｔ_k≦Ｄ₂≦０．８Ｔ_kの関係が成
立するようにしたものである。

【００１７】本発明による更に他の磁気変換素子は、一
対の対向する面を有する非磁性層と、非磁性層の一方の
面側に形成された軟磁性層と、非磁性層の他方の面側に
形成された強磁性層と、強磁性層の非磁性層とは反対の
側に形成された反強磁性層とを含んで構成され、強磁性
層の中に設けられると共に、磁性を有し且つ強磁性層よ
りも電気抵抗が大きい強磁性層間層を備え、非磁性層と
強磁性層間層との間の距離が０．６ｎｍ以上３．６ｎｍ
以下のものである。

【００１８】本発明による他の磁気変換素子および更に
他の磁気変換素子では、検出電流が磁気変換素子中を流
れる際に、強磁性層の中に設けられた強磁性層間層によ
って電子が反射され、電子の移動する経路が制限される
ので、抵抗変化率が大きくなる。また、強磁性層間層が
磁性を有しているので、強磁性層間層を挟んで対向する
強磁性層の２つの部分のそれぞれの磁化が、反強磁性層
との交換結合により共に固定される。

【００１９】本発明による薄膜磁気ヘッドは、本発明に
よる磁気変換素子を備えたものである。

【００２０】本発明による磁気変換素子の製造方法は、
一対の対向する面を有する非磁性層と、非磁性層の一方
の面側に形成された軟磁性層と、非磁性層の他方の面側
に形成された強磁性層と、強磁性層の非磁性層とは反対
の側に形成された反強磁性層とを含む磁気変換素子を製
造するものであって、軟磁性層の中に軟磁性層よりも電
気抵抗が大きく且つ磁性を有する軟磁性層間層を形成す
る工程を含んでいる。

【００２１】なお、本発明による磁気変換素子の製造方
法では、軟磁性層の一部を酸化、窒化、または酸化およ
び窒化することにより軟磁性層間層を形成するようにし
ても良い。

【００２２】本発明による他の磁気変換素子の製造方法
は、一対の対向する面を有する非磁性層と、非磁性層の
一方の面側に形成された軟磁性層と、非磁性層の他方の
面側に形成された強磁性層と、強磁性層の非磁性層とは
反対の側に形成された反強磁性層とを含む磁気変換素子
を製造するものであって、強磁性層の中に強磁性層より
も電気抵抗が大きく且つ磁性を有する強磁性層間層を形
成する工程を含むと共に、強磁性層の厚さをＴ_kとし、
非磁性層と強磁性層間層との間の距離をＤ₂とすると、
０．２Ｔ_k≦Ｄ₂≦０．８Ｔ_kの関係が成立する位置に
強磁性層間層を形成するものである。

【００２３】本発明による更に他の磁気変換素子の製造
方法は、一対の対向する面を有する非磁性層と、非磁性
層の一方の面側に形成された軟磁性層と、非磁性層の他
方の面側に形成された強磁性層と、強磁性層の非磁性層
とは反対の側に形成された反強磁性層とを含む磁気変換
素子を製造するものであって、強磁性層の中に強磁性層
よりも電気抵抗が大きく且つ磁性を有する強磁性層間層
を形成する工程を含むと共に、非磁性層と強磁性層間層
との間の距離が０．６ｎｍ以上３．６ｎｍ以下となる位
置に強磁性層間層を形成するものである。

【００２４】なお、本発明による他の磁気変換素子の製
造方法および更に他の磁気変換素子の製造方法では、強
磁性層の一部を酸化、窒化、または酸化および窒化する
ことにより強磁性層間層を形成するようにしても良い。

【００２５】本発明による薄膜ヘッドの製造方法は、磁
気変換素子を形成する工程において、本発明による磁気
変換素子の製造方法を用いるようにしたものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの構成＞最初に、図１
ないし図７を参照して、本発明の第１の実施の形態に係
る磁気変換素子の一具体例であるＭＲ素子およびそれを
用いた薄膜磁気ヘッドの構成について説明する。

【００２７】図１は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ド１００を備えたアクチュエータアーム２００の構成を
表すものである。このアクチュエータアーム２００は、
例えば、図示しないハードディスク装置などで用いられ
るものであり、薄膜磁気ヘッド１００が形成されたスラ
イダ２１０を有している。このスライダ２１０は、例え
ば、支軸２２０により回転可能に支持された腕部２３０
の先端に搭載されている。この腕部２３０は、例えば、
図示しないボイスコイルモータの駆動力により回転する
ようになっており、これによりスライダ２１０がハード
ディスクなどの磁気記録媒体３００の記録面（図１にお
いては記録面の下面）に沿ってトラックラインを横切る
方向ｘに移動するようになっている。なお、磁気記録媒
体３００は、例えば、スライダ２１０がトラックライン
を横切る方向ｘに対してほぼ直交する方向ｚに回転する
ようになっており、このような磁気記録媒体３００の回
転およびスライダ２１０の移動により磁気記録媒体３０
０に情報が記録され、または記録された情報が読み出さ
れるようになっている。

【００２８】図２は、図１に示したスライダ２１０の構
成を表すものである。このスライダ２１０は、例えば、
Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ（アルティック）よりなるブロック
状の基体２１１を有している。この基体２１１は、例え
ば、ほぼ六面体状に形成されており、そのうちの一面が
磁気記録媒体３００（図１参照）の記録面に近接して対
向するように配置されている。この磁気記録媒体３００
の記録面と対向する面はエアベアリング面（ＡＢＳ）２
１１ａと呼ばれ、磁気記録媒体３００が回転する際に
は、磁気記録媒体３００の記録面とエアベアリング面２
１１ａとの間に生じる空気流により、スライダ２１０が
記録面との対向方向ｙにおいて記録面から離れるように
微少量移動し、エアベアリング面２１１ａと磁気記録媒
体３００との間に一定の隙間ができるようになってい
る。基体２１１のエアベアリング面２１１ａに対する一
側面（図２においては左側の側面）には、薄膜磁気ヘッ
ド１００が設けられている。

【００２９】図３は、薄膜磁気ヘッド１００の構成を分
解して表すものである。また、図４は、図３に示した矢
印ＩＶ方向から見た平面構造を表し、図５は、図４に示
したＶ−Ｖ線に沿った矢視方向の断面構造を表し、図６
は、図４に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向すなわ
ち図５に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向の断面構
造を表し、図７は、図６に示した構造の一部を取り出し
て表すものである。この薄膜磁気ヘッド１００は、磁気
記録媒体３００に記録された磁気情報を再生する再生ヘ
ッド部１０１と、磁気記録媒体３００のトラックライン
に磁気情報を記録する記録ヘッド部１０２とが一体に構
成されたものである。

【００３０】図３および図５に示したように、再生ヘッ
ド部１０１は、例えば、基体２１１の上に、絶縁層１
１，下部シールド層１２，下部シールドギャップ層１
３，上部シールドギャップ層１４および上部シールド層
１５がエアベアリング面２１１ａの側においてこの順に
積層された構造を有している。絶縁層１１は、例えば、
積層方向の厚さ（以下、単に厚さと記す）が２μｍ〜１
０μｍであり、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）により構成され
ている。下部シールド層１２は、例えば、厚さが１μｍ
〜３μｍであり、ＮｉＦｅ（ニッケル鉄合金：パーマロ
イ）などの磁性材料により構成されている。下部シール
ドギャップ層１３および上部シールドギャップ層１４
は、例えば、厚さがそれぞれ１０ｎｍ〜１００ｎｍであ
り、Ａｌ₂Ｏ₃またはＡｌＮ（チッ化アルミニウム）に
よりそれぞれ構成されている。上部シールド層１５は、
例えば、厚さが１μｍ〜４μｍであり、ＮｉＦｅなどの
磁性材料により構成されている。なお、この上部シール
ド層１５は、記録ヘッド部１０２の下部磁極としての機
能も兼ね備えている。

【００３１】また、下部シールドギャップ層１３と上部
シールドギャップ層１４との間には、スピンバルブ膜で
ある積層体２０を含むＭＲ素子１１０が埋設されてい
る。この再生ヘッド部１０１は、磁気記録媒体３００か
らの信号磁界に応じて積層体２０における電気抵抗が変
化することを利用して、磁気記録媒体３００に記録され
た情報を読み出すようになっている。

【００３２】この積層体２０は、例えば、図６および図
７に示したように、下部シールドギャップ層１３の上
に、下地層２１，第１軟磁性層２２，第２軟磁性層２
３，非磁性層２４，強磁性層２５，反強磁性層２６およ
び保護層２７がこの順に積層された構造を有している。
下地層２１は、例えば、厚さが５ｎｍであり、Ｔａを含
んでいる。

【００３３】第１軟磁性層２２は、例えば、厚さが１ｎ
ｍ〜８ｎｍであり、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｒ
ｈ，ＭｏおよびＮｂからなる群のうちの少なくともＮｉ
を含む磁性材料により構成されている。具体的には、
［Ｎｉ_xＣｏ_yＦｅ_100-(x+y)］_100-ZＭ_{I Z}により構
成されることが好ましい。式中、Ｍ_IはＴａ，Ｃｒ，Ｒ
ｈ，ＭｏおよびＮｂのうちの少なくとも１種を表し、
ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ原子％で７５≦ｘ≦９０、０≦ｙ
≦１５、０≦ｚ≦１５の範囲内である。

【００３４】第２軟磁性層２３は、例えば、厚さが０．
５ｎｍ〜３ｎｍであり、Ｎｉ，ＣｏおよびＦｅからなる
群のうちの少なくともＣｏを含む磁性材料により構成さ
れている。具体的には、（１１１）面が積層方向に配向
しているＣｏ_xＦｅ_yＮｉ_100-(x+y)により構成される
ことが好ましい。式中、ｘ，ｙはそれぞれ原子％で７０
≦ｘ≦１００、０≦ｙ≦２５の範囲内である。なお、こ
れら第１軟磁性層２２および第２軟磁性層２３は共にフ
リー層とも言われる軟磁性層を構成しており、磁気記録
媒体３００からの信号磁界に応じて磁界の向きが変化す
るようになっている。軟磁性層の厚さ、すなわち第１軟
磁性層２２および第２軟磁性層２３の厚さの合計は、例
えば、３ｎｍ〜８ｎｍとされている。

【００３５】非磁性層２４は、例えば、厚さが１．８ｎ
ｍ〜３．０ｎｍであり、Ｃｕ（銅），Ａｕ（金）および
Ａｇ（銀）からなる群のうち少なくとも１種を８０重量
％以上含む非磁性材料により構成されている。強磁性層
２５は、例えば、厚さが２ｎｍ〜４．５ｎｍであり、Ｃ
ｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む
磁性材料により構成されている。この強磁性層２５で
は、磁性材料の（１１１）面が積層方向に配向している
ことが好ましい。なお、この強磁性層２５はピンド層と
も言われ、強磁性層２５と反強磁性層２６との界面にお
ける交換結合により、磁化の向きが固定されている。ち
なみに、本実施の形態ではｙ方向に固定されている。

【００３６】反強磁性層２６は、例えば、厚さが５〜３
０ｎｍであり、Ｐｔ（白金），Ｒｕ（ルテニウム），Ｒ
ｈ，Ｐｄ（パラジウム），Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉ
ｒ（イリジウム），ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの
少なくとも１種Ｍ_IIと、マンガン（Ｍｎ）とを含む反強
磁性材料により構成されている。このうちＭｎの含有量
は４５原子％以上９５原子％以下、その他の元素Ｍ_IIの
含有量は５原子％以上６５原子％以下であることが好ま
しい。この反強磁性材料には、熱処理しなくても反強磁
性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する
非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁性を示
すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。この反強
磁性層２６は、そのどちらにより構成されていてもよ
い。

【００３７】なお、非熱処理系反強磁性材料にはγ相を
有するＭｎ合金などがあり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ
（ルテニウムロジウムマンガン合金），ＦｅＭｎ（鉄マ
ンガン合金）あるいはＩｒＭｎ（イリジウムマンガン合
金）などがある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構
造を有するＭｎ合金などがあり、具体的には、ＰｔＭｎ
（白金マンガン合金），ＮｉＭｎ（ニッケルマンガン合
金）およびＰｔＲｈＭｎ（白金ロジウムマンガン合金）
などがある。保護層２７は、例えば、厚さが５ｎｍであ
り、Ｔａにより構成されている。

