JP2001168416A - スピンバルブ型磁気抵抗効果素子及びそれを備えた薄膜磁気へッドとそれらの製造方法 - Google Patents
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子及びそれを備えた薄膜磁気へッドとそれらの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、アシンメトリの低減を図ることが
できる積層フェリピンド構造のスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子とそれを備えた薄膜磁気ヘッドの提供、およ
び、それらスピンバルブ型磁気抵抗効果素子と薄膜磁気
ヘッドを製造する方法の提供を目的の１つとする。 【解決手段】 本発明は、反強磁性層１と第１の固定磁
性層１１と非磁性中間層と第２の固定磁性層１２と非磁
性導電層３とフリー磁性層４と縦バイアス層７と一対の
リード層８とを備えたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
であって、前記リード層からの検出電流が供給された状
態で前記フリー磁性層の磁化方向が前記第２の固定磁性
層の磁化方向と交差する方向へ揃えられ、前記第２の固
定磁性層の磁化方向はトラック幅方向と垂直方向に対し
て縦バイアス磁界方向から遠ざかる方向に角度θで傾斜
されてなることを特徴とする。
できる積層フェリピンド構造のスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子とそれを備えた薄膜磁気ヘッドの提供、およ
び、それらスピンバルブ型磁気抵抗効果素子と薄膜磁気
ヘッドを製造する方法の提供を目的の１つとする。 【解決手段】 本発明は、反強磁性層１と第１の固定磁
性層１１と非磁性中間層と第２の固定磁性層１２と非磁
性導電層３とフリー磁性層４と縦バイアス層７と一対の
リード層８とを備えたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
であって、前記リード層からの検出電流が供給された状
態で前記フリー磁性層の磁化方向が前記第２の固定磁性
層の磁化方向と交差する方向へ揃えられ、前記第２の固
定磁性層の磁化方向はトラック幅方向と垂直方向に対し
て縦バイアス磁界方向から遠ざかる方向に角度θで傾斜
されてなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フリー磁性層の磁
化の方向と、固定磁性層の磁化の方向との関係によって
電気抵抗が変化するスピンバルブ型磁気抵抗効果素子お
よびそれを備えた薄膜磁気ヘッドとそれらの製造方法に
係り、特に、固定磁性層を２層に分断した構造を有する
とともに、検出電流磁界を作用させた状態においてアシ
ンメトリを減少させることができる技術に関する。
化の方向と、固定磁性層の磁化の方向との関係によって
電気抵抗が変化するスピンバルブ型磁気抵抗効果素子お
よびそれを備えた薄膜磁気ヘッドとそれらの製造方法に
係り、特に、固定磁性層を２層に分断した構造を有する
とともに、検出電流磁界を作用させた状態においてアシ
ンメトリを減少させることができる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁気抵抗効果型読み取りヘッド
（ＭＲヘッド）として、異方性磁気抵抗効果現象を用い
たＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistance）ヘッド
と、伝導電子のスピン依存散乱現象を用いたＧＭＲ（Gi
ant Magnetoresistance：巨大磁気抵抗効果）ヘッドと
が知られており、ＧＭＲヘッドの１つの具体例として、
低外部磁界で高磁気抵抗効果を示すスピンバルブ（Spin
-Valve）ヘッドが知られている。図２２は従来のスピン
バルブ型磁気抵抗効果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り、図２２において基
板１０１上に反強磁性層１０２と固定磁性層１０３が順
に積層されている。前記固定磁性層１０３は反強磁性層
１０２に接するように積層され、固定磁性層１０３と反
強磁性層１０２との界面において交換結合磁界（交換異
方性磁界）が発生し、前記固定磁性層１０３の磁化は例
えば図示Ｙ方向に固定されている。
（ＭＲヘッド）として、異方性磁気抵抗効果現象を用い
たＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistance）ヘッド
と、伝導電子のスピン依存散乱現象を用いたＧＭＲ（Gi
ant Magnetoresistance：巨大磁気抵抗効果）ヘッドと
が知られており、ＧＭＲヘッドの１つの具体例として、
低外部磁界で高磁気抵抗効果を示すスピンバルブ（Spin
-Valve）ヘッドが知られている。図２２は従来のスピン
バルブ型磁気抵抗効果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り、図２２において基
板１０１上に反強磁性層１０２と固定磁性層１０３が順
に積層されている。前記固定磁性層１０３は反強磁性層
１０２に接するように積層され、固定磁性層１０３と反
強磁性層１０２との界面において交換結合磁界（交換異
方性磁界）が発生し、前記固定磁性層１０３の磁化は例
えば図示Ｙ方向に固定されている。
【０００３】前記固定磁性層１０３の上にはＣｕなどで
形成された非磁性導電層１０４が形成され、さらに前記
非磁性導電層１０４の上にはフリー磁性層１０５が積層
されている。前記フリー磁性層１０５の両側には、例え
ばＣｏＰｔ（コバルト−白金）合金で形成されたハード
バイアス層１０６、１０６が形成されており、前記ハー
ドバイアス層１０６、１０６が図示Ｘ方向に磁化される
ことで、前記フリー磁性層１０５の磁化が図示Ｘ方向に
揃えられて単磁区化されている。これによって前記フリ
ー磁性層１０５の変動磁化と前記固定磁性層１０３の固
定磁化とがほぼ９０度に交差する関係とされている。な
お、図２２において符号１０８はハードバイアス層１０
６上に形成されたＣｕなどからなる電流リード層であ
る。
形成された非磁性導電層１０４が形成され、さらに前記
非磁性導電層１０４の上にはフリー磁性層１０５が積層
されている。前記フリー磁性層１０５の両側には、例え
ばＣｏＰｔ（コバルト−白金）合金で形成されたハード
バイアス層１０６、１０６が形成されており、前記ハー
ドバイアス層１０６、１０６が図示Ｘ方向に磁化される
ことで、前記フリー磁性層１０５の磁化が図示Ｘ方向に
揃えられて単磁区化されている。これによって前記フリ
ー磁性層１０５の変動磁化と前記固定磁性層１０３の固
定磁化とがほぼ９０度に交差する関係とされている。な
お、図２２において符号１０８はハードバイアス層１０
６上に形成されたＣｕなどからなる電流リード層であ
る。
【０００４】以上の構成のスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子においては、前記電流リード層１０８から素子に検
出電流（センス電流）が流されるとともに、ハードディ
スクなどの磁気記録媒体からの洩れ磁界により、図示Ｘ
方向に揃えられた前記フリー磁性層１０５の磁化の方向
が変動すると、図示Ｙ方向に固定された固定磁性層１０
３の固定磁化の方向との関係で電気抵抗が変化し、この
電気抵抗値変化に基づく電圧変化によって磁気記録媒体
からの洩れ磁界を検出することができる。
素子においては、前記電流リード層１０８から素子に検
出電流（センス電流）が流されるとともに、ハードディ
スクなどの磁気記録媒体からの洩れ磁界により、図示Ｘ
方向に揃えられた前記フリー磁性層１０５の磁化の方向
が変動すると、図示Ｙ方向に固定された固定磁性層１０
３の固定磁化の方向との関係で電気抵抗が変化し、この
電気抵抗値変化に基づく電圧変化によって磁気記録媒体
からの洩れ磁界を検出することができる。
【０００５】以上のようなスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子においては、その出力のアシンメトリ（Asymmetr
y：再生波形の非対称性）が小さい方が好ましいが、こ
のアシンメトリは、フリー磁性層１０５の変動磁化の方
向と固定磁性層１０３との関係で規定される。例えば、
外部磁場が作用していない状態においてフリー磁性層１
０５の変動磁化と固定磁性層１０３の固定磁化との関係
は、９０度に近いほど好ましく、理想的には９０度であ
ることが好ましい。
素子においては、その出力のアシンメトリ（Asymmetr
y：再生波形の非対称性）が小さい方が好ましいが、こ
のアシンメトリは、フリー磁性層１０５の変動磁化の方
向と固定磁性層１０３との関係で規定される。例えば、
外部磁場が作用していない状態においてフリー磁性層１
０５の変動磁化と固定磁性層１０３の固定磁化との関係
は、９０度に近いほど好ましく、理想的には９０度であ
ることが好ましい。
【０００６】ここで、出力のアシンメトリに影響するフ
リー磁性層１０５の変動磁化の方向について図２３に示
す簡略模式図を基に以下に説明する。図２３に簡略化し
て示すように、固定磁性層１０３とフリー磁性層１０５
とを有し、検出電流を流すことで磁気情報の読み出しを
行うタイプのスピンバルブ型磁気抵抗効果素子におい
て、フリー磁性層１０５の磁化が影響を受ける磁界は、
磁化の方向が固定された固定磁性層１０３の磁化をＭp
とすると、この磁化Ｍpにより作用する反磁界（双極子
磁界）Ｈdと、検出電流Ｊによる検出電流磁界（センス
電流磁界）Ｈjと、フリー磁性層１０５と固定磁性層１
０３との層間相互作用による相互作用磁界Ｈint（固定
磁性層１０３とフリー磁性層１０５の磁化を平行にしよ
うとする方向に作用する磁界）であると考えられる。
リー磁性層１０５の変動磁化の方向について図２３に示
す簡略模式図を基に以下に説明する。図２３に簡略化し
て示すように、固定磁性層１０３とフリー磁性層１０５
とを有し、検出電流を流すことで磁気情報の読み出しを
行うタイプのスピンバルブ型磁気抵抗効果素子におい
て、フリー磁性層１０５の磁化が影響を受ける磁界は、
磁化の方向が固定された固定磁性層１０３の磁化をＭp
とすると、この磁化Ｍpにより作用する反磁界（双極子
磁界）Ｈdと、検出電流Ｊによる検出電流磁界（センス
電流磁界）Ｈjと、フリー磁性層１０５と固定磁性層１
０３との層間相互作用による相互作用磁界Ｈint（固定
磁性層１０３とフリー磁性層１０５の磁化を平行にしよ
うとする方向に作用する磁界）であると考えられる。
【０００７】そして、これら複数の磁界がフリー磁性層
１０５の変動磁化Ｍfに対する寄与分が少なければアシ
ンメトリが減少すると考えられる。即ち、アシンメトリ
を減少させるためには、外部磁界が印加されていない状
態において、ベクトルの総和として、 Ｈj＋Ｈd＋Ｈint＝０ の関係を有することが望ましい（上記の式において、Ｈ
j、Ｈd、Ｈintはそれぞれベクトル量を示す）。よって
この種のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を製造する場
合、図２３に示すようにフリー磁性層１０５の磁化に対
する検出電流磁界Ｈjと相互作用磁界Ｈintの作用方向が
同じであり、反磁界Ｈdの向きが異なることを利用し、
Ｈd＝Ｈj＋Ｈintの関係となるように構成することでア
シンメトリを減少できるものとしてスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子を製造するのが一般的である。
１０５の変動磁化Ｍfに対する寄与分が少なければアシ
ンメトリが減少すると考えられる。即ち、アシンメトリ
を減少させるためには、外部磁界が印加されていない状
態において、ベクトルの総和として、 Ｈj＋Ｈd＋Ｈint＝０ の関係を有することが望ましい（上記の式において、Ｈ
j、Ｈd、Ｈintはそれぞれベクトル量を示す）。よって
この種のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を製造する場
合、図２３に示すようにフリー磁性層１０５の磁化に対
する検出電流磁界Ｈjと相互作用磁界Ｈintの作用方向が
同じであり、反磁界Ｈdの向きが異なることを利用し、
Ｈd＝Ｈj＋Ｈintの関係となるように構成することでア
シンメトリを減少できるものとしてスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子を製造するのが一般的である。
【０００８】次に、図２４に示す如く、固定磁性層を第
１の固定磁性層１１１と第２の固定磁性層１１２に分断
した積層フェリピンド構造のスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子を製造する方法の一例について図２５を参照して
以下に説明する。図２５においては説明の簡略化のため
に、反強磁性層１１０と第１の固定磁性層１１１と第２
の固定磁性層１１２とフリー磁性層１１３のみを示し、
第１の固定磁性層１１１と第２の固定磁性層１１２との
間に設けられる非磁性中間層を省略して記載するととも
に、第２の固定磁性層１１２とフリー磁性層１１３との
間に設けられる非磁性導電層を省略して記載し、積層さ
れた各層の位置をずらして各層の磁化の向きを見やすく
した場合の簡略積層構造を示す。なお、図２４に示す構
造において第１の固定磁性層１１１の磁気的膜厚（固定
磁性層の磁化の強さに膜厚を積算した値）は第２の固定
磁性層１１２の磁気的膜厚よりも小さくされているもの
とする。
１の固定磁性層１１１と第２の固定磁性層１１２に分断
した積層フェリピンド構造のスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子を製造する方法の一例について図２５を参照して
以下に説明する。図２５においては説明の簡略化のため
に、反強磁性層１１０と第１の固定磁性層１１１と第２
の固定磁性層１１２とフリー磁性層１１３のみを示し、
第１の固定磁性層１１１と第２の固定磁性層１１２との
間に設けられる非磁性中間層を省略して記載するととも
に、第２の固定磁性層１１２とフリー磁性層１１３との
間に設けられる非磁性導電層を省略して記載し、積層さ
れた各層の位置をずらして各層の磁化の向きを見やすく
した場合の簡略積層構造を示す。なお、図２４に示す構
造において第１の固定磁性層１１１の磁気的膜厚（固定
磁性層の磁化の強さに膜厚を積算した値）は第２の固定
磁性層１１２の磁気的膜厚よりも小さくされているもの
とする。
【０００９】図２４に示すスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子を製造するには、第１に、基板上に図２５に示すよ
うにＰｔＭｎ等からなる反強磁性層１１０とＣｏ等から
なる第１の固定磁性層１１１と図示略の非磁性中間層と
Ｃｏ等からなる第２の固定磁性層１１２と図示略の非磁
性導電層とＮｉＦｅ等からなるフリー磁性層１１３とを
具備する積層体を形成する際に、トラック幅方向と直角
方向に磁界を印加しながら第１の固定磁性層１１１と第
２の固定磁性層１１２を成膜し、この後に非磁性導電層
を形成し、更にトラック幅方向に磁界を印加しながらフ
リー磁性層１１３を成膜する。これにより、図２５Ａに
示すように固定磁性層１１１、１１２とフリー磁性層１
１３の磁気異方性の向きを９０度交差させた状態とする
ことができる。
素子を製造するには、第１に、基板上に図２５に示すよ
うにＰｔＭｎ等からなる反強磁性層１１０とＣｏ等から
なる第１の固定磁性層１１１と図示略の非磁性中間層と
Ｃｏ等からなる第２の固定磁性層１１２と図示略の非磁
性導電層とＮｉＦｅ等からなるフリー磁性層１１３とを
具備する積層体を形成する際に、トラック幅方向と直角
方向に磁界を印加しながら第１の固定磁性層１１１と第
２の固定磁性層１１２を成膜し、この後に非磁性導電層
を形成し、更にトラック幅方向に磁界を印加しながらフ
リー磁性層１１３を成膜する。これにより、図２５Ａに
示すように固定磁性層１１１、１１２とフリー磁性層１
１３の磁気異方性の向きを９０度交差させた状態とする
ことができる。
【００１０】次に、ＰｔＭｎの反強磁性層１１０を規則
構造とするための熱処理を図２５Ｂに示すようにトラッ
ク幅方向に直交するアニール磁界Ｈ100「例えば、４０
０ｋＡ／ｍ以上」を印加させながら行うことでＰｔＭｎ
の反強磁性層１１０と第１の固定磁性層１１１の界面で
強い交換結合磁界（交換異方性磁界）を作用させるよう
になり、第１の固定磁性層１１１の磁化の向きをトラッ
ク幅方向に直交するアニール磁界Ｈ100の方向に固定で
きるとともに、アニール磁界除去後に第１の固定磁性層
１１１と第２の固定磁性層１１２との間で発生する交換
結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）により第２の固定磁性層
１１２の磁化の方向をアニール磁界Ｈ10 0と１８０度反
対方向に向けて固定することができる。また、この磁場
中アニールを行うことでフリー磁性層１１３の磁気異方
性の向きが図２５Ｂに示すようにトラック幅方向と直交
する方向に揃うようになっている。
構造とするための熱処理を図２５Ｂに示すようにトラッ
ク幅方向に直交するアニール磁界Ｈ100「例えば、４０
０ｋＡ／ｍ以上」を印加させながら行うことでＰｔＭｎ
の反強磁性層１１０と第１の固定磁性層１１１の界面で
強い交換結合磁界（交換異方性磁界）を作用させるよう
になり、第１の固定磁性層１１１の磁化の向きをトラッ
ク幅方向に直交するアニール磁界Ｈ100の方向に固定で
きるとともに、アニール磁界除去後に第１の固定磁性層
１１１と第２の固定磁性層１１２との間で発生する交換
結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）により第２の固定磁性層
１１２の磁化の方向をアニール磁界Ｈ10 0と１８０度反
対方向に向けて固定することができる。また、この磁場
中アニールを行うことでフリー磁性層１１３の磁気異方
性の向きが図２５Ｂに示すようにトラック幅方向と直交
する方向に揃うようになっている。
【００１１】次に、図２５Ｃに示すようにトラック幅方
向に磁界Ｈ200（方向は図２５Ｃにおいて右向きでも左
向きでも良い）を印加しながら磁場中アニールを行い、
フリー磁性層１１３の一軸異方性の方向を磁界Ｈ200に
沿うように向けることで図２５Ｃに示すように固定磁性
層１１１、１１２とフリー磁性層１１３の磁気異方性の
向きを９０度に交差させた状態のスピンバルブ型磁気抵
抗効果素子を得ることができる。
向に磁界Ｈ200（方向は図２５Ｃにおいて右向きでも左
向きでも良い）を印加しながら磁場中アニールを行い、
フリー磁性層１１３の一軸異方性の方向を磁界Ｈ200に
沿うように向けることで図２５Ｃに示すように固定磁性
層１１１、１１２とフリー磁性層１１３の磁気異方性の
向きを９０度に交差させた状態のスピンバルブ型磁気抵
抗効果素子を得ることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図２３に示
す構造のように固定磁性層１０３を１枚のみ設けたので
は、素子端部での反磁界が大きく、外部への漏れ磁界が
大きく、反強磁性層１０２から固定磁性層１０３へ作用
させ得るピン止め力を大きくすることが難いので、図２
４に示すように固定磁性層を２層構造として層毎に互い
に逆向きに磁化させるように構成した積層フェリピンド
構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子が開発された。
図２４に示す構造は、第１の固定磁性層１１１と第２の
固定磁性層１１２の磁化の向きが反平行になるように構
成し、一方の固定磁性層の磁気モーメントを他方の固定
磁性層の磁気モーメントより大きくしておくことで、反
強磁性層１１０から２層構造の固定磁性層に効率的に磁
気的結合磁界を作用させて強力なピン止め力を得ること
ができるようにしたものである。
す構造のように固定磁性層１０３を１枚のみ設けたので
は、素子端部での反磁界が大きく、外部への漏れ磁界が
大きく、反強磁性層１０２から固定磁性層１０３へ作用
させ得るピン止め力を大きくすることが難いので、図２
４に示すように固定磁性層を２層構造として層毎に互い
に逆向きに磁化させるように構成した積層フェリピンド
構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子が開発された。
図２４に示す構造は、第１の固定磁性層１１１と第２の
固定磁性層１１２の磁化の向きが反平行になるように構
成し、一方の固定磁性層の磁気モーメントを他方の固定
磁性層の磁気モーメントより大きくしておくことで、反
強磁性層１１０から２層構造の固定磁性層に効率的に磁
気的結合磁界を作用させて強力なピン止め力を得ること
ができるようにしたものである。
【００１３】図２４に示す積層フェリピンド構造のスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果素子にあっては、２層の固定磁
性層の漏れ磁界の大部分を第１の固定磁性層の漏れ磁界
で打ち消すようにすることでフリー磁性層１１３に影響
を及ぼす反磁界（双極子磁界）Ｈdの影響を小さくする
ことができる反面、前述のアシンメトリの面から見る
と、反磁界Ｈdが小さくなるので、検出電流磁界Ｈjによ
って反磁界Ｈdを打ち消すことによりアシンメトリを調
整しようとした機構が成立し難くなり、検出電流磁界Ｈ
jの力が強すぎて逆にアシンメトリを合わせることがで
き難くなる問題を有していた。特に、図２４に示す積層
構造の場合に反磁界Ｈdが小さくなると、検出電流磁界
Ｈjによってフリー磁性層１０５の磁化の向きに影響が
生じてしまい、フリー磁性層１０５の磁化の向きが図２
４における右下向きに傾斜して符合Ｍf1で示す向きに傾
斜してしまい、固定磁性層１１１、１１２の磁化の向き
が９０度交差状態にならなくなる問題がある。
ンバルブ型磁気抵抗効果素子にあっては、２層の固定磁
性層の漏れ磁界の大部分を第１の固定磁性層の漏れ磁界
で打ち消すようにすることでフリー磁性層１１３に影響
を及ぼす反磁界（双極子磁界）Ｈdの影響を小さくする
ことができる反面、前述のアシンメトリの面から見る
と、反磁界Ｈdが小さくなるので、検出電流磁界Ｈjによ
って反磁界Ｈdを打ち消すことによりアシンメトリを調
整しようとした機構が成立し難くなり、検出電流磁界Ｈ
jの力が強すぎて逆にアシンメトリを合わせることがで
き難くなる問題を有していた。特に、図２４に示す積層
構造の場合に反磁界Ｈdが小さくなると、検出電流磁界
Ｈjによってフリー磁性層１０５の磁化の向きに影響が
生じてしまい、フリー磁性層１０５の磁化の向きが図２
４における右下向きに傾斜して符合Ｍf1で示す向きに傾
斜してしまい、固定磁性層１１１、１１２の磁化の向き
が９０度交差状態にならなくなる問題がある。
【００１４】また、反磁界Ｈdを適当に大きくして検出
電流磁界Ｈjとのバランスをとり、アシンメトリを調整
しようとすることも考えられるが、逆に反強磁性層１１
０がピン止め層１１１、１１２に作用させるピン止め力
が低下するので、積層フェリピンド構造のスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子においてアシンメトリを調整するた
めには、他の制御機構を検討する必要があった。
電流磁界Ｈjとのバランスをとり、アシンメトリを調整
しようとすることも考えられるが、逆に反強磁性層１１
０がピン止め層１１１、１１２に作用させるピン止め力
が低下するので、積層フェリピンド構造のスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子においてアシンメトリを調整するた
めには、他の制御機構を検討する必要があった。
【００１５】次に、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子を
備えた薄膜磁気ヘッドにあっては、読出素子として磁気
抵抗効果型素子を備えた上に、書込素子としてインダク
ティブ素子（磁気誘導型ヘッド）を備えた書込ヘッドと
の複合構成とするのが一般的である。この書込ヘッド
は、記録用の誘導型コイルを有し、この誘導型コイルの
先端側に磁性膜で形成した書込用の磁極と磁気ギャップ
を設けることで構成されるが、誘導型コイルを他の層か
ら絶縁するために樹脂の絶縁層を設ける必要がある。こ
の誘導型コイルを覆う樹脂の絶縁層を形成する場合、従
来は、未硬化の樹脂を塗布してから熱処理を行うことで
硬化させている。従って、図２５に示す製造工程におい
ては、図２５Ｃに示すようにフリー磁性層１１３の一軸
異方性を付与した後に書込ヘッドの形成プロセスを行
い、次いで磁気抵抗効果素子の上下に各々設けられてい
る上部シールド１１４と下部シールド１１５を伴った上
で熱処理することになるが、ここで行う樹脂硬化のため
の熱処理温度が４７３Ｋ（２００℃）を超える高い温度
となるので、図２５Ｅに示すように熱処理によってフリ
ー磁性層１１３の一軸異方性が乱れ、異方性分散が生じ
るので、バルクハウゼンノイズの発生につながるなど、
読出素子として目的の性能を発揮できなくなるおそれが
あった。
備えた薄膜磁気ヘッドにあっては、読出素子として磁気
抵抗効果型素子を備えた上に、書込素子としてインダク
ティブ素子（磁気誘導型ヘッド）を備えた書込ヘッドと
の複合構成とするのが一般的である。この書込ヘッド
は、記録用の誘導型コイルを有し、この誘導型コイルの
先端側に磁性膜で形成した書込用の磁極と磁気ギャップ
を設けることで構成されるが、誘導型コイルを他の層か
ら絶縁するために樹脂の絶縁層を設ける必要がある。こ
の誘導型コイルを覆う樹脂の絶縁層を形成する場合、従
来は、未硬化の樹脂を塗布してから熱処理を行うことで
硬化させている。従って、図２５に示す製造工程におい
ては、図２５Ｃに示すようにフリー磁性層１１３の一軸
異方性を付与した後に書込ヘッドの形成プロセスを行
い、次いで磁気抵抗効果素子の上下に各々設けられてい
る上部シールド１１４と下部シールド１１５を伴った上
で熱処理することになるが、ここで行う樹脂硬化のため
の熱処理温度が４７３Ｋ（２００℃）を超える高い温度
となるので、図２５Ｅに示すように熱処理によってフリ
ー磁性層１１３の一軸異方性が乱れ、異方性分散が生じ
るので、バルクハウゼンノイズの発生につながるなど、
読出素子として目的の性能を発揮できなくなるおそれが
あった。
【００１６】また、薄膜磁気ヘッドにおいて、磁気抵抗
効果素子の上部側に設けられる上部シールド１１４を書
込ヘッド（インダクティブヘッド）の下部コア層を兼ね
る構成とすることが一般的に行なわれているが、上部シ
ールド１１４を下部コア層と兼用した場合、前記フリー
磁性層１１３の一軸異方性の乱れと同時に上部シールド
層１１４の磁化容易軸の方向自体に乱れを生じると、イ
ンダクティブヘッドが磁気記録媒体に磁気情報を記録す
る度に上部シールド層１１４の磁化状態、すなわち、上
部シールド層１１４の磁区構造がが非可逆的に変化して
しまい、その不可逆な磁区が発生させる磁界の不安定性
によって磁気抵抗効果素子の再生出力が不安定となって
しまうおそれがあった。
効果素子の上部側に設けられる上部シールド１１４を書
込ヘッド（インダクティブヘッド）の下部コア層を兼ね
る構成とすることが一般的に行なわれているが、上部シ
ールド１１４を下部コア層と兼用した場合、前記フリー
磁性層１１３の一軸異方性の乱れと同時に上部シールド
層１１４の磁化容易軸の方向自体に乱れを生じると、イ
ンダクティブヘッドが磁気記録媒体に磁気情報を記録す
る度に上部シールド層１１４の磁化状態、すなわち、上
部シールド層１１４の磁区構造がが非可逆的に変化して
しまい、その不可逆な磁区が発生させる磁界の不安定性
によって磁気抵抗効果素子の再生出力が不安定となって
しまうおそれがあった。
【００１７】本発明は前記従来の問題点を解決するため
のものであり、特に固定磁性層とフリー磁性層の磁化の
向きを検出電流磁界が作用した状態において規定の向き
になるように調整することでアシンメトリの減少を図っ
たスピンバルブ型磁気抵抗効果素子及びこのスピンバル
ブ型磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッドを提供す
ることを目的としている。本発明は前記従来方法の問題
点を解決するためのものであり、上述のアシンメトリの
低減を図ることができる積層フェリピンド構造のスピン
バルブ型磁気抵抗効果素子とそれを備えた薄膜磁気ヘッ
ドの提供、および、それらスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子と薄膜磁気ヘッドを製造する方法の提供を目的の１
つとする。更に本発明の製造方法は、第１の固定磁性層
と第２の固定磁性層の磁気的膜厚の関係に応じて各層を
磁化する場合の印加磁界の方向を調節することでアシン
メトリの減少を図ったスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
を製造する方法の提供を目的とする。
のものであり、特に固定磁性層とフリー磁性層の磁化の
向きを検出電流磁界が作用した状態において規定の向き
になるように調整することでアシンメトリの減少を図っ
たスピンバルブ型磁気抵抗効果素子及びこのスピンバル
ブ型磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッドを提供す
ることを目的としている。本発明は前記従来方法の問題
点を解決するためのものであり、上述のアシンメトリの
低減を図ることができる積層フェリピンド構造のスピン
バルブ型磁気抵抗効果素子とそれを備えた薄膜磁気ヘッ
ドの提供、および、それらスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子と薄膜磁気ヘッドを製造する方法の提供を目的の１
つとする。更に本発明の製造方法は、第１の固定磁性層
と第２の固定磁性層の磁気的膜厚の関係に応じて各層を
磁化する場合の印加磁界の方向を調節することでアシン
メトリの減少を図ったスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
を製造する方法の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、反強磁性層
と、この反強磁性層と接して形成され、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た第１
の固定磁性層と、前記第１の固定磁性層に非磁性中間層
を介して形成され、前記第１の固定磁性層の磁化方向と
反平行に磁化方向が揃えられた第２の固定磁性層と、こ
の第２の固定磁性層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対してトラック幅
方向に磁界を印加する縦バイアス層と、前記第２の固定
磁性層、非磁性導電層、フリー磁性層に検出電流を与え
る一対のリード層とを備えたスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子であって、前記リード層からの検出電流が供給さ
れた状態で前記フリー磁性層の磁化方向が前記第２の固
定磁性層の磁化方向と交差する方向へ揃えられ、前記第
２の固定磁性層の磁化方向はトラック幅方向と垂直方向
に対して縦バイアス磁界方向から遠ざかる方向に角度θ
で傾斜されてなることを特徴とする。検出電流磁界が作
用した状態において、フリー磁性層の磁化の方向が固定
磁性層の磁化の方向と規定の角度で交差するので、磁気
記録媒体の磁気情報を読み出して出力を得た場合にアシ
ンメトリを減少させることが可能となる。
と、この反強磁性層と接して形成され、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た第１
の固定磁性層と、前記第１の固定磁性層に非磁性中間層
を介して形成され、前記第１の固定磁性層の磁化方向と
反平行に磁化方向が揃えられた第２の固定磁性層と、こ
の第２の固定磁性層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対してトラック幅
方向に磁界を印加する縦バイアス層と、前記第２の固定
磁性層、非磁性導電層、フリー磁性層に検出電流を与え
る一対のリード層とを備えたスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子であって、前記リード層からの検出電流が供給さ
れた状態で前記フリー磁性層の磁化方向が前記第２の固
定磁性層の磁化方向と交差する方向へ揃えられ、前記第
２の固定磁性層の磁化方向はトラック幅方向と垂直方向
に対して縦バイアス磁界方向から遠ざかる方向に角度θ
で傾斜されてなることを特徴とする。検出電流磁界が作
用した状態において、フリー磁性層の磁化の方向が固定
磁性層の磁化の方向と規定の角度で交差するので、磁気
記録媒体の磁気情報を読み出して出力を得た場合にアシ
ンメトリを減少させることが可能となる。
【００１９】本発明は反強磁性層と、この反強磁性層と
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た第１の固定磁性層と、前記
第１の固定磁性層に非磁性中間層を介して形成され、前
記第１の固定磁性層の磁化方向と反平行に磁化方向が揃
えられた第２の固定磁性層と、この第２の固定磁性層に
非磁性導電層を介して形成されたフリー磁性層と、前記
フリー磁性層に対してトラック幅方向に磁界を印加する
縦バイアス層と、前記第２の固定磁性層、非磁性導電
層、フリー磁性層に検出電流を与える一対のリード層と
を備えたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子であって、前
記リード層からの検出電流が供給された状態で前記フリ
ー磁性層の磁化方向が前記第２の固定磁性層の磁化方向
と交差する方向へ揃えられ、前記フリー磁性層の磁化方
向はトラック幅方向に対して前記第２の固定磁性層の磁
化方向に向けて角度θで傾斜されてなることを特徴とす
る。検出電流磁界が作用した状態において、フリー磁性
層の磁化の方向が固定磁性層の磁化の方向と交差するの
で、磁気情報を読み出して出力を得た場合にアシンメト
リを減少させることが可能となる。
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た第１の固定磁性層と、前記
第１の固定磁性層に非磁性中間層を介して形成され、前
記第１の固定磁性層の磁化方向と反平行に磁化方向が揃
えられた第２の固定磁性層と、この第２の固定磁性層に
非磁性導電層を介して形成されたフリー磁性層と、前記
フリー磁性層に対してトラック幅方向に磁界を印加する
縦バイアス層と、前記第２の固定磁性層、非磁性導電
層、フリー磁性層に検出電流を与える一対のリード層と
を備えたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子であって、前
記リード層からの検出電流が供給された状態で前記フリ
ー磁性層の磁化方向が前記第２の固定磁性層の磁化方向
と交差する方向へ揃えられ、前記フリー磁性層の磁化方
向はトラック幅方向に対して前記第２の固定磁性層の磁
化方向に向けて角度θで傾斜されてなることを特徴とす
る。検出電流磁界が作用した状態において、フリー磁性
層の磁化の方向が固定磁性層の磁化の方向と交差するの
で、磁気情報を読み出して出力を得た場合にアシンメト
リを減少させることが可能となる。
【００２０】本発明において、前記角度θが２度以上、
３０度以下であることが好ましく、前記角度θが３度以
上、１５度以下であることがより好ましく、前記角度θ
が３度以上、１０度以下であることが最も好ましい。こ
れらの角度範囲であるならば、再生出力を低下させるこ
となくアシンメトリを更に減少させることが可能とな
る。前記角度が大きすぎると出力が低下し、小さすぎる
とアシンメトリの改善効果が得られにくくなる。
３０度以下であることが好ましく、前記角度θが３度以
上、１５度以下であることがより好ましく、前記角度θ
が３度以上、１０度以下であることが最も好ましい。こ
れらの角度範囲であるならば、再生出力を低下させるこ
となくアシンメトリを更に減少させることが可能とな
る。前記角度が大きすぎると出力が低下し、小さすぎる
とアシンメトリの改善効果が得られにくくなる。
【００２１】本発明において、前記検出電流が供給さ
れ、かつ、外部磁界が印加されていない状態において、
前記フリー磁性層の磁化方向と前記第２の固定磁性層の
磁化方向とのなす角度が９０度とされてなることを特徴
とすることが好ましい。検出電流による検出電流磁界の
作用によってフリー磁性層の磁化の方向は影響を受けて
傾斜するが、この傾斜状態において固定磁性層の磁化の
方向とフリー磁性層の磁化の方向が直交するので、高い
再生出力を得た上にアシンメトリを最も少なくすること
ができる。
れ、かつ、外部磁界が印加されていない状態において、
前記フリー磁性層の磁化方向と前記第２の固定磁性層の
磁化方向とのなす角度が９０度とされてなることを特徴
とすることが好ましい。検出電流による検出電流磁界の
作用によってフリー磁性層の磁化の方向は影響を受けて
傾斜するが、この傾斜状態において固定磁性層の磁化の
方向とフリー磁性層の磁化の方向が直交するので、高い
再生出力を得た上にアシンメトリを最も少なくすること
ができる。
【００２２】本発明において、飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔの
積を磁気的膜厚とした場合、第１の固定磁性層の磁気的
膜厚＜第２の固定磁性層の磁気的膜厚の関係を満足し、
かつフリー磁性層に作用する検出電流磁界の方向が第２
の固定磁性層の磁化方向と逆向き、即ち、第２の固定磁
性層に作用する検出電流磁界の方向が第２の固定磁性層
の磁化方向と逆向きとされてなることが好ましい。
積を磁気的膜厚とした場合、第１の固定磁性層の磁気的
膜厚＜第２の固定磁性層の磁気的膜厚の関係を満足し、
かつフリー磁性層に作用する検出電流磁界の方向が第２
の固定磁性層の磁化方向と逆向き、即ち、第２の固定磁
性層に作用する検出電流磁界の方向が第２の固定磁性層
の磁化方向と逆向きとされてなることが好ましい。
【００２３】本発明において、前記反強磁性層が、ＸＭ
ｎ合金またはＸＭｎＸ'合金で形成され、ＸはＰｔ、Ｐ
ｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓのいずれか１種または２種
以上、Ｘ'はＡｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのいずれか１種または２種以上からなることが
好ましい。これらの合金材料からなる反強磁性層である
ならば、ＦｅＭｎ等の従来の反強磁性材料に比べてブロ
ッキング温度が高いので、熱的に安定したスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子を得ることができる。
ｎ合金またはＸＭｎＸ'合金で形成され、ＸはＰｔ、Ｐ
ｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓのいずれか１種または２種
以上、Ｘ'はＡｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのいずれか１種または２種以上からなることが
好ましい。これらの合金材料からなる反強磁性層である
ならば、ＦｅＭｎ等の従来の反強磁性材料に比べてブロ
ッキング温度が高いので、熱的に安定したスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子を得ることができる。
【００２４】本発明において、前記反強磁性層が、前記
第１の固定磁性層と前記非磁性中間層と前記第２の固定
磁性層を具備する積層型固定磁性層に対して作用させる
総合的交換異方性磁界が９６ｋＡ／ｍ以上とされてなる
ことが好ましい。総合的交換結合磁界がこのように高い
値であると、縦バイアス層から受けるハードバイアス磁
界によって固定磁性層の周縁部分で磁化の傾斜が異常と
なるおそれが少なくなる。
第１の固定磁性層と前記非磁性中間層と前記第２の固定
磁性層を具備する積層型固定磁性層に対して作用させる
総合的交換異方性磁界が９６ｋＡ／ｍ以上とされてなる
ことが好ましい。総合的交換結合磁界がこのように高い
値であると、縦バイアス層から受けるハードバイアス磁
界によって固定磁性層の周縁部分で磁化の傾斜が異常と
なるおそれが少なくなる。
【００２５】本発明において、基板上に、前記反強磁性
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フリー磁性層とが積層されてなるこ
とが好ましい。基板に近い側に反強磁性層を積層した、
いわゆる、ボトム型のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
にあっては、固定磁性層の交換異方性磁界の大きさを大
きくすることができる。
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フリー磁性層とが積層されてなるこ
とが好ましい。基板に近い側に反強磁性層を積層した、
いわゆる、ボトム型のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
にあっては、固定磁性層の交換異方性磁界の大きさを大
きくすることができる。
【００２６】本発明において、前記フリー磁性層が導電
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
性層に分割されてなる構造とすることができる。本発明
において、基板上に、前記フリー磁性層と非磁性導電層
と第２の固定磁性層と導電性中間層と第１の固定磁性層
と反強磁性層が積層されてなる構造を採用することがで
きる。
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
性層に分割されてなる構造とすることができる。本発明
において、基板上に、前記フリー磁性層と非磁性導電層
と第２の固定磁性層と導電性中間層と第１の固定磁性層
と反強磁性層が積層されてなる構造を採用することがで
きる。
【００２７】本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、先のいず
れかに記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を磁気情
報読出素子として備えてなることを特徴とする。
れかに記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を磁気情
報読出素子として備えてなることを特徴とする。
【００２８】本発明の製造方法は、基板上に、少なくと
も、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、フリー磁性
層を備えた積層体を形成する際、前記フリー磁性層成膜
時にトラック幅方向の第１の方向あるいはその１８０度
反対方向に第１の磁界を印加しつつ成膜を行い、前記フ
リー磁性層に対してトラック幅方向に一軸異方性を付与
する工程と、前記積層体にトラック幅方向と直交する方
向に対して角度θ傾斜させた第２の方向、あるいはその
１８０度反対方向の第３の方向に、第２の磁界を印加し
つつ、第１の熱処理温度で熱処理し、前記反強磁性層と
前記第１の固定磁性層の界面に交換異方性磁界を発生さ
せて、前記第１の固定磁性層の磁化と第２の固定磁性層
の磁化を前記トラック幅方向と直交する方向に対して角
度θ傾斜させた方向であって互いに１８０°反対向きに
固定する工程と、前記積層体の両側に前記フリー磁性層
にバイアス磁界を印加するための縦バイアス層を形成す
る工程と、前記フリー磁性層にトラック幅方向の第１の
方向あるいはその１８０度反対方向に第３の磁界を印加
しつつ第２の熱処理温度で第２の熱処理を施し、前記フ
リー磁性層に一軸異方性を再度付与する工程と、前記第
２の固定磁性層の磁化のトラック幅方向のベクトル成分
の向きと反対の第４の方向に第４の磁界を印加して前記
縦バイアス層を着磁する工程とを具備することを特徴と
する。
も、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、フリー磁性
層を備えた積層体を形成する際、前記フリー磁性層成膜
時にトラック幅方向の第１の方向あるいはその１８０度
反対方向に第１の磁界を印加しつつ成膜を行い、前記フ
リー磁性層に対してトラック幅方向に一軸異方性を付与
する工程と、前記積層体にトラック幅方向と直交する方
向に対して角度θ傾斜させた第２の方向、あるいはその
１８０度反対方向の第３の方向に、第２の磁界を印加し
つつ、第１の熱処理温度で熱処理し、前記反強磁性層と
前記第１の固定磁性層の界面に交換異方性磁界を発生さ
せて、前記第１の固定磁性層の磁化と第２の固定磁性層
の磁化を前記トラック幅方向と直交する方向に対して角
度θ傾斜させた方向であって互いに１８０°反対向きに
固定する工程と、前記積層体の両側に前記フリー磁性層
にバイアス磁界を印加するための縦バイアス層を形成す
る工程と、前記フリー磁性層にトラック幅方向の第１の
方向あるいはその１８０度反対方向に第３の磁界を印加
しつつ第２の熱処理温度で第２の熱処理を施し、前記フ
リー磁性層に一軸異方性を再度付与する工程と、前記第
２の固定磁性層の磁化のトラック幅方向のベクトル成分
の向きと反対の第４の方向に第４の磁界を印加して前記
縦バイアス層を着磁する工程とを具備することを特徴と
する。
【００２９】第１の熱処理温度で第２の磁界を第２の方
向に印加して熱処理することで反強磁性層に接する側の
第１の固定磁性層の磁界を角度θの傾斜状態で固定する
ことができる。そして、この後にフリー磁性層の一軸異
方性の向きをトラック幅方向に揃えることで、検出電流
磁界が作用した状態において固定磁性層とフリー磁性層
との磁化の向きが交差するスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子を得ることができる。
向に印加して熱処理することで反強磁性層に接する側の
第１の固定磁性層の磁界を角度θの傾斜状態で固定する
ことができる。そして、この後にフリー磁性層の一軸異
方性の向きをトラック幅方向に揃えることで、検出電流
磁界が作用した状態において固定磁性層とフリー磁性層
との磁化の向きが交差するスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子を得ることができる。
【００３０】本発明において、前記各固定磁性層の磁気
モーメントに膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、前記
第１の固定磁性層の磁気的膜厚を前記第２の固定磁性層
の磁気的膜厚よりも大きくし、前記第２の磁界を４００
ｋＡ／ｍ以上とした場合、前記第２の磁界を印加する方
向に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、その１
８０度反対の第３の方向に前記第２の固定磁性層の磁化
の方向を向ける一方、前記第２の磁界を８〜８０ｋＡ／
ｍの範囲とすることで、前記第２の磁界を印加する第２
の方向に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、前
記第２の方向と反対の第３の方向に前記第２の固定磁性
層の磁化の方向を向けることができる。
モーメントに膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、前記
第１の固定磁性層の磁気的膜厚を前記第２の固定磁性層
の磁気的膜厚よりも大きくし、前記第２の磁界を４００
ｋＡ／ｍ以上とした場合、前記第２の磁界を印加する方
向に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、その１
８０度反対の第３の方向に前記第２の固定磁性層の磁化
の方向を向ける一方、前記第２の磁界を８〜８０ｋＡ／
ｍの範囲とすることで、前記第２の磁界を印加する第２
の方向に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、前
記第２の方向と反対の第３の方向に前記第２の固定磁性
層の磁化の方向を向けることができる。
【００３１】本発明において、前記各固定磁性層の磁気
モーメントに膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、前記
第１の固定磁性層の磁気的膜厚を第２の固定磁性層の磁
気的膜厚よりも小さくし、前記第２の磁界を４００ｋＡ
／ｍ以上とした場合、前記第２の磁界を印加する方向に
前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、その１８０
度反対の第３の方向に、前記第２の固定磁性層の磁化の
方向を向けることができ、また、前記第２の磁界を８〜
８０ｋＡ／ｍの範囲とすることでも、前記第２の磁界を
印加する方向と１８０度反対方向に前記第１の固定磁性
層の磁化の方向を向け、前記第２の磁界を印加する方向
に前記第２の固定磁性層の磁化の方向を向けることこと
ができる。
モーメントに膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、前記
第１の固定磁性層の磁気的膜厚を第２の固定磁性層の磁
気的膜厚よりも小さくし、前記第２の磁界を４００ｋＡ
／ｍ以上とした場合、前記第２の磁界を印加する方向に
前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、その１８０
度反対の第３の方向に、前記第２の固定磁性層の磁化の
方向を向けることができ、また、前記第２の磁界を８〜
８０ｋＡ／ｍの範囲とすることでも、前記第２の磁界を
印加する方向と１８０度反対方向に前記第１の固定磁性
層の磁化の方向を向け、前記第２の磁界を印加する方向
に前記第２の固定磁性層の磁化の方向を向けることこと
ができる。
【００３２】本発明において、前記第１の熱処理と第２
の熱処理の間に、前記積層体上に記録用誘導型磁気ヘッ
ドを形成するための熱処理工程を行うことができる。記
録用誘導型磁気ヘッドを形成するための熱処理工程によ
りフリー磁性層の一軸異方性の方向性は一旦乱れるが、
後に行う第２の熱処理によってフリー磁性層の一軸異方
性の方向を揃えるので、最終的にフリー磁性層の一軸異
方性の向きを揃えたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を
得ることができる。
の熱処理の間に、前記積層体上に記録用誘導型磁気ヘッ
ドを形成するための熱処理工程を行うことができる。記
録用誘導型磁気ヘッドを形成するための熱処理工程によ
りフリー磁性層の一軸異方性の方向性は一旦乱れるが、
後に行う第２の熱処理によってフリー磁性層の一軸異方
性の方向を揃えるので、最終的にフリー磁性層の一軸異
方性の向きを揃えたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を
得ることができる。
【００３３】本発明において、前記記録用誘導型磁気ヘ
ッドを形成する工程の前に前記フリー磁性層にトラック
幅方向の第１の方向あるいはその１８０度反対方向に第
１の磁界を印加してフリー磁性層に対してトラック幅方
向に一軸異方性を付与する工程を行うことができる。本
発明において、前記第２の熱処理において印加する第３
の磁界を前記第１の熱処理において行う第２の磁界より
も小さくすることができる。第３の磁界を第２の磁界よ
りも小さくすることで、先に付与した固定磁性層の磁化
の方向に悪影響を及ぼすことなくフリー磁性層の一軸異
方性の方向を揃えることができる。
ッドを形成する工程の前に前記フリー磁性層にトラック
幅方向の第１の方向あるいはその１８０度反対方向に第
１の磁界を印加してフリー磁性層に対してトラック幅方
向に一軸異方性を付与する工程を行うことができる。本
発明において、前記第２の熱処理において印加する第３
の磁界を前記第１の熱処理において行う第２の磁界より
も小さくすることができる。第３の磁界を第２の磁界よ
りも小さくすることで、先に付与した固定磁性層の磁化
の方向に悪影響を及ぼすことなくフリー磁性層の一軸異
方性の方向を揃えることができる。
【００３４】本発明において、前記第２の熱処理におい
て印加する第３の磁界を８ｋＡ／ｍ以上、４０ｋＡ／ｍ
以下とできる。本発明において、前記第１の熱処理温度
を５０３Ｋ（２３０℃）以上、５５３Ｋ（２８０℃）以
下とするとともに、前記第２の熱処理温度を４３３Ｋ
（１６０℃）以上、５１３Ｋ（２４０℃）以下とするこ
とができる。本発明において、前記反強磁性層をＸＭｎ
合金またはＸＭｎＸ'合金で形成し、ＸをＰｔ、Ｐｄ、
Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓのいずれか１種または２種以
上、Ｘ'をＡｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのいずれか１種または２種以上とすることがで
きる。
て印加する第３の磁界を８ｋＡ／ｍ以上、４０ｋＡ／ｍ
以下とできる。本発明において、前記第１の熱処理温度
を５０３Ｋ（２３０℃）以上、５５３Ｋ（２８０℃）以
下とするとともに、前記第２の熱処理温度を４３３Ｋ
（１６０℃）以上、５１３Ｋ（２４０℃）以下とするこ
とができる。本発明において、前記反強磁性層をＸＭｎ
合金またはＸＭｎＸ'合金で形成し、ＸをＰｔ、Ｐｄ、
Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓのいずれか１種または２種以
上、Ｘ'をＡｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのいずれか１種または２種以上とすることがで
きる。
【００３５】本発明の製造方法を、前記積層体として前
記反強磁性層を基板とフリー磁性層の間に配置した構成
に適用することができる。
記反強磁性層を基板とフリー磁性層の間に配置した構成
に適用することができる。
【００３６】本発明は、基板上に、少なくとも、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、フリー磁性層を備えた
積層体を形成する際に、前記フリー磁性層にトラック幅
方向の第１番目の方向あるいはその１８０度反対方向に
第１番目の磁界を印加しつつ成膜を行い、前記フリー磁
性層に対してトラック幅方向に一軸異方性を付与する工
程と、前記積層体にトラック幅方向と直交する方向に、
第２番目の磁界を印加しつつ、第１番目の熱処理温度で
熱処理し、前記反強磁性層と前記第１の固定磁性層の界
面に交換異方性磁界を発生させて、前記第１の固定磁性
層と第２の固定磁性層の磁化方向をトラック幅方向と直
交する方向に固定する工程と、前記積層体の両側に前記
フリー磁性層にバイアス磁界を印加するための縦バイア
ス層を形成する工程と、前記フリー磁性層にトラック幅
方向の第１番目の方向あるいは前記第１番目の方向と１
８０度反対方向に第３番目の磁界を印加しつつ第２番目
の熱処理温度で熱処理し、前記フリー磁性層に一軸異方
性を再度付与するとともに、前記第１の固定磁性層と第
２の固定磁性層の磁化方向を前記トラック幅方向に直交
する方向に対して角度θ傾斜させた方向に固定する工程
と、前記第２の固定磁性層の磁化のトラック幅方向のベ
クトル成分の向きと反対の方向に第４番目の磁界を印加
して前記縦バイアス層を着磁する工程とを具備すること
を特徴とする。
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、フリー磁性層を備えた
積層体を形成する際に、前記フリー磁性層にトラック幅
方向の第１番目の方向あるいはその１８０度反対方向に
第１番目の磁界を印加しつつ成膜を行い、前記フリー磁
性層に対してトラック幅方向に一軸異方性を付与する工
程と、前記積層体にトラック幅方向と直交する方向に、
第２番目の磁界を印加しつつ、第１番目の熱処理温度で
熱処理し、前記反強磁性層と前記第１の固定磁性層の界
面に交換異方性磁界を発生させて、前記第１の固定磁性
層と第２の固定磁性層の磁化方向をトラック幅方向と直
交する方向に固定する工程と、前記積層体の両側に前記
フリー磁性層にバイアス磁界を印加するための縦バイア
ス層を形成する工程と、前記フリー磁性層にトラック幅
方向の第１番目の方向あるいは前記第１番目の方向と１
８０度反対方向に第３番目の磁界を印加しつつ第２番目
の熱処理温度で熱処理し、前記フリー磁性層に一軸異方
性を再度付与するとともに、前記第１の固定磁性層と第
２の固定磁性層の磁化方向を前記トラック幅方向に直交
する方向に対して角度θ傾斜させた方向に固定する工程
と、前記第２の固定磁性層の磁化のトラック幅方向のベ
クトル成分の向きと反対の方向に第４番目の磁界を印加
して前記縦バイアス層を着磁する工程とを具備すること
を特徴とする。
【００３７】第１番目の熱処理温度で第２番目の磁界を
第２番目の方向に印加して熱処理することで反強磁性層
に接する側の第１の固定磁性層の磁化と第２の固定磁性
層の磁化をトラック幅方向に直交する方向に固定するこ
とができる。そして、この後にトラック幅方向に磁界を
印加しつつ熱処理することで、固定磁性層の磁化の向き
をトラック幅方向に直交する方向に対して角度θ傾斜さ
せることができ、検出電流磁界が作用した状態において
固定磁性層とフリー磁性層との磁化の向きが交差するス
ピンバルブ型磁気抵抗効果素子を得ることができる。
第２番目の方向に印加して熱処理することで反強磁性層
に接する側の第１の固定磁性層の磁化と第２の固定磁性
層の磁化をトラック幅方向に直交する方向に固定するこ
とができる。そして、この後にトラック幅方向に磁界を
印加しつつ熱処理することで、固定磁性層の磁化の向き
をトラック幅方向に直交する方向に対して角度θ傾斜さ
せることができ、検出電流磁界が作用した状態において
固定磁性層とフリー磁性層との磁化の向きが交差するス
ピンバルブ型磁気抵抗効果素子を得ることができる。