【００３８】この積層体２０では、また、第１軟磁性層
２２が積層方向において第１下層２２ａと第１上層２２
ｂとに分割されている。この第１下層２２ａと第１上層
２２ｂとの間、すなわち第１軟磁性層２２の中には、磁
性を有し且つ第１軟磁性層２２よりも電気抵抗が大きい
軟磁性層間層２８が設けられている。この軟磁性層間層
２８は、検出電流が積層体２０を流れる際に、電子ｅの
少なくとも一部を反射して電子ｅの移動する経路を制限
することにより、積層体２０の抵抗変化率を大きくする
ためのものである。また本実施の形態では、このように
第１軟磁性層２２の中に軟磁性層間層２８を設けること
により、保磁力を小さく保ちつつ、抵抗変化率を大きく
することができるようになっている。

【００３９】この軟磁性層間層２８は、例えば、第１軟
磁性層２２を構成する材料よりも電気抵抗が大きい材料
で構成されることにより第１軟磁性層２２よりも大きな
電気抵抗を有するようになっている。この軟磁性層間層
２８は、例えば、酸化物，窒化物および酸化窒化物のう
ちの少なくとも１種を含むことが好ましい。磁気的に安
定であり、出力変動を少なくすることができるからであ
る。またこの軟磁性層間層２８は、例えば、第１軟磁性
層２２と構成元素の一部が共通していることが好まし
い。具体的には、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｒ
ｈ，ＭｏおよびＮｂからなる群のうちの少なくともＮｉ
と、Ｏ（酸素）およびＮ（窒素）からなる群のうちの少
なくとも１種とを含むことが好ましい。例えば、第１軟
磁性層２２の一部を酸化、窒化、あるいは酸化および窒
化することにより形成するようにすれば、良好な軟磁性
層間層２８を容易に得ることができるからである。軟磁
性層間層２８の厚さＴ_t1は、例えば、０．５ｎｍ以上
１．０ｎｍ以下であることが好ましい。厚すぎると第１
下層と第１上層との磁気的結合力が弱まり大きな抵抗変
化率が得られないと共に、保磁力も大きくなってしまう
からであり、薄すぎると電子の移動経路を十分に制限す
ることができず、大きな抵抗変化率を得ることができな
いからである。

【００４０】軟磁性層間層２８の位置、例えば軟磁性層
間層２８と非磁性層２４との間の距離Ｄ₁は、軟磁性層
の厚さをＴ_nとすると、０．３Ｔ_n≦Ｄ₁＜Ｔ_nの範囲
内であることが好ましい。なお、本実施の形態における
軟磁性層の厚さＴ_nは、第１上層２２ａの厚さＴ
_n1aと、第１上層２２ｂの厚さＴ_n1bと、第２軟磁性層
２３の厚さＴ_n2とを加算した値である。本実施の形態に
おける軟磁性層間層２８と非磁性層２４との間の距離Ｄ
₁は、第１上層２２ｂの厚さＴ_n1bと、第２軟磁性層２
３の厚さＴ_n2とを加算した値である。また、軟磁性層間
層２８と非磁性層２４との間の距離Ｄ₁は、具体的な数
値で表すと、１ｎｍ以上８ｎｍ以下の範囲内であること
が好ましい。距離Ｄ₁がこれらの範囲よりも長い場合に
は、電子ｅの移動経路を制限する効果を十分に得ること
ができず、大きな抵抗変化率が得られないからであり、
距離Ｄ₁がこれらの範囲よりも短い場合には、電子ｅが
集中しすぎて逆に効率がおち、抵抗変化率が下がってし
まうためである。

【００４１】積層体２０の両側、すなわち積層方向に対
して垂直な方向の両側には、磁区制御膜３０ａ，３０ｂ
がそれぞれ設けられており、第１軟磁性層２２および第
２軟磁性層２３の磁化の向きを揃え、単磁区化していわ
ゆるバルクハウゼンノイズの発生を抑えるようになって
いる。この磁区制御膜３０ａは、磁区制御用強磁性膜３
１ａと、磁区制御用反強磁性膜３２ａとを下部シールド
ギャップ層１３の側から順に積層した構造とされてい
る。磁区制御膜３０ｂも磁区制御膜３０ａと同一の構成
とされている。これら磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１
ｂの磁化の向きは、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂ
と磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂとのそれぞれの
界面における交換結合によってそれぞれ固定されてい
る。これにより、例えば図７に示したように、磁区制御
用強磁性膜３１ａ，３１ｂの近傍では第１軟磁性層２２
および第２軟磁性層２３に対するバイアス磁界Ｈｂがｘ
方向に発生している。

【００４２】磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂは、例
えば、それぞれ厚さが１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、第１
軟磁性層２２および第２軟磁性層２３に対応してそれぞ
れ設けられている。また、磁区制御用強磁性膜３１ａ，
３１ｂは、例えば、ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅとＣｏとの積層
膜、Ｎｉ，ＦｅおよびＣｏからなる磁性材料などにより
それぞれ構成されている。磁区制御用反強磁性膜３２
ａ，３２ｂは、例えば、それぞれ厚さが５ｎｍ〜３０ｎ
ｍであり、反強磁性材料により構成されている。この反
強磁性材料は、非熱処理系反強磁性材料でも熱処理系反
強磁性材料でも良いが、非熱処理系反強磁性材料が好ま
しい。

【００４３】なお、磁区制御膜３０ａ，３０ｂとして
は、ＴｉＷ／ＣｏＰｔ（コバルト白金合金），ＴｉＷ／
ＣｏＣｒＰｔ（コバルトクロム白金合金）のような硬磁
性材料（ハ─ドマグネット）を用いてもよい。

【００４４】これら磁区制御膜３０ａ，３０ｂの上に
は、ＴａとＡｕとの積層膜、ＴｉＷ（チタンタングステ
ン合金）とＴａとの積層膜、あるいはＴｉＮ（窒化チタ
ン）とＴａとの積層膜などよりなるリード層３３ａ，３
３ｂがそれぞれ設けられており、磁区制御膜３０ａ，３
０ｂを介して積層体２０に電流を流すことができるよう
になっている。

【００４５】記録ヘッド部１０２は、例えば、図３およ
び図５に示したように、上部シールド層１５の上に、Ａ
ｌ₂Ｏ₃などの絶縁膜よりなる厚さ０．１μｍ〜０．５
μｍの記録ギャップ層４１を有している。この記録ギャ
ップ層４１は、後述する薄膜コイル４３，４５の中心部
に対応する位置に開口部４１ａを有している。この記録
ギャップ層４１の上には、スロートハイトを決定する厚
さ１．０μｍ〜５．０μｍのフォトレジスト層４２を介
して、厚さ１μｍ〜３μｍの薄膜コイル４３およびこれ
を覆うフォトレジスト層４４がそれぞれ形成されてい
る。このフォトレジスト層４４の上には、厚さ１μｍ〜
３μｍの薄膜コイル４５およびこれを覆うフォトレジス
ト層４６がそれぞれ形成されている。なお、本実施の形
態では薄膜コイルが２層積層された例を示したが、薄膜
コイルの積層数は１層または３層以上であってもよい。

【００４６】記録ギャップ層４１およびフォトレジスト
層４２，４４，４６の上には、例えば、ＮｉＦｅまたは
ＦｅＮ（窒化鉄）などの高飽和磁束密度を有する磁性材
料よりなる厚さ約３μｍの上部磁極４７が形成されてい
る。この上部磁極４７は、薄膜コイル４３，４５の中心
部に対応して設けられた記録ギャップ層４１の開口部４
１ａを介して、上部シールド層１５と接触しており、磁
気的に連結している。この上部磁極４７の上には、図３
ないし図６では図示しないが、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃より
なる厚さ２０μｍ〜３０μｍのオーバーコート層（図１
６におけるオーバーコート層４８）が全体を覆うように
形成されている。これにより、この記録ヘッド部１０２
は、薄膜コイル４３，４５に流れる電流によって下部磁
極である上部シールド層１５と上部磁極４７との間に磁
束を生じ、記録ギャップ層４１の近傍に生ずる磁束によ
って磁気記録媒体３００を磁化し、情報を記録するよう
になっている。

【００４７】＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの動作＞
次に、このように構成されたＭＲ素子１１０および薄膜
磁気ヘッド１００による再生動作について、図６および
図７を中心に参照して説明する。

【００４８】この薄膜磁気ヘッド１００では、再生ヘッ
ド部１０１により磁気記録媒体３００に記録された情報
を読み出す。再生ヘッド部１０１では、積層体２０の強
磁性層２５と反強磁性層２６との界面での交換結合によ
る交換結合磁界により、例えば、強磁性層２５の磁化Ｍ
ｐの向きがｙ方向に固定されている。また、磁区制御膜
３０ａ，３０ｂの発生するバイアス磁界Ｈｂにより、第
１軟磁性層２２，第２軟磁性層２３および軟磁性層間層
２８の磁化Ｍｆはバイアス磁界Ｈｂの方向（ここではｘ
方向）に揃えられる。なお、バイアス磁界Ｈｂと強磁性
層２５の磁化Ｍｐの向きは互いにほぼ直交している。

【００４９】情報を読み出す際には、積層体２０に、リ
ード層３３ａ，３３ｂを通じて定常電流である検出電流
（センス電流）が例えばバイアス磁界Ｈｂの方向に流さ
れる。その際、電子ｅの多くは、電気抵抗が低い第１軟
磁性層２２から強磁性層２５の間において非磁性層２４
を中心として移動する。但し、ここでは、軟磁性層間層
２８の電気抵抗が第１軟磁性層２２よりも大きくなって
いるので、第１上層２２ｂから軟磁性層間層２８に移動
しようとする電子ｅの少なくとも一部は、軟磁性層間層
２８の表面で反射される。すなわち、電流は、主として
第１上層２２ｂ，第２軟磁性層２３，非磁性層２４およ
び強磁性層２５において流れる。

【００５０】その際、磁気記録媒体３００からの信号磁
界を受けると、第１軟磁性層２２，第２軟磁性層２３お
よび軟磁性層間層２８における磁化Ｍｆの向きが変化す
る。なお、第１軟磁性層２２は軟磁性層間層２８によっ
て第１下層２２ａと第１上層２２ｂとに分かれている
が、軟磁性層間層２８は磁性を有しているので、第１下
層２２ａおよび第１上層２２ｂのそれぞれの磁化Ｍｆの
向きは一緒に一体的となって変化する。ちなみに、強磁
性層２５の磁化Ｍｐの向きは、反強磁性層２６により固
定されているので、磁気記録媒体３００からの信号磁界
を受けても変化しない。

【００５１】このように磁化Ｍｆの向きが変化すると、
積層体２０を流れる電流は、第１軟磁性層２２，第２軟
磁性層２３および軟磁性層間層２８の磁化Ｍｆの向きと
強磁性層２５の磁化Ｍｐの向きとの相対角度に応じた抵
抗を受ける。これは、非磁性層と磁性層との界面におけ
る電子の散乱の度合いが磁性層の磁化方向に依存すると
いう「スピン依存散乱」と呼ばれる現象によるものであ
る。この積層体２０の抵抗の変化量は電圧の変化量とし
て検出され、磁気記録媒体３００に記録された情報が読
みだされる。

【００５２】図８は、本実施の形態における信号磁界と
積層体２０の抵抗との関係の一例を表すものである。積
層体２０の抵抗の最大値をＲｍａｘとし、最小値をＲｍ
ｉｎとすると、抵抗変化率は（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）／
Ｒｍｉｎ×１００で表される。また、図中、符号Δで示
すヒステリシスの幅は、第１軟磁性層２２、第２軟磁性
層２３および軟磁性層間層２８を一体の軟磁性層と見な
した時の保磁力Ｈｃの２倍に相当する。以下の説明にお
いて、「軟磁性層の保磁力Ｈｃ」とは、信号磁界と積層
体２０の抵抗との関係を表す曲線（いわゆるＭＲ曲線）
におけるヒステリシスの幅Δの１／２と定義する。