【００３８】本発明方法において、前記各固定磁性層の
磁気モーメントに膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、
前記第１の固定磁性層の磁気的膜厚を前記第２の固定磁
性層の磁気的膜厚よりも大きくし、前記第２番目の磁界
を４００ｋＡ／ｍ以上とした場合、前記第２番目の磁界
を印加する方向に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を
向け、その１８０度反対の第３番目の方向に前記第２の
固定磁性層の磁化の方向を向けることができる。また
は、前記第２番目の磁界を８〜８０ｋＡ／ｍの範囲とす
ることでも、前記第２番目の磁界を印加する第２番目の
方向に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、前記
第２番目の方向と反対の第３番目の方向に前記第２の固
定磁性層の磁化の方向を向けることができる。
磁気モーメントに膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、
前記第１の固定磁性層の磁気的膜厚を前記第２の固定磁
性層の磁気的膜厚よりも大きくし、前記第２番目の磁界
を４００ｋＡ／ｍ以上とした場合、前記第２番目の磁界
を印加する方向に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を
向け、その１８０度反対の第３番目の方向に前記第２の
固定磁性層の磁化の方向を向けることができる。また
は、前記第２番目の磁界を８〜８０ｋＡ／ｍの範囲とす
ることでも、前記第２番目の磁界を印加する第２番目の
方向に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、前記
第２番目の方向と反対の第３番目の方向に前記第２の固
定磁性層の磁化の方向を向けることができる。
【００３９】本発明方法において、前記各固定磁性層の
磁気モーメントに膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、
前記第１の固定磁性層の磁気的膜厚を第２の固定磁性層
の磁気的膜厚よりも小さくし、前記第２の磁界を４００
ｋＡ／ｍ以上とした場合、前記第２の磁界を印加する方
向に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、その１
８０度反対の第３の方向に、前記第２の固定磁性層の磁
化の方向を向け、前記第２番目の磁界を８〜８０ｋＡ／
ｍの範囲とすることでも、前記第２番目の磁界を印加す
る方向と１８０度反対方向に前記第１の固定磁性層の磁
化の方向を向け、前記第２番目の磁界を印加する方向に
前記第２の固定磁性層の磁化の方向を向けることができ
る。
磁気モーメントに膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、
前記第１の固定磁性層の磁気的膜厚を第２の固定磁性層
の磁気的膜厚よりも小さくし、前記第２の磁界を４００
ｋＡ／ｍ以上とした場合、前記第２の磁界を印加する方
向に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、その１
８０度反対の第３の方向に、前記第２の固定磁性層の磁
化の方向を向け、前記第２番目の磁界を８〜８０ｋＡ／
ｍの範囲とすることでも、前記第２番目の磁界を印加す
る方向と１８０度反対方向に前記第１の固定磁性層の磁
化の方向を向け、前記第２番目の磁界を印加する方向に
前記第２の固定磁性層の磁化の方向を向けることができ
る。
【００４０】本発明において、前記第１番目の熱処理と
第２番目の熱処理の間に、前記積層体上に記録用誘導型
磁気ヘッドを形成するための熱処理工程を有することが
できる。記録用誘導型磁気ヘッドを形成するための熱処
理工程を有することで、フリー磁性層の一軸異方性の方
向性は一旦乱れるが、その後にトラック幅方向に磁界を
印加する第２番目の熱処理によってフリー磁性層の一軸
異方性の向きを揃えるので、最終的にフリー磁性層の一
軸異方性の方向を揃えることができる。
第２番目の熱処理の間に、前記積層体上に記録用誘導型
磁気ヘッドを形成するための熱処理工程を有することが
できる。記録用誘導型磁気ヘッドを形成するための熱処
理工程を有することで、フリー磁性層の一軸異方性の方
向性は一旦乱れるが、その後にトラック幅方向に磁界を
印加する第２番目の熱処理によってフリー磁性層の一軸
異方性の向きを揃えるので、最終的にフリー磁性層の一
軸異方性の方向を揃えることができる。
【００４１】本発明において、前記第２番目の熱処理温
度を４３３Ｋ（１６０℃）以上、５１３Ｋ（２４０℃）
以下とし、第１番目の熱処理温度を５０３Ｋ（２３０
℃）以上、５５３Ｋ（２８０℃）以下とすることができ
る。
度を４３３Ｋ（１６０℃）以上、５１３Ｋ（２４０℃）
以下とし、第１番目の熱処理温度を５０３Ｋ（２３０
℃）以上、５５３Ｋ（２８０℃）以下とすることができ
る。
【００４２】本発明において、前記反強磁性層をＸＭｎ
合金またはＸＭｎＸ'合金で形成し、ＸをＰｔ、Ｐｄ、
Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓのいずれか１種または２種以
上、Ｘ'をＡｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのいずれか１種または２種以上とすることがで
きる。
合金またはＸＭｎＸ'合金で形成し、ＸをＰｔ、Ｐｄ、
Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓのいずれか１種または２種以
上、Ｘ'をＡｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのいずれか１種または２種以上とすることがで
きる。
【００４３】本発明において、前記積層体として前記反
強磁性層を基板とフリー磁性層の間に配置した構成とす
ることができる。
強磁性層を基板とフリー磁性層の間に配置した構成とす
ることができる。
【００４４】本発明においては、先のいずれかに記載の
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法を実施して
読出素子としての磁気抵抗効果型素子を形成する工程
と、前記積層体上に記録用誘導型磁気ヘッドを形成する
ための工程を有して薄膜磁気ヘッドを製造することがで
きる。
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法を実施して
読出素子としての磁気抵抗効果型素子を形成する工程
と、前記積層体上に記録用誘導型磁気ヘッドを形成する
ための工程を有して薄膜磁気ヘッドを製造することがで
きる。
【００４５】
【発明の実施の形態】「第１実施形態」図１〜図３は本
発明の第１実施形態の薄膜磁気ヘッドに備えられるスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果素子の一例を示す図である。図
１〜図３に示される構造は、例えば図４〜図６に例示す
る浮上走行式の薄膜磁気ヘッドに設けられる構造であ
り、この例の薄膜磁気ヘッド１５０は、ハードディスク
装置などの磁気記録装置に搭載されるものである。
発明の第１実施形態の薄膜磁気ヘッドに備えられるスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果素子の一例を示す図である。図
１〜図３に示される構造は、例えば図４〜図６に例示す
る浮上走行式の薄膜磁気ヘッドに設けられる構造であ
り、この例の薄膜磁気ヘッド１５０は、ハードディスク
装置などの磁気記録装置に搭載されるものである。
【００４６】この例の薄膜磁気ヘッド１５０のスライダ
１５１は、図４において符号１５５で示す側がディスク
面の移動方向の上流側に向くリーディング側であり、符
号１５６で示す側が下流側に向くトレーリング側であ
る。この例のスライダ１５１の磁気ディスクに対向する
面では、レール状のＡＢＳ面（エアーベアリング面：レ
ール部の浮上面）１５１ａ、１５１ａ、１５１ｂと、溝
型のエアーグルーブ１５１ｃ、１５１ｃとが形成されて
いる。なお、この例のスライダ１５１は、Ａｌ2Ｏ3−Ｔ
ｉＣ等のセラミックなどからなる非磁性体から構成され
ている。そして、このスライダ１５１のトレーリング側
の端面１５１ｄには、磁気コア部１５７が設けられてい
る。
１５１は、図４において符号１５５で示す側がディスク
面の移動方向の上流側に向くリーディング側であり、符
号１５６で示す側が下流側に向くトレーリング側であ
る。この例のスライダ１５１の磁気ディスクに対向する
面では、レール状のＡＢＳ面（エアーベアリング面：レ
ール部の浮上面）１５１ａ、１５１ａ、１５１ｂと、溝
型のエアーグルーブ１５１ｃ、１５１ｃとが形成されて
いる。なお、この例のスライダ１５１は、Ａｌ2Ｏ3−Ｔ
ｉＣ等のセラミックなどからなる非磁性体から構成され
ている。そして、このスライダ１５１のトレーリング側
の端面１５１ｄには、磁気コア部１５７が設けられてい
る。
【００４７】この例において薄膜磁気ヘッドの磁気コア
部１５７は、図５および図６に示す断面構造の複合型磁
気コア構造であり、スライダ１５１のトレーリング側端
面１５１ｄ上に、読出ヘッド（スピンバルブ型磁気抵抗
効果素子を利用したＧＭＲヘッド）ｈ１と、記録用誘導
型磁気ヘッド（インダクティブヘッド）ｈ２とが積層さ
れて構成されている。
部１５７は、図５および図６に示す断面構造の複合型磁
気コア構造であり、スライダ１５１のトレーリング側端
面１５１ｄ上に、読出ヘッド（スピンバルブ型磁気抵抗
効果素子を利用したＧＭＲヘッド）ｈ１と、記録用誘導
型磁気ヘッド（インダクティブヘッド）ｈ２とが積層さ
れて構成されている。
【００４８】この例のＧＭＲヘッドｈ１にあっては、ま
ず、スライダ１５１のトレーリング側端部に形成された
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの絶縁体からなる保護層１６
２上の磁性合金からなる下部シールド層１６３上に、ア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの絶縁体からなる下部ギャップ
層１６４が設けられている。そして、下部ギャップ層１
６４上においてＡＢＳ面１５１ｂ側には、スピンバルブ
型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１が積層されている。この磁
気抵抗効果素子ＧＭＲ１上と前記下部ギャップ層１６４
上には上部ギャップ層１６６が形成され、その上に上部
シールド層１６７が形成されている。この上部シールド
層１６７は、その上に設けられるインダクティブヘッド
（誘導型書込ヘッド）ｈ２の下部コア層と兼用にされて
いる。
ず、スライダ１５１のトレーリング側端部に形成された
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの絶縁体からなる保護層１６
２上の磁性合金からなる下部シールド層１６３上に、ア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの絶縁体からなる下部ギャップ
層１６４が設けられている。そして、下部ギャップ層１
６４上においてＡＢＳ面１５１ｂ側には、スピンバルブ
型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１が積層されている。この磁
気抵抗効果素子ＧＭＲ１上と前記下部ギャップ層１６４
上には上部ギャップ層１６６が形成され、その上に上部
シールド層１６７が形成されている。この上部シールド
層１６７は、その上に設けられるインダクティブヘッド
（誘導型書込ヘッド）ｈ２の下部コア層と兼用にされて
いる。
【００４９】次に、インダクティブヘッドｈ２は、前記
上部シールド層１６７と兼用にされた下部コア層１６７
の上に、ギャップ層１７４が形成され、その上に平面的
に螺旋状となるようにパターン化された誘導コイル１７
６が形成されている。前記誘導コイル１７６は、樹脂な
どからなる絶縁材料層１７７に囲まれている。絶縁材料
層１７７の上に形成された上部コア層１７８は、その磁
極端を構成する先端部１７８ａをＡＢＳ面１５１ｂにて
下部コア層１６７に微小間隙をあけて書込用磁気ギャッ
プＷＧを構成して対向し、基端部１７８ｂを下部コア層
１６７と磁気的に接続させて設けられている。また、上
部コア層１７８の上には、アルミナなどからなる保護層
１７９が設けられている。
上部シールド層１６７と兼用にされた下部コア層１６７
の上に、ギャップ層１７４が形成され、その上に平面的
に螺旋状となるようにパターン化された誘導コイル１７
６が形成されている。前記誘導コイル１７６は、樹脂な
どからなる絶縁材料層１７７に囲まれている。絶縁材料
層１７７の上に形成された上部コア層１７８は、その磁
極端を構成する先端部１７８ａをＡＢＳ面１５１ｂにて
下部コア層１６７に微小間隙をあけて書込用磁気ギャッ
プＷＧを構成して対向し、基端部１７８ｂを下部コア層
１６７と磁気的に接続させて設けられている。また、上
部コア層１７８の上には、アルミナなどからなる保護層
１７９が設けられている。
【００５０】前述の構造のＧＭＲヘッドｈ１は、ハード
ディスクのディスクなどの磁気記録媒体からの微小の漏
れ磁界の有無により、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子
ＧＭＲ１の抵抗を変化させ、この抵抗変化を読み取るこ
とで磁気記録媒体の記録内容を読み取るものである。
ディスクのディスクなどの磁気記録媒体からの微小の漏
れ磁界の有無により、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子
ＧＭＲ１の抵抗を変化させ、この抵抗変化を読み取るこ
とで磁気記録媒体の記録内容を読み取るものである。
【００５１】次に、前述の構造のインダクティブヘッド
ｈ２では、コイル１７６に記録電流が与えられ、コイル
１７６からコア層に記録電流が与えられる。そして、イ
ンダクティブヘッドｈ２は、磁気ギャップＷＧの部分で
の下部コア層１６７と上部コア層１７８の先端部からの
漏れ磁界により、ハードディスクなどの磁気記録媒体に
磁気信号を記録するものである。
ｈ２では、コイル１７６に記録電流が与えられ、コイル
１７６からコア層に記録電流が与えられる。そして、イ
ンダクティブヘッドｈ２は、磁気ギャップＷＧの部分で
の下部コア層１６７と上部コア層１７８の先端部からの
漏れ磁界により、ハードディスクなどの磁気記録媒体に
磁気信号を記録するものである。
【００５２】ここまで薄膜磁気ヘッド１５０の全体構造
について説明したが、以下に本発明の要部である磁気抵
抗効果型（スピンバルブ型）薄膜素子ＧＭＲ１について
図１〜図３を基に詳述する。ハードディスクなどの磁気
記録媒体の移動方向は図１、図２のＺ方向であり、磁気
記録媒体からの洩れ磁界の方向は図１、図２のＹ方向で
ある。
について説明したが、以下に本発明の要部である磁気抵
抗効果型（スピンバルブ型）薄膜素子ＧＭＲ１について
図１〜図３を基に詳述する。ハードディスクなどの磁気
記録媒体の移動方向は図１、図２のＺ方向であり、磁気
記録媒体からの洩れ磁界の方向は図１、図２のＹ方向で
ある。
【００５３】この実施形態の構造において、スライダ１
５１上の下部ギャップ層１６４上にスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子ＧＭＲ１が形成されている。図１〜図３は
本発明に係るスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子の第１
実施形態を示すものであり、下部ギャップ層１６４上
に、トラック幅Ｔwに近似する幅で反強磁性層１と固定
磁性層２と非磁性導電層３とフリー磁性層４と保護層５
が順次積層され、これらにより断面等脚台形状の積層体
６が形成され、積層体６のトラック幅方向両側に積層体
６の両傾斜面に接する形状の硬磁性材料からなる縦バイ
アス層７が形成され、各縦バイアス層７上に電流リード
層８が積層されている。また、本実施形態の構造におい
ては、固定磁性層２が非磁性中間層１０を介して反強磁
性層１側の第１の固定磁性層１１と、非磁性導電層３側
の第２の固定磁性層１２とに分断された、いわゆる、シ
ンセテイックフェリピンド型（Synthetic-ferri-pinned
type）とされている。更にこの形態の構造において
は、フリー磁性層４が非磁性導電層３側の第１フリー磁
性層１３と、保護層５側の第２フリー磁性層１４とから
構成されている。
５１上の下部ギャップ層１６４上にスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子ＧＭＲ１が形成されている。図１〜図３は
本発明に係るスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子の第１
実施形態を示すものであり、下部ギャップ層１６４上
に、トラック幅Ｔwに近似する幅で反強磁性層１と固定
磁性層２と非磁性導電層３とフリー磁性層４と保護層５
が順次積層され、これらにより断面等脚台形状の積層体
６が形成され、積層体６のトラック幅方向両側に積層体
６の両傾斜面に接する形状の硬磁性材料からなる縦バイ
アス層７が形成され、各縦バイアス層７上に電流リード
層８が積層されている。また、本実施形態の構造におい
ては、固定磁性層２が非磁性中間層１０を介して反強磁
性層１側の第１の固定磁性層１１と、非磁性導電層３側
の第２の固定磁性層１２とに分断された、いわゆる、シ
ンセテイックフェリピンド型（Synthetic-ferri-pinned
type）とされている。更にこの形態の構造において
は、フリー磁性層４が非磁性導電層３側の第１フリー磁
性層１３と、保護層５側の第２フリー磁性層１４とから
構成されている。
【００５４】前記反強磁性層１は、規則構造のＰｔＭｎ
合金、あるいは規則構造のＸＭｎ合金、ＰｔＭｎＸ'合
金で形成されていることが好ましい。規則構造のＰｔＭ
ｎ合金は、従来から反強磁性層として使用されているＮ
ｉＭｎ合金やＦｅＭｎ合金などに比べて耐食性に優れ、
しかもブロッキング温度が高く、交換結合磁界（交換異
方性磁界）も大きいものである。また本発明では、前記
ＰｔＭｎ合金に代えて、ＸＭｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉ
ｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種または２種以上の元素で
ある）合金、あるいは、ＰｔＭｎＸ´（ただしＸ´は、
Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１種ま
たは２種以上の元素である）合金で形成されていてもよ
い。前記第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２
は、例えばＣｏ、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、Ｃ
ｏＦｅ合金などで形成されているとともに、第１の固定
磁性層１１と第２の固定磁性層１２の間に介在する非磁
性中間層１０は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ
のうちｌ種あるいは２種以上の合金で形成されている。
合金、あるいは規則構造のＸＭｎ合金、ＰｔＭｎＸ'合
金で形成されていることが好ましい。規則構造のＰｔＭ
ｎ合金は、従来から反強磁性層として使用されているＮ
ｉＭｎ合金やＦｅＭｎ合金などに比べて耐食性に優れ、
しかもブロッキング温度が高く、交換結合磁界（交換異
方性磁界）も大きいものである。また本発明では、前記
ＰｔＭｎ合金に代えて、ＸＭｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉ
ｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種または２種以上の元素で
ある）合金、あるいは、ＰｔＭｎＸ´（ただしＸ´は、
Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１種ま
たは２種以上の元素である）合金で形成されていてもよ
い。前記第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２
は、例えばＣｏ、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、Ｃ
ｏＦｅ合金などで形成されているとともに、第１の固定
磁性層１１と第２の固定磁性層１２の間に介在する非磁
性中間層１０は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ
のうちｌ種あるいは２種以上の合金で形成されている。
【００５５】ところで図１〜図３に示す第１の固定磁性
層１１及び第２の固定磁性層１２に示されている矢印
は、それぞれの磁気モーメントの方向を表しており、前
記磁気モーメントの大きさ（磁気的膜厚）は、飽和磁化
（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）とをかけた値で決定される。前記
第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２とは同じ
材質、例えばＣｏ膜で形成され、しかも第２の固定磁性
層１２の膜厚ｔＰ2が、第１の固定磁性層１１の膜厚ｔ
Ｐ1よりも大きく形成されているために、第２の固定磁
性層１２の方が第１の固定磁性層１１に比べ磁気モーメ
ントが大きくされている。換言すると第２の固定磁性層
１２の方が第１の固定磁性層１１に比べ磁気的膜厚が大
きくされている。なお、本発明では、第１の固定磁性層
１１及び第２の固定磁性層１２が異なる磁気的膜厚を有
することを必要としており、従って、第１の固定磁性層
１１の膜厚ｔＰ1が第２の固定磁性層１２の膜厚ｔＰ2よ
り厚く形成されていてもよい。
層１１及び第２の固定磁性層１２に示されている矢印
は、それぞれの磁気モーメントの方向を表しており、前
記磁気モーメントの大きさ（磁気的膜厚）は、飽和磁化
（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）とをかけた値で決定される。前記
第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２とは同じ
材質、例えばＣｏ膜で形成され、しかも第２の固定磁性
層１２の膜厚ｔＰ2が、第１の固定磁性層１１の膜厚ｔ
Ｐ1よりも大きく形成されているために、第２の固定磁
性層１２の方が第１の固定磁性層１１に比べ磁気モーメ
ントが大きくされている。換言すると第２の固定磁性層
１２の方が第１の固定磁性層１１に比べ磁気的膜厚が大
きくされている。なお、本発明では、第１の固定磁性層
１１及び第２の固定磁性層１２が異なる磁気的膜厚を有
することを必要としており、従って、第１の固定磁性層
１１の膜厚ｔＰ1が第２の固定磁性層１２の膜厚ｔＰ2よ
り厚く形成されていてもよい。
【００５６】このような背景から、第１の固定磁性層１
１の厚さは１〜７ｎｍの範囲が好ましく、第２の固定磁
性層１２の厚さは１〜７ｎｍの範囲が好ましく、両者の
膜厚差は０.２ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎ
ｍ（１０Å）以下であることが好ましい。また、非磁性
中間層１０の厚さは０.５〜１ｎｍの範囲が好ましい。
前記第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２の厚
さが前記の範囲を超えると磁気抵抗効果に寄与しない伝
導電子の分流が多くなり、抵抗変化率が低下するので好
ましくなく、前記の範囲を下回ると、素子抵抗が大きく
なり過ぎるとともに抵抗変化率が著しく低下するので好
ましくない。なお、磁気モーメントの大きさについて図
１と図２に示す矢印は各図の紙面に対して傾斜成分を有
し、図１と図２に示す矢印が各磁気モーメントの大きさ
の対比を正確に表しているわけではないので、各層の磁
気モーメントについては図３を基に後に詳述するととも
に各層の磁気モーメントの方向についても図３を基に後
に詳述する。
１の厚さは１〜７ｎｍの範囲が好ましく、第２の固定磁
性層１２の厚さは１〜７ｎｍの範囲が好ましく、両者の
膜厚差は０.２ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎ
ｍ（１０Å）以下であることが好ましい。また、非磁性
中間層１０の厚さは０.５〜１ｎｍの範囲が好ましい。
前記第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２の厚
さが前記の範囲を超えると磁気抵抗効果に寄与しない伝
導電子の分流が多くなり、抵抗変化率が低下するので好
ましくなく、前記の範囲を下回ると、素子抵抗が大きく
なり過ぎるとともに抵抗変化率が著しく低下するので好
ましくない。なお、磁気モーメントの大きさについて図
１と図２に示す矢印は各図の紙面に対して傾斜成分を有
し、図１と図２に示す矢印が各磁気モーメントの大きさ
の対比を正確に表しているわけではないので、各層の磁
気モーメントについては図３を基に後に詳述するととも
に各層の磁気モーメントの方向についても図３を基に後
に詳述する。
【００５７】図１、２に示すようにフリー磁性層４は、
２層で形成されており、前記非磁性導電層３に接する側
に形成された第１フリー層１３はＣｏ膜で形成されてい
る。また、第２フリー層１４は、ＮｉＦｅ合金や、Ｃｏ
Ｆｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されて
いる。なお、非磁性導電層３に接する側にＣｏの第１フ
リー層１３を形成する理由は、Ｃｕにより形成された前
記非磁性導電層３との界面での金属元素等の拡散を防止
でき、また、△Ｒ／Ｒ（抵抗変化率）を大きくできるか
らである。
２層で形成されており、前記非磁性導電層３に接する側
に形成された第１フリー層１３はＣｏ膜で形成されてい
る。また、第２フリー層１４は、ＮｉＦｅ合金や、Ｃｏ
Ｆｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されて
いる。なお、非磁性導電層３に接する側にＣｏの第１フ
リー層１３を形成する理由は、Ｃｕにより形成された前
記非磁性導電層３との界面での金属元素等の拡散を防止
でき、また、△Ｒ／Ｒ（抵抗変化率）を大きくできるか
らである。
【００５８】これは、非磁性導電層３を強磁性の固定磁
性層２とフリー磁性層４とで挟む構造の巨大磁気抵抗効
果発生機構にあっては、ＣｏとＣｕの界面で伝導電子の
スピン依存散乱の効果が大きいこと、および、固定磁性
層２とフリー磁性層４を同種の材料から構成する方が、
異種の材料から構成するよりも、伝導電子のスピン依存
散乱以外の因子が生じる可能性が低く、より高い磁気抵
抗効果を得られることに起因している。このようなこと
から、第２の固定磁性層１２をＣｏから構成した場合
は、フリー磁性層４において非磁性導電層３側の第１の
フリー層１３を所定の厚さでＣｏ層にした構造が好まし
い。また、本実施形態のようにＣｏ層を特に区別して設
けなくとも、フリー磁性層４を単層構造として、その非
磁性導電層３側をＣｏの多く含ませた合金状態とし、保
護層５側に向かうにつれて徐々にＣｏ濃度が薄くなるよ
うな濃度勾配の合金層としても良い。また、前記保護層
５はＴａなどの高温で安定な耐酸化性に優れた金属材料
からなることが好ましい。
性層２とフリー磁性層４とで挟む構造の巨大磁気抵抗効
果発生機構にあっては、ＣｏとＣｕの界面で伝導電子の
スピン依存散乱の効果が大きいこと、および、固定磁性
層２とフリー磁性層４を同種の材料から構成する方が、
異種の材料から構成するよりも、伝導電子のスピン依存
散乱以外の因子が生じる可能性が低く、より高い磁気抵
抗効果を得られることに起因している。このようなこと
から、第２の固定磁性層１２をＣｏから構成した場合
は、フリー磁性層４において非磁性導電層３側の第１の
フリー層１３を所定の厚さでＣｏ層にした構造が好まし
い。また、本実施形態のようにＣｏ層を特に区別して設
けなくとも、フリー磁性層４を単層構造として、その非
磁性導電層３側をＣｏの多く含ませた合金状態とし、保
護層５側に向かうにつれて徐々にＣｏ濃度が薄くなるよ
うな濃度勾配の合金層としても良い。また、前記保護層
５はＴａなどの高温で安定な耐酸化性に優れた金属材料
からなることが好ましい。
【００５９】一方、図２に示す縦バイアス層７は、Ｃｏ
Ｐｔ合金あるいはＣｏＣｒＰｔ合金などの硬磁性（ハー
ド）材料からなり、電流リード層８はＡｕ、Ｔａ、Ｗあ
るいはＣｒ等の導電材料からなる。前記縦バイアス層７
は前記フリー磁性層４にバイアス磁界を作用させてフリ
ー磁性層４の磁化の向きを図１〜図３の矢印に示すよう
な方向に揃えてフリー磁性層４を単磁区化するためのも