【００５３】ここで、軟磁性層間層２８が設けられてい
なければ、積層体２０における主な電子ｅの通路は図７
において矢印Ｂで示す範囲、つまり第１下層２２ａ，第
１上層２２ｂ，第２軟磁性層２３，非磁性層２４および
強磁性層２５である。これに対し、本実施の形態では、
第１軟磁性層２２の中に軟磁性層間層２８が設けられて
いるので、電子ｅの主な通路は図７において矢印Ａで示
す範囲、つまり第１上層２２ｂ，第２軟磁性層２３，非
磁性層２４および強磁性層２５に狭められる。以上よ
り、電子が非磁性層界面に集中するため「スピン依存散
乱」に寄与する電子数が増加し、抵抗変化率が大きくな
る。

【００５４】更に、軟磁性層間層２８の持つ磁性によ
り、第２軟磁性層２３、第１上層２２ｂおよび第１下層
２２ａの磁化Ｍｆの向きが一体的に変化するようにした
ので、軟磁性層全体（第１軟磁性層２２、第２軟磁性層
２３および軟磁性層間層２８）の保磁力Ｈｃが小さく抑
えられる。このように保磁力Ｈｃが小さく抑えられるた
め、特に高い繰り返し精度が得られる。

【００５５】＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの製造方
法＞続いて、図９ないし図１４を参照して、ＭＲ素子１
１０および薄膜磁気ヘッド１００の製造方法について説
明する。なお、図９，図１３および図１４は、図４にお
けるＶ−Ｖ線に沿った断面構造を表している。また、図
１０ないし図１２は、図４におけるＶＩ−ＶＩ線に沿っ
た断面構造を表している。

【００５６】本実施の形態に係る製造方法では、まず、
図９に示したように、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣより
なる基体２１１の一側面上に、スパッタリング法によ
り、Ａｌ₂Ｏ₃よりなる絶縁層１１を約２μｍ〜１０μ
ｍの厚さで堆積させる。次に、この絶縁層１１の上に、
例えば、めっき法により、磁性材料よりなる下部シール
ド層１２を１μｍ〜３μｍの厚さで形成する。続いて、
この下部シールド層１２の上に、例えば、スパッタリン
グ法により、Ａｌ₂Ｏ₃またはＡｌＮよりなる下部シー
ルドギャップ層１３を１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さで堆
積させる。そののち、この下部シールドギャップ層１３
の上に、積層体２０を形成する。

【００５７】ここで、積層体２０の形成工程について詳
説する。ここでは、まず、図１０（Ａ）に示したよう
に、下部シールドギャップ層１３の上に、例えば、スパ
ッタリング法により、下地層２１および第１下層２２ａ
を構成の欄で説明した材料を用いて順次成膜する。な
お、この工程は、例えば図示しない真空チャンバの中
で、到達圧力１０^-10〜１０^-8Ｔｏｒｒ、成膜圧力１０
^-5〜１０^-2Ｔｏｒｒ程度の真空のもとで行われる。

【００５８】次いで、例えば、図示しない真空チャンバ
内に酸素ガスおよび窒素ガスのうちの少なくとも一方を
導入し、真空度が０．０００１Ｔｏｒｒ〜７６０Ｔｏｒ
ｒ程度となるようにする。そののち、例えば、このまま
この酸素および窒素のうちの少なくとも一方を含む雰囲
気中に第１下層２２ａの表面を０．０１分〜６０分間さ
らす。これにより、例えば、図１０（Ｂ）に示したよう
に、第１下層２２ａの表面が酸化、窒化、または酸化お
よび窒化され、良好な軟磁性層間層２８が容易に成膜さ
れる。この軟磁性層間層２８の形成に伴い、第１下層２
２ａの厚さは最初に成膜した状態よりも薄くなる。な
お、この酸化，窒化あるいは酸化窒化工程においては、
真空チャンバ内の真空度を０．００１Ｔｏｒｒ〜２００
Ｔｏｒｒとすればより好ましく、第１下層２２ａの表面
をさらす時間を０．１分〜３０分間とすればより好まし
い。膜厚の制御を容易にすることができ、良好な軟磁性
層間層２８を容易に得ることができるからである。

【００５９】軟磁性層間層２８を形成したのち、図１０
（Ｃ）に示したように、例えば、図示しない真空チャン
バ内を再び減圧して高真空にし、スパッタリング法によ
り、軟磁性層間層２８の上に第１上層２２ｂ，第２軟磁
性層２３，非磁性層２４，強磁性層２５，反強磁性層２
６および保護層２７を構成の欄で説明した材料を用いて
順次成膜する。その際、反強磁性層２６を非熱処理系反
強磁性材料により構成する場合には、例えば、ｙ方向に
磁場を印加した状態で反強磁性層２６を形成する。これ
により、強磁性層２５の磁化の方向は、反強磁性層２６
との交換結合によって印加磁場の方向ｙに固定される。

【００６０】そののち、図１１（Ａ）に示したように、
例えば、保護層２７の上に、積層体２０の形成予定領域
に対応してフォトレジスト膜４０１を選択的に形成す
る。なお、このフォトレジスト膜４０１は、後述するリ
フトオフを容易に行うことができるように、例えば、保
護膜２７との界面に溝を形成し、断面形状をＴ型とする
ことが好ましい。

【００６１】フォトレジスト膜４０１を形成したのち、
図１１（Ｂ）に示したように、例えば、イオンミリング
法により、フォトレジスト膜４０１をマスクとして保護
層２７，反強磁性層２６，強磁性層２５，非磁性層２
４，第２軟磁性層２３，第１上層２２ｂ，軟磁性層間層
２８，第１下層２２ａおよび下地層２１を順次エッチン
グし、選択的に除去する。これにより、下地層２１から
保護層２７までの各層がそれぞれ成形され、積層体２０
が形成される。

【００６２】積層体２０を形成したのち、図１２（Ａ）
に示したように、例えば、スパッタリング法により、積
層体２０の両側に、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂ
および磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂをそれぞれ
順次形成する。その際、磁区制御用反強磁性膜３２ａ，
３２ｂを非熱処理系反強磁性材料により構成する場合に
は、例えば、ｘ方向に磁場を印加した状態で磁区制御用
反強磁性膜３２ａ，３２ｂをそれぞれ形成する。これに
より、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂの磁化の方向
は、磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂとの交換結合
によって印加磁場の方向ｘに固定される。

【００６３】なお、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂ
と磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂを形成するのに
代えて、ＴｉＷ／ＣｏＰｔ，ＴｉＷ／ＣｏＣｒＰｔのよ
うな硬磁性材料（ハ─ドマグネット）を例えばスパッタ
により形成しても良い。

【００６４】磁区制御膜３０ａ，３０ｂをそれぞれ形成
したのち、同じく図１２（Ａ）に示したように、例え
ば、スパッタリング法により、磁区制御用反強磁性膜３
２ａ，３２ｂの上に、リード層３３ａ，３３ｂをそれぞ
れ形成する。そののち、例えば、リフトオフ処理によっ
て、フォトレジスト膜４０１とその上に積層されている
堆積物４０２（磁区制御用強磁性膜、磁区制御用反強磁
性膜およびリード層の各材料）を除去する。

【００６５】リフトオフ処理を行ったのち、図１２
（Ｂ）および図１３（Ａ）に示したように、例えば、ス
パッタリング法により、下部シールドギャップ層１３お
よび積層体２０を覆うように、ＡｌＮ等の絶縁膜からな
る上部シールドギャップ層１４を１０ｎｍ〜１００ｎｍ
程度の厚さで形成する。これにより、積層体２０は下部
シールドギャップ層１３と上部シールドギャップ層１４
との間に埋設される。そののち、上部シールドギャップ
層１４の上に、例えば、スパッタリング法により、磁性
材料よりなる上部シールド層１５を約１μｍ〜４μｍの
厚さで形成する。

【００６６】上部シールド層１５を形成したのち、図１
３（Ｂ）に示したように、例えば、スパッタリング法に
より、上部シールド層１５の上に、絶縁膜よりなる記録
ギャップ層４１を０．１μｍ〜０．５μｍの厚さで形成
し、この記録ギャップ層４１の上に、フォトレジスト層
４２を約１．０μｍ〜２．０μｍの膜厚で所定のパター
ンに形成する。フォトレジスト層４２を形成したのち、
このフォトレジスト層４２の上に、薄膜コイル４３を１
μｍ〜３μｍの膜厚で形成し、この薄膜コイル４３を覆
うようにフォトレジスト層４４を所定のパターンに形成
する。フォトレジスト層４４を形成したのち、このフォ
トレジスト層４４の上に、薄膜コイル４５を１μｍ〜３
μｍの膜厚で形成し、この薄膜コイル４５を覆うように
フォトレジスト層４６を所定のパターンに形成する。

【００６７】フォトレジスト層４６を形成したのち、図
１４（Ａ）に示したように、例えば、薄膜コイル４３，
４５の中心部に対応する位置において、記録ギャップ層
４１を部分的にエッチングし、磁路形成のための開口部
４１ａを形成する。そののち、例えば、記録ギャップ層
４１、開口部４１ａ、フォトレジスト層４２，４４，４
６を覆うように高飽和磁束密度を有する磁性材料よりな
る上部磁極４７を約３μｍの厚さで形成する。上部磁極
４７を形成したのち、例えば、この上部磁極４７をマス
クとして、イオンミリングにより、記録ギャップ層４１
および上部シールド層１５を選択的にエッチングする。
そののち、図１４（Ｂ）に示したように、上部磁極４７
の上に、アルミナよりなるオーバーコート層４８を２０
μｍ〜３０μｍの膜厚で形成する。

【００６８】オーバーコート層４８を形成したのち、例
えば、積層体２０の強磁性層２５および磁区制御用強磁
性膜３１ａ，３１ｂを熱処理系反強磁性材料によりそれ
ぞれ構成する場合には、それらの磁界の方向を固定する
ための反強磁性化処理を行う。具体的には、反強磁性層
２６と強磁性層２５とのブロッキング温度（界面で交換
結合が生じうる温度）が磁区制御用反強磁性膜３２ａ，
３２ｂと磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂとのブロッ
キング温度よりも高い場合には、磁界発生装置等を利用
して例えばｙ方向に磁場を印加した状態で、薄膜磁気ヘ
ッド１００を反強磁性層２６と強磁性層２５とのブロッ
キング温度まで加熱する。これにより、強磁性層２５の
磁化の方向は、反強磁性層２６との交換結合によって印
加磁場の方向ｙに固定される。続いて、薄膜磁気ヘッド
１００を磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂと磁区制
御用強磁性膜３１ａ，３１ｂとのブロッキング温度まで
冷却し、例えばｘ方向に磁場を印加する。これにより、
磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂの磁化の方向は、磁
区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂとの交換結合によっ
て印加磁場の方向ｘにそれぞれ固定される。

【００６９】なお、反強磁性層２６と強磁性層２５との
ブロッキング温度が磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２
ｂと磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂとのブロッキン
グ温度よりも低い場合には、上の作業順序は逆になる。
また、反強磁性層２６または磁区制御用反強磁性膜３２
ａ，３２ｂを非熱処理系反強磁性材料により構成する場
合には、この熱処理を行う必要がない。更に、ここでは
オーバーコート層４８を形成したのちに反強磁性化のた
めの熱処理を行うようにしたが、強磁性層２５および反
強磁性層２６を成膜したのちオーバーコート層４８を形
成する前に行うようにしてもよく、また磁区制御膜３０
ａ，３０ｂを成膜したのちオーバーコート層４８を形成
する前に行うようにしてもよい。ちなみに、反強磁性層
２６と磁区制御用反強磁性層３２ａ，３２ｂとの反強磁
性材料の組み合わせは、熱処理系と非熱処理系との組み
合わせのうちのいずれでもよい。

【００７０】最後に、例えば、スライダの機械加工によ
り、エアベアリング面を形成し、図３ないし図７に示し
た薄膜磁気ヘッド１００が完成する。

【００７１】＜第１の実施の形態による効果＞このよう
に本実施の形態によれば、軟磁性層の中に磁性を有し且
つ軟磁性層よりも電気抵抗が大きい軟磁性層間層２８を
設けるようにしたので、電子ｅの通路が狭くなり、積層
体２０の抵抗変化率を大きくすることができ、小さな信
号磁界であっても検出することができる。また、第２軟
磁性層２３、第１上層２２ｂおよび第１下層２２ａの磁
化Ｍｆの向きを一体的に変化させることができ、保磁力
Ｈｃを小さく抑えることができる。よって、出力変動が
小さく高い繰り返し精度を得ることができる。以上のこ
とから、例えば２０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²を越える高密
度磁気記録への対応が可能となる。また、熱安定性も高
く、製造工程中に熱処理工程が含まれていても特性の劣
化が少なく、大きな抵抗変化率を得ることができる。