のである。
Ｐｔ合金あるいはＣｏＣｒＰｔ合金などの硬磁性（ハー
ド）材料からなり、電流リード層８はＡｕ、Ｔａ、Ｗあ
るいはＣｒ等の導電材料からなる。前記縦バイアス層７
は前記フリー磁性層４にバイアス磁界を作用させてフリ
ー磁性層４の磁化の向きを図１〜図３の矢印に示すよう
な方向に揃えてフリー磁性層４を単磁区化するためのも
のである。
【００６０】次に、図３を基に第１の固定磁性層１１の
磁化方向と第２の固定磁性層１２の磁化方向とフリー磁
性層４の磁化方向と検出電流磁界の方向について詳述す
る。図３に示すように第１の固定磁性層１１の磁化の方
向と第２の固定磁性層１２の磁化の方向は１８０度異な
る反平行状態（フェリ磁性状態）とされているが、検出
電流Ｊを流した状態において、固定磁性層１１、１２の
磁化の向きに対してフリー磁性層４の磁化の向きが９０
度に交差するように向けられている。図３にこの状態を
明確に示すが、図１と図２においては磁化の向きを示す
ベクトルは紙面の左右方向（Ｘ１方向）に対して傾斜成
分を有し、図１と図２においては紙面に平行な向きのベ
クトル成分のみを示している。従って図１と図２では、
固定磁性層１１、１２の磁化とフリー磁性層４の磁化が
直交していないようにベクトルを示す矢印で描かれてい
るが、各層の磁化のベクトルの実際の直交状態は図３に
明瞭に示すように設定されている。なお、図３Ａは検出
電流Ｊが右側から左側に流れるようにした場合の説明
図、図３Ｂは検出電流Ｊが左側から右側に流れるように
した場合の説明図であるが、いずれの場合においても固
定磁性層１１、１２の磁化方向とフリー磁性層４の磁化
方向はほぼ９０度直交状態とされ、等価な状態を示して
いる。
磁化方向と第２の固定磁性層１２の磁化方向とフリー磁
性層４の磁化方向と検出電流磁界の方向について詳述す
る。図３に示すように第１の固定磁性層１１の磁化の方
向と第２の固定磁性層１２の磁化の方向は１８０度異な
る反平行状態（フェリ磁性状態）とされているが、検出
電流Ｊを流した状態において、固定磁性層１１、１２の
磁化の向きに対してフリー磁性層４の磁化の向きが９０
度に交差するように向けられている。図３にこの状態を
明確に示すが、図１と図２においては磁化の向きを示す
ベクトルは紙面の左右方向（Ｘ１方向）に対して傾斜成
分を有し、図１と図２においては紙面に平行な向きのベ
クトル成分のみを示している。従って図１と図２では、
固定磁性層１１、１２の磁化とフリー磁性層４の磁化が
直交していないようにベクトルを示す矢印で描かれてい
るが、各層の磁化のベクトルの実際の直交状態は図３に
明瞭に示すように設定されている。なお、図３Ａは検出
電流Ｊが右側から左側に流れるようにした場合の説明
図、図３Ｂは検出電流Ｊが左側から右側に流れるように
した場合の説明図であるが、いずれの場合においても固
定磁性層１１、１２の磁化方向とフリー磁性層４の磁化
方向はほぼ９０度直交状態とされ、等価な状態を示して
いる。
【００６１】図３Ａから明らかなように、前記電流リー
ド層８からの検出電流（センス電流）Ｊが供給された状
態において、前記フリー磁性層４の磁化方向が前記第２
の固定磁性層１２の磁化方向と交差する方向へ揃えら
れ、前記第２の固定磁性層１２の磁化Ｍｐ2の方向はト
ラック幅方向と垂直方向の法線Ｈに対して縦バイアス磁
界の方向（図３Ａの右向きの矢印）から遠ざかる方向に
角度θで傾斜されている。なお、図３Ａに示す状態では
検出電流Ｊによる磁界が印加された状態においてフリー
磁性層４の磁化Ｍfの方向が右上側を向いているが、検
出電流Ｊが作用していない状態においてフリー磁性層４
の磁化Ｈfの方向はトラック幅方向にほぼ平行な縦バイ
アス方向に向けられるようになっている。（ただし、第
１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２の磁気的膜
厚に基づく反磁界（双極子磁界）や第２の固定磁性層１
２とフリー磁性層４間に働く結合磁界Ｈintが存在する
ため、正確にトラック幅方向と平行とは限らないが、こ
こでは一例としてほぼ平行として図示した。） これは、検出電流Ｊが作用すると検出電流Ｊが発生させ
る検出電流磁界Ｈjがフリー磁性層４の磁化に作用して
フリー磁性層４の磁化方向を傾斜させようとする力が作
用するためであり、この検出電流磁界Ｈjが作用してフ
リー磁性層４の磁化が傾斜した状態において、フリー磁
性層４の磁化Ｍfの方向が固定磁性層１１、１２の磁化
の方向と直交するように磁化の向きが設定されている。
ド層８からの検出電流（センス電流）Ｊが供給された状
態において、前記フリー磁性層４の磁化方向が前記第２
の固定磁性層１２の磁化方向と交差する方向へ揃えら
れ、前記第２の固定磁性層１２の磁化Ｍｐ2の方向はト
ラック幅方向と垂直方向の法線Ｈに対して縦バイアス磁
界の方向（図３Ａの右向きの矢印）から遠ざかる方向に
角度θで傾斜されている。なお、図３Ａに示す状態では
検出電流Ｊによる磁界が印加された状態においてフリー
磁性層４の磁化Ｍfの方向が右上側を向いているが、検
出電流Ｊが作用していない状態においてフリー磁性層４
の磁化Ｈfの方向はトラック幅方向にほぼ平行な縦バイ
アス方向に向けられるようになっている。（ただし、第
１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２の磁気的膜
厚に基づく反磁界（双極子磁界）や第２の固定磁性層１
２とフリー磁性層４間に働く結合磁界Ｈintが存在する
ため、正確にトラック幅方向と平行とは限らないが、こ
こでは一例としてほぼ平行として図示した。） これは、検出電流Ｊが作用すると検出電流Ｊが発生させ
る検出電流磁界Ｈjがフリー磁性層４の磁化に作用して
フリー磁性層４の磁化方向を傾斜させようとする力が作
用するためであり、この検出電流磁界Ｈjが作用してフ
リー磁性層４の磁化が傾斜した状態において、フリー磁
性層４の磁化Ｍfの方向が固定磁性層１１、１２の磁化
の方向と直交するように磁化の向きが設定されている。
【００６２】図３Ａに示す積層構造の各層の磁化状態で
あると、各層の磁化の方向は明瞭であるが、図１は図３
Ａの積層構造を横方向から（Ｘ１方向に）見た図である
のでフリー磁性層４の磁化方向のベクトルの向きと第２
の固定磁性層１２の磁化方向のベクトルが同じ向きに記
載されているが、実際には図３Ａに立体視するように直
交状態とされている。更に、図２では図３Ａの積層構造
をＹ方向に見た図であるので、フリー磁性層４の磁化方
向のベクトルの向きと第２の固定磁性層１２の磁化方向
のベクトルの向きが１８０度反対方向に記載されている
が、実際には図３Ａに立体視するように直交状態とされ
ている。
あると、各層の磁化の方向は明瞭であるが、図１は図３
Ａの積層構造を横方向から（Ｘ１方向に）見た図である
のでフリー磁性層４の磁化方向のベクトルの向きと第２
の固定磁性層１２の磁化方向のベクトルが同じ向きに記
載されているが、実際には図３Ａに立体視するように直
交状態とされている。更に、図２では図３Ａの積層構造
をＹ方向に見た図であるので、フリー磁性層４の磁化方
向のベクトルの向きと第２の固定磁性層１２の磁化方向
のベクトルの向きが１８０度反対方向に記載されている
が、実際には図３Ａに立体視するように直交状態とされ
ている。
【００６３】図３Ｂは検出電流が左側から右側向きに流
れる場合を想定した構成であるが、各層の磁化の方向は
図３Ａに示す構造の場合と等価にされる。即ち、前記フ
リー磁性層４の磁化方向が前記第２の固定磁性層１２の
磁化方向と交差する方向へ揃えられ、前記第２の固定磁
性層１２の磁化方向Ｍｐ3はトラック幅方向と垂直方向
の法線Ｈに対して縦バイアス磁界の方向（図３の右向
き）から遠ざかる方向に角度θで傾斜されている。
れる場合を想定した構成であるが、各層の磁化の方向は
図３Ａに示す構造の場合と等価にされる。即ち、前記フ
リー磁性層４の磁化方向が前記第２の固定磁性層１２の
磁化方向と交差する方向へ揃えられ、前記第２の固定磁
性層１２の磁化方向Ｍｐ3はトラック幅方向と垂直方向
の法線Ｈに対して縦バイアス磁界の方向（図３の右向
き）から遠ざかる方向に角度θで傾斜されている。
【００６４】前記フリー磁性層４の磁化Ｍf（またはＭ
f2）の方向における前記法線Ｈに対する傾斜角度θの範
囲は、２度≦θ≦３０度の範囲が好ましく、３度≦θ≦
１５度の範囲がより好ましく、３度≦θ≦１０度の範囲
が最も好ましい。前記の範囲に限定したのは、傾斜角度
θが３０度を超えて大きすぎると磁気抵抗効果型薄膜素
子としての出力が低下するので好ましくなく、小さすぎ
るとアシンメトリ改善効果が得られにくくなるからであ
る。
f2）の方向における前記法線Ｈに対する傾斜角度θの範
囲は、２度≦θ≦３０度の範囲が好ましく、３度≦θ≦
１５度の範囲がより好ましく、３度≦θ≦１０度の範囲
が最も好ましい。前記の範囲に限定したのは、傾斜角度
θが３０度を超えて大きすぎると磁気抵抗効果型薄膜素
子としての出力が低下するので好ましくなく、小さすぎ
るとアシンメトリ改善効果が得られにくくなるからであ
る。
【００６５】これらの範囲で実際の傾斜角度θを決定す
るのは、検出電流磁界Ｊの強さに応じ、所望の検出電流
磁界Ｈjを作用させた場合に、フリー磁性層４の磁化方
向が前記第２の固定磁性層１２の磁化方向と直交する方
向へ揃えるように設定することが最も好ましい。これ
は、外部磁界が作用していない状態においてフリー磁性
層４の磁化方向が前記第２の固定磁性層１２の磁化方向
と直交している状態から、外部磁界の作用によりフリー
磁性層４の磁化方向が回転する場合が、磁気抵抗変化が
最も効率良く生じるからである。ここで検出電流Ｊは磁
気ヘッドの設計時に周囲の電気回路とのバランスや設計
指針により適宜な値に設定されるので、検出電流Ｊの大
きさに合わせて前述の角度範囲の中で好適な角度に決定
することになる。
るのは、検出電流磁界Ｊの強さに応じ、所望の検出電流
磁界Ｈjを作用させた場合に、フリー磁性層４の磁化方
向が前記第２の固定磁性層１２の磁化方向と直交する方
向へ揃えるように設定することが最も好ましい。これ
は、外部磁界が作用していない状態においてフリー磁性
層４の磁化方向が前記第２の固定磁性層１２の磁化方向
と直交している状態から、外部磁界の作用によりフリー
磁性層４の磁化方向が回転する場合が、磁気抵抗変化が
最も効率良く生じるからである。ここで検出電流Ｊは磁
気ヘッドの設計時に周囲の電気回路とのバランスや設計
指針により適宜な値に設定されるので、検出電流Ｊの大
きさに合わせて前述の角度範囲の中で好適な角度に決定
することになる。
【００６６】以上説明した如く第１実施形態の磁気抵抗
効果素子ＧＭＲ１においては、検出電流Ｊを流して検出
電流磁界Ｈjを作用させた状態においてフリー磁性層４
の磁化方向と固定磁性層１１、１２の磁化方向を直交さ
せることができるので、再生出力のアシンメトリを少な
くすることができる。また、反強磁性層１として使用す
るのは上述のＰｔＭｎ合金、ＸＭｎ合金あるいはＰｔＭ
ｎＸ'合金であるので第１の固定磁性層１１に対して強
い交換異方性磁界を作用させて第１の固定磁性層１１の
磁化方向を強くピン止めすることができる。
効果素子ＧＭＲ１においては、検出電流Ｊを流して検出
電流磁界Ｈjを作用させた状態においてフリー磁性層４
の磁化方向と固定磁性層１１、１２の磁化方向を直交さ
せることができるので、再生出力のアシンメトリを少な
くすることができる。また、反強磁性層１として使用す
るのは上述のＰｔＭｎ合金、ＸＭｎ合金あるいはＰｔＭ
ｎＸ'合金であるので第１の固定磁性層１１に対して強
い交換異方性磁界を作用させて第１の固定磁性層１１の
磁化方向を強くピン止めすることができる。
【００６７】ところで、第１実施形態の構造の如く磁気
的膜厚の異なる第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性
層１２とが非磁性中間層１０を介して積層されたシンセ
テイックフェリピンド型の構造にあっては、両固定磁性
層１１、１２の合成磁気モーメントに対して反強磁性層
１が作用させる交換結合磁界が作用するので、第１の固
定磁性層１１の磁化を強くピン止めすることができる。
的膜厚の異なる第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性
層１２とが非磁性中間層１０を介して積層されたシンセ
テイックフェリピンド型の構造にあっては、両固定磁性
層１１、１２の合成磁気モーメントに対して反強磁性層
１が作用させる交換結合磁界が作用するので、第１の固
定磁性層１１の磁化を強くピン止めすることができる。
【００６８】更に、第１の固定磁性層１１と第２の固定
磁性層１２とが非磁性中間層１０を介して対峙すること
による交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）により、磁気
モーメントが大きい第２の固定磁性層１２の磁化方向が
ピン止めされる。また、第１の固定磁性層１１の磁化の
向きと第２の固定磁性層１２の磁化の向きが１８０度異
なる反平行状態であるので、両層の磁気モーメントが外
部に影響する磁界について見ると、両固定磁性層１１、
１２の磁気モーメントの大部分が釣り合って打ち消し合
い、残った一部分の磁界が両固定磁性層１１、１２から
の反磁界（双極子磁界）Ｈdとして外部のフリー磁性層
４に作用するが、上述のシンセテイックフェリピンド構
造では従来の単層の固定磁性層よりも反磁界（双極子磁
界）Ｈdが小さくなり、検出電流磁界Ｈjとの釣り合いに
よりアシンメトリを合わせ難くする問題を有していた
が、前述の磁化構造を採用することで検出電流磁界Ｈj
が作用した状態において固定磁性層１１、１２とフリー
磁性層４の磁化の向きを９０度に交差させることができ
るので、シンセティックフェリピンド構造においてもア
シンメトリの問題を解消することができる。
磁性層１２とが非磁性中間層１０を介して対峙すること
による交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）により、磁気
モーメントが大きい第２の固定磁性層１２の磁化方向が
ピン止めされる。また、第１の固定磁性層１１の磁化の
向きと第２の固定磁性層１２の磁化の向きが１８０度異
なる反平行状態であるので、両層の磁気モーメントが外
部に影響する磁界について見ると、両固定磁性層１１、
１２の磁気モーメントの大部分が釣り合って打ち消し合
い、残った一部分の磁界が両固定磁性層１１、１２から
の反磁界（双極子磁界）Ｈdとして外部のフリー磁性層
４に作用するが、上述のシンセテイックフェリピンド構
造では従来の単層の固定磁性層よりも反磁界（双極子磁
界）Ｈdが小さくなり、検出電流磁界Ｈjとの釣り合いに
よりアシンメトリを合わせ難くする問題を有していた
が、前述の磁化構造を採用することで検出電流磁界Ｈj
が作用した状態において固定磁性層１１、１２とフリー
磁性層４の磁化の向きを９０度に交差させることができ
るので、シンセティックフェリピンド構造においてもア
シンメトリの問題を解消することができる。
【００６９】即ち、検出電流磁界Ｈjを作用させた状態
においてフリー磁性層４の磁化の方向と固定磁性層１
１、１２の磁化の方向を正確に９０度に交差させること
ができるので、外部磁場の影響によりフリー磁性層４の
磁化の向きが回転しても、回転角度に見合った正確な抵
抗変化を発現させることができ、アシンメトリを減少さ
せた正確な出力を得ることができる。
においてフリー磁性層４の磁化の方向と固定磁性層１
１、１２の磁化の方向を正確に９０度に交差させること
ができるので、外部磁場の影響によりフリー磁性層４の
磁化の向きが回転しても、回転角度に見合った正確な抵
抗変化を発現させることができ、アシンメトリを減少さ
せた正確な出力を得ることができる。
【００７０】また、反強磁性層１からの交換結合磁界が
大きいほど、第１の固定磁性層１１の磁化と第２の固定
磁性層１２の磁化を安定して反平行状態に保つことが可
能であり、特に本実施形態で用いる合金は反強磁性層１
として強い交換結合磁界を作用させることができ、ブロ
ッキング温度もＦｅＭｎ等の従来合金材料よりも高いの
で、前記第１の固定磁性層１１及び第２の固定磁性層１
２の磁化状態を熱的にも安定して保つことができる。そ
の上で本第１実施形態の構造ではアシンメトリの問題も
解消することができる。
大きいほど、第１の固定磁性層１１の磁化と第２の固定
磁性層１２の磁化を安定して反平行状態に保つことが可
能であり、特に本実施形態で用いる合金は反強磁性層１
として強い交換結合磁界を作用させることができ、ブロ
ッキング温度もＦｅＭｎ等の従来合金材料よりも高いの
で、前記第１の固定磁性層１１及び第２の固定磁性層１
２の磁化状態を熱的にも安定して保つことができる。そ
の上で本第１実施形態の構造ではアシンメトリの問題も
解消することができる。
【００７１】「第１の例の製造方法」次に、図１〜図３
に示す第１実施形態の構造を有する磁気抵抗効果型薄膜
素子の製造方法の第１の例について説明する。本発明に
おいて、図１〜図３に示す構造の磁気抵抗効果型薄膜素
子を製造するためには、基板上にＰｔＭｎ等の反強磁性
材料からなる反強磁性層１と、第１の固定磁性層１１と
非磁性中間層１０と第２の固定磁性層１２と非磁性導電
層３とフリー磁性層４（第１のフリー層１３と第２のフ
リー層１４からなる）と保護層５を順次積層する。以上
の積層構造において、主要な層の積層状態を図７Ａに示
す。図７Ａにおいては説明の簡略化のために、反強磁性
層１と第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２と
フリー磁性層４のみを示し、これらの層を主体として説
明する。
に示す第１実施形態の構造を有する磁気抵抗効果型薄膜
素子の製造方法の第１の例について説明する。本発明に
おいて、図１〜図３に示す構造の磁気抵抗効果型薄膜素
子を製造するためには、基板上にＰｔＭｎ等の反強磁性
材料からなる反強磁性層１と、第１の固定磁性層１１と
非磁性中間層１０と第２の固定磁性層１２と非磁性導電
層３とフリー磁性層４（第１のフリー層１３と第２のフ
リー層１４からなる）と保護層５を順次積層する。以上
の積層構造において、主要な層の積層状態を図７Ａに示
す。図７Ａにおいては説明の簡略化のために、反強磁性
層１と第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２と
フリー磁性層４のみを示し、これらの層を主体として説
明する。
【００７２】なおここで、第１の固定磁性層１１と第２
の固定磁性層１２を成膜する場合にトラック幅方向に対
して直交する方向に磁場を印加する磁場中成膜処理とし
ても良い。また、フリー磁性層４を成膜する場合には、
トラック幅方向に沿う第１の方向Ｄ1（あるいは第１の
方向Ｄ1と１８０度反対のＤ1A方向）に第１の磁界Ｈ1を
印加してフリー磁性層４の一軸異方性をトラック幅方向
に揃えておくことが好ましい。
の固定磁性層１２を成膜する場合にトラック幅方向に対
して直交する方向に磁場を印加する磁場中成膜処理とし
ても良い。また、フリー磁性層４を成膜する場合には、
トラック幅方向に沿う第１の方向Ｄ1（あるいは第１の
方向Ｄ1と１８０度反対のＤ1A方向）に第１の磁界Ｈ1を
印加してフリー磁性層４の一軸異方性をトラック幅方向
に揃えておくことが好ましい。
【００７３】これらの各層を積層した積層体を得たなら
ば、ＰｔＭｎ等の反強磁性層１を規則構造とするための
第１の熱処理（５０３Ｋ〜５５３Ｋ；２３０℃〜２８０
℃に６０分〜４８０分程度加熱する熱処理）をトラック
幅方向に直交する方向ＤAに対して所定の角度θだけ傾
斜させた第２の方向Ｄ2に、４００ｋＡ／ｍ以上の強い
第２の磁界Ｈ2を印加しながら図７Ｂに示すように行
う。なお、ここにおいて印加する第２の磁界Ｈ2の強さ
が８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍ程度の弱い磁界である場
合、各層の磁化の状態が異なり、場合によっては第２の
方向Ｄ2に対して１８０度反対方向の第３の方向Ｄ3に磁
界Ｈ3を印加する必要があるが、この弱い磁場の場合の
磁場方向については後に詳述する。
ば、ＰｔＭｎ等の反強磁性層１を規則構造とするための
第１の熱処理（５０３Ｋ〜５５３Ｋ；２３０℃〜２８０
℃に６０分〜４８０分程度加熱する熱処理）をトラック
幅方向に直交する方向ＤAに対して所定の角度θだけ傾
斜させた第２の方向Ｄ2に、４００ｋＡ／ｍ以上の強い
第２の磁界Ｈ2を印加しながら図７Ｂに示すように行
う。なお、ここにおいて印加する第２の磁界Ｈ2の強さ
が８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍ程度の弱い磁界である場
合、各層の磁化の状態が異なり、場合によっては第２の
方向Ｄ2に対して１８０度反対方向の第３の方向Ｄ3に磁
界Ｈ3を印加する必要があるが、この弱い磁場の場合の
磁場方向については後に詳述する。
【００７４】前述の４００ｋＡ／ｍ以上の強い磁場を印
加して行う第１の熱処理によって反強磁性層１を構成す
る反強磁性材料の規則化がなされて強い交換結合磁界を
第１の固定磁性層１１に作用させることができるので第
１の固定磁性層１１の磁化の方向を印加磁界の方向Ｄ2
に向けることができるとともに、印加磁界を除去する
と、第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２との
間で発生される交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によ
り第２の固定磁性層１２の磁化を第１の固定磁性層１１
の磁化の方向と１８０度反対方向に固定することができ
る。また、この第１の熱処理の際に、フリー磁性層４の
一軸異方性の磁化容易軸の方向はトラック幅方向に直交
する方向ＤAに対して所定の角度θだけ傾斜させた前述
の第２の方向Ｄ2に平行な方向に向けられるか、あるい
は、元の一軸異方性の磁化容易軸の方向が分散した状態
となる。
加して行う第１の熱処理によって反強磁性層１を構成す
る反強磁性材料の規則化がなされて強い交換結合磁界を
第１の固定磁性層１１に作用させることができるので第
１の固定磁性層１１の磁化の方向を印加磁界の方向Ｄ2
に向けることができるとともに、印加磁界を除去する
と、第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２との
間で発生される交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によ
り第２の固定磁性層１２の磁化を第１の固定磁性層１１
の磁化の方向と１８０度反対方向に固定することができ
る。また、この第１の熱処理の際に、フリー磁性層４の
一軸異方性の磁化容易軸の方向はトラック幅方向に直交
する方向ＤAに対して所定の角度θだけ傾斜させた前述
の第２の方向Ｄ2に平行な方向に向けられるか、あるい
は、元の一軸異方性の磁化容易軸の方向が分散した状態
となる。
【００７５】次に、図７Ｃに示すようにトラック幅方向
に平行な方向Ｄ1（あるいは１８０度反対側を向くＤ1A
方向）に先の第２の磁界Ｈ2よりも弱い磁界Ｈ1（Ｈ2＞
Ｈ1）を印加しながら４３３Ｋ〜５１３Ｋ（１６０℃〜
２４０℃）に加熱する磁場中アニール処理を施すことで
フリー磁性層４の一軸異方性の磁化容易軸の方向をトラ
ック幅方向に平行な方向Ｄ1（あるいは１８０度反対側
を向くＤ1A方向）に揃えることができる。なお、図７Ｃ
に示す磁場中アニール処理は、必要に応じて行えば良
く、省略した上で後述の書込ヘッドの製造工程を実施し
ても差し支えない。
に平行な方向Ｄ1（あるいは１８０度反対側を向くＤ1A
方向）に先の第２の磁界Ｈ2よりも弱い磁界Ｈ1（Ｈ2＞
Ｈ1）を印加しながら４３３Ｋ〜５１３Ｋ（１６０℃〜
２４０℃）に加熱する磁場中アニール処理を施すことで
フリー磁性層４の一軸異方性の磁化容易軸の方向をトラ
ック幅方向に平行な方向Ｄ1（あるいは１８０度反対側
を向くＤ1A方向）に揃えることができる。なお、図７Ｃ
に示す磁場中アニール処理は、必要に応じて行えば良
く、省略した上で後述の書込ヘッドの製造工程を実施し
ても差し支えない。
【００７６】次に、磁化の方向を図７Ｃに示すように揃
えた積層体の両側に図２に示すような縦バイアス層７と
電流リード層８を形成後、図５に示すようにインダクテ
ィブヘッド（記録用誘導型磁気ヘッド）ｈ２を形成する
プロセスを実施する。このインダクティブヘッドｈ２の
製造には、積層体上に上部ギャップ層１６６と上部シー
ルド層１６７を形成し、この上部シールド層１６７をイ
ンダクティブヘッド用の下部コア層１６７として兼用
し、その上にギャップ層１７４を形成し、その上に平面
的に螺旋状となるようにパターン化された誘導コイル１
７６をフォトリソグラフィ法によって形成する。次にこ
の誘導コイル１７６を覆うように絶縁材料層１７７を形
成する。この絶縁材料層１７７を形成する際に樹脂層を
塗布してから硬化させるために２００℃〜２８０℃；４
７３Ｋ〜５５３Ｋの範囲の温度に加熱する熱処理を行
う。熱処理後に上部コア層１７８を形成し、この上部コ
ア層１７８を加工して書込用磁気ギャップＷＧを構成し
た後、保護層１７９を形成することでインダクティブヘ
ッドｈ２を形成する。
えた積層体の両側に図２に示すような縦バイアス層７と
電流リード層８を形成後、図５に示すようにインダクテ
ィブヘッド（記録用誘導型磁気ヘッド）ｈ２を形成する
プロセスを実施する。このインダクティブヘッドｈ２の
製造には、積層体上に上部ギャップ層１６６と上部シー
ルド層１６７を形成し、この上部シールド層１６７をイ
ンダクティブヘッド用の下部コア層１６７として兼用
し、その上にギャップ層１７４を形成し、その上に平面
的に螺旋状となるようにパターン化された誘導コイル１
７６をフォトリソグラフィ法によって形成する。次にこ
の誘導コイル１７６を覆うように絶縁材料層１７７を形
成する。この絶縁材料層１７７を形成する際に樹脂層を
塗布してから硬化させるために２００℃〜２８０℃；４
７３Ｋ〜５５３Ｋの範囲の温度に加熱する熱処理を行
う。熱処理後に上部コア層１７８を形成し、この上部コ
ア層１７８を加工して書込用磁気ギャップＷＧを構成し
た後、保護層１７９を形成することでインダクティブヘ
ッドｈ２を形成する。
【００７７】ここで先の樹脂硬化のための熱処理におい
て４７３Ｋ（２００℃）以上に加熱すると、図７Ｅに示
すように積層体の上下に下部シールド層１６３と上部シ
ールド層１６７を設けていてもフリー磁性層４の及び下
部シールド層１６３及び上部シールド層１６７の一軸異
方性の磁化容易軸は方向性が多少失われれて不揃いとな
り、異方性分散を生じる。よって次に、図７Ｆに示すよ
うに再度トラック幅方向に平行な方向Ｄ1（あるいは１
８０度反対側を向くＤ1A方向）に先の第２の磁界Ｈ2よ
りも弱い第３の磁界Ｈ3を印加しながら４３３Ｋ〜５１
３Ｋ（１６０℃〜２４０℃）に加熱する磁場中アニール
処理を施すことでフリー磁性層４及び下部シールド層１
６３及び上部シールド層１６７の一軸異方性の磁化容易
軸の方向をトラック幅方向に平行な方向Ｄ1（あるいは
１８０度反対側を向くＤ1A方向）に揃えることができ
る。ここで施す第３の磁界Ｈ3は、これまで磁化した各
層の磁化が変動しない程度の強さとする必要があるの
で、８ｋＡ／ｍ以上、４０ｋＡ／ｍ以下程度の強さに印
加すれば十分である。
て４７３Ｋ（２００℃）以上に加熱すると、図７Ｅに示
すように積層体の上下に下部シールド層１６３と上部シ
ールド層１６７を設けていてもフリー磁性層４の及び下
部シールド層１６３及び上部シールド層１６７の一軸異
方性の磁化容易軸は方向性が多少失われれて不揃いとな
り、異方性分散を生じる。よって次に、図７Ｆに示すよ
うに再度トラック幅方向に平行な方向Ｄ1（あるいは１
８０度反対側を向くＤ1A方向）に先の第２の磁界Ｈ2よ
りも弱い第３の磁界Ｈ3を印加しながら４３３Ｋ〜５１
３Ｋ（１６０℃〜２４０℃）に加熱する磁場中アニール
処理を施すことでフリー磁性層４及び下部シールド層１
６３及び上部シールド層１６７の一軸異方性の磁化容易
軸の方向をトラック幅方向に平行な方向Ｄ1（あるいは
１８０度反対側を向くＤ1A方向）に揃えることができ
る。ここで施す第３の磁界Ｈ3は、これまで磁化した各
層の磁化が変動しない程度の強さとする必要があるの
で、８ｋＡ／ｍ以上、４０ｋＡ／ｍ以下程度の強さに印
加すれば十分である。
【００７８】次に、先の積層体の両側に設けた縦バイア
ス層７、７に対して先の第２の磁界Ｈ2を印加して第２
の固定磁性層の磁化の方向をトラック幅方向と直交する
方向から傾斜させた方向と逆方向に、第４の磁界を印加
して縦バイアス層７の着磁を行う。ここで縦バイアス層
７の着磁を行うには、これまで形成したもの全体を電磁
石などの磁気発生装置の内部に設置し、室温で４００ｋ
Ａ／ｍ以上の磁界をフリー磁性層４の一軸異方性を付与
した方向に印加することで行う。この処理により、縦バ
イアス層７の着磁を行うことができ、縦バイアス層７の
着磁方向にほぼ沿うようにフリー磁性層４の磁化の方向
を揃えることができる。ここで行う縦バイアスの着磁処
理は室温であるのでフリー磁性層や固定磁性層の異方性
に影響はない。即ち、磁気エネルギーは大きいが熱エネ
ルギーは小さいのでこれらの層に磁気的な影響を生じな
い。