【００７２】特に、本実施の形態では第１軟磁性層２２
の中に軟磁性層間層２８を設けるようにしたので、保磁
力Ｈｃをより小さくすることができる。

【００７３】また、軟磁性層の厚さＴ_nに対する非磁性
層２４と軟磁性層間層２８との間の距離Ｄ₁の比Ｄ₁／
Ｔ_nを０．３以上１未満となるようにすれば、また、非
磁性層２４と軟磁性層間層２８との間の距離Ｄ₁を１ｎ
ｍ以上８ｎｍ未満とするようにすれば、電子の移動範囲
を狭くし過ぎることなく効果的に制限することができ、
より大きな抵抗変化率を得ることができる。

【００７４】更に、軟磁性層間層２８が酸化物，窒化物
および酸化窒化物のうちの少なくとも１種を含むように
すれば、磁気的に安定させることができ、出力変動を少
なくすることができる。よって、安定した特性を得るこ
とができる。

【００７５】加えて、軟磁性層間層２８の厚さを０．５
ｎｍ以上１．０ｎｍ以下とするようにすれば、電子の移
動経路を効果的に制限することができ、より大きな抵抗
変化率を得ることができると共に、保磁力Ｈｃをより小
さくすることができる。

【００７６】更にまた、軟磁性層の一部を酸化、窒化、
または酸化および窒化することにより軟磁性層間層２８
を形成するようにすれば、良好な軟磁性層間層２８を容
易に得ることができる。すなわち、本実施の形態に係る
ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドを容易に製造することが
できる。

【００７７】［第１の実施の形態の変形例］また、図１
５および図１６を参照して、第１の実施の形態に関する
変形例について説明する。

【００７８】図１５は、変形例における積層体２０の構
成を表すものである。第１の実施の形態では、積層体２
０の軟磁性層間層２８を第１軟磁性層２２の中に設ける
場合について説明したが、この変形例のように、第１軟
磁性層２２と第２軟磁性層２３との間に軟磁性層間層２
８を設けるようにしてもよい。この場合、軟磁性層間層
２８は、例えば、第１軟磁性層２２を構成する材料およ
び第２軟磁性層２３を構成する材料よりも電気抵抗が大
きい材料で構成されることにより、第１軟磁性層２２お
よび第２軟磁性層２３よりも大きな電気抵抗を有するよ
うに構成されている。この変形例における軟磁性層の厚
さＴ_nは、第１軟磁性層２２の厚さＴ_n1と、第２軟磁性
層２３の厚さＴ_n2とを加算した値であり、非磁性層２４
と軟磁性層間層２８との間の距離Ｄ₁は、第２軟磁性層
２３の厚さＴ_n2と同じである。

【００７９】また、この軟磁性層間層２８は、例えば、
第１の実施の形態と同様に、第１軟磁性層２２と構成元
素の一部が共通していてもよいが、第２の軟磁性層２３
と構成元素の一部が共通していてもよい。すなわち、Ｎ
ｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｒｈ，ＭｏおよびＮｂか
らなる群のうちの少なくともＮｉと、ＯおよびＮからな
る群のうちの少なくとも１種とを含むように構成されて
もよいが、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくと
もＣｏと、ＯおよびＮからなる群のうちの少なくとも１
種とを含むように構成されていてもよい。第２軟磁性層
２３の一部を例えば酸化、窒化あるいは酸化および窒化
するようにしても良好な軟磁性層間層２８を容易に得る
ことができるからである。

【００８０】なお、この変形例によれば、第１の実施の
形態に比べて保磁力は若干大きくなるものの、抵抗変化
率をより大きくすることができる。

【００８１】図１６は、他の変形例における積層体２０
の構成を表すものである。この変形例のように、第２軟
磁性層２３の中に軟磁性層間層２８を設けるようにして
もよい。すなわち、第２軟磁性層２３を積層方向におい
て第２下層２３ａと第２上層２３ｂとに分割し、これら
第２下層２３ａと第２上層２３ｂとの間に軟磁性層間層
２８を設けるようにしてもよい。この場合、軟磁性層間
層２８は、例えば、第２軟磁性層２３を構成する材料よ
りも電気抵抗が大きい材料で構成されることにより、第
２軟磁性層２３よりも大きな電気抵抗を有するように構
成されている。この変形例における軟磁性層の厚さＴ_n
は、第１軟磁性層２２の厚さＴ_n1と、第２下層２３ａの
厚さＴ_n2aと、第２上層２３ｂの厚さＴ_n2bとを加算し
た値であり、非磁性層２４と軟磁性層間層２８との間の
距離Ｄ₁は、第２上層２３ｂの厚さＴ_n2bと同じであ
る。また、この軟磁性層間層２８は、例えば、第２軟磁
性層２３と構成元素の一部が共通していることが好まし
く、すなわち、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少な
くともＣｏと、ＯおよびＮからなる群のうちの少なくと
も１種とを含むように構成されることが好ましい。第２
軟磁性層２３の一部を例えば酸化、窒化あるいは酸化お
よび窒化することにより良好な軟磁性層間層２８を容易
に得ることができるからである。

【００８２】なお、この変形例によれば、第１の実施の
形態および先の変形例に比べて保磁力は大きくなるもの
の、抵抗変化率を更に大きくすることができる。

【００８３】［第２の実施の形態］更に、本発明の第２
の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施
の形態は、積層体５０の構成が異なることを除き、第１
の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここ
では、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細
な説明を省略する。

【００８４】図１７は、本実施の形態における積層体５
０の構成を表すものである。この積層体５０は、第１の
実施の形態における軟磁性層間層２８に代えて、強磁性
層５５の中に強磁性層間層５９を備えると共に、第１軟
磁性層２２が分割されていないことを除き、第１の実施
の形態における積層体２０と同一の構成を有している。
強磁性層５５は、積層方向において強磁性下層５５ａと
強磁性上層５５ｂとに分割されており、この強磁性下層
５５ａと強磁性上層５５ｂとの間に強磁性層間層５９が
設けられている。なお、強磁性層５５は強磁性層間層５
９によって分割されているが、強磁性層間層５９は後述
するように磁性を有しているので、強磁性下層５５ａお
よび強磁性上層５５ｂのそれぞれの磁化Ｍｐの向きは反
強磁性層２６により第１の実施の形態と同一方向にそれ
ぞれ固定されている。なお、強磁性層間層５９の磁化の
向きも、反強磁性層２６により強磁性層５５の磁化Ｍｐ
の向きと同一方向に固定されている。

【００８５】強磁性層間層５９は、第１の実施の形態に
おける軟磁性層間層２８と同様に、検出電流が積層体５
０を流れる際に、電子ｅの少なくとも一部を反射して電
子ｅの移動する経路を制限することにより、積層体５０
の抵抗変化率を大きくするためのものである。この強磁
性層間層５９は、磁性を有し且つ強磁性層５５よりも大
きな電気抵抗を有するように構成されており、例えば、
第１の実施の形態における軟磁性層間層２８と同様に、
強磁性層５５を構成する材料よりも電気抵抗が大きな材
料により構成されている。例えば、この強磁性層間層５
９は、酸化物，窒化物および酸化窒化物のうちの少なく
とも１種を含むことが好ましく、また、強磁性層５５と
構成元素の一部が共通していることが好ましい。具体的
には、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣ
ｏと、ＯおよびＮからなる群のうちの少なくとも１種と
を含むことが好ましい。強磁性層５５の一部を例えば酸
化、窒化あるいは酸化窒化することにより、良好な強磁
性層間層５９を容易に得ることができるからである。

【００８６】強磁性層間層５９の厚さＴ_t2は、例えば、
第１の実施の形態における軟磁性層間層２８と同様に、
０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下であることが好ましい。
厚すぎると強磁性層５５と反強磁性層２６との間の交換
結合磁界について十分な値を得ることができず、薄すぎ
ると電子の移動経路を十分に制限することができず、大
きな抵抗変化率を得ることができないからである。強磁
性層間層５９の位置、例えば強磁性層間層５９と非磁性
層２４との間の距離Ｄ₂は、強磁性層５５の厚さをＴ_k
とすると、０．２Ｔ_k≦Ｄ₂≦０．８Ｔ_kの範囲内であ
ることが好ましい。なお、本実施の形態における強磁性
層５５の厚さＴ_kは、強磁性下層５５ａの厚さＴ_kaと、
強磁性上層５５ｂの厚さＴ_kbとを加算した値であり、強
磁性層間層５９と非磁性層２４との間の距離Ｄ₂は、強
磁性下層５５ａの厚さＴ_kaと同じである。また、強磁性
層間層５９と非磁性層２４との間の距離Ｄ₂は、具体的
な数値で表すと、０．６ｎｍ以上３．６ｎｍ以下の範囲
内であることが好ましい。これらの範囲内において電子
ｅの移動範囲を狭くし過ぎることなく効果的に制限する
ことができ、十分な大きさの交換結合磁界Ｈｅｘを得る
と同時に、大きな抵抗変化率を得ることができるからで
ある。

【００８７】この積層体５０は、第１の実施の形態と同
様にして製造することができる。その際、例えば、第１
の実施の形態における軟磁性層間層２８と同様にして強
磁性層間層５９を成膜する。すなわち、強磁性下層５５
ａを成膜したのち、図示しない真空チャンバ内に酸素ガ
スおよび窒素ガスのうちの少なくとも一方を導入して、
酸素および窒素のうちの少なくとも一方を含む雰囲気中
に強磁性下層５５ａの表面をさらし、強磁性下層５５ａ
の表面を酸化あるいは窒化あるいは酸化および窒化する
ことにより強磁性層間層５９を成膜する。

【００８８】また、本実施の形態では、第１の実施の形
態と同様にして、磁気記録媒体３００に記録された情報
を読み出す。但し、ここでは、強磁性層５５の中に強磁
性層５５よりも大きな電気抵抗を有する強磁性層間層５
９が設けられているので、検出電流が積層体５０を流れ
る際に、強磁性層５５から強磁性層間層５９に移動しよ
うとする電子ｅの少なくとも一部は、強磁性層間層５９
の表面で反射される。これにより、電子ｅの通路が狭め
られ、第１の実施の形態と同様に、積層体５０の抵抗変
化率が大きくなる。

【００８９】このように本実施の形態によれば、強磁性
層間層５９と非磁性層２４との間の距離Ｄ₂と強磁性層
５５の厚さをＴ_kとの比Ｄ₂／Ｔ_kが０．２以上０．８
以下の位置に強磁性層間層５９を設けるようにしたの
で、または、強磁性層間層５９と非磁性層２４との間の
距離Ｄ₂が０．６ｎｍ以上３．６ｎｍ以下の位置に強磁
性層間層５９を設けるようにしたので、積層体５０の抵
抗変化率を大きくすることができると共に、反強磁性層
２６と強磁性層５５との間の交換結合磁界について十分
な大きさを得ることができる。また、熱安定性も高く、
製造工程中に熱処理工程が含まれていても大きな抵抗変
化率を得ることができる。

【００９０】また、強磁性層間層５９が酸化物，窒化物
および酸化窒化物のうちの少なくとも１種を含むように
すれば、第１の実施の形態と同様に、出力変動を少なく
することができ、安定した特性を得ることができる。

【００９１】更に、強磁性層間層５９の厚さを０．５ｎ
ｍ以上１．０ｎｍ以下とするようにすれば、第１の実施
の形態と同様に、より大きな抵抗変化率を得ることがで
きると共に、反強磁性層２６と強磁性層５５との間の交
換結合磁界について十分な大きさを得ることができる。

【００９２】加えて、強磁性層５５の一部を酸化、窒
化、あるいは酸化および窒化することにより強磁性層間
層５９を形成するようにすれば、第１の実施の形態と同
様に、良好な強磁性層間層５９を容易に得ることができ
る。

【００９３】［第３の実施の形態］加えて、本発明の第
３の実施の形態について図面を参照して説明する。本実
施の形態は、積層体６０の構成が異なることを除き、第
１の実施の形態と同一の構成を有している。よって、こ
こでは、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳
細な説明を省略する。