ス層７、７に対して先の第２の磁界Ｈ2を印加して第２
の固定磁性層の磁化の方向をトラック幅方向と直交する
方向から傾斜させた方向と逆方向に、第４の磁界を印加
して縦バイアス層７の着磁を行う。ここで縦バイアス層
７の着磁を行うには、これまで形成したもの全体を電磁
石などの磁気発生装置の内部に設置し、室温で４００ｋ
Ａ／ｍ以上の磁界をフリー磁性層４の一軸異方性を付与
した方向に印加することで行う。この処理により、縦バ
イアス層７の着磁を行うことができ、縦バイアス層７の
着磁方向にほぼ沿うようにフリー磁性層４の磁化の方向
を揃えることができる。ここで行う縦バイアスの着磁処
理は室温であるのでフリー磁性層や固定磁性層の異方性
に影響はない。即ち、磁気エネルギーは大きいが熱エネ
ルギーは小さいのでこれらの層に磁気的な影響を生じな
い。
【００７９】以上のように製造された磁気抵抗型薄膜素
子に対し、電流リード層８に対して検出電流を流すこと
で検出電流磁界Ｈjが作用し、フリー磁性層４の磁化の
向きを図７Ｇの実線矢印から鎖線矢印（右斜め下方向き
の矢印）に変化させるので、結果的に固定磁性層１１、
１２の磁化方向とフリー磁性層４の磁化方向を直交させ
ることになる。以上の状態の磁気抵抗型薄膜素子に対し
て磁気記録媒体からの漏れ磁界が作用すると、固定磁性
層１１、１２の磁化方向に対して直交していたフリー磁
性層４の磁化の向きが、漏れ磁界の強さに応じて回転
し、その回転角に応じた抵抗変化が生じるので、この抵
抗変化に応じた検出電流変化を出力としてとらえること
で磁気記録媒体からの漏れ磁界を検出することができ
る。
子に対し、電流リード層８に対して検出電流を流すこと
で検出電流磁界Ｈjが作用し、フリー磁性層４の磁化の
向きを図７Ｇの実線矢印から鎖線矢印（右斜め下方向き
の矢印）に変化させるので、結果的に固定磁性層１１、
１２の磁化方向とフリー磁性層４の磁化方向を直交させ
ることになる。以上の状態の磁気抵抗型薄膜素子に対し
て磁気記録媒体からの漏れ磁界が作用すると、固定磁性
層１１、１２の磁化方向に対して直交していたフリー磁
性層４の磁化の向きが、漏れ磁界の強さに応じて回転
し、その回転角に応じた抵抗変化が生じるので、この抵
抗変化に応じた検出電流変化を出力としてとらえること
で磁気記録媒体からの漏れ磁界を検出することができ
る。
【００８０】「第２の熱処理時の磁界の強弱について」
次に、前記第１の例の製造方法において、第２の熱処理
を４００ｋＡ／ｍ以上の強い磁界で行う場合の各層の膜
厚関係と、第２の熱処理を８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍ程
度の弱い磁界を印加しながら行う場合の各層の膜厚関係
について説明する。また、先の４００ｋＡ／ｍ以上の強
い磁界を印加しながら熱処理する場合と、弱い磁界を印
加しながら熱処理する場合に、第１の固定磁性層１１の
膜厚と第２の固定磁性層１２の膜厚には以下の好ましい
関係が存在する。
次に、前記第１の例の製造方法において、第２の熱処理
を４００ｋＡ／ｍ以上の強い磁界で行う場合の各層の膜
厚関係と、第２の熱処理を８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍ程
度の弱い磁界を印加しながら行う場合の各層の膜厚関係
について説明する。また、先の４００ｋＡ／ｍ以上の強
い磁界を印加しながら熱処理する場合と、弱い磁界を印
加しながら熱処理する場合に、第１の固定磁性層１１の
膜厚と第２の固定磁性層１２の膜厚には以下の好ましい
関係が存在する。
【００８１】本発明構造の如く第１の固定磁性層１１と
第２の固定磁性層１２とが非磁性中間層１０を介して分
断されたシンセティックフェリピンド構造にあっては、
前記第１の固定磁性層１２の膜厚ｔｐ1と、第２の固定
磁性層１４の膜厚比ｔｐ2を適正化することが好まし
く、（第１の固定磁性層の膜厚ｔｐ1）／（第２の固定
磁性層の膜厚ｔｐ2）は、０．３３〜０．９５、あるい
は１．０５〜４の範囲内であることが好ましい。この範
囲内であれば交換結合磁界を大きくできるが、上記範囲
内においても第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層
１２との膜厚自体が厚くなると、交換結合磁界は低下す
る傾向にあるため、本発明では、第１の固定磁性層１１
と第２の固定磁性層１２の膜厚を適正化することが好ま
しい。
第２の固定磁性層１２とが非磁性中間層１０を介して分
断されたシンセティックフェリピンド構造にあっては、
前記第１の固定磁性層１２の膜厚ｔｐ1と、第２の固定
磁性層１４の膜厚比ｔｐ2を適正化することが好まし
く、（第１の固定磁性層の膜厚ｔｐ1）／（第２の固定
磁性層の膜厚ｔｐ2）は、０．３３〜０．９５、あるい
は１．０５〜４の範囲内であることが好ましい。この範
囲内であれば交換結合磁界を大きくできるが、上記範囲
内においても第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層
１２との膜厚自体が厚くなると、交換結合磁界は低下す
る傾向にあるため、本発明では、第１の固定磁性層１１
と第２の固定磁性層１２の膜厚を適正化することが好ま
しい。
【００８２】本発明では、例えば、第１の固定磁性層１
２の膜厚ｔｐ1及び第２の固定磁性層１２の膜厚ｔｐ2が
１０〜７０Åの範囲内で、且つ第１の固定磁性層１２の
膜厚ｔｐ1から第２の固定磁性層１４の膜厚ｔｐ2を引い
た絶対値が２Å以上であることが好ましい。
２の膜厚ｔｐ1及び第２の固定磁性層１２の膜厚ｔｐ2が
１０〜７０Åの範囲内で、且つ第１の固定磁性層１２の
膜厚ｔｐ1から第２の固定磁性層１４の膜厚ｔｐ2を引い
た絶対値が２Å以上であることが好ましい。
【００８３】上記範囲内で適正に膜厚比、及び膜厚を調
節すれば、例えば、ＰｔＭｎ合金からなる反強磁性層１
を利用することで少なくとも４０ｋＡ／ｍ以上の総合的
交換結合磁界（Ｈex）を容易に得ることが可能である。
ここで総合的交換結合磁界とは、最大△Ｒ／Ｒ（抵抗変
化率）の半分の△Ｒ／Ｒとなるときの外部磁界の大きさ
のことであり、前記総合的交換結合磁界（Ｈex）は、反
強磁性層１と第１の固定磁性層１１との界面で発生する
交換結合磁界（交換異方性磁界）や第１の固定磁性層１
１と第２の固定磁性層１２との間で発生する交換結合磁
界（ＲＫＫＹ相互作用）などのすべての磁界を含めた総
合的なものである。
節すれば、例えば、ＰｔＭｎ合金からなる反強磁性層１
を利用することで少なくとも４０ｋＡ／ｍ以上の総合的
交換結合磁界（Ｈex）を容易に得ることが可能である。
ここで総合的交換結合磁界とは、最大△Ｒ／Ｒ（抵抗変
化率）の半分の△Ｒ／Ｒとなるときの外部磁界の大きさ
のことであり、前記総合的交換結合磁界（Ｈex）は、反
強磁性層１と第１の固定磁性層１１との界面で発生する
交換結合磁界（交換異方性磁界）や第１の固定磁性層１
１と第２の固定磁性層１２との間で発生する交換結合磁
界（ＲＫＫＹ相互作用）などのすべての磁界を含めた総
合的なものである。
【００８４】また本発明では、前記（第１の固定磁性層
１１の膜厚ｔｐ1）／（第２の固定磁性層１２の膜厚ｔ
ｐ2）は、０．５３〜０．９５、あるいは１．０５〜
１．８の範囲内であることがより好ましい。また上記範
囲内であって、第１の固定磁性層１１の膜厚ｔｐ1と第
２の固定磁性層１２の膜厚ｔｐ2は共に１０〜５０Åの
範囲内であり、しかも第１の固定磁性層１１の膜厚ｔｐ
1から第２の固定磁性層１２の膜厚ｔｐ2を引いた絶対値
は２Å以上であることが好ましい。上記範囲内で、第１
の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２の膜厚比、及
び第１の固定磁性層１１の膜厚ｔｐ1と第２の固定磁性
層１２の膜厚ｔｐ2を適正に調節すれば、例えばＰｔＭ
ｎ合金の反強磁性層１において少なくとも４０ｋＡ／ｍ
以上の総合的交換結合磁界を得ることができる。また上
記範囲内の、膜厚比及び膜厚であれば総合的交換結合磁
界（Ｈex）を大きくできると同時に、△Ｒ／Ｒ（抵抗変
化率）も従来と同程度に高くすることが可能である。
１１の膜厚ｔｐ1）／（第２の固定磁性層１２の膜厚ｔ
ｐ2）は、０．５３〜０．９５、あるいは１．０５〜
１．８の範囲内であることがより好ましい。また上記範
囲内であって、第１の固定磁性層１１の膜厚ｔｐ1と第
２の固定磁性層１２の膜厚ｔｐ2は共に１０〜５０Åの
範囲内であり、しかも第１の固定磁性層１１の膜厚ｔｐ
1から第２の固定磁性層１２の膜厚ｔｐ2を引いた絶対値
は２Å以上であることが好ましい。上記範囲内で、第１
の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２の膜厚比、及
び第１の固定磁性層１１の膜厚ｔｐ1と第２の固定磁性
層１２の膜厚ｔｐ2を適正に調節すれば、例えばＰｔＭ
ｎ合金の反強磁性層１において少なくとも４０ｋＡ／ｍ
以上の総合的交換結合磁界を得ることができる。また上
記範囲内の、膜厚比及び膜厚であれば総合的交換結合磁
界（Ｈex）を大きくできると同時に、△Ｒ／Ｒ（抵抗変
化率）も従来と同程度に高くすることが可能である。
【００８５】総合的交換結合磁界が大きいほど、第１の
固定磁性層１１の磁化と第２の固定磁性層１２の磁化を
安定して反平行状態に保つことが可能であり、特に本発
明では反強磁性層１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１１との界面で大きい交換結合磁
界（交換異方性磁界）を発生させるＰｔＭｎ合金を使用
することで、前記第１の固定磁性層１１及び第２の固定
磁性層１２の磁化状態を熱的にも安定して保つことがで
きる。
固定磁性層１１の磁化と第２の固定磁性層１２の磁化を
安定して反平行状態に保つことが可能であり、特に本発
明では反強磁性層１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１１との界面で大きい交換結合磁
界（交換異方性磁界）を発生させるＰｔＭｎ合金を使用
することで、前記第１の固定磁性層１１及び第２の固定
磁性層１２の磁化状態を熱的にも安定して保つことがで
きる。
【００８６】ところで、第１の固定磁性層１１と第２の
固定磁性層１２とが同じ材質で形成され、しかも前記第
１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２との膜厚が
同じ値であると、特に熱処理中の磁場が８〜８０ｋＡ／
ｍの場合においては、総合交換結合磁界及び△Ｒ／Ｒは
極端に低下することが実験により確認されている。これ
は、第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐ
1と、第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐ2と
が同じ値である場合、前記第１の固定磁性層１１の磁化
と第２の固定磁性層１２の磁化が反平行状態にならず、
前記磁化の方向分散量（様々な方向に向いている磁気モ
ーメント量）が多くなることにより、フリー磁性層４の
磁化との相対角度を適正に制御できないからである。
固定磁性層１２とが同じ材質で形成され、しかも前記第
１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２との膜厚が
同じ値であると、特に熱処理中の磁場が８〜８０ｋＡ／
ｍの場合においては、総合交換結合磁界及び△Ｒ／Ｒは
極端に低下することが実験により確認されている。これ
は、第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐ
1と、第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐ2と
が同じ値である場合、前記第１の固定磁性層１１の磁化
と第２の固定磁性層１２の磁化が反平行状態にならず、
前記磁化の方向分散量（様々な方向に向いている磁気モ
ーメント量）が多くなることにより、フリー磁性層４の
磁化との相対角度を適正に制御できないからである。
【００８７】こうした問題を解決するためには、第１に
第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐ1と、第
２の固定磁性層１２の磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐ2を異なる
値にすること、すなわち第１の固定磁性層１１と第２の
固定磁性層１２とが同じ材質で形成される場合には、前
記第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２を異な
る膜厚で形成する必要がある。
第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐ1と、第
２の固定磁性層１２の磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐ2を異なる
値にすること、すなわち第１の固定磁性層１１と第２の
固定磁性層１２とが同じ材質で形成される場合には、前
記第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２を異な
る膜厚で形成する必要がある。
【００８８】本発明では 前述したように、第１の固定
磁性層１１と、第２の固定磁性層１２の膜厚比を適正化
しているが、その膜厚比の中で、前記第１の固定磁性層
１１の膜厚ｔｐ1と第２の固定磁性層１２の膜厚ｔｐ2が
ほぼ同じ値になる場合、具体的には、０．９５〜１．０
５の範囲内の膜厚比を適正な範囲から除外している。
磁性層１１と、第２の固定磁性層１２の膜厚比を適正化
しているが、その膜厚比の中で、前記第１の固定磁性層
１１の膜厚ｔｐ1と第２の固定磁性層１２の膜厚ｔｐ2が
ほぼ同じ値になる場合、具体的には、０．９５〜１．０
５の範囲内の膜厚比を適正な範囲から除外している。
【００８９】次に、本発明のように、反強磁性層１にＰ
ｔＭｎ合金など、成膜後に磁場中アニール（熱処理）を
施すことにより、第１の固定磁性層１１との界面で交換
結合磁界（交換異方性磁界）を発生させる反強磁性材料
を使用した場合には、第１の固定磁性層１１と第２の固
定磁性層１２の磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐを異なる値に設定
しても、熱処理中の印加磁場の方向、及びその大きさを
適正に制御しないと第１の固定磁性層１１の磁化及び第
２の固定磁性層１２の磁化に方向分散量が多くなった
り、あるいは前記磁化を向けたい方向に適正に制御でき
ない。
ｔＭｎ合金など、成膜後に磁場中アニール（熱処理）を
施すことにより、第１の固定磁性層１１との界面で交換
結合磁界（交換異方性磁界）を発生させる反強磁性材料
を使用した場合には、第１の固定磁性層１１と第２の固
定磁性層１２の磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐを異なる値に設定
しても、熱処理中の印加磁場の方向、及びその大きさを
適正に制御しないと第１の固定磁性層１１の磁化及び第
２の固定磁性層１２の磁化に方向分散量が多くなった
り、あるいは前記磁化を向けたい方向に適正に制御でき
ない。
【００９０】
【表１】
【００９１】表１では、第１の固定磁性層１１の磁気的
膜厚Ｍｓ・ｔｐ1が、第２の固定磁性層１２の磁気的膜
厚Ｍｓ・ｔｐ2よりも大きい場合に、熱処理中の磁場の
大きさ及びその方向を変えることによって、第１の固定
磁性層１１及び第２の固定磁性層１２の磁化が磁界印加
中にどの方向に向くか、磁界除去後にどの方向を向くか
を表している。
膜厚Ｍｓ・ｔｐ1が、第２の固定磁性層１２の磁気的膜
厚Ｍｓ・ｔｐ2よりも大きい場合に、熱処理中の磁場の
大きさ及びその方向を変えることによって、第１の固定
磁性層１１及び第２の固定磁性層１２の磁化が磁界印加
中にどの方向に向くか、磁界除去後にどの方向を向くか
を表している。
【００９２】表１の（１）の場合では、熱処理中の磁場
の方向を図示左側（←方向）に、８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ
／ｍ与えている。この場合、第１の固定磁性層１１の磁
気的膜厚Ｍｓ・ｔｐ1の方が、第２の固定磁性層１２の
磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐ2よりも大きいために、支配的な
第１の固定磁性層１１の磁化が、印加磁場方向にならっ
て図示左方向に向き、第２の固定磁性層１２の磁化は、
第１の固定磁性層１１との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互
作用）によって、反平行状態（→方向）になろうとす
る。
の方向を図示左側（←方向）に、８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ
／ｍ与えている。この場合、第１の固定磁性層１１の磁
気的膜厚Ｍｓ・ｔｐ1の方が、第２の固定磁性層１２の
磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐ2よりも大きいために、支配的な
第１の固定磁性層１１の磁化が、印加磁場方向にならっ
て図示左方向に向き、第２の固定磁性層１２の磁化は、
第１の固定磁性層１１との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互
作用）によって、反平行状態（→方向）になろうとす
る。
【００９３】表１の（２）の場合では、右方向（→方
向）に８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍの磁場を印加すると、
支配的な第１の固定磁性層１１の磁化が、印加磁場方向
にならって右方向に向き、第２の固定磁性層１２の磁化
は、第１の固定磁性層１１の磁化に対して反平行（←方
向）になる。
向）に８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍの磁場を印加すると、
支配的な第１の固定磁性層１１の磁化が、印加磁場方向
にならって右方向に向き、第２の固定磁性層１２の磁化
は、第１の固定磁性層１１の磁化に対して反平行（←方
向）になる。
【００９４】表１の（３）の場合では、右方向（→方
向）に４００ｋＡ／ｍ以上の磁場を与えると、まず支配
的な第１の固定磁性層１１の磁化は、印加磁場方向にな
らって右方向に向く。ところで、第１の固定磁性層１１
と第２の固定磁性層１２との間に発生する交換結合磁界
（ＲＫＫＹ相互作用）は、８０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／
ｍ程度であるので、４００ｋＡ／ｍ以上の磁場が印加さ
れると、第２の固定磁性層１２もその印加磁場方向、す
なわち図示右方向（→方向）に向く。同様に、表１の
（４）では左方向（←方向）に４００ｋＡ／ｍ以上の磁
場を印加すると、第１の固定磁性層１１及び第２の固定
磁性層１２の磁化は共に、図示左方向（←方向）に向
く。
向）に４００ｋＡ／ｍ以上の磁場を与えると、まず支配
的な第１の固定磁性層１１の磁化は、印加磁場方向にな
らって右方向に向く。ところで、第１の固定磁性層１１
と第２の固定磁性層１２との間に発生する交換結合磁界
（ＲＫＫＹ相互作用）は、８０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／
ｍ程度であるので、４００ｋＡ／ｍ以上の磁場が印加さ
れると、第２の固定磁性層１２もその印加磁場方向、す
なわち図示右方向（→方向）に向く。同様に、表１の
（４）では左方向（←方向）に４００ｋＡ／ｍ以上の磁
場を印加すると、第１の固定磁性層１１及び第２の固定
磁性層１２の磁化は共に、図示左方向（←方向）に向
く。
【００９５】しかし、表１の（３）、（４）の場合では
印加していた磁界を取り去ると、第１の固定磁性層１１
と第２の固定磁性層１２との間に発生する交換結合磁界
（ＲＫＫＹ相互作用）により、第２の固定磁性層１２の
磁化方向が反転し、第１の固定磁性層１１の磁化の方向
と第２の固定磁性層１２の磁化の方向は１８０度異なる
反平行状態となる。
印加していた磁界を取り去ると、第１の固定磁性層１１
と第２の固定磁性層１２との間に発生する交換結合磁界
（ＲＫＫＹ相互作用）により、第２の固定磁性層１２の
磁化方向が反転し、第１の固定磁性層１１の磁化の方向
と第２の固定磁性層１２の磁化の方向は１８０度異なる
反平行状態となる。
【００９６】
【表２】
【００９７】表２では、第１の固定磁性層１１の磁気的
膜厚Ｍｓ・ｔｐ1が、第２の固定磁性層１２の磁気的膜
厚Ｍｓ・ｔｐ2よりも小さい場合に、熱処理中の印加磁
場の大きさ及びその方向を変えることによって、第１の
固定磁性層１１及び第２の固定磁性層１２の磁化が磁界
印加中にどの方向に向くか、磁界除去後にどの方向に向
くかを表している。
膜厚Ｍｓ・ｔｐ1が、第２の固定磁性層１２の磁気的膜
厚Ｍｓ・ｔｐ2よりも小さい場合に、熱処理中の印加磁
場の大きさ及びその方向を変えることによって、第１の
固定磁性層１１及び第２の固定磁性層１２の磁化が磁界
印加中にどの方向に向くか、磁界除去後にどの方向に向
くかを表している。
【００９８】表２の（１）の場合では、表の左方向に８
ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍの磁場を与えると、磁気的膜厚
Ｍｓ・ｔｐ2の大きい第２の固定磁性層１２の磁化が支
配的になり、前記第２の固定磁性層１２の磁化が、印加
磁場方向にならって、図示左方向に向く。第１の固定磁
性層１１と第２の固定磁性層１２の間の交換結合（ＲＫ
ＫＹ相互作用）によって、前記第１の固定磁性層１２の
磁化は前記第２の固定磁性層１２の磁化に対して反平行
（→方向）になる。 同様に、表２の（２）の場合で
は、図示右方向に８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍの磁場を与
えると、支配的な第２の固定磁性層１２の磁化が表の右
方向（→方向）に向き、第１の固定磁性層１１の磁化は
表の左方向（←方向）に向く。
ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍの磁場を与えると、磁気的膜厚
Ｍｓ・ｔｐ2の大きい第２の固定磁性層１２の磁化が支
配的になり、前記第２の固定磁性層１２の磁化が、印加
磁場方向にならって、図示左方向に向く。第１の固定磁
性層１１と第２の固定磁性層１２の間の交換結合（ＲＫ
ＫＹ相互作用）によって、前記第１の固定磁性層１２の
磁化は前記第２の固定磁性層１２の磁化に対して反平行
（→方向）になる。 同様に、表２の（２）の場合で
は、図示右方向に８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍの磁場を与
えると、支配的な第２の固定磁性層１２の磁化が表の右
方向（→方向）に向き、第１の固定磁性層１１の磁化は
表の左方向（←方向）に向く。
【００９９】表２の（３）の場合では、表の右方向に４
００ｋＡ／ｍ以上の磁場を与えると、第１の固定磁性層
１１及び第２の固定磁性層１２の間の交換結合（ＲＫＫ
Ｙ相互作用）以上の磁場が印加されることにより、前記
第１の固定磁性層１１及び第２の固定磁性層１２の磁化
が共に、表の右方向（→方向）に向く。表２の（４）の
場合では 表の左方向に４００ｋＡ／ｍ以上の磁場を印
加されると、第１の固定磁性層１１及び第２の固定磁性
層１２の磁化が共に表の左方向（←方向）を向く。しか
し、表２の（３）、（４）の場合では印加していた磁界
を取り去ると、第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性
層１２との間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）により、第２の固定磁性層１２の磁化方向が反転
し、第１の固定磁性層１１の磁化の方向と第２の固定磁
性層１２の磁化の方向は１８０度異なる反平行状態とな
る。
００ｋＡ／ｍ以上の磁場を与えると、第１の固定磁性層
１１及び第２の固定磁性層１２の間の交換結合（ＲＫＫ
Ｙ相互作用）以上の磁場が印加されることにより、前記
第１の固定磁性層１１及び第２の固定磁性層１２の磁化
が共に、表の右方向（→方向）に向く。表２の（４）の
場合では 表の左方向に４００ｋＡ／ｍ以上の磁場を印
加されると、第１の固定磁性層１１及び第２の固定磁性
層１２の磁化が共に表の左方向（←方向）を向く。しか
し、表２の（３）、（４）の場合では印加していた磁界
を取り去ると、第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性
層１２との間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）により、第２の固定磁性層１２の磁化方向が反転
し、第１の固定磁性層１１の磁化の方向と第２の固定磁
性層１２の磁化の方向は１８０度異なる反平行状態とな
る。
【０１００】ここで、例えば第１の固定磁性層１１の磁
化を表の右方向（→方向）に向けようとする場合、適正
な熱処理中の磁場方向及びその大きさは、第１の固定磁
性層１１の磁気的膜厚が第２の固定磁性層１２の磁気的
膜厚よりも大きな構造において、表１における（２）
（３）の場合（表１の磁界除去後の磁化方向の欄におい
てベクトルの大きな右向き矢印参照）、第２の固定磁性
層１２の磁気的膜厚が第１の固定磁性層１１の磁気的膜
厚よりも大きな構造において、表２における（１）
（３）の場合（表２の磁界除去後の磁化方向の欄におい
てベクトルの小さな右向き矢印を参照）である。
化を表の右方向（→方向）に向けようとする場合、適正
な熱処理中の磁場方向及びその大きさは、第１の固定磁
性層１１の磁気的膜厚が第２の固定磁性層１２の磁気的
膜厚よりも大きな構造において、表１における（２）
（３）の場合（表１の磁界除去後の磁化方向の欄におい
てベクトルの大きな右向き矢印参照）、第２の固定磁性
層１２の磁気的膜厚が第１の固定磁性層１１の磁気的膜
厚よりも大きな構造において、表２における（１）
（３）の場合（表２の磁界除去後の磁化方向の欄におい
てベクトルの小さな右向き矢印を参照）である。
【０１０１】表１の（２）（３）の場合では共に、磁気
的膜厚Ｍｓ・ｔｐ1の大きい第１の固定磁性層１１の磁
化は、熱処理中における右方向の印加磁場の影響を受け
て、右方向に向き、このとき、熱処理によって発生する
反強磁性層１１との界面での交換結合磁界（交換異方性
磁界）によって、前記第１の固定磁性層１１の磁化が右
方向に固定される。表１（３）の場合では、４００ｋＡ
／ｍ以上の磁場を取り除くと、第２の固定磁性層１２
は、第１の固定磁性層１１との間に発生する交換結合磁
界（ＲＫＫＹ相互作用）によって、前記第２の固定磁性
層１２の磁化は反転し、左方向（←方向）に向く。
的膜厚Ｍｓ・ｔｐ1の大きい第１の固定磁性層１１の磁
化は、熱処理中における右方向の印加磁場の影響を受け
て、右方向に向き、このとき、熱処理によって発生する
反強磁性層１１との界面での交換結合磁界（交換異方性
磁界）によって、前記第１の固定磁性層１１の磁化が右
方向に固定される。表１（３）の場合では、４００ｋＡ
／ｍ以上の磁場を取り除くと、第２の固定磁性層１２
は、第１の固定磁性層１１との間に発生する交換結合磁
界（ＲＫＫＹ相互作用）によって、前記第２の固定磁性
層１２の磁化は反転し、左方向（←方向）に向く。
【０１０２】同様に表２（１）（３）の場合では、右方
向に向けられた第１の固定磁性層１１の磁化は、反強磁
性層１１との界面での交換結合磁界（交換異方性磁界）
によって、右方向に固定される。表２（３）の場合で
は、４００ｋＡ／ｍ以上の磁場を取り除くと、第２の固
定磁性層１２は、第１の固定磁性層１１との間に発生す
る交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって、前記第
２の固定磁性層１２の磁化は反転し、左方向（←方向）
に固定される。これに対して第１の固定磁性層１１の磁
気的膜厚よりも第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚を大
きくした場合において８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍの範囲
の磁界を印加する場合は、表２の（１）か（２）の場合
に相当するので、第１の固定磁性層１１の磁化方向は磁
界印加中においても磁界の方向と逆向きとなり、磁界印
加を中止した後においても磁界の方向と逆向きの磁化と
なる。
向に向けられた第１の固定磁性層１１の磁化は、反強磁
性層１１との界面での交換結合磁界（交換異方性磁界）
によって、右方向に固定される。表２（３）の場合で
は、４００ｋＡ／ｍ以上の磁場を取り除くと、第２の固
定磁性層１２は、第１の固定磁性層１１との間に発生す
る交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって、前記第
２の固定磁性層１２の磁化は反転し、左方向（←方向）