【００９４】図１８は、本実施の形態における積層体６
０の構成を表すものである。この積層体６０は、強磁性
層６５の中に強磁性層間層６９を更に備えていることを
除き、第１の実施の形態における積層体２０と同一の構
成を有している。なお、これら強磁性層６５および強磁
性層間層６９は、第２の実施の形態における強磁性層５
５および強磁性層間層５９と同一の構成をそれぞれ有す
るものである。すなわち、本実施の形態では、検出電流
が積層体６０を流れる際に、電子ｅの経路が軟磁性層間
層２８と強磁性層間層６９とによりそれぞれ狭められる
ことにより、積層体６０の抵抗変化率が大きくなるよう
になっている。

【００９５】このように本実施の形態によれば、軟磁性
層の中に軟磁性層間層２８を設けると共に、強磁性層６
５の中に強磁性層間層６９を設けるようにしたので、第
１の実施の形態および第２の実施の形態よりも、更に大
きな抵抗変化率を得ることができる。

【００９６】

【実施例】また、本発明の具体的な実施例について詳細
に説明する。

【００９７】［実施例１〜１０］実施例１〜１０とし
て、絶縁性基板の上に、図７に示したように、下地層２
１，第１下層２２ａ，軟磁性層間層２８，第１上層２２
ｂ，第２軟磁性層２３，非磁性層２４，強磁性層２５，
反強磁性層２６および保護層２７を順次積層した積層体
２０をそれぞれ作製した。まず、絶縁性基板の上に、ス
パッタリング法により、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの下地
層２１をそれぞれ成膜し、その上に、ＮｉＦｅを用いて
実施例により厚さを変化させて第１下層２２ａをそれぞ
れ成膜した。なお、その際、後続の酸化処理により酸化
される分を予め加味して第１下層２２ａを成膜し、後続
の酸化処理後に第１下層２２ａの厚さＴ_n1aが表１に示
した値となるようにした。

【００９８】

【表１】

【００９９】次いで、第１下層２２ａの表面を酸化し、
厚さＴ_t1が０．６ｎｍの軟磁性層間層２８をそれぞれ形
成した。続いて、軟磁性層間層２８の上に、スパッタリ
ング法により、ＮｉＦｅを用いて表１に示したように厚
さＴ_n1bを変化させて第１上層２２ｂをそれぞれ成膜し
た。そののち、第１上層２２ｂの上に、スパッタリング
法により、ＣｏＦｅを用いて厚さＴ_n2が１ｎｍの第２軟
磁性層２３をそれぞれ成膜し、その上に、Ｃｕを用いて
厚さ２．２ｎｍの非磁性層２４をそれぞれ成膜し、その
上に、ＣｏＦｅを用いて厚さ２ｎｍの強磁性層２５をそ
れぞれ成膜し、その上に、表１に示したように材料を変
化させて厚さ１３ｎｍの反強磁性層２６をそれぞれ成膜
し、その上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの保護層２７を
それぞれ成膜した。なお、実施例１〜８においては、非
熱処理系反強磁性材料を用いて反強磁性層２６を形成す
るようにしたので、磁場を印加しながら反強磁性層２６
をそれぞれ成膜した。また、実施例９，１０において
は、熱処理系反強磁性材料を用いて反強磁性層２６を形
成するようにしたので、成膜ののち熱処理により反強磁
性処理をそれぞれ行った。

【０１００】作製した積層体２０における軟磁性層の厚
さＴ_n、軟磁性層間層２８と非磁性層２４との間の距離
Ｄ₁、および軟磁性層の厚さＴ_nに対する軟磁性層間層
２８と非磁性層２４との間の距離Ｄ₁の比Ｄ₁／Ｔ
_nは、それぞれ表１に示した通りである。ちなみに、実
施例１〜４，７〜１０は、第１軟磁性層２２の厚さＴ_n1
を５ｎｍとし、その中で軟磁性層間層２８の位置を変え
たものである。実施例５，６は、第１軟磁性層２２の厚
さＴ_n1を３ｎｍと薄くし、その中で軟磁性層間層２８の
位置を変えたものである。

【０１０１】このようにして作製した積層体２０につい
て２５０℃における熱処理をそれぞれ行った。そのの
ち、積層体２０に電流を流しつつ磁界を与えてその特性
をそれぞれ調べた。それらの結果を表２にそれぞれ示
す。また、その磁化の相対性から軟磁性層間層２８の厚
さＴ_t1を算出したところ、約０．６ｎｍであることがそ
れぞれ確認された。更に、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ；
Transmission Electron Microscope）により軟磁性層間
層２８の厚さＴ_t1を観察したところ、同様に約０．６ｎ
ｍであることがそれぞれ確認された。

【０１０２】

【表２】

【０１０３】本実施例に対する比較例１として、軟磁性
層間層を形成せず、第１軟磁性層の厚さＴ_n1を５ｎｍと
したことを除き、実施例１〜４と同一の条件で積層体を
作製した。また、比較例２として、下地層と第１軟磁性
層との間に軟磁性層間層を形成し、第１軟磁性層の厚さ
Ｔ_n1を５ｎｍとしたことを除き、実施例１〜４と同一の
条件で積層体を作製した。これらの比較例についても、
本実施例と同様にしてその特性をそれぞれ調べた。それ
らの結果も表２にそれぞれ合わせて示す。

【０１０４】表２から分かるように、本実施例によれば
積層体２０の抵抗変化率はいずれも８％以上であり、比
較例１の６．９％および比較例２の７．０％よりも大き
な値を得ることができた。また、第１軟磁性層２２およ
び第２軟磁性層２３の保磁力Ｈｃはいずれも０．２（Ｏ
ｅ）〜０．８（Ｏｅ）であり、スピンバルブ型のＭＲ素
子において許容限界とされる３（Ｏｅ）よりも十分に小
さく抑えることができ、従来例である比較例１と同程度
の値を得ることができた。更に、交換結合磁界Ｈｅｘは
いずれも５３０（Ｏｅ）以上であり、一般にスピンバル
ブ型のＭＲ素子で最低限必要とされる２００（Ｏｅ）よ
りも十分に大きな値が得られた。すなわち、第１軟磁性
層２２の中に軟磁性層間層２８を設けるようにすれば、
保磁力Ｈｃを小さく抑えつつ抵抗変化率を大きくできる
ことが分かった。

【０１０５】また、軟磁性層の厚さＴ_nに対する軟磁性
層間層２８と非磁性層２４との間の距離Ｄ₁の比Ｄ₁／
Ｔ_nが０．５〜０．８の範囲内において最も抵抗変化率
が大きくなり、保磁力Ｈｃも小さくなる傾向が見られ
た。更に、Ｄ₁／Ｔ_nがあまり小さくなると抵抗変化率
が若干小さくなり、保磁力Ｈｃも若干大きくなる傾向も
見られた。すなわち、Ｄ₁／Ｔ_nが０．３以上１未満の
位置に軟磁性層間層２８を設けるようにすれば、保磁力
Ｈｃをより小さく抑えつつ抵抗変化率をより大きくでき
ることが分かった。

【０１０６】［実施例１１〜１４］実施例１１〜１４と
して、軟磁性層間層２８の厚さＴ_t1を表１に示したよう
に変化させたことを除き、実施例１０と同一の条件で積
層体２０をそれぞれ作製した。これらの積層体２０につ
いても、実施例１０と同様にしてその特性をそれぞれ調
べた。それらの結果を表２にそれぞれ示す。

【０１０７】表２から分かるように、軟磁性層間層２８
の厚さＴ_t1を０．６ｎｍとした実施例１０において最も
大きな抵抗変化率が得られ、厚さＴ_t1が薄くなっても厚
くなっても抵抗変化率が小さくなる傾向が見られた。ま
た、軟磁性層間層２８の厚さＴ_t1が厚くなると保磁力Ｈ
ｃが大きくなる傾向が見られた。すなわち、軟磁性層間
層２８の厚さＴ_t1を０．５ｎｍ以上１ｎｍ以下とすれ
ば、保磁力Ｈｃを小さく抑えつつ抵抗変化率をより大き
くできることが分かった。

【０１０８】［実施例１５〜２４］実施例１５〜２４と
して、軟磁性層間層２８を第１軟磁性層２２と第２軟磁
性層２３との間に形成すると共に、第１軟磁性層２２の
厚さＴ_n1、第２軟磁性層２３の厚さＴ_n2および反強磁性
層２６の材料を表３に示したようにそれぞれ変化させた
ことを除き、実施例１〜１０と同一の条件で積層体２０
をそれぞれ作製した。作製した積層体２０における軟磁
性層の厚さＴ_n、軟磁性層間層２８と非磁性層２４との
間の距離Ｄ₁、および軟磁性層の厚さＴ_nに対する軟磁
性層間層２８と非磁性層２４との間の距離Ｄ₁の比Ｄ₁
／Ｔ_nは、それぞれ表３に示した通りである。

【０１０９】

【表３】

【０１１０】ちなみに、実施例１５〜１８，２１〜２４
は、軟磁性層の厚さＴ_nを６ｎｍとし、第１軟磁性層２
２の厚さＴ_n1および第２軟磁性層２３の厚さＴ_n2を変え
て軟磁性層間層２８の位置を変えたものである。実施例
１９，２０は、軟磁性層の厚さＴ_nを５ｎｍと薄くし、
第１軟磁性層２２の厚さＴ_n1および第２軟磁性層２３の
厚さＴ_n2を変えて軟磁性層間層２８の位置を変えたもの
である。これらの積層体２０についても、実施例１〜１
０と同様にしてその特性をそれぞれ調べた。それらの結
果を表４にそれぞれ示す。

【０１１１】

【表４】

【０１１２】本実施例に対する比較例３として、軟磁性
層間層を形成せず、第１軟磁性層の厚さＴ_n1および第２
軟磁性層の厚さＴ_n2をそれぞれ３ｎｍとしたことを除
き、実施例１５〜１８と同一の条件で積層体を作製し
た。この比較例についても、本実施例と同様にしてその
特性を調べた。その結果も表４に合わせて示す。

【０１１３】表４から分かるように、本実施例によれば
積層体２０の抵抗変化率はいずれも８．４％以上であ
り、比較例３の６．５％よりも大きな値を得ることがで
きた。また、第１軟磁性層２２および第２軟磁性層２３
の保磁力Ｈｃはいずれもスピンバルブ型のＭＲ素子にお
いて許容限界とされる３（Ｏｅ）よりも小さく抑えるこ
とができた。更に、交換結合磁界Ｈｅｘはいずれも５１
０（Ｏｅ）以上であり、一般にスピンバルブ型のＭＲ素
子で最低限必要とされる２００（Ｏｅ）よりも十分に大
きな値が得られた。すなわち、第１軟磁性層２２と第２
軟磁性層２３との間に軟磁性層間層２８を設けるように
すれば、保磁力Ｈｃを小さく抑えつつ抵抗変化率を大き
くできることが分かった。

【０１１４】また、本実施例と実施例１〜１０とを比べ
ると、本実施例の方が抵抗変化率を大きくできる傾向が
見られた。但し、保磁力Ｈｃは実施例１〜１０に比べて
大きくなってしまう傾向が見られた。すなわち、第１軟
磁性層２２と第２軟磁性層２３との間に軟磁性層間層２
８を設けるようにすれば、保磁力Ｈｃは若干大きくなる
ものの抵抗変化率をより大きくすることができ、第１軟
磁性層２２の間に軟磁性層間層２８を設けるようにすれ
ば、保磁力Ｈｃをより小さく抑えつつ抵抗変化率を大き
くできることが分かった。

【０１１５】［実施例２５〜２８］実施例２５〜２８と
して、軟磁性層間層２８の厚さＴ_t1を表３に示したよう
に変化させたことを除き、実施例２４と同一の条件で積
層体２０をそれぞれ作製した。これらの積層体２０につ
いても、実施例２４と同様にしてその特性をそれぞれ調
べた。それらの結果を表４にそれぞれ示す。

【０１１６】表４から分かるように、軟磁性層間層２８
の厚さＴ_t1を０．５ｎｍとした実施例２６において最も
大きな抵抗変化率が得られ、厚さＴ_t1が薄くなっても厚
くなっても抵抗変化率が小さくなる傾向が見られた。ま
た、軟磁性層間層２８の厚さＴ_t1が厚くなると保磁力Ｈ
ｃが大きくなる傾向が見られた。すなわち、軟磁性層間
層２８の厚さＴ_t1を０．５ｎｍ以上１ｎｍ以下とすれ
ば、保磁力Ｈｃを小さく抑えつつ抵抗変化率をより大き
くできることが分かった。

【０１１７】［実施例２９〜３１］実施例２９として、
第１下層２２ａの厚さＴ_n1aを２ｎｍ、第１上層２２ｂ
の厚さＴ_n1bを１ｎｍおよび第２軟磁性層２３の厚さＴ
_n2を２ｎｍとしたことを除き、実施例１〜１０と同一の
条件で積層体２０を作製した。また、実施例３０とし
て、軟磁性層間層２８を第１軟磁性層２２と第２軟磁性
層２３との間に形成すると共に、第１軟磁性層２２の厚
さＴ_n1を２ｎｍ、第２軟磁性層２３の厚さＴ_n2を３ｎｍ
としたことを除き、実施例１〜１０と同一の条件で積層
体２０を作製した。更に、実施例３１として、軟磁性層
間層２８を第２軟磁性層２３の中に形成すると共に、第
１軟磁性層２２の厚さＴ_n1を２ｎｍ、第２下層２３ａの
厚さＴ_n2aを１ｎｍ、第２上層２３ｂの厚さＴ_n2bを２
ｎｍとしたことを除き、実施例１〜１０と同一の条件で
積層体２０を作製した。

【０１１８】すなわち、実施例２９〜３１は、軟磁性層
間層２８の位置を第１軟磁性層２２の中、第１軟磁性層
２２と第２軟磁性層２３との間、あるいは第２軟磁性層
２３の中と変えたものである。作製した積層体２０にお
ける軟磁性層の厚さＴ_n、軟磁性層間層２８と非磁性層
２４との間の距離Ｄ₁、および軟磁性層の厚さＴ_nに対
する軟磁性層間層２８と非磁性層２４との間の距離Ｄ₁
の比Ｄ₁／Ｔ_nは、それぞれ表５に示した通りである。
これらの積層体２０についても、実施例１〜１０と同様
にしてその特性をそれぞれ調べた。それらの結果を表６
にそれぞれ示す。

【０１１９】

【表５】

【０１２０】

【表６】

【０１２１】本実施例に対する比較例４として、軟磁性
層間層を形成せず、第１軟磁性層の厚さＴ_n1を３ｎｍ、
第２軟磁性層の厚さＴ_n2を２ｎｍとしたことを除き、実
施例２９〜３１と同一の条件で積層体を作製した。この
比較例についても、本実施例と同様にしてその特性を調
べた。その結果も表６に合わせて示す。

【０１２２】表６から分かるように、本実施例によれば
積層体２０の抵抗変化率はいずれも比較例４よりも大き
かった。また、実施例２９よりも実施例３０の方がより
大きな抵抗変化率が得られ、実施例３０よりも実施例３
１の方がより大きな抵抗変化率が得られた。但し、保磁
力Ｈｃは実施例３１よりも実施例３０の方がより小さく
抑えることができ、実施例３０よりも実施例２９の方が
より小さく抑えることができた。ちなみに、実施例３１
の保磁力Ｈｃは８．４（Ｏｅ）と大きく、実施例３０の
保磁力Ｈｃは２．２（Ｏｅ）と３（Ｏｅ）よりは小さい
もののより好ましい値である１（Ｏｅ）よりは大きかっ
た。すなわち、第１軟磁性層２２の間に軟磁性層間層２
８を設けるようにすれば、保磁力Ｈｃをより小さく抑え
つつ抵抗変化率を大きくできることが分かった。

【０１２３】［実施例３２〜４１］実施例３２〜４１と
して、絶縁性基板の上に、図１７に示したように、下地
層２１，第１軟磁性層２２，第２軟磁性層２３，非磁性
層２４，強磁性下層５５ａ，強磁性層間層５９，強磁性
上層５５ｂ，反強磁性層２６および保護層２７を順次積
層した積層体５０をそれぞれ作製した。まず、絶縁性基
板の上に、スパッタリング法により、Ｔａを用いて厚さ
５ｎｍの下地層２１をそれぞれ成膜し、その上に、Ｎｉ
Ｆｅを用いて厚さ３ｎｍの第１軟磁性層２２をそれぞれ
成膜し、その上に、ＣｏＦｅを用いて厚さ２ｎｍの第２
軟磁性層２３をそれぞれ成膜し、その上に、Ｃｕを用い
て厚さ２．２ｎｍの非磁性層２４をそれぞれ成膜し、そ
の上に、ＣｏＦｅを用いて実施例により厚さを変化させ
て強磁性下層５５ａをそれぞれ成膜した。その際、後続
の酸化処理により酸化される分を予め加味して成膜し、
後続の酸化処理後に強磁性下層５５ａの厚さＴ_kaが表７
に示した値となるようにした。

【０１２４】

【表７】

【０１２５】次いで、強磁性下層５５ａの表面を酸化
し、厚さＴ_t2が０．６ｎｍの強磁性層間層５９をそれぞ
れ成膜した。続いて、強磁性層間層５９の上に、スパッ
タリング法により、ＣｏＦｅを用いて表７に示したよう
に厚さＴ_kbを変化させて強磁性上層５５ｂをそれぞれ成
膜し、その上に、表７に示したように材料を変化させて
厚さ１３ｎｍの反強磁性層２６をそれぞれ成膜し、その
上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの保護層２７をそれぞれ
成膜した。なお、反強磁性層２６を非熱処理系反強磁性
材料を用いて形成する場合には、磁場を印加しながら成
膜し、熱処理系反強磁性材料を用いて形成する場合に
は、成膜ののち熱処理により反強磁性処理をそれぞれ行
った。

【０１２６】作製した積層体５０における強磁性層５５
の厚さＴ_k、強磁性層間層５９と非磁性層２４との間の
距離Ｄ₂、および強磁性層５５の厚さＴ_kに対する強磁
性層間層５９と非磁性層２４との間の距離Ｄ₂の比Ｄ₂
／Ｔ_kは、それぞれ表７に示した通りである。積層体５
０を作製したのち、２５０℃における熱処理をそれぞれ
行い、積層体５０に電流を流しつつ磁界を与えてその特
性をそれぞれ調べた。それらの結果を表８にそれぞれ示
す。

【０１２７】

【表８】

【０１２８】本実施例に対する比較例５として、強磁性
層間層を形成せず、強磁性層の厚さＴ_kを３ｎｍとした
ことを除き、実施例３２〜４０と同一の条件で積層体を
作製した。また、比較例６として、強磁性下層の厚さＴ
_kaを０．５ｎｍとし、強磁性上層の厚さＴ_kbを２．５ｎ
ｍとしたことを除き、実施例３２〜４１と同一の条件で
積層体を作製した。これらの比較例についても、本実施
例と同様にしてその特性をそれぞれ調べた。それらの結
果も表８にそれぞれ合わせて示す。

【０１２９】表８から分かるように、本実施例によれば
積層体５０の抵抗変化率はいずれも９．２％以上であ
り、強磁性層間層を設けない比較例５の７．４％よりも
大きな値を得ることができた。また、交換結合磁界Ｈｅ
ｘは実施例３５を除き２７０（Ｏｅ）以上であり、一般
にスピンバルブ型のＭＲ素子で最低限必要とされる２０
０（Ｏｅ）よりも十分に大きな値が得られた。更に、第
１軟磁性層５２および第２軟磁性層２３の保磁力Ｈｃは
通常のスピンバルブ型のＭＲ素子において許容限界とさ
れる３（Ｏｅ）よりも十分に小さく抑えることができ
た。

【０１３０】これに対して、強磁性層間層を非磁性層に
近づけて設けた比較例６では、強磁性層間層を設けない
比較例５に比べて、抵抗変化率も交換結合磁界Ｈｅｘも
小さい値しか得られなかった。また、強磁性層間層を反
強磁性層に近づけて設けた実施例３５では、抵抗変化率
については比較例５に比べて大きな値が得られたが、交
換結合磁界Ｈｅｘが１００（Ｏｅ）と非常に小さく、ス
ピンバルブ型のＭＲ素子として十分な値は得られなかっ
た。すなわち、強磁性層５５の厚さＴ_kに対する強磁性
層間層５９と非磁性層２４との間の距離Ｄ₂の比Ｄ₂／
Ｔ_kが０．２以上０．８以下の位置に強磁性層間層５９
を設けるようにすれば、抵抗変化率を大きくできると共
に、交換結合磁界Ｈｅｘについても十分な大きさを得る
ことができ好ましいことが分かった。

【０１３１】［実施例４２〜４５］実施例４２〜４５と
して、強磁性層間層５９の厚さＴ_t2を表７に示したよう
に変化させたことを除き、実施例４１と同一の条件で積
層体５０をそれぞれ作製した。これらの積層体５０につ
いても、実施例４１と同様にしてその特性をそれぞれ調
べた。それらの結果を表８にそれぞれ示す。

【０１３２】表８から分かるように、強磁性層間層５９
の厚さＴ_t2を０．６ｎｍとした実施例４１において最も
大きな抵抗変化率が得られ、厚さＴ_t2が薄くなっても厚
くなっても抵抗変化率が小さくなる傾向が見られた。ま
た、軟磁性層間層５９の厚さＴ_t2が厚くなると交換結合
磁界Ｈｅｘが小さくなる傾向が見られた。すなわち、強
磁性層間層５９の厚さＴ_t2を０．５ｎｍ以上１ｎｍ以下
とすれば、抵抗変化率を大きくすることができると共
に、交換結合磁界Ｈｅｘについても十分な値を得られる
ことが分かった。

【０１３３】［実施例４６〜５４］実施例４６，４９，
５２として、絶縁性基板の上に、図１８に示したよう
に、下地層２１，第１下層２２ａ，軟磁性層間層２８，
第１上層２２ｂ，第２軟磁性層２３，非磁性層２４，強
磁性下層６５ａ，強磁性層間層６９，強磁性上層６５
ｂ，反強磁性層２６および保護層２７を順次積層した積
層体６０をそれぞれ作製した。まず、絶縁性基板の上
に、スパッタリング法により、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍ
の下地層２１をそれぞれ成膜し、その上に、ＮｉＦｅを
用いて後続の酸化処理後の厚さＴ_n1aが２ｎｍとなるよ
うに第１下層２２ａをそれぞれ成膜した。

【０１３４】次いで、第１下層２２ａの表面を酸化し、
厚さＴ_t1が０．６ｎｍの軟磁性層間層２８をそれぞれ形
成した。続いて、軟磁性層間層２８の上に、スパッタリ
ング法により、ＮｉＦｅを用いて厚さＴ_n1bが３ｎｍの
第１上層２２ｂをそれぞれ成膜し、その上に、ＣｏＦｅ
を用いて厚さＴ_n2が１ｎｍの第２軟磁性層２３をそれぞ
れ成膜し、その上に、Ｃｕを用いて厚さ２．２ｎｍの非
磁性層２４をそれぞれ成膜し、その上に、ＣｏＦｅを用
いて後続の酸化処理後の厚さＴ_kaが２ｎｍとなるように
強磁性下層６５ａをぞれぞれ成膜した。

【０１３５】そののち、強磁性下層６５ａの表面を酸化
し、厚さＴ_t2が０．６ｎｍの強磁性層間層６９をそれぞ
れ形成した。強磁性層間層６９を形成したのち、その上
に、スパッタリング法により、ＣｏＦｅを用いて厚さＴ
_kbが１ｎｍの強磁性上層６５ｂをそれぞれ成膜し、その
上に、表９に示したように材料を変化させて厚さ１３ｎ
ｍの反強磁性層２６をそれぞれ成膜し、その上に、Ｔａ
を用いて厚さ５ｎｍの保護層２７をそれぞれ成膜した。
なお、反強磁性層２６を非熱処理系反強磁性材料を用い
て形成する場合には、磁場を印加しながら成膜し、熱処
理系反強磁性材料を用いて形成する場合には、成膜のの
ち熱処理により反強磁性処理をそれぞれ行った。

【０１３６】

【表９】

【０１３７】積層体６０を作製したのち、２５０℃にお
ける５時間の熱処理をそれぞれ行い、積層体６０に電流
を流しつつ磁界を与えてその特性をそれぞれ調べた。そ
れらの結果を表９にそれぞれ示す。