に固定される。これに対して第１の固定磁性層１１の磁
気的膜厚よりも第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚を大
きくした場合において８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍの範囲
の磁界を印加する場合は、表２の（１）か（２）の場合
に相当するので、第１の固定磁性層１１の磁化方向は磁
界印加中においても磁界の方向と逆向きとなり、磁界印
加を中止した後においても磁界の方向と逆向きの磁化と
なる。
【０１０３】以上説明したように第１の固定磁性層１１
と第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚の大小と印加磁界
の大小により、表１と表２に示すように複数の組み合わ
せが生じる。ここで先の図１〜図３に示す構造を採用し
て第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚よりも第２の固定
磁性層１２の磁気的膜厚を大きくした場合において、４
００ｋＡ／ｍ以上の第２の磁界Ｈ2を印加する場合は表
２の（３）か（４）の場合に相当する。即ち、先に説明
した方法において第２の方向Ｄ2に向く４００ｋＡ／ｍ
以上の第２の磁界Ｈ2を印加した場合に、第１の固定磁
性層１１の磁化の向きと第２の固定磁性層１２の磁化の
向きは揃ってＤ2方向に向くが、この第２の磁界Ｈ2を取
り去ると第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２
との間に生じる交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によ
って第２の固定磁性層１２の磁化の向きはＤ2方向とは
反対方向のＤ3方向を向くので、図７Ｂに示すような各
層の磁化方向となる。また、先の方法において印加する
磁界の強さを８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍの範囲の強さに
する場合は、表２の（１）（２）の場合と同様になるの
で、先の第２の方向Ｄ2とは１８０度反対方向のＤ3方向
に印加すれば良い。
と第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚の大小と印加磁界
の大小により、表１と表２に示すように複数の組み合わ
せが生じる。ここで先の図１〜図３に示す構造を採用し
て第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚よりも第２の固定
磁性層１２の磁気的膜厚を大きくした場合において、４
００ｋＡ／ｍ以上の第２の磁界Ｈ2を印加する場合は表
２の（３）か（４）の場合に相当する。即ち、先に説明
した方法において第２の方向Ｄ2に向く４００ｋＡ／ｍ
以上の第２の磁界Ｈ2を印加した場合に、第１の固定磁
性層１１の磁化の向きと第２の固定磁性層１２の磁化の
向きは揃ってＤ2方向に向くが、この第２の磁界Ｈ2を取
り去ると第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２
との間に生じる交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によ
って第２の固定磁性層１２の磁化の向きはＤ2方向とは
反対方向のＤ3方向を向くので、図７Ｂに示すような各
層の磁化方向となる。また、先の方法において印加する
磁界の強さを８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍの範囲の強さに
する場合は、表２の（１）（２）の場合と同様になるの
で、先の第２の方向Ｄ2とは１８０度反対方向のＤ3方向
に印加すれば良い。
【０１０４】また、仮に、第１の固定磁性層１１の磁気
的膜厚を第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚よりも大き
い構造とした場合、磁化の方向と印加磁界の関係は表１
に示す関係となるので、この場合に、第２の方向Ｄ2に
４００ｋＡ／ｍ以上の磁界を印加するか、８ｋＡ／ｍ〜
８０ｋＡ／ｍの磁界を印加することでいずれも第１の固
定磁性層１１の磁化を第２の方向Ｄ2に向けることがで
きる。
的膜厚を第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚よりも大き
い構造とした場合、磁化の方向と印加磁界の関係は表１
に示す関係となるので、この場合に、第２の方向Ｄ2に
４００ｋＡ／ｍ以上の磁界を印加するか、８ｋＡ／ｍ〜
８０ｋＡ／ｍの磁界を印加することでいずれも第１の固
定磁性層１１の磁化を第２の方向Ｄ2に向けることがで
きる。
【０１０５】ところで表１及び表２に示すように、熱処
理中に印加される磁場の大きさは、８ｋＡ／ｍ〜８０ｋ
Ａ／ｍあるいは４００ｋＡ／ｍ以上であり、８０ｋＡ／
ｍ〜４００ｋＡ／ｍの範囲の磁場の大きさを適正な範囲
から外している。これは次のような理由による。
理中に印加される磁場の大きさは、８ｋＡ／ｍ〜８０ｋ
Ａ／ｍあるいは４００ｋＡ／ｍ以上であり、８０ｋＡ／
ｍ〜４００ｋＡ／ｍの範囲の磁場の大きさを適正な範囲
から外している。これは次のような理由による。
【０１０６】磁場を与えることによって、磁気的膜厚Ｍ
ｓ・ｔｐの大きい方の固定磁性層の磁化は、その磁場方
向に向こうとする。ところが、熱処理中の磁場の大きさ
が８０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍの間であると磁気的膜
厚Ｍｓ・ｔの小さい固定磁性層の磁化までが、磁場の影
響を強く受けて、その磁場方向に向こうとする。このた
め、固定磁性層間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相
互作用）によって反平行になろうとする２層の固定磁性
層の磁化が、強い磁場の影響を受けて反平行にはなら
ず、前記固定磁性層の磁化が、様々な方向に向こうとす
る、いわゆる磁化分散量が多くなり、２層の固定磁性層
の磁化を適正に反平行状態に磁化することができなくな
る。従って、本発明では８０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍ
の磁場の大きさを、適正な範囲から外している。なお熱
処理中の磁場の大きさを８ｋＡ／ｍ以上としたのは、こ
の程度の磁場を与えないと、磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐの大
きい固定磁性層の磁化を、その印加磁場方向に向けるこ
とができないからである。
ｓ・ｔｐの大きい方の固定磁性層の磁化は、その磁場方
向に向こうとする。ところが、熱処理中の磁場の大きさ
が８０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍの間であると磁気的膜
厚Ｍｓ・ｔの小さい固定磁性層の磁化までが、磁場の影
響を強く受けて、その磁場方向に向こうとする。このた
め、固定磁性層間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相
互作用）によって反平行になろうとする２層の固定磁性
層の磁化が、強い磁場の影響を受けて反平行にはなら
ず、前記固定磁性層の磁化が、様々な方向に向こうとす
る、いわゆる磁化分散量が多くなり、２層の固定磁性層
の磁化を適正に反平行状態に磁化することができなくな
る。従って、本発明では８０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍ
の磁場の大きさを、適正な範囲から外している。なお熱
処理中の磁場の大きさを８ｋＡ／ｍ以上としたのは、こ
の程度の磁場を与えないと、磁気的膜厚Ｍｓ・ｔｐの大
きい固定磁性層の磁化を、その印加磁場方向に向けるこ
とができないからである。
【０１０７】なお、上述した熱処理中の磁場の大きさ及
びその方向の制御方法は、熱処理を必要とする反強磁性
層１１を使用した場合であれば、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可能でき、例えば従来
から反強磁性層１として用いられているＮｉＭｎ合金な
どを便用した場合でも適用可能である。
びその方向の制御方法は、熱処理を必要とする反強磁性
層１１を使用した場合であれば、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可能でき、例えば従来
から反強磁性層１として用いられているＮｉＭｎ合金な
どを便用した場合でも適用可能である。
【０１０８】以上のように本発明方法では、第１の固定
磁性層１１と第２の固定磁性層１２との膜厚比を適正な
範囲内に収めることによって、総合交換結合磁界
（Ｈex）を大きくでき、第１の固定磁性層１１と第２の
固定磁性層１２の磁化を、熱的にも安定した反平行状態
（フェリ状態）に保つことができ、しかも△Ｒ／Ｒ（抵
抗変化率）を従来と同程度に確保することが可能であ
る。さらに熱処理中の磁場の大きさ及びその方向を適正
に制御することによって、第１の固定磁性層１１及び第
２の固定磁性層１２の磁化方向を、得たい方向に制御す
ることが可能になる。
磁性層１１と第２の固定磁性層１２との膜厚比を適正な
範囲内に収めることによって、総合交換結合磁界
（Ｈex）を大きくでき、第１の固定磁性層１１と第２の
固定磁性層１２の磁化を、熱的にも安定した反平行状態
（フェリ状態）に保つことができ、しかも△Ｒ／Ｒ（抵
抗変化率）を従来と同程度に確保することが可能であ
る。さらに熱処理中の磁場の大きさ及びその方向を適正
に制御することによって、第１の固定磁性層１１及び第
２の固定磁性層１２の磁化方向を、得たい方向に制御す
ることが可能になる。
【０１０９】ところで、前述したように磁気モーメント
（磁気的膜厚）は、飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔとの積算によ
って求めることができ、例えばバルク固体のＮｉＦｅで
あると、飽和磁化Ｍｓは、約１.０Ｔ（テスラ）であ
り、バルク固体のＣｏであると、飽和磁化Ｍｓは約１.
７Ｔであることが知られている。従って、前記ＮｉＦｅ
膜の膜厚が３０Åである場合、前記ＮｉＦｅ膜の磁気的
膜厚は、３０Å・Ｔとなる。外部から磁界を加えたとき
の強磁性膜の静磁エネルギーは、磁気的膜厚と外部磁界
との掛け合わせに比例するため、磁気的膜厚の大きい強
磁性膜と磁気的膜厚の小さい強磁性膜が非磁性中間層を
介してＲＫＫＹ相互作用によりフェリ状態になっている
場合、磁気的膜厚の大きい方の強磁性膜が、外部磁界の
方向を向きやすくなるわけである。
（磁気的膜厚）は、飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔとの積算によ
って求めることができ、例えばバルク固体のＮｉＦｅで
あると、飽和磁化Ｍｓは、約１.０Ｔ（テスラ）であ
り、バルク固体のＣｏであると、飽和磁化Ｍｓは約１.
７Ｔであることが知られている。従って、前記ＮｉＦｅ
膜の膜厚が３０Åである場合、前記ＮｉＦｅ膜の磁気的
膜厚は、３０Å・Ｔとなる。外部から磁界を加えたとき
の強磁性膜の静磁エネルギーは、磁気的膜厚と外部磁界
との掛け合わせに比例するため、磁気的膜厚の大きい強
磁性膜と磁気的膜厚の小さい強磁性膜が非磁性中間層を
介してＲＫＫＹ相互作用によりフェリ状態になっている
場合、磁気的膜厚の大きい方の強磁性膜が、外部磁界の
方向を向きやすくなるわけである。
【０１１０】しかしながら、タンタル（Ｔａ）やルテニ
ウム（Ｒｕ）、銅（Ｃｕ）等の非磁性膜と積層接触した
強磁性膜の場合やＰｔＭｎ膜などの反強磁性層と積層接
触した強磁性膜の場合、非磁性膜原子や反強磁性膜原子
と強磁性膜原子（Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ）が直接触れ合うた
め、非磁性膜や反強磁性膜との界面付近の強磁性膜の飽
和磁化Ｍｓが、バルク固体の飽和磁化（Ｍｓ）よりも小
さくなることが知られている。更に、強磁性膜と非磁性
膜、反強磁性層の積層多層膜に熱処理が施されると、前
記熱処理によって界面拡散が進行し、強磁性膜の飽和磁
化Ｍｓに膜厚方向の分布が生じることが知られている。
すなわち、非磁性膜や反強磁性層に近い場所の飽和磁化
Ｍｓは小さく、非磁性膜や反強磁性膜との界面から離れ
るに従って飽和磁化Ｍｓがバルク固体の飽和磁化Ｍｓに
近づくという現象である。
ウム（Ｒｕ）、銅（Ｃｕ）等の非磁性膜と積層接触した
強磁性膜の場合やＰｔＭｎ膜などの反強磁性層と積層接
触した強磁性膜の場合、非磁性膜原子や反強磁性膜原子
と強磁性膜原子（Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ）が直接触れ合うた
め、非磁性膜や反強磁性膜との界面付近の強磁性膜の飽
和磁化Ｍｓが、バルク固体の飽和磁化（Ｍｓ）よりも小
さくなることが知られている。更に、強磁性膜と非磁性
膜、反強磁性層の積層多層膜に熱処理が施されると、前
記熱処理によって界面拡散が進行し、強磁性膜の飽和磁
化Ｍｓに膜厚方向の分布が生じることが知られている。
すなわち、非磁性膜や反強磁性層に近い場所の飽和磁化
Ｍｓは小さく、非磁性膜や反強磁性膜との界面から離れ
るに従って飽和磁化Ｍｓがバルク固体の飽和磁化Ｍｓに
近づくという現象である。
【０１１１】非磁性膜や反強磁性層に近い場所の強磁性
膜の飽和磁化Ｍｓの減少は、非磁性膜の材料、反強磁性
層の材料、強磁性膜の材料や積層順序、熱処理温度等に
依存するため、正確には それぞれの特定された条件に
おいて求めなければならないことになる。本発明におけ
る磁気的膜厚とは、非磁性膜や反強磁性層との熱拡散に
よって生じた飽和磁化Ｍｓの減少量も考慮して算出した
値である。
膜の飽和磁化Ｍｓの減少は、非磁性膜の材料、反強磁性
層の材料、強磁性膜の材料や積層順序、熱処理温度等に
依存するため、正確には それぞれの特定された条件に
おいて求めなければならないことになる。本発明におけ
る磁気的膜厚とは、非磁性膜や反強磁性層との熱拡散に
よって生じた飽和磁化Ｍｓの減少量も考慮して算出した
値である。
【０１１２】ＰｔＭｎの反強磁性層と強磁性膜との界面
で交換結合磁界を得るためには、熱処理によりＰｔＭｎ
膜と強磁性膜との界面で拡散層を形成することが必要で
あるが、拡散層の形成に伴う強磁性膜の飽和磁化Ｍｓの
減少は、ＰｔＭｎ膜と強磁性膜の積層順序に依存するこ
とになる。
で交換結合磁界を得るためには、熱処理によりＰｔＭｎ
膜と強磁性膜との界面で拡散層を形成することが必要で
あるが、拡散層の形成に伴う強磁性膜の飽和磁化Ｍｓの
減少は、ＰｔＭｎ膜と強磁性膜の積層順序に依存するこ
とになる。
【０１１３】特に図１に示す構造のように、反強磁性層
１がフリー磁性層４よりも下側に形成されている、いわ
ゆる、ボトム型のスピンバルブ型の磁気抵抗効果薄膜素
子の場合にあっては、前記反強磁性層１と第１の固定磁
性層１１との界面に熱拡散層が発生しやすく、このため
前記第１の固定磁性層１１の磁気的な膜厚は、実際の膜
厚ｔｐ1に比べて小さくなっている。しかし前記第１の
固定磁性層１１の磁気的な膜厚が小さくなりすぎると、
第２の固定磁性層１２との磁気的膜厚差が大きくなりす
ぎ、前記第１の固定磁性層１１に占める熱拡散層の割合
が増えることにより、交換結合磁界の低下につながると
いった問題がある。
１がフリー磁性層４よりも下側に形成されている、いわ
ゆる、ボトム型のスピンバルブ型の磁気抵抗効果薄膜素
子の場合にあっては、前記反強磁性層１と第１の固定磁
性層１１との界面に熱拡散層が発生しやすく、このため
前記第１の固定磁性層１１の磁気的な膜厚は、実際の膜
厚ｔｐ1に比べて小さくなっている。しかし前記第１の
固定磁性層１１の磁気的な膜厚が小さくなりすぎると、
第２の固定磁性層１２との磁気的膜厚差が大きくなりす
ぎ、前記第１の固定磁性層１１に占める熱拡散層の割合
が増えることにより、交換結合磁界の低下につながると
いった問題がある。
【０１１４】すなわち本発明のように、第１の固定磁性
層１１との界面で交換結合磁界を発生されるために熱処
理を必要とする反強磁性層１を使用し、第１の固定磁性
層１１と第２の固定磁性層１２の磁化状態をフェリ状態
にするためには、前記第１の固定磁性層１１及び第２の
固定磁性層１２の膜厚の適正化のみならず、前記第１の
固定磁性層１１及び第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚
の適正化を行わないと、安定した磁化状態を保つことが
できない。
層１１との界面で交換結合磁界を発生されるために熱処
理を必要とする反強磁性層１を使用し、第１の固定磁性
層１１と第２の固定磁性層１２の磁化状態をフェリ状態
にするためには、前記第１の固定磁性層１１及び第２の
固定磁性層１２の膜厚の適正化のみならず、前記第１の
固定磁性層１１及び第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚
の適正化を行わないと、安定した磁化状態を保つことが
できない。
【０１１５】前述したように、第１の固定磁性層１１と
第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚にある程度差がない
と、磁化状態はフェリ状態にはなりにくく、また第１の
固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚の
差が大きくなりすぎても、交換結合磁界の低下につなが
り好ましくない。そこで本発明では、第１の固定磁性層
１１と第２の固定磁性層１２の膜厚比と同じように、
（第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚）／（第２の固定
磁性層１２の磁気的膜厚）は、０．３３〜０．９５、あ
るいは１．０５〜４の範囲内であることが好ましい。更
に本発明では、第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚及び
第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚が１０〜７０（Å・
Ｔ）の範囲内で、且つ第１の固定磁性層１１の磁気的膜
厚から第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚を引いた絶対
値が２（Å・Ｔ）以上であることが好ましい。
第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚にある程度差がない
と、磁化状態はフェリ状態にはなりにくく、また第１の
固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚の
差が大きくなりすぎても、交換結合磁界の低下につなが
り好ましくない。そこで本発明では、第１の固定磁性層
１１と第２の固定磁性層１２の膜厚比と同じように、
（第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚）／（第２の固定
磁性層１２の磁気的膜厚）は、０．３３〜０．９５、あ
るいは１．０５〜４の範囲内であることが好ましい。更
に本発明では、第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚及び
第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚が１０〜７０（Å・
Ｔ）の範囲内で、且つ第１の固定磁性層１１の磁気的膜
厚から第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚を引いた絶対
値が２（Å・Ｔ）以上であることが好ましい。
【０１１６】また、同様に、（第１の固定磁性層１１の
磁気的膜厚）／（第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚）
が０．５３〜０．９５ あるいは１．０５〜１．８の範
囲内であることがより好ましい。また上記範囲内であっ
て、第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚と第２の固定磁
性層１２の磁気的膜厚は共に１０〜５０（Å・Ｔ）の範
囲内であり、しかも第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚
から第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚を引いた絶対値
は２（Å・Ｔ）以上であることが好ましい。
磁気的膜厚）／（第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚）
が０．５３〜０．９５ あるいは１．０５〜１．８の範
囲内であることがより好ましい。また上記範囲内であっ
て、第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚と第２の固定磁
性層１２の磁気的膜厚は共に１０〜５０（Å・Ｔ）の範
囲内であり、しかも第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚
から第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚を引いた絶対値
は２（Å・Ｔ）以上であることが好ましい。
【０１１７】「第２の例の製造方法」次に、図１〜図３
に示す第１実施形態の構造を有するスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子の製造方法の第２の例について図８を基に
以下に説明する。第２の例の製造方法において、図１〜
図３に示す構造の磁気抵抗効果型薄膜素子を製造するた
めには、基板上にＰｔＭｎからなる反強磁性層１と、第
１の固定磁性層１１と非磁性中間層１０と第２の固定磁
性層１２と非磁性導電層３とフリー磁性層４（第１のフ
リー層１３と第２のフリー層１４からなる）と保護層５
を順次積層する。以上の積層構造において主要な層の積
層状態を図８Ａに示す。図８Ａにおいては説明の簡略化
のために反強磁性層１と第１の固定磁性層１１と第２の
固定磁性層１２とフリー磁性層４のみを示し、これらを
主体として以下に説明する。
に示す第１実施形態の構造を有するスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子の製造方法の第２の例について図８を基に
以下に説明する。第２の例の製造方法において、図１〜
図３に示す構造の磁気抵抗効果型薄膜素子を製造するた
めには、基板上にＰｔＭｎからなる反強磁性層１と、第
１の固定磁性層１１と非磁性中間層１０と第２の固定磁
性層１２と非磁性導電層３とフリー磁性層４（第１のフ
リー層１３と第２のフリー層１４からなる）と保護層５
を順次積層する。以上の積層構造において主要な層の積
層状態を図８Ａに示す。図８Ａにおいては説明の簡略化
のために反強磁性層１と第１の固定磁性層１１と第２の
固定磁性層１２とフリー磁性層４のみを示し、これらを
主体として以下に説明する。
【０１１８】なおここで、第１の固定磁性層１１と第２
の固定磁性層１２を成膜する場合にトラック幅方向に対
して直交する方向に磁場を印加しても良い。また、フリ
ー磁性層４を成膜する場合には、トラック幅方向に沿う
第１番目の方向Ｄ1（あるいはＤ1方向と１８０度反対の
Ｄ1A方向）に第１番目の磁界Ｈ1を印加してフリー磁性
層４の一軸異方性をトラック幅方向に揃えておくことが
好ましい。
の固定磁性層１２を成膜する場合にトラック幅方向に対
して直交する方向に磁場を印加しても良い。また、フリ
ー磁性層４を成膜する場合には、トラック幅方向に沿う
第１番目の方向Ｄ1（あるいはＤ1方向と１８０度反対の
Ｄ1A方向）に第１番目の磁界Ｈ1を印加してフリー磁性
層４の一軸異方性をトラック幅方向に揃えておくことが
好ましい。
【０１１９】これらの各層を積層した積層体を得たなら
ば、ＰｔＭｎの反強磁性層１を規則構造とするための第
２番目の熱処理（５０３Ｋ〜５５３Ｋ；２３０℃〜２８
０℃に６０分〜４８０分）程度加熱する熱処理）をトラ
ック幅方向に直交する第２番目の方向ＤAに４００ｋＡ
／ｍ以上の強い第２番目の磁界Ｈ12を印加しながら図８
Ｂに示すように行う。なおここで、印加する第２番目の
磁界Ｈ12の強さが８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍ程度の弱い
磁場で、かつ、第２の固定磁性層の磁気的膜厚が第１の
固定磁性層の磁気的膜厚より厚い場合は、各層の磁化の
状態が異なり、第２番目の方向ＤAに対して１８０度反
対方向の第３番目の方向ＤBに第２番目の磁界Ｈ12を印
加する必要がある。この第２番目の磁界を印加して第１
の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２を磁化する場
合の磁化の方向は、先に図７と表１、表２を基に説明し
た場合と同等であるので、第１の固定磁性層１１の磁気
的膜厚と第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚の大小関係
と印加磁界の大小関係を検討して表１と表２を基に先に
説明した場合と同様に磁界印加方向を決定すれば良い。
ば、ＰｔＭｎの反強磁性層１を規則構造とするための第
２番目の熱処理（５０３Ｋ〜５５３Ｋ；２３０℃〜２８
０℃に６０分〜４８０分）程度加熱する熱処理）をトラ
ック幅方向に直交する第２番目の方向ＤAに４００ｋＡ
／ｍ以上の強い第２番目の磁界Ｈ12を印加しながら図８
Ｂに示すように行う。なおここで、印加する第２番目の
磁界Ｈ12の強さが８ｋＡ／ｍ〜８０ｋＡ／ｍ程度の弱い
磁場で、かつ、第２の固定磁性層の磁気的膜厚が第１の
固定磁性層の磁気的膜厚より厚い場合は、各層の磁化の
状態が異なり、第２番目の方向ＤAに対して１８０度反
対方向の第３番目の方向ＤBに第２番目の磁界Ｈ12を印
加する必要がある。この第２番目の磁界を印加して第１
の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１２を磁化する場
合の磁化の方向は、先に図７と表１、表２を基に説明し
た場合と同等であるので、第１の固定磁性層１１の磁気
的膜厚と第２の固定磁性層１２の磁気的膜厚の大小関係
と印加磁界の大小関係を検討して表１と表２を基に先に
説明した場合と同様に磁界印加方向を決定すれば良い。
【０１２０】例えば、表１に示す場合のように第１の固
定磁性層１１の磁気的膜厚が大きい場合は、８ｋＡ／ｍ
〜８０ｋＡ／ｍの範囲の印加磁界であっても、４００ｋ
Ａ／ｍ以上の印加磁界の場合であっても、印加磁界の方
向に第１の固定磁性層１１の磁化の向きを揃え、印加磁
界の方向と反対方向に第２の固定磁性層１２の磁化の向
きを揃えることができる。また、表２に示すように第２
の固定磁性層１２の磁気的膜厚が大きい場合は、８ｋＡ
／ｍ〜８０ｋＡ／ｍの範囲の印加磁界では印加磁界の方
向と逆方向に第１の固定磁性層の磁化の向きを揃え、印
加磁界の方向に第２の固定磁性層の磁化の向きを揃える
ことができ、４００ｋＡ／ｍ以上の印加磁界の場合は、
印加磁界の方向に第１の固定磁性層１１の磁化の方向を
揃え、印加磁界と反対方向に第２の固定磁性層１２の磁
化の向きを揃えることができる。
定磁性層１１の磁気的膜厚が大きい場合は、８ｋＡ／ｍ
〜８０ｋＡ／ｍの範囲の印加磁界であっても、４００ｋ
Ａ／ｍ以上の印加磁界の場合であっても、印加磁界の方
向に第１の固定磁性層１１の磁化の向きを揃え、印加磁
界の方向と反対方向に第２の固定磁性層１２の磁化の向
きを揃えることができる。また、表２に示すように第２
の固定磁性層１２の磁気的膜厚が大きい場合は、８ｋＡ
／ｍ〜８０ｋＡ／ｍの範囲の印加磁界では印加磁界の方
向と逆方向に第１の固定磁性層の磁化の向きを揃え、印
加磁界の方向に第２の固定磁性層の磁化の向きを揃える
ことができ、４００ｋＡ／ｍ以上の印加磁界の場合は、
印加磁界の方向に第１の固定磁性層１１の磁化の方向を
揃え、印加磁界と反対方向に第２の固定磁性層１２の磁
化の向きを揃えることができる。
【０１２１】前述の４００ｋＡ／ｍ以上の強い第２番目
の磁界Ｈ12を印加して行う第１番目の熱処理によって反
強磁性層１の規則化がなされて強い交換結合磁界を第１
の固定磁性層１１に作用させるので第１の固定磁性層１
１の磁化の方向は第２番目の磁界Ｈ12の方向ＤAに向く
とともに、第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１
２との間で発生される交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）により第２の固定磁性層１２の磁化を第１の固定磁
性層１１の磁化の方向と１８０度反対方向の第３番目の
方向ＤBに固定することができる。また、フリー磁性層
４の一軸異方性の磁化容易軸の方向は、磁界Ｈ12を第２
番目の方向ＤAに印加した場合はトラック幅方向に直交
する方向ＤA、ＤBに平行な方向に向けられるか、あるい
は元の一軸異方性の磁化容易軸の方向が分散した状態と
なる。
の磁界Ｈ12を印加して行う第１番目の熱処理によって反
強磁性層１の規則化がなされて強い交換結合磁界を第１
の固定磁性層１１に作用させるので第１の固定磁性層１
１の磁化の方向は第２番目の磁界Ｈ12の方向ＤAに向く
とともに、第１の固定磁性層１１と第２の固定磁性層１
２との間で発生される交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）により第２の固定磁性層１２の磁化を第１の固定磁
性層１１の磁化の方向と１８０度反対方向の第３番目の
方向ＤBに固定することができる。また、フリー磁性層
４の一軸異方性の磁化容易軸の方向は、磁界Ｈ12を第２
番目の方向ＤAに印加した場合はトラック幅方向に直交
する方向ＤA、ＤBに平行な方向に向けられるか、あるい
は元の一軸異方性の磁化容易軸の方向が分散した状態と
なる。
【０１２２】次に、図８Ｃに示すようにトラック幅方向
に平行な方向Ｄ1（あるいは１８０度反対側を向く方向
Ｄ1A）に、先の第２番目の磁界Ｈ12よりも弱いアニール
磁界Ｈ22を印加しながら４３３Ｋ〜５１３Ｋ（１６０℃
〜２４０℃）に加熱する磁場中アニール処理を施すこと
でフリー磁性層４の一軸異方性の磁化容易軸の方向をト
ラック幅方向に平行な方向Ｄ1（あるいは１８０度反対
側を向くＤ1A方向）に揃える。なお、この工程で行う磁
場中アニール処理は、必要に応じて行えば良く、省略し
た上で後述の書込ヘッドの製造工程を実施しても差し支
えない。
に平行な方向Ｄ1（あるいは１８０度反対側を向く方向
Ｄ1A）に、先の第２番目の磁界Ｈ12よりも弱いアニール
磁界Ｈ22を印加しながら４３３Ｋ〜５１３Ｋ（１６０℃
〜２４０℃）に加熱する磁場中アニール処理を施すこと
でフリー磁性層４の一軸異方性の磁化容易軸の方向をト
ラック幅方向に平行な方向Ｄ1（あるいは１８０度反対
側を向くＤ1A方向）に揃える。なお、この工程で行う磁
場中アニール処理は、必要に応じて行えば良く、省略し
た上で後述の書込ヘッドの製造工程を実施しても差し支
えない。
【０１２３】次に、磁化の方向を図８Ｃに示すように揃
えた積層体の両側に、図２に示すような縦バイアス層７
と電流リード層８を形成後、図５に示すようにインダク
ティブヘッドｈ２を形成するための書込ヘッド形成プロ
セスを図８Ｄに示すように実施する。このインダクティ
ブヘッドｈ２の製造には、積層体上に上部ギャップ層１
６６と上部シールド層１６７を形成し、この上部シール
ド層１６７をインダクティブヘッド用の下部コア層１６
７として兼用し、その上にギャップ層１７４を形成し、
その上に平面的に螺旋状となるようにパターン化された
誘導コイル１７６をフォトリソグラフィ法によって形成
する。次にこの誘導コイル１７６を覆うように絶縁材料
層１７７を形成する。この絶縁材料層１７７を形成する
際に樹脂層を塗布してから硬化させるために４７３Ｋ〜
５５３Ｋ（２００℃〜２８０℃）の範囲の温度に加熱す
る熱処理を行う。熱処理後に上部コア層１７８を形成
し、この上部コア層１７８を加工して書込用磁気ギャッ
プＷＧを構成した後保護層１７９を形成する。
えた積層体の両側に、図２に示すような縦バイアス層７
と電流リード層８を形成後、図５に示すようにインダク
ティブヘッドｈ２を形成するための書込ヘッド形成プロ
セスを図８Ｄに示すように実施する。このインダクティ
ブヘッドｈ２の製造には、積層体上に上部ギャップ層１
６６と上部シールド層１６７を形成し、この上部シール
ド層１６７をインダクティブヘッド用の下部コア層１６
７として兼用し、その上にギャップ層１７４を形成し、
その上に平面的に螺旋状となるようにパターン化された
誘導コイル１７６をフォトリソグラフィ法によって形成
する。次にこの誘導コイル１７６を覆うように絶縁材料
層１７７を形成する。この絶縁材料層１７７を形成する
際に樹脂層を塗布してから硬化させるために４７３Ｋ〜
５５３Ｋ（２００℃〜２８０℃）の範囲の温度に加熱す
る熱処理を行う。熱処理後に上部コア層１７８を形成
し、この上部コア層１７８を加工して書込用磁気ギャッ
プＷＧを構成した後保護層１７９を形成する。
【０１２４】ここで先の樹脂硬化のための熱処理におい
て４７３Ｋ（２００℃）以上に加熱すると、図８Ｅに示
すように積層体の上下に上部シールド層１６７と下部シ
ールド層１６３を設けていてもフリー磁性層４及び下部
シールド層１６３及び上部シールド層１６７の一軸異方
性の磁化容易軸は方向性が乱れ、いわゆる異方性分散を
生じる。よって次に、図８Ｆに示すように再度トラック
幅方向に平行な方向Ｄ1Aに４００ｋＡ／ｍ以下の第３番
目の磁界Ｈ13を印加しながら４３３Ｋ〜５１３Ｋ（１６
０℃〜２４０℃）の範囲の第３番目の熱処理温度Ｔ3に
加熱する磁場中アニール処理を施すことで、第１の固定
磁性層１１と第２の固定磁性層１２の磁化の向きをトラ
ック幅方向に直交する第２番目の方向ＤAに対して角度
θだけ傾斜させた第４番目の方向Ｄ14に向けることがで
きるとともに、フリー磁性層４及び下部シールド層１６
３及び上部シールド層１６７の一軸異方性の磁化容易軸
の方向をトラック幅方向に平行な方向Ｄ1Aに揃えること
ができる。ここで傾斜角度θの制御は、第３番目の磁界
Ｈ13の大きさで制御することができるが、この磁界があ
まり大きいと積層フェリピンド構造を崩してしまうの
で、積層フェリピンド構造の交換結合磁界よりも小さな
磁界を印加することが好ましい。また、第３番目の磁界
Ｈ13の大きさを調整するとともに、第３番目の熱処理温
度Ｔ13を調節することによっても傾斜角度θの大きさを
調節することが可能である。
て４７３Ｋ（２００℃）以上に加熱すると、図８Ｅに示
すように積層体の上下に上部シールド層１６７と下部シ
ールド層１６３を設けていてもフリー磁性層４及び下部
シールド層１６３及び上部シールド層１６７の一軸異方
性の磁化容易軸は方向性が乱れ、いわゆる異方性分散を
生じる。よって次に、図８Ｆに示すように再度トラック
幅方向に平行な方向Ｄ1Aに４００ｋＡ／ｍ以下の第３番
目の磁界Ｈ13を印加しながら４３３Ｋ〜５１３Ｋ（１６
０℃〜２４０℃）の範囲の第３番目の熱処理温度Ｔ3に
加熱する磁場中アニール処理を施すことで、第１の固定
磁性層１１と第２の固定磁性層１２の磁化の向きをトラ
ック幅方向に直交する第２番目の方向ＤAに対して角度
θだけ傾斜させた第４番目の方向Ｄ14に向けることがで
きるとともに、フリー磁性層４及び下部シールド層１６
３及び上部シールド層１６７の一軸異方性の磁化容易軸
の方向をトラック幅方向に平行な方向Ｄ1Aに揃えること
ができる。ここで傾斜角度θの制御は、第３番目の磁界
Ｈ13の大きさで制御することができるが、この磁界があ
まり大きいと積層フェリピンド構造を崩してしまうの
で、積層フェリピンド構造の交換結合磁界よりも小さな
磁界を印加することが好ましい。また、第３番目の磁界
Ｈ13の大きさを調整するとともに、第３番目の熱処理温
度Ｔ13を調節することによっても傾斜角度θの大きさを
調節することが可能である。
【０１２５】次に、先の積層体の両側に設けた縦バイア
ス層７、７に対して先の第３番目の磁界Ｈ13を印加して
第２の固定磁性層１２の磁化を傾斜させた方向と逆の第
５番目の方向Ｄ15に第４番目の磁界Ｈ14を印加して縦バ
イアス層７の着磁を行う。ここで縦バイアス層７の着磁
を行うには、これまで形成したもの全体を電磁石などの
磁気発生装置の内部に設置し、室温で４００ｋＡ／ｍ程
度以上の磁場をフリー磁性層４の一軸異方性を付与した
方向に印加することで行う。この処理により、縦バイア
ス層７の着磁を行うことができ、縦バイアス層７の着磁
方向にほぼ沿うようにフリー磁性層４の磁化の方向を揃
えることができる。
ス層７、７に対して先の第３番目の磁界Ｈ13を印加して
第２の固定磁性層１２の磁化を傾斜させた方向と逆の第
５番目の方向Ｄ15に第４番目の磁界Ｈ14を印加して縦バ
イアス層７の着磁を行う。ここで縦バイアス層７の着磁
を行うには、これまで形成したもの全体を電磁石などの
磁気発生装置の内部に設置し、室温で４００ｋＡ／ｍ程
度以上の磁場をフリー磁性層４の一軸異方性を付与した
方向に印加することで行う。この処理により、縦バイア
ス層７の着磁を行うことができ、縦バイアス層７の着磁
方向にほぼ沿うようにフリー磁性層４の磁化の方向を揃
えることができる。
【０１２６】以上のように製造された磁気抵抗型薄膜素
子に対し、電流リード層８に対して検出電流を流すこと
で検出電流磁界Ｈjが作用しフリー磁性層４の磁化の向
きを斜め方向に変化させるので図８Ｇに示すようにフリ
ー磁性層４の磁化方向が右斜め下向きとなり、結果的に
固定磁性層１１、１２の磁化方向とフリー磁性層４の磁
化方向が直交することになる。
子に対し、電流リード層８に対して検出電流を流すこと
で検出電流磁界Ｈjが作用しフリー磁性層４の磁化の向
きを斜め方向に変化させるので図８Ｇに示すようにフリ
ー磁性層４の磁化方向が右斜め下向きとなり、結果的に
固定磁性層１１、１２の磁化方向とフリー磁性層４の磁
化方向が直交することになる。
【０１２７】以上の状態の磁気抵抗型薄膜素子に対して
磁気記録媒体からの漏れ磁界が作用すると、固定磁性層
１１、１２の磁化方向に対して直交していたフリー磁性
層４の磁化の向きが、漏れ磁界の強さに応じて回転し、
その回転角に応じた抵抗変化が生じるので、この抵抗変
化に応じた検出電流変化を出力としてとらえることで磁
気記録媒体からの漏れ磁界を検出することができる。
磁気記録媒体からの漏れ磁界が作用すると、固定磁性層
１１、１２の磁化方向に対して直交していたフリー磁性
層４の磁化の向きが、漏れ磁界の強さに応じて回転し、
その回転角に応じた抵抗変化が生じるので、この抵抗変
化に応じた検出電流変化を出力としてとらえることで磁
気記録媒体からの漏れ磁界を検出することができる。
【０１２８】なお、前記第２の例の製造方法は、第１の
固定磁性層１１の磁気的膜厚よりも第２の固定磁性層１
２の磁気的膜厚が大きい場合の構造の製造方法について
述べたが、第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚が第２の
固定磁性層１２の磁気的膜厚よりも大きい場合の構造を
製造する場合、更に第３番目の磁界Ｈ13が、約２４０Ａ
／ｍ〜４００ｋＡ／ｍ以上の場合の印加方向について以
下に説明する。固定磁性層１１、１２の磁気的膜厚と印
加磁界の強さおよび方向の関係は先の第１の例の製造方
法の説明において表１と表２を用いて説明した場合と類
似の関係となる。この場合、表１、表２の場合と異なる
のは、第１の固定磁性層１１に既に反強磁性層１との交
換異方性が作用していることであり、表１、表２と同じ
磁界を印加しても完全にその矢印の方向に磁化を向ける
ことはできずに、その方向に傾くこととなる。また、こ
の場合においては、積層膜の上下にシールド層１６３、
１６７が存在するために、印加した磁界の一部がシール
ド層１６３、１６７に吸われ、固定磁性層１１やフリー
磁性層４に作用する実効磁場は印加磁界の略半分以下と
なる。
固定磁性層１１の磁気的膜厚よりも第２の固定磁性層１
２の磁気的膜厚が大きい場合の構造の製造方法について
述べたが、第１の固定磁性層１１の磁気的膜厚が第２の
固定磁性層１２の磁気的膜厚よりも大きい場合の構造を
製造する場合、更に第３番目の磁界Ｈ13が、約２４０Ａ
／ｍ〜４００ｋＡ／ｍ以上の場合の印加方向について以
下に説明する。固定磁性層１１、１２の磁気的膜厚と印
加磁界の強さおよび方向の関係は先の第１の例の製造方
法の説明において表１と表２を用いて説明した場合と類
似の関係となる。この場合、表１、表２の場合と異なる
のは、第１の固定磁性層１１に既に反強磁性層１との交
換異方性が作用していることであり、表１、表２と同じ
磁界を印加しても完全にその矢印の方向に磁化を向ける
ことはできずに、その方向に傾くこととなる。また、こ
の場合においては、積層膜の上下にシールド層１６３、
１６７が存在するために、印加した磁界の一部がシール
ド層１６３、１６７に吸われ、固定磁性層１１やフリー
磁性層４に作用する実効磁場は印加磁界の略半分以下と
なる。
【０１２９】よって、前記第２の例の製造方法におい
て、前記第３番目の磁界Ｈ13を印加する場合に略８Ｋ〜
８０ＫＡ／ｍ、あるいは、それ以上、略１２０ｋＡ／ｍ
〜４００ｋＡ／ｍ以下、の弱い磁界とする場合は、第３
番目の磁界Ｈ13をトラック幅方向と平行なＤ1Aと１８０
度反対方向の第３番目の方向Ｄ1に向けて印加する。ま
た、第３番目の磁界Ｈ13を印加する場合に、略１２０ｋ
Ａ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍ以上の磁界を印加する場合も、
トラック幅方向と平行な方向Ｄ1に向けるものとする。
ただし、第３番目の磁界Ｈ13を印加する場合に、４００
ｋＡ／ｍ以上の磁界を印加すると磁化の方向を角度θだ
け傾斜させるように正確に制御することが容易ではない
ので、印加磁界としては８Ｋ〜８０ＫＡ／ｍあるいはそ
れ以上、略２４０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍの弱い磁界
の方が好ましい。
て、前記第３番目の磁界Ｈ13を印加する場合に略８Ｋ〜
８０ＫＡ／ｍ、あるいは、それ以上、略１２０ｋＡ／ｍ
〜４００ｋＡ／ｍ以下、の弱い磁界とする場合は、第３
番目の磁界Ｈ13をトラック幅方向と平行なＤ1Aと１８０
度反対方向の第３番目の方向Ｄ1に向けて印加する。ま
た、第３番目の磁界Ｈ13を印加する場合に、略１２０ｋ
Ａ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍ以上の磁界を印加する場合も、
トラック幅方向と平行な方向Ｄ1に向けるものとする。
ただし、第３番目の磁界Ｈ13を印加する場合に、４００
ｋＡ／ｍ以上の磁界を印加すると磁化の方向を角度θだ
け傾斜させるように正確に制御することが容易ではない
ので、印加磁界としては８Ｋ〜８０ＫＡ／ｍあるいはそ
れ以上、略２４０ｋＡ／ｍ〜４００ｋＡ／ｍの弱い磁界
の方が好ましい。
【０１３０】「第２実施形態」図９は、本発明の第２実
施形態のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の模式的構造
断面図、図１０は図９に示すスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子を磁気記録媒体との対向面から見た場合の構造を
模式的に示す断面図である。この実施形態のスピンバル
ブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２においても図１〜図３に
示すスピンバルブ型磁気抵抗効果素子と同様に、ハード
ディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリン
グ側端部などに設けられて、ハードディスクなどの磁気
記録媒体の記録磁界を検出するものである。この第２実
施形態のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２は、
固定磁性層１１、１２のみならず、フリー磁性層も非磁
性中間層を介して第１のフリー磁性層と第２のフリー磁
性層の２層に分断したものである。
施形態のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の模式的構造
断面図、図１０は図９に示すスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子を磁気記録媒体との対向面から見た場合の構造を
模式的に示す断面図である。この実施形態のスピンバル
ブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２においても図１〜図３に
示すスピンバルブ型磁気抵抗効果素子と同様に、ハード
ディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリン
グ側端部などに設けられて、ハードディスクなどの磁気
記録媒体の記録磁界を検出するものである。この第２実
施形態のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２は、
固定磁性層１１、１２のみならず、フリー磁性層も非磁
性中間層を介して第１のフリー磁性層と第２のフリー磁
性層の２層に分断したものである。
【０１３１】図９と図１０に示す構造において、図１〜
図３に示す第１実施形態の構造と同じものには同一符号
を付してそれらの部分の詳細な説明は省略する。この第
２実施形態の構造において、反強磁性層１の上に第１の
固定磁性層１１と非磁性中間層１０と第２の固定磁性層
１２と非磁性導電層３が積層されている構造については
先の第１実施形態と同等であるが、非磁性導電層３上
に、第１のフリー磁性層２０、非磁性中間層２１、第２
のフリー磁性層２２、保護層５の順に積層されて積層体
Ｓ２が構成されている。前記各層を構成する材料は先の
実施形態のものと同等で良い。
図３に示す第１実施形態の構造と同じものには同一符号
を付してそれらの部分の詳細な説明は省略する。この第
２実施形態の構造において、反強磁性層１の上に第１の
固定磁性層１１と非磁性中間層１０と第２の固定磁性層
１２と非磁性導電層３が積層されている構造については
先の第１実施形態と同等であるが、非磁性導電層３上
に、第１のフリー磁性層２０、非磁性中間層２１、第２
のフリー磁性層２２、保護層５の順に積層されて積層体
Ｓ２が構成されている。前記各層を構成する材料は先の
実施形態のものと同等で良い。
【０１３２】即ち、第１の固定磁性層１１及び第２の固
定磁性層１２は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合
金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。
また非磁性中間層１０は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒ
ｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成され
ていることが好ましい。非磁性導電層３はＣｕ、Ｃｒな
どで形成されている。
定磁性層１２は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合
金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。
また非磁性中間層１０は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒ
ｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成され
ていることが好ましい。非磁性導電層３はＣｕ、Ｃｒな
どで形成されている。
【０１３３】また、本実施形態では、第１のフリー磁性
層２０と第２のフリー磁性層２２との間に介在する非磁
性中間層２１は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ
のうち１種あるいは２種以上の合金で形成されているこ
とが好ましい。前記第１の固定磁性層１１の磁化と第２
の固定磁性層１２の磁化は、互いに反平行に磁化された
フェリ状態となっており、例えば第１の固定磁性層１１
の磁化は先の第１実施形態の構造と同等に、第２の固定
磁性層１２の磁化は先の第１実施形態の構造と同等の方
向に固定されている。
層２０と第２のフリー磁性層２２との間に介在する非磁
性中間層２１は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ
のうち１種あるいは２種以上の合金で形成されているこ
とが好ましい。前記第１の固定磁性層１１の磁化と第２
の固定磁性層１２の磁化は、互いに反平行に磁化された
フェリ状態となっており、例えば第１の固定磁性層１１
の磁化は先の第１実施形態の構造と同等に、第２の固定
磁性層１２の磁化は先の第１実施形態の構造と同等の方
向に固定されている。
【０１３４】図９と図１０に示す非磁性導電層３の上に
は、第１のフリー磁性層２０が形成されている。図９、
図１０に示すように前記第１のフリー磁性層２０は２層
で形成されており、非磁性導電層３に接する側にＣｏか
らなる第１のフリー層２７が形成されている。非磁性導
電層３に接する側にＣｏからなる第１のフリー層２７を
形成するのは、第１に△Ｒ／Ｒを大きくできることと、
第２に非磁性導電層３との元素拡散を防止するためであ
る。前記第１のフリー層２７の上にはＮｉＦｅ合金など
からなる第１のフリー層２８が形成されている。さら
に、第２のフリー層２８上には、非磁性中間層２１が形
成されている。そして前記非磁性中間層２１の上には、
第２のフリー磁性層２２が形成され、さらに前記第２の
フリー磁性層２２上には保護層５が形成されている。前
記第２のフリー磁性層２２は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、
ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成さ
れている。
は、第１のフリー磁性層２０が形成されている。図９、
図１０に示すように前記第１のフリー磁性層２０は２層
で形成されており、非磁性導電層３に接する側にＣｏか
らなる第１のフリー層２７が形成されている。非磁性導
電層３に接する側にＣｏからなる第１のフリー層２７を
形成するのは、第１に△Ｒ／Ｒを大きくできることと、
第２に非磁性導電層３との元素拡散を防止するためであ
る。前記第１のフリー層２７の上にはＮｉＦｅ合金など
からなる第１のフリー層２８が形成されている。さら
に、第２のフリー層２８上には、非磁性中間層２１が形
成されている。そして前記非磁性中間層２１の上には、
第２のフリー磁性層２２が形成され、さらに前記第２の
フリー磁性層２２上には保護層５が形成されている。前
記第２のフリー磁性層２２は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、
ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成さ
れている。
【０１３５】図９、図１０に示す反強磁性層１から保護
層５までの積層体Ｓ２は、その側面が傾斜面に削られ、
前記積層体Ｓ２は断面等脚台形状に形成されている。前
記積層体Ｓ２の両側には、先の実施形態の構造と同様に
縦バイアス層７と電流リード層８が積層されている。前
記縦バイアス層７が図示Ｘ１方向と１８０度反対方向に
磁化されていることによって縦バイアス磁界がフリー磁
性層２０に印加され、フリー磁性層２０の磁化が検出電
流磁界が印加されていない状態において図示Ｘ１方向と
概略１８０度反対方向に揃えられている。
層５までの積層体Ｓ２は、その側面が傾斜面に削られ、
前記積層体Ｓ２は断面等脚台形状に形成されている。前
記積層体Ｓ２の両側には、先の実施形態の構造と同様に
縦バイアス層７と電流リード層８が積層されている。前
記縦バイアス層７が図示Ｘ１方向と１８０度反対方向に
磁化されていることによって縦バイアス磁界がフリー磁
性層２０に印加され、フリー磁性層２０の磁化が検出電
流磁界が印加されていない状態において図示Ｘ１方向と
概略１８０度反対方向に揃えられている。
【０１３６】図９、図１０に示す第１のフリー磁性層２
０と第２のフリー磁性層２２の間には非磁性中間層２１
が介在され、前記第１のフリー磁性層２０と第２のフリ
ー磁性層２２間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互
作用）によって、前記第１のフリー磁性層２０の磁化と
第２のフリー磁性層２２の磁化は互いに反平行状態（フ
ェリ状態）にされている。
０と第２のフリー磁性層２２の間には非磁性中間層２１
が介在され、前記第１のフリー磁性層２０と第２のフリ
ー磁性層２２間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互
作用）によって、前記第１のフリー磁性層２０の磁化と
第２のフリー磁性層２２の磁化は互いに反平行状態（フ
ェリ状態）にされている。
【０１３７】図９、図１０に示すスピンバルブ型薄膜磁
気素子では、例えば第１のフリー磁性層２０の膜厚ｔＦ
1は、第２のフリー磁性層２２の膜厚ｔＦ2よりも小さく
形成されている。そして、前記第１のフリー磁性層２０
の磁気的膜厚（Ｍｓ・ｔＦ1）は、第２のフリー磁性層
２２の磁気的膜厚（Ｍｓ・ｔＦ2）よりも小さく設定さ
れており、検出電流磁界が作用していない状態におい
て、縦バイアス層７から図示Ｘ１方向と概略１８０度反
対方向にバイアス磁界が与えられると、磁気的膜厚（Ｍ
ｓ・ｔＦ2）の大きい第２のフリー磁性層２２の磁化が
前記バイアス磁界の影響を受けて図示Ｘ１方向と概略１
８０°反対方向に揃えられるとともに、前記第２のフリ
ー磁性層２２との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）に
よって、磁気的膜厚（Ｍｓ・ｔＦ1）の小さい第１のフ
リー磁性層２０の磁化は図示Ｘ１に近い方向に揃えられ
るようになっている。
気素子では、例えば第１のフリー磁性層２０の膜厚ｔＦ
1は、第２のフリー磁性層２２の膜厚ｔＦ2よりも小さく
形成されている。そして、前記第１のフリー磁性層２０
の磁気的膜厚（Ｍｓ・ｔＦ1）は、第２のフリー磁性層
２２の磁気的膜厚（Ｍｓ・ｔＦ2）よりも小さく設定さ
れており、検出電流磁界が作用していない状態におい
て、縦バイアス層７から図示Ｘ１方向と概略１８０度反
対方向にバイアス磁界が与えられると、磁気的膜厚（Ｍ
ｓ・ｔＦ2）の大きい第２のフリー磁性層２２の磁化が
前記バイアス磁界の影響を受けて図示Ｘ１方向と概略１
８０°反対方向に揃えられるとともに、前記第２のフリ
ー磁性層２２との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）に
よって、磁気的膜厚（Ｍｓ・ｔＦ1）の小さい第１のフ
リー磁性層２０の磁化は図示Ｘ１に近い方向に揃えられ
るようになっている。
【０１３８】ただし、本第２実施形態においても、検出
電流磁界Ｈjが作用した場合、フリー磁性層２０、２２
の磁化の方向と固定磁性層１１、１２の磁化の方向が図
３に示す場合と同等の角度関係となる。しかし、本第２
実施形態ではフリー磁性層が第１のフリー磁性層２０と
第２のフリー磁性層２２の２層構造からなるので、磁気
的膜厚の大きな第２のフリー磁性層２２の磁化の方向が
図３に示す第１実施形態の場合のフリー磁性層４の磁化
Ｍfの方向と同じ方向になり、磁気的膜厚の小さな第１
のフリー磁性層２０の磁化の方向が図３に示す第１実施
形態の場合のフリー磁性層４の磁化Ｍfの方向と１８０
度反対方向になる。
電流磁界Ｈjが作用した場合、フリー磁性層２０、２２
の磁化の方向と固定磁性層１１、１２の磁化の方向が図
３に示す場合と同等の角度関係となる。しかし、本第２
実施形態ではフリー磁性層が第１のフリー磁性層２０と
第２のフリー磁性層２２の２層構造からなるので、磁気
的膜厚の大きな第２のフリー磁性層２２の磁化の方向が
図３に示す第１実施形態の場合のフリー磁性層４の磁化
Ｍfの方向と同じ方向になり、磁気的膜厚の小さな第１
のフリー磁性層２０の磁化の方向が図３に示す第１実施
形態の場合のフリー磁性層４の磁化Ｍfの方向と１８０
度反対方向になる。
【０１３９】図９と図１０のＹ方向から磁気記録媒体の
外部磁界が侵入してくると、前記第１のフリー磁性層２
０と第２のフリー磁性層２２の磁化はフェリ状態を保ち
ながら、前記外部磁界の影響を受けて回転する。そし
て、△Ｒ／Ｒに奇与する第１のフリー磁性層２０の変動
磁化と、第２の固定磁性層１２の固定磁化との関係によ
って電気抵抗が変化し、外部磁界が電気抵抗変化として
検出される。その際、縦バイアス層７の磁化によりフリ
ー磁性層２０、２２に縦バイアス磁界が印加されている
ので、バルクハウゼンノイズを生じない円滑な抵抗変化
を得ることができる。本第２実施形態の構造において、
その他の効果については先の第１実施形態のスピンバル
ブ型磁気抵抗効果素子と同等であり、検出電流磁界Ｈj
が作用した場合に第１のフリー磁性層２０の磁化の向き
と第２のフリー磁性層２２の磁化の向きとが共に固定磁
性層２の磁化の向きと直交するように構成され、これに
よりアシンメトリを減少させることができる。
外部磁界が侵入してくると、前記第１のフリー磁性層２
０と第２のフリー磁性層２２の磁化はフェリ状態を保ち
ながら、前記外部磁界の影響を受けて回転する。そし
て、△Ｒ／Ｒに奇与する第１のフリー磁性層２０の変動
磁化と、第２の固定磁性層１２の固定磁化との関係によ
って電気抵抗が変化し、外部磁界が電気抵抗変化として
検出される。その際、縦バイアス層７の磁化によりフリ
ー磁性層２０、２２に縦バイアス磁界が印加されている
ので、バルクハウゼンノイズを生じない円滑な抵抗変化
を得ることができる。本第２実施形態の構造において、
その他の効果については先の第１実施形態のスピンバル
ブ型磁気抵抗効果素子と同等であり、検出電流磁界Ｈj
が作用した場合に第１のフリー磁性層２０の磁化の向き