【０１３８】また、実施例４７，５０，５３として、強
磁性層間層６９を形成しないことを除き、実施例４６，
４９，５２と同一の条件で図７に示した積層体２０をそ
れぞれ作製し、同様にしてその特性をそれぞれ調べた。
更に、実施例４８，５１，５４として、軟磁性層間層２
８を形成しないことを除き、実施例４６，４９，５２と
同一の条件で図１７に示した積層体５０をそれぞれ作製
し、同様にしてその特性をそれぞれ調べた。それらの結
果も表９にそれぞれ示す。

【０１３９】本実施例に対する比較例７として、軟磁性
層間層および強磁性層間層を形成しないことを除き、実
施例４４〜５４と同一の条件で積層体を作製した。この
比較例についても、本実施例と同様にしてその特性を調
べた。その結果も表９に合わせて示す。

【０１４０】表９から分かるように、本実施例によれば
積層体２０，５０，６０の抵抗変化率はいずれも比較例
７よりも大きく、保磁力Ｈｃおよび交換結合磁界Ｈｅｘ
についても十分な値が得られた。また、軟磁性層間層２
８および強磁性層間層６９の両方を形成した実施例４
６，４９，５２については、それらの一方のみを形成し
た場合に比べてより大きな抵抗変化率が得られた。すな
わち、軟磁性層間層２８および強磁性層間層６９を共に
設けるようにすれば、より大きな抵抗変化率を得ること
ができ、保磁力Ｈｃおよび交換結合磁界Ｈｅｘについて
もそれぞれ十分な値を得られることが分かった。

【０１４１】また、実施例５２，５３，５４の積層体２
０，５０，６０については、作製後の２５０℃における
５時間の熱処理の後、更に２５０℃の熱処理を５時間，
１０時間，２０時間，５０時間とそれぞれ変化させて行
い、抵抗変化率の劣化をそれぞれ調べた。それらの結果
を表１０にそれぞれ示す。また、比較例７についても同
様にして熱安定性を調べた。その結果も表１０に合わせ
て示す。

【０１４２】

【表１０】

【０１４３】表１０から分かるように、本実施例によれ
ば５０時間加熱しても抵抗変化率の劣化率は９２％以上
であり、従来例である比較例７と同等またはそれ以上の
値が得られた。すなわち、軟磁性層間層２８および強磁
性層間層５９の少なくとも一方を設けるようにすれば、
熱安定性も高く、製造工程中に熱処理工程が含まれてい
ても、大きな抵抗変化率を得られることが分かった。

【０１４４】なお、上記実施例では、軟磁性層間層２８
および強磁性層間層５９，６９が酸化物を含むようにそ
れぞれ構成した場合について説明したが、窒化物あるい
は酸化窒化物を含むようにそれぞれ構成しても同様の結
果を得ることができる。

【０１４５】また、上記実施例では、下地層２１、第１
軟磁性層２２，５２、第１下層２２ａ、第１上層２２
ｂ、第２軟磁性層２３、非磁性層２４、強磁性層２５，
５５，６５、強磁性下層５５ａ，６５ａ、強磁性上層５
５ｂ，６５ｂ、反強磁性層２６および保護層２７の材料
および厚さについて具体的な例を挙げて説明したが、上
記実施の形態において説明した材料および厚さについて
も、上記実施例と同様の結果を得ることができる。

【０１４６】更に、上記実施例では、軟磁性層の厚さＴ
_nに対する非磁性層２４と軟磁性層間層２８との間の距
離Ｄ₁との比Ｄ₁／Ｔ_nが０．３以上１未満の場合、ま
たは、強磁性層５５の厚さＴ_kに対する非磁性層２４と
強磁性層間層５９との間の距離Ｄ₂との比Ｄ₂／Ｔ_kが
０．２以上０．８以下の場合に優れた特性が得られるこ
とを具体的に説明したが、非磁性層２４と軟磁性層間層
２８との間の距離が１ｎｍ以上８ｎｍ未満の場合、また
は、非磁性層２４と強磁性層間層５９との間の距離が
０．６ｎｍ以上３．６ｎｍ以下の場合にも同様の結果を
得ることができる。

【０１４７】以上、いくつかの実施の形態および実施例
を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の
形態および実施例に限定されるものではなく、種々の変
形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例
では、第１軟磁性層２２，５２、第２軟磁性層２３、非
磁性層２４、強磁性層２５，５５，６５および反強磁性
層２６を下から順に積層した場合について説明したが、
逆に反強磁性層の方から順に積層するようにしてもよ
い。すなわち、本発明は、一対の対向する面を有する非
磁性層と、この非磁性層の一方の面側に形成された軟磁
性層と、非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層
と、この強磁性層の非磁性層とは反対の側に形成された
反強磁性層とを有する場合において広く適用することが
できる。

【０１４８】また、上記実施の形態および実施例では、
軟磁性層が第１軟磁性層と第２軟磁性層との２層構造を
有する場合について説明したが、軟磁性層は単層構造と
されていてもよく、また３層以上の積層構造であっても
良い。また、上記の実施の形態では、磁区制御膜とし
て、強磁性膜と反強磁性膜とを積層して用いているが、
これらの代わりにハ─ドマグネットを用いても良い。

【０１４９】更に、上記実施の形態では、本発明の磁気
変換素子を複合型薄膜磁気ヘッドに用いる場合について
説明したが、再生専用の薄膜磁気ヘッドに用いることも
可能である。また、記録ヘッド部と再生ヘッド部の積層
順序を逆にしても良い。

【０１５０】加えて、本発明の磁気変換素子の構成は、
トンネル接合型磁気抵抗効果膜（ＴＭＲ膜）に適用して
も良い。

【０１５１】更にまた、本発明の磁気変換素子は、上記
実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッドのほかに、例え
ば、磁気信号を検知するセンサ（加速度センサなど）
や、磁気信号を記憶するメモリ等に適用することも可能
である。

【０１５２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項１７のいずれか１に記載の磁気変換素子または請求
項２７記載の薄膜磁気ヘッドによれば、軟磁性層の中に
磁性を有し且つ軟磁性層よりも電気抵抗が大きい軟磁性
層間層を設けるようにしたので、電子の通路を狭くする
ことができる。よって、抵抗変化率を大きくすることが
でき、小さな信号磁界であっても検出することができ
る。また、軟磁性層の磁化の向きを一体的に変化させる
ことができ、軟磁性層の保磁力を小さく抑えることがで
きる。よって、出力変動が小さく高い繰り返し精度を得
ることができる。以上のことから、例えば２０Ｇｂｉｔ
／ｉｎｃｈ²を越える高密度磁気記録への対応も可能と
なるという効果を奏する。また、熱安定性も高く、製造
工程中に熱処理工程が含まれていても特性の劣化が少な
く、大きな抵抗変化率を得ることができるという効果も
奏する。

【０１５３】特に、請求項２ないし請求項１７のいずれ
か１に記載のあるいは請求項３ないし請求項１７のいず
れか１に記載の磁気変換素子、または請求項２７記載の
薄膜磁気ヘッドによれば、軟磁性層の厚さをＴ_nとし、
非磁性層と軟磁性層間層との間の距離をＤ₁とすると、
０．３Ｔ_n≦Ｄ₁＜Ｔ_nの関係が成立するようにしたの
で、また、非磁性層と軟磁性層間層との間の距離を１ｎ
ｍ以上８ｎｍ未満とするようにしたので、電子の移動範
囲を狭くし過ぎることなく効果的に制限することがで
き、より大きな抵抗変化率を得ることができるという効
果を奏する。

【０１５４】また、請求項５ないし請求項１７のいずれ
か１に記載の磁気変換素子または請求項２７記載の薄膜
磁気ヘッドによれば、軟磁性層が第１軟磁性層と第２軟
磁性層とを有する場合において、軟磁性層間層を第１軟
磁性層の中に設けるようにしたので、保磁力をより小さ
くすることができるという効果を奏する。

【０１５５】更に、請求項６ないし請求項１７のいずれ
か１に記載の磁気変換素子または請求項２７記載の薄膜
磁気ヘッドによれば、軟磁性層間層が酸化物，窒化物お
よび酸化窒化物のうちの少なくとも１種を含むようにし
たので、また、請求項１５ないし請求項１７のいずれか
１に記載のあるいは請求項２１ないし請求項２６のいず
れか１に記載の磁気変換素子または請求項２７記載の薄
膜磁気ヘッドによれば、強磁性層間層が酸化物，窒化物
および酸化窒化物のうちの少なくとも１種を含むように
したので、磁気的に安定させることができ、出力変動を
少なくすることができる。よって、安定した特性を得る
ことができるという効果を奏する。

【０１５６】加えて、請求項１１ないし請求項１７のい
ずれか１に記載の磁気変換素子または請求項２７記載の
薄膜磁気ヘッドによれば、軟磁性層間層の厚さを０．５
ｎｍ以上１．０ｎｍ以下とするようにしたので、また、
請求項１７記載あるいは請求項２６記載の磁気変換素子
または請求項２７記載の薄膜磁気ヘッドによれば、強磁
性層間層の厚さを０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下とする
ようにしたので、電子の移動経路を効果的に制限するこ
とができ、より大きな抵抗変化率を得ることができると
いう効果を奏する。

【０１５７】更にまた、請求項１２ないし請求項１７の
いずれか１に記載の磁気変換素子または請求項２７記載
の薄膜磁気ヘッドによれば、更に、強磁性層の中に磁性
を有し且つ強磁性層よりも電気抵抗が大きい強磁性層間
層を設けるようにしたので、抵抗変化率をより大きくす
ることができるという効果を奏する。

【０１５８】加えてまた、請求項１８ないし請求項２６
のいずれか１に記載の磁気変換素子または請求項２７記
載の薄膜磁気ヘッドによれば、強磁性層間層の厚さをＴ
_kとし、非磁性層と強磁性層間層との間の距離をＤ₂と
すると、０．２Ｔ_k≦Ｄ₂≦０．８Ｔ_kの関係が成立す
るようにしたので、また、非磁性層と強磁性層間層との
間の距離を０．６ｎｍ以上３．６ｎｍ以下とするように
したので、抵抗変化率を大きくすることができると共
に、反強磁性層と強磁性層との間の交換結合磁界を十分
に大きくすることができるという効果を奏する。また、
熱安定性も高く、製造工程中に熱処理工程が含まれてい
ても特性の劣化が少なく、大きな抵抗変化率を得ること
ができるという効果も奏する。

【０１５９】更にまた、請求項２８ないし請求項３２の
いずれか１に記載の磁気変換素子の製造方法または請求
項３３記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、本発
明の磁気変換素子または本発明の薄膜磁気ヘッドを容易
に製造することができる。特に、請求項２９あるいは請
求項３２に記載の磁気変換素子の製造方法または請求項
３３記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、軟磁性
層の一部を酸化、窒化、または酸化および窒化すること
により軟磁性層間層を形成するようにしたので、また、
強磁性層の一部を酸化、窒化、または酸化および窒化す
ることにより強磁性層間層を形成するようにしたので、
良好な軟磁性層間層あるいは強磁性層間層を容易に得る
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＭＲ素子を含
む薄膜磁気ヘッドを備えたアクチュエータアームの構成
を表す斜視図である。

【図２】図１に示したアクチュエータアームにおけるス
ライダの構成を表す斜視図である。

【図３】第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成
を表す分解斜視図である。

【図４】図３に示した薄膜磁気ヘッドのＩＶ矢視方向か
ら見た構造を表す平面図である。

【図５】図３に示した薄膜磁気ヘッドの図４におけるＶ
−Ｖ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。

【図６】図３に示した薄膜磁気ヘッドの図４におけるＶ
Ｉ−ＶＩ線に沿った矢視方向の構造、すなわち図５にお
けるＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図
である。

【図７】図６に示したＭＲ素子における積層体の構成を
表す斜視図である。

【図８】図７に示した積層体を用いたＭＲ素子における
外部磁界と電気抵抗の関係を表す特性図である。

【図９】図３に示した薄膜磁気ヘッドの製造方法におけ
る一工程を説明するための断面図である。

【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図１１】図１０に続く工程を説明するための断面図で
ある。

【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図で
ある。

【図１３】図１２に続く工程を説明するための断面図で
ある。

【図１４】図１３に続く工程を説明するための断面図で
ある。

【図１５】第１の実施の形態に係るＭＲ素子における積
層体の変形例を表す斜視図である。

【図１６】第１の実施の形態に係るＭＲ素子における積
層体の他の変形例を表す斜視図である。

【図１７】本発明の第２の実施の形態に係るＭＲ素子に
おける積層体の構成を表す斜視図である。

【図１８】本発明の第３の実施の形態に係るＭＲ素子に
おける積層体の構成を表す斜視図である。

【図１９】従来のＭＲ素子における積層体の構成を表す
斜視図である。

【符号の説明】

１１…絶縁層、１２…下部シールド層、１３…下部シー
ルドギャップ層、１４…上部シールドギャップ層、１５
…上部シールド層、２０，５０，６０…積層体、２１，
９１…下地層、２２，５２…第１軟磁性層、２２ａ…第
１下層、２２ｂ…第１上層、２３…第２軟磁性層、２
４，９４…非磁性層、２５，５５，６５，９５…強磁性
層、２６，９６…反強磁性層、２７，９７…保護層、２
８…軟磁性層間層、３０ａ，３０ｂ…磁区制御膜、３１
ａ，３１ｂ…磁区制御用強磁性膜、３２ａ，３２ｂ…磁
区制御用反強磁性膜、３３ａ，３３ｂ…リード層、４１
…記録ギャップ層、４２，４４，４６…フォトレジスト
層、４３，４５…薄膜コイル、４７…上部磁極、４８…
オーバーコート層、５５ａ，６５ａ…強磁性下層、５５
ｂ，６５ｂ…強磁性上層、５９，６９…強磁性層間層、
９２…軟磁性層、１００…薄膜磁気ヘッド、１０１…再
生ヘッド部、１０２…記録ヘッド部、１１０…ＭＲ素子
（磁気変換素子）、２００…アクチュエータアーム、２
１０…スライダ、２１１…基体、２１１ａ…エアベアリ
ング面、２２０…支軸、２３０…腕部、３００…記録媒
体、４０１…フォトレジスト膜、４０２…堆積物。

フロントページの続き (72)発明者佐野正志東京都中央区日本橋１丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 5D034 BA03 DA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の対向する面を有する非磁性層と、前記非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層と、前記非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層と、前記強磁性層の前記非磁性層とは反対の側に形成された
反強磁性層とを含んで構成され、前記軟磁性層の中に設けられると共に、磁性を有し且つ
前記軟磁性層よりも電気抵抗が大きい軟磁性層間層を備
えたことを特徴とする磁気変換素子。
【請求項２】前記軟磁性層の厚さをＴ_nとし、前記非
磁性層と前記軟磁性層間層との間の距離をＤ₁とする
と、０．３Ｔ_n≦Ｄ₁＜Ｔ_n の関係が成立していることを特徴とする請求項１記載の
磁気変換素子。
【請求項３】前記非磁性層と前記軟磁性層間層との間
の距離は、１ｎｍ以上８ｎｍ未満であることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の磁気変換素子。
【請求項４】前記軟磁性層は、ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ），鉄（Ｆｅ），タ
ンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ），ロジウム（Ｒｈ），
モリブデン（Ｍｏ）およびニオブ（Ｎｂ）からなる群の
うちの少なくともニッケルを含む第１軟磁性層と、ニッケル，コバルトおよび鉄からなる群のうちの少なく
ともコバルトを含む第２軟磁性層とを有することを特徴
とする請求項１ないし請求項３のいずれか１に記載の磁
気変換素子。
【請求項５】前記軟磁性層間層は、前記第１軟磁性層
の中に設けられたことを特徴とする請求項４記載の磁気
変換素子。
【請求項６】前記軟磁性層間層は、酸化物，窒化物お
よび酸化窒化物のうちの少なくとも１種を含むことを特
徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１に記載の
磁気変換素子。
【請求項７】前記軟磁性層間層は、ニッケル，コバル
ト，鉄，タンタル，クロム，ロジウム，モリブデンおよ
びニオブからなる群のうちの少なくともニッケルと、酸
素（Ｏ）および窒素（Ｎ）からなる群のうちの少なくと
も１種とを含む、または、ニッケル，コバルトおよび鉄
からなる群のうちの少なくともコバルトと、酸素および
窒素からなる群のうちの少なくとも１種とを含むことを
特徴とする請求項６記載の磁気変換素子。
【請求項８】前記強磁性層は、コバルトおよび鉄から
なる群のうちの少なくともコバルトを含むことを特徴と
する請求項１ないし請求項７のいずれか１に記載の磁気
変換素子。
【請求項９】前記反強磁性層は、白金（Ｐｔ），ルテ
ニウム（Ｒｕ），ロジウム，パラジウム（Ｐｄ），ニッ
ケル，金（Ａｕ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），イリジウ
ム（Ｉｒ），クロムおよび鉄からなる群のうちの少なく
とも１種と、マンガン（Ｍｎ）とを含むことを特徴とす
る請求項１ないし請求項８のいずれか１に記載の磁気変
換素子。
【請求項１０】前記非磁性層は、銅，金および銀から
なる群のうち少なくとも１種を含むことを特徴とする請
求項１ないし請求項９のいずれか１に記載の磁気変換素
子。
【請求項１１】前記軟磁性層間層の厚さは、０．５ｎ
ｍ以上１．０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１
ないし請求項１０のいずれか１記載の磁気変換素子。
【請求項１２】更に、前記強磁性層の中に設けられると共に、磁性を有し且つ
前記強磁性層よりも電気抵抗が大きい強磁性層間層を備
えたことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいず
れか１に記載の磁気変換素子。
【請求項１３】前記強磁性層の層厚をＴ_kとし、前記
非磁性層と前記強磁性層間層との間の距離をＤ₂とする
と、０．２Ｔ_k≦Ｄ₂≦０．８Ｔ_k の関係が成立していることを特徴とする請求項１２記載
の磁気変換素子。
【請求項１４】前記非磁性層と前記強磁性層間層との
間の距離は、０．６ｎｍ以上３．６ｎｍ以下であること
を特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の磁気
変換素子。
【請求項１５】前記強磁性層間層は、酸化物，窒化物
および酸化窒化物のうちの少なくとも１種を含むことを
特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか１に
記載の磁気変換素子。
【請求項１６】前記強磁性層間層は、ニッケル，コバ
ルトおよび鉄からなる群のうちの少なくともコバルト
と、酸素および窒素からなる群のうちの少なくとも１種
とを含むことを特徴とする請求項１５記載の磁気変換素
子。
【請求項１７】前記強磁性層間層の厚さは、０．５ｎ
ｍ以上１．０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１
２ないし請求項１６のいずれか１記載の磁気変換素子。
【請求項１８】一対の対向する面を有する非磁性層
と、前記非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層と、前記非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層と、前記強磁性層の前記非磁性層とは反対の側に形成された
反強磁性層とを含んで構成され、前記強磁性層の中に設けられると共に、磁性を有し且つ
この強磁性層よりも電気抵抗が大きい強磁性層間層を備
え、前記強磁性層の厚さをＴ_kとし、前記非磁性層と前記強
磁性層間層との間の距離をＤ₂とすると、０．２Ｔ_k≦Ｄ₂≦０．８Ｔ_k の関係が成立していることを特徴とする磁気変換素子。
【請求項１９】一対の対向する面を有する非磁性層
と、前記非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層と、前記非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層と、前記強磁性層の前記非磁性層とは反対の側に形成された
反強磁性層とを含んで構成され、前記強磁性層の中に設けられると共に、磁性を有し且つ
この強磁性層よりも電気抵抗が大きい強磁性層間層を備
え、前記非磁性層と前記強磁性層間層との間の距離は、０．
６ｎｍ以上３．６ｎｍ以下であることを特徴とする磁気
変換素子。
【請求項２０】前記強磁性層は、コバルトおよび鉄か
らなる群のうち少なくともコバルトを含むことを特徴と
する請求項１８または請求項１９に記載の磁気変換素
子。
【請求項２１】前記強磁性層間層は、酸化物，窒化物
および酸化窒化物のうちの少なくとも１種を含むことを
特徴とする請求項１８ないし請求項２０のいずれか１に
記載の磁気変換素子。
【請求項２２】前記強磁性層間層は、ニッケル，コバ
ルトおよび鉄からなる群のうちの少なくともコバルト
と、酸素および窒素からなる群のうちの少なくとも１種
とを含むことを特徴とする請求項２１記載の磁気変換素
子。
【請求項２３】前記軟磁性層は、ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ），鉄（Ｆｅ），タ
ンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ），ロジウム（Ｒｈ），
モリブデン（Ｍｏ）およびニオブ（Ｎｂ）からなる群の
うちの少なくともニッケルを含む第１軟磁性層と、ニッケル、コバルトおよび鉄からなる群のうちの少なく
ともコバルトを含む第２軟磁性層とを有することを特徴
とする請求項１８ないし請求項２２のいずれか１に記載
の磁気変換素子。
【請求項２４】前記反強磁性層は、白金（Ｐｔ），ル
テニウム（Ｒｕ），ロジウム，パラジウム（Ｐｄ），ニ
ッケル，金（Ａｕ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），イリジ
ウム（Ｉｒ），クロムおよび鉄からなる群のうちの少な
くとも１種と、マンガン（Ｍｎ）とを含むことを特徴と
する請求項１８ないし請求項２３のいずれか１に記載の
磁気変換素子。
【請求項２５】前記非磁性層は、銅，金および銀から
なる群のうち少なくとも１種を含むことを特徴とする請
求項１８ないし請求項２４のいずれか１に記載の磁気変
換素子。
【請求項２６】前記強磁性層間層の厚さは、０．５ｎ
ｍ以上１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１８な
いし請求項２５のいずれか１に記載の磁気変換素子。
【請求項２７】請求項１ないし請求項２６のいずれか
１に記載の磁気変換素子を有することを特徴とする薄膜
磁気ヘッド。
【請求項２８】一対の対向する面を有する非磁性層
と、前記非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層
と、前記非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層
と、前記強磁性層の前記非磁性層とは反対の側に形成さ
れた反強磁性層とを含む磁気変換素子の製造方法であっ
て、前記軟磁性層の中に、この軟磁性層よりも電気抵抗が大
きく且つ磁性を有する軟磁性層間層を形成する工程を含
むことを特徴とする磁気変換素子の製造方法。
【請求項２９】前記軟磁性層の一部を酸化、窒化、ま
たは酸化および窒化することにより前記軟磁性層間層を
形成することを特徴とする請求項２８記載の磁気変換素
子の製造方法。
【請求項３０】一対の対向する面を有する非磁性層
と、前記非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層
と、前記非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層
と、前記強磁性層の前記非磁性層とは反対の側に形成さ
れた反強磁性層とを含む磁気変換素子の製造方法であっ
て、前記強磁性層の中に、この強磁性層よりも電気抵抗が大
きく且つ磁性を有する強磁性層間層を形成する工程を含
むと共に、前記強磁性層の厚さをＴ_kとし、前記非磁性層と前記強
磁性層間層との間の距離をＤ₂とすると、０．２Ｔ_k≦
Ｄ₂≦０．８Ｔ_kの関係が成立する位置に前記強磁性層
間層を形成することを特徴とする磁気変換素子の製造方
法。
【請求項３１】一対の対向する面を有する非磁性層
と、前記非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層
と、前記非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層
と、前記強磁性層の前記非磁性層とは反対の側に形成さ
れた反強磁性層とを含む磁気変換素子の製造方法であっ
て、前記強磁性層の中に、この強磁性層よりも電気抵抗が大
きく且つ磁性を有する強磁性層間層を形成する工程を含
むと共に、前記非磁性層と前記強磁性層間層との間の距離が０．６
ｎｍ以上３．６ｎｍ以下となる位置に前記強磁性層間層
を形成することを特徴とする磁気変換素子の製造方法。
【請求項３２】前記強磁性層の一部を酸化、窒化、ま
たは酸化および窒化することにより前記強磁性層間層を
形成することを特徴とする請求項３０または請求項３１
に記載の磁気変換素子の製造方法。
【請求項３３】請求項２８ないし請求項３２のいずれ
か１に記載の磁気変換素子の製造方法を用いることを特
徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。