と第２のフリー磁性層２２の磁化の向きとが共に固定磁
性層２の磁化の向きと直交するように構成され、これに
よりアシンメトリを減少させることができる。
【０１４０】「第３実施形態」図１１と図１２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の構
造を模式図的に示した横断面図である。この形態の磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ３は、図１〜図３に示す
ように基板に近い底部側に反強磁性層を備えたボトムタ
イプスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の膜構成を逆にし
て形成したトップタイプスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子である。
明の第３の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子の構
造を模式図的に示した横断面図である。この形態の磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子ＧＭＲ３は、図１〜図３に示す
ように基板に近い底部側に反強磁性層を備えたボトムタ
イプスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の膜構成を逆にし
て形成したトップタイプスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子である。
【０１４１】即ち、図１１と図１２に示すスピンバルブ
型薄膜磁気素子ＧＭＲ３にあっては下地膜３０、ＮｉＦ
ｅ膜３２、Ｃｏ膜３３（ＮｉＦｅ膜３２とＣｏ膜３３を
合わせてフリー磁性層３１）、非磁性導電層３４、第２
の固定磁性層３５、非磁性中間層３６、第１の固定磁性
層３７、反強磁性層３８、保護層３９の順で積層されて
積層体Ｓ３が構成されている。前記反強磁性層３８は、
先の第１実施形態の反強磁性層１と同等のＰｔＭｎ合金
あるいはＸＭｎ合金、ＸＭｎＸ’合金で形成されている
ことが好ましい。
型薄膜磁気素子ＧＭＲ３にあっては下地膜３０、ＮｉＦ
ｅ膜３２、Ｃｏ膜３３（ＮｉＦｅ膜３２とＣｏ膜３３を
合わせてフリー磁性層３１）、非磁性導電層３４、第２
の固定磁性層３５、非磁性中間層３６、第１の固定磁性
層３７、反強磁性層３８、保護層３９の順で積層されて
積層体Ｓ３が構成されている。前記反強磁性層３８は、
先の第１実施形態の反強磁性層１と同等のＰｔＭｎ合金
あるいはＸＭｎ合金、ＸＭｎＸ’合金で形成されている
ことが好ましい。
【０１４２】次に図１１と図１２に示す第１の固定磁性
層３７と第２の固定磁性層３５との間に介在する非磁性
中間層３６は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕの
うち１種あるいは２種以上の合金で形成されていること
が好ましい。図１１と図１２に示すスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子ＧＭＲ３では、例えば第１の固定磁性層３
７の膜厚ｔＰ1は、第２の固定磁性層３５の膜厚ｔＰ2と
異なる値で形成され、例えば前記第１の固定磁性層３７
の膜厚ｔＰ1の方が、第２の固定磁性層３５の膜厚ｔＰ2
よりも厚く形成されている。前記第１の固定磁性層３７
の磁化と第２の固定磁性層３５の磁化は、互いに反平行
に磁化されたフェリ状態となっており、例えば第１の固
定磁性層３７及び第２の固定磁性層３５の磁化は図１１
に示すＹ方向成分及び図１２に示すＸ1方向成分を有す
る方向に固定されている。なお、図１２に示すように、
下地膜３０から保護層３９までの積層体Ｓ３の左右両側
には、先の第１実施形態の構造と同様に縦バイアス層７
と電流リード層８とが形成されており、前記縦バイアス
層７から縦バイアス磁界が印加されることによって、フ
リー磁性層３１の磁化が図示Ｘ１方向と１８０度反対方
向に揃えられている。
層３７と第２の固定磁性層３５との間に介在する非磁性
中間層３６は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕの
うち１種あるいは２種以上の合金で形成されていること
が好ましい。図１１と図１２に示すスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子ＧＭＲ３では、例えば第１の固定磁性層３
７の膜厚ｔＰ1は、第２の固定磁性層３５の膜厚ｔＰ2と
異なる値で形成され、例えば前記第１の固定磁性層３７
の膜厚ｔＰ1の方が、第２の固定磁性層３５の膜厚ｔＰ2
よりも厚く形成されている。前記第１の固定磁性層３７
の磁化と第２の固定磁性層３５の磁化は、互いに反平行
に磁化されたフェリ状態となっており、例えば第１の固
定磁性層３７及び第２の固定磁性層３５の磁化は図１１
に示すＹ方向成分及び図１２に示すＸ1方向成分を有す
る方向に固定されている。なお、図１２に示すように、
下地膜３０から保護層３９までの積層体Ｓ３の左右両側
には、先の第１実施形態の構造と同様に縦バイアス層７
と電流リード層８とが形成されており、前記縦バイアス
層７から縦バイアス磁界が印加されることによって、フ
リー磁性層３１の磁化が図示Ｘ１方向と１８０度反対方
向に揃えられている。
【０１４３】ただし、本第３実施形態においても、検出
電流磁界Ｈjが作用した場合、フリー磁性層３１の磁化
の方向と固定磁性層３５、３７の磁化の方向が図３に示
す場合とから類推されるものと同様の角度関係となる。
電流磁界Ｈjが作用した場合、フリー磁性層３１の磁化
の方向と固定磁性層３５、３７の磁化の方向が図３に示
す場合とから類推されるものと同様の角度関係となる。
【０１４４】図１１と図１２におけるスピンバルブ型磁
気抵抗効果素子ＧＭＲ３では、前記電流リード層８から
フリー磁性層３１、非磁性導電層３４、及び固定磁性層
３５、３７に検出電流が与えられる。記録媒体から図１
２に示す図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー磁性
層３１の磁化は図示Ｘ１方向と１８０度反対方向からＹ
方向に変動し、このときの非磁性導電層３４とフリー磁
性層３１との界面、及び非磁性導電層３４と第２の固定
磁性層３５との界面でスピンに依存した伝導電子の散乱
が起こることにより、電気抵抗が変化し、記録媒体から
の洩れ磁界が検出される。その際、縦バイアス層７の磁
化によりフリー磁性層３１に縦バイアス磁界が印加さ
れ、検出電流により検出電流磁界Ｈjが作用される結果
として図３に示す磁化方向から類推される場合と同様
に、フリー磁性層３１の磁化の方向と固定磁性層３５、
３７の磁化の方向が９０度に交差した状態となり、この
状態のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３に記録
媒体からの漏れ磁界が作用してフリー磁性層３１の磁化
の向きが回転するので、大きな抵抗変化を得ることがで
きるとともに、縦バイアスによりフリー磁性層３１を単
磁区化できるのでバルクハウゼンノイズを生じない円滑
な抵抗変化を得ることができる。本第３実施形態の構造
において、その他の効果については先の第１実施形態の
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子と同等であり、即ち、
検出電流磁界Ｈjが作用した場合にフリー磁性層３１の
磁化の向きが第１の固定磁性層３７あるいは第２の固定
磁性層３５の磁化の向きと直交するように構成され、こ
れによりアシンメトリを減少させることができる。
気抵抗効果素子ＧＭＲ３では、前記電流リード層８から
フリー磁性層３１、非磁性導電層３４、及び固定磁性層
３５、３７に検出電流が与えられる。記録媒体から図１
２に示す図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー磁性
層３１の磁化は図示Ｘ１方向と１８０度反対方向からＹ
方向に変動し、このときの非磁性導電層３４とフリー磁
性層３１との界面、及び非磁性導電層３４と第２の固定
磁性層３５との界面でスピンに依存した伝導電子の散乱
が起こることにより、電気抵抗が変化し、記録媒体から
の洩れ磁界が検出される。その際、縦バイアス層７の磁
化によりフリー磁性層３１に縦バイアス磁界が印加さ
れ、検出電流により検出電流磁界Ｈjが作用される結果
として図３に示す磁化方向から類推される場合と同様
に、フリー磁性層３１の磁化の方向と固定磁性層３５、
３７の磁化の方向が９０度に交差した状態となり、この
状態のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３に記録
媒体からの漏れ磁界が作用してフリー磁性層３１の磁化
の向きが回転するので、大きな抵抗変化を得ることがで
きるとともに、縦バイアスによりフリー磁性層３１を単
磁区化できるのでバルクハウゼンノイズを生じない円滑
な抵抗変化を得ることができる。本第３実施形態の構造
において、その他の効果については先の第１実施形態の
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子と同等であり、即ち、
検出電流磁界Ｈjが作用した場合にフリー磁性層３１の
磁化の向きが第１の固定磁性層３７あるいは第２の固定
磁性層３５の磁化の向きと直交するように構成され、こ
れによりアシンメトリを減少させることができる。
【０１４５】「第４実施形態」図１３は、本発明の第４
実施形態のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を模式図的
に示した横断面図、図１４は図１３に示すスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子を記録媒体との対向面から見た場合
の断面構造を模式的に示す断面図である。この第４実施
形態のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４は、図
９と１０に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子の積層の順
番を逆にしたものである。即ち、下から、下地膜４０、
第２のフリー磁性層４１、非磁性中間層４２、第１のフ
リー磁性層４３、非磁性導電層４６、第２の固定磁性層
４７、非磁性中間層４８、第１の固定磁性層４９、反強
磁性層５０、及び保護層５１の順で積層されたトップタ
イプのスピンバルブ型磁気抵抗効果素子とされている。
前記下地膜４０及び保護層５１は例えばＴａなどで形成
されている。前記反強磁性層５０は、ＰｔＭｎ合金、Ｘ
Ｍｎ合金、あるいはＸＰｔＸ’合金で形成されているこ
とが好ましい。
実施形態のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を模式図的
に示した横断面図、図１４は図１３に示すスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子を記録媒体との対向面から見た場合
の断面構造を模式的に示す断面図である。この第４実施
形態のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４は、図
９と１０に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子の積層の順
番を逆にしたものである。即ち、下から、下地膜４０、
第２のフリー磁性層４１、非磁性中間層４２、第１のフ
リー磁性層４３、非磁性導電層４６、第２の固定磁性層
４７、非磁性中間層４８、第１の固定磁性層４９、反強
磁性層５０、及び保護層５１の順で積層されたトップタ
イプのスピンバルブ型磁気抵抗効果素子とされている。
前記下地膜４０及び保護層５１は例えばＴａなどで形成
されている。前記反強磁性層５０は、ＰｔＭｎ合金、Ｘ
Ｍｎ合金、あるいはＸＰｔＸ’合金で形成されているこ
とが好ましい。
【０１４６】第１の固定磁性層４９及び第２の固定磁性
層４７は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ある
いはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。また非磁
性中間層４８は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ
のうち１種あるいは２種以上の合金で形成されているこ
とが好ましい。さらに非磁性導電層４６はＣｕなどで形
成されている。
層４７は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ある
いはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。また非磁
性中間層４８は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕ
のうち１種あるいは２種以上の合金で形成されているこ
とが好ましい。さらに非磁性導電層４６はＣｕなどで形
成されている。
【０１４７】図１４に示すスピンパルプ型磁気抵抗効果
素子ＧＭＲ４では、フリー磁性層が２層に分断されて形
成されており、非磁性導電層４６に接する側に第１のフ
リー磁性層４３が形成され、もう一方のフリー磁性層
が、第２のフリー磁性層４１となっている。図１４に示
すように前記第１のフリー磁性層４３は２層で形成され
ており、非磁性導電層４６に接する側に形成された第１
フリー層４５はＣｏ膜で形成されている。また、非磁性
中間層４２に接する側に形成された第１フリー層４４
と、第２のフリー磁性層４１は、例えばＮｉＦｅ合金、
ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成さ
れていて、これらの積層により積層体Ｓ４が構成されて
いる。
素子ＧＭＲ４では、フリー磁性層が２層に分断されて形
成されており、非磁性導電層４６に接する側に第１のフ
リー磁性層４３が形成され、もう一方のフリー磁性層
が、第２のフリー磁性層４１となっている。図１４に示
すように前記第１のフリー磁性層４３は２層で形成され
ており、非磁性導電層４６に接する側に形成された第１
フリー層４５はＣｏ膜で形成されている。また、非磁性
中間層４２に接する側に形成された第１フリー層４４
と、第２のフリー磁性層４１は、例えばＮｉＦｅ合金、
ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成さ
れていて、これらの積層により積層体Ｓ４が構成されて
いる。
【０１４８】図１４に示す下地膜４０から保護層５１ま
での構成の積層体Ｓ４は、その側面が傾斜面に削られ、
前記積層体Ｓ４は断面台形状で形成されている。前記積
層体Ｓ４の傾斜部分の両側には、先の構造と同様に縦バ
イアス層７と電流リード層８とが積層されており、前記
縦バイアス層７が図示Ｘ１方向と１８０度反対方向に磁
化されていることによりバイアス磁界がフリー磁性層４
３に作用され、フリー磁性層４３の磁化が図示Ｘ１方向
と概略１８０度反対方向に揃えられている。
での構成の積層体Ｓ４は、その側面が傾斜面に削られ、
前記積層体Ｓ４は断面台形状で形成されている。前記積
層体Ｓ４の傾斜部分の両側には、先の構造と同様に縦バ
イアス層７と電流リード層８とが積層されており、前記
縦バイアス層７が図示Ｘ１方向と１８０度反対方向に磁
化されていることによりバイアス磁界がフリー磁性層４
３に作用され、フリー磁性層４３の磁化が図示Ｘ１方向
と概略１８０度反対方向に揃えられている。
【０１４９】図１３と図１４に示す第１のフリー磁性層
４３と第２のフリー磁性層４１の間には非磁性中間層４
２が介在され、前記第１のフリー磁性層４３と第２のフ
リー磁性層４１間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相
互作用）によって、前記第１のフリー磁性層４３の磁化
と第２のフリー磁性層４１の磁化は１８０度反対方向の
反平行状態（フェリ状態）となっている。図１４に示す
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４では、例えば
第１のフリー磁性層４３の膜厚ｔＦ1は、第２のフリー
磁性層４１の膜厚ｔＦ2より大きく形成されている。そ
して前記第１のフリー磁性層４３の磁気的膜厚（Ｍｓ・
ｔＦ1）は、第２のフリー磁性層４１の磁気的膜厚（Ｍ
ｓ・ｔＦ2）よりも大きくなるように設定されており、
縦バイアス層７から図示Ｘ１方向と１８０度反対方向に
バイアス磁界が与えられると、磁気的膜厚（Ｍｓ・ｔＦ
1）の大きい第１のフリー磁性層４３の磁化が前記バイ
アス磁界の影響を受けて、図示Ｘ１方向と概略１８０度
反対方向に揃えられ、前記第１のフリー磁性層４３との
交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって磁気的膜厚
（Ｍｓ・ｔＦ2）の小さい第２のフリー磁性層４１の磁
化は図示Ｘ１方向に近い方向に揃えられる。また本発明
では、第１のフリー磁性層４３と第２のフリー磁性層４
１との間に介在する非磁性中間層４２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。
４３と第２のフリー磁性層４１の間には非磁性中間層４
２が介在され、前記第１のフリー磁性層４３と第２のフ
リー磁性層４１間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相
互作用）によって、前記第１のフリー磁性層４３の磁化
と第２のフリー磁性層４１の磁化は１８０度反対方向の
反平行状態（フェリ状態）となっている。図１４に示す
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４では、例えば
第１のフリー磁性層４３の膜厚ｔＦ1は、第２のフリー
磁性層４１の膜厚ｔＦ2より大きく形成されている。そ
して前記第１のフリー磁性層４３の磁気的膜厚（Ｍｓ・
ｔＦ1）は、第２のフリー磁性層４１の磁気的膜厚（Ｍ
ｓ・ｔＦ2）よりも大きくなるように設定されており、
縦バイアス層７から図示Ｘ１方向と１８０度反対方向に
バイアス磁界が与えられると、磁気的膜厚（Ｍｓ・ｔＦ
1）の大きい第１のフリー磁性層４３の磁化が前記バイ
アス磁界の影響を受けて、図示Ｘ１方向と概略１８０度
反対方向に揃えられ、前記第１のフリー磁性層４３との
交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって磁気的膜厚
（Ｍｓ・ｔＦ2）の小さい第２のフリー磁性層４１の磁
化は図示Ｘ１方向に近い方向に揃えられる。また本発明
では、第１のフリー磁性層４３と第２のフリー磁性層４
１との間に介在する非磁性中間層４２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。
【０１５０】なお、本実施形態において、第１のフリー
磁性層４３の膜厚ｔＦ1が、第２のフリー磁性層４１の
膜厚ｔＦ2よりも小さく形成されても良く、前記第１の
フリ一磁性層４３の磁気的膜厚（ＭＳ・ｔＦ1）が第２
のフリー磁性層４１の磁気的膜厚（ＭＳ・ｔＦ2）より
も小さく設定されていてもよい。ただしその場合、大き
な磁気的膜厚とした第２のフリー磁性層４１の磁化の方
向がＸ１方向と概略１８０度反対方向に向き、小さな磁
気的膜厚とした第１のフリー磁性層４３の磁化の方向が
Ｘ１方向に近い方向となる。
磁性層４３の膜厚ｔＦ1が、第２のフリー磁性層４１の
膜厚ｔＦ2よりも小さく形成されても良く、前記第１の
フリ一磁性層４３の磁気的膜厚（ＭＳ・ｔＦ1）が第２
のフリー磁性層４１の磁気的膜厚（ＭＳ・ｔＦ2）より
も小さく設定されていてもよい。ただしその場合、大き
な磁気的膜厚とした第２のフリー磁性層４１の磁化の方
向がＸ１方向と概略１８０度反対方向に向き、小さな磁
気的膜厚とした第１のフリー磁性層４３の磁化の方向が
Ｘ１方向に近い方向となる。
【０１５１】ただし、本第４実施形態においても、検出
電流磁界Ｈjが作用した場合、フリー磁性層４１、４３
の磁化の方向と固定磁性層４９、４７の磁化の方向が図
３から類推されるものと同様の角度関係となる。しか
し、本第４実施形態ではフリー磁性層が第１のフリー磁
性層４３と第２のフリー磁性層４１の２層構造からなる
ので、磁気的膜厚の大きな第１のフリー磁性層４３の磁
化の方向が前記第３の実施形態の場合のフリー磁性層４
の磁化Ｍfの方向に相当する方向になり、磁気的膜厚の
小さな第２のフリー磁性層４１の磁化の方向が第３の実
施形態の場合のフリー磁性層４の磁化Ｍfの方向と１８
０度反対方向になる。
電流磁界Ｈjが作用した場合、フリー磁性層４１、４３
の磁化の方向と固定磁性層４９、４７の磁化の方向が図
３から類推されるものと同様の角度関係となる。しか
し、本第４実施形態ではフリー磁性層が第１のフリー磁
性層４３と第２のフリー磁性層４１の２層構造からなる
ので、磁気的膜厚の大きな第１のフリー磁性層４３の磁
化の方向が前記第３の実施形態の場合のフリー磁性層４
の磁化Ｍfの方向に相当する方向になり、磁気的膜厚の
小さな第２のフリー磁性層４１の磁化の方向が第３の実
施形態の場合のフリー磁性層４の磁化Ｍfの方向と１８
０度反対方向になる。
【０１５２】図１４に示すスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子ＧＭＲ４に対して図示Ｙ方向から磁気記録媒体から
の外部磁界が侵入してくると、前記第１のフリー磁性層
４３と第２のフリー磁性層４１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△Ｒ／Ｒに奇与する第１のフリー磁性層４３の磁化方
向と、第２の固定磁性層４７の固定磁化との関係によっ
て電気抵抗が変化し、外部磁界の信号が検出される。そ
の際、縦バイアス層７の作用させるバイアス磁界により
フリー磁性層４１、４３が単磁区化されているので、バ
ルクハウゼンノイズを生じない円滑な抵抗変化を得るこ
とができる。
素子ＧＭＲ４に対して図示Ｙ方向から磁気記録媒体から
の外部磁界が侵入してくると、前記第１のフリー磁性層
４３と第２のフリー磁性層４１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△Ｒ／Ｒに奇与する第１のフリー磁性層４３の磁化方
向と、第２の固定磁性層４７の固定磁化との関係によっ
て電気抵抗が変化し、外部磁界の信号が検出される。そ
の際、縦バイアス層７の作用させるバイアス磁界により
フリー磁性層４１、４３が単磁区化されているので、バ
ルクハウゼンノイズを生じない円滑な抵抗変化を得るこ
とができる。
【０１５３】本第４実施形態の構造において、その他の
効果については先の第１実施形態のスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子と同等であり、検出電流磁界Ｈjが作用し
た場合にフリー磁性層４３、４１の磁化の向きが第１の
固定磁性層４９あるいは第２の固定磁性層４７の磁化の
向きと直交するように構成され、これによりアシンメト
リを減少させることができる。
効果については先の第１実施形態のスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子と同等であり、検出電流磁界Ｈjが作用し
た場合にフリー磁性層４３、４１の磁化の向きが第１の
固定磁性層４９あるいは第２の固定磁性層４７の磁化の
向きと直交するように構成され、これによりアシンメト
リを減少させることができる。
【０１５４】
【実施例】以下の積層構造のスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子を用いて試験を行った。アルチック（Ａｌ2Ｏ3-
ＴｉＣ）基板／アルミナ下地層（Ａｌ2Ｏ3下地層）／下
部シールド層；非晶質Ｃｏ-Ｎｂ-Ｚｒ合金膜；厚さ１×
１０-6ｍ）／下部ギャップ層（Ａｌ2Ｏ3層：厚さ５００
Å）／下地層；Ｔａ（厚さ３０Å）／反強磁性層；Ｐｔ
Ｍｎ（厚さ３００Å）／第１の固定磁性層；Ｃｏ（厚さ
１５Å）／非磁性中間層；Ｒｕ（厚さ８Å）／第２の固
定磁性層；Ｃｏ（厚さ２０Å）／非磁性導電層；Ｃｕ
（厚さ２７Å）／フリー磁性層；Ｃｏ（厚さ１０Å）＋
ＮｉＦｅ（厚さ５０Å）／保護層；Ｔａ（厚さ３０Å）
／上部ギャップ層（Ａｌ2Ｏ3層：厚さ８５０Å）／上部
シールド層；パーマロイ（Ｎｉ-Ｆｅ合金；厚さ３×１
０-6ｍ）の積層構造の積層体に対し、その両側に縦バイ
アス層（Ｃｏ-Ｐｔ合金、厚さ３００Å）と電流リード
層（Ｃｒ層、厚さ１２００Å）を積層した構造のスピン
バルブ型磁気抵抗効果素子を製造する場合に本発明方法
を適用した。
果素子を用いて試験を行った。アルチック（Ａｌ2Ｏ3-
ＴｉＣ）基板／アルミナ下地層（Ａｌ2Ｏ3下地層）／下
部シールド層；非晶質Ｃｏ-Ｎｂ-Ｚｒ合金膜；厚さ１×
１０-6ｍ）／下部ギャップ層（Ａｌ2Ｏ3層：厚さ５００
Å）／下地層；Ｔａ（厚さ３０Å）／反強磁性層；Ｐｔ
Ｍｎ（厚さ３００Å）／第１の固定磁性層；Ｃｏ（厚さ
１５Å）／非磁性中間層；Ｒｕ（厚さ８Å）／第２の固
定磁性層；Ｃｏ（厚さ２０Å）／非磁性導電層；Ｃｕ
（厚さ２７Å）／フリー磁性層；Ｃｏ（厚さ１０Å）＋
ＮｉＦｅ（厚さ５０Å）／保護層；Ｔａ（厚さ３０Å）
／上部ギャップ層（Ａｌ2Ｏ3層：厚さ８５０Å）／上部
シールド層；パーマロイ（Ｎｉ-Ｆｅ合金；厚さ３×１
０-6ｍ）の積層構造の積層体に対し、その両側に縦バイ
アス層（Ｃｏ-Ｐｔ合金、厚さ３００Å）と電流リード
層（Ｃｒ層、厚さ１２００Å）を積層した構造のスピン
バルブ型磁気抵抗効果素子を製造する場合に本発明方法
を適用した。
【０１５５】先に図７を基に説明した製造方法を実施し
て上記積層構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を製
造した。まず、アルチック（Ａｌ2Ｏ3-ＴｉＣ）／Ａｌ2
Ｏ3下地層からなるウェハ基板上にスパッタ装置を用い
て厚さ１×１０-6ｍの下部シールド層を成膜した。この
ウェハ基板上にスパッタ装置を用いて厚さ５００Åの下
部ギャップ層（アルミナ層）を形成し、その上にＴａ下
地層、反強磁性層を成膜し、次に、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を順次
先に記載した膜厚になるように成膜した。また、前記第
１の固定磁性層と第２の固定磁性層を成膜する場合に、
個々にトラック幅方向に対して９０度交差する方向に磁
界８ｋＡ／ｍを印加した。続いて非磁性導電層を成膜
し、続いてトラック幅方向に沿う第１の方向に第１の磁
界を印加しながらフリー磁性層を成膜し、更に保護層を
スパッタ装置で形成した。
て上記積層構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を製
造した。まず、アルチック（Ａｌ2Ｏ3-ＴｉＣ）／Ａｌ2
Ｏ3下地層からなるウェハ基板上にスパッタ装置を用い
て厚さ１×１０-6ｍの下部シールド層を成膜した。この
ウェハ基板上にスパッタ装置を用いて厚さ５００Åの下
部ギャップ層（アルミナ層）を形成し、その上にＴａ下
地層、反強磁性層を成膜し、次に、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を順次
先に記載した膜厚になるように成膜した。また、前記第
１の固定磁性層と第２の固定磁性層を成膜する場合に、
個々にトラック幅方向に対して９０度交差する方向に磁
界８ｋＡ／ｍを印加した。続いて非磁性導電層を成膜
し、続いてトラック幅方向に沿う第１の方向に第１の磁
界を印加しながらフリー磁性層を成膜し、更に保護層を
スパッタ装置で形成した。
【０１５６】次に、図７Ｂに示すようにトラック幅方向
に対して直交する方向ＤAに対し、角度θ（θ＝１０
°）だけ傾斜させた第２の方向Ｄ2に第２の磁界Ｈ2（磁
界強さ４００ｋＡ／ｍを印加しながら第１の熱処理温度
（５２３Ｋ；２５０℃）に加熱後徐冷する第１の熱処理
（第１のアニール処理）を施す。この第１の熱処理によ
って反強磁性層を構成するＰｔＭｎ合金が不規則構造か
ら規則構造化されて磁気的交換結合力が発揮され、第１
の固定磁性層の磁化の向きを第２の方向Ｄ2に固定する
ことができる。また、この第１の熱処理の際に第２の磁
界Ｈ2を印加している間、第１の固定磁性層と第２の固
定磁性層の磁化は両方とも第２の方向Ｄ2に向くが、第
２の磁界Ｈ2を取り去ると第１の固定磁性層が第２の固
定磁性層に作用させる磁気的交換結合磁界（ＲＫＫ相互
作用）によって第２の固定磁性層の磁化の向きは第１の
固定磁性層の磁化の向きと１８０度反対向きの反平行状
態となる。
に対して直交する方向ＤAに対し、角度θ（θ＝１０
°）だけ傾斜させた第２の方向Ｄ2に第２の磁界Ｈ2（磁
界強さ４００ｋＡ／ｍを印加しながら第１の熱処理温度
（５２３Ｋ；２５０℃）に加熱後徐冷する第１の熱処理
（第１のアニール処理）を施す。この第１の熱処理によ
って反強磁性層を構成するＰｔＭｎ合金が不規則構造か
ら規則構造化されて磁気的交換結合力が発揮され、第１
の固定磁性層の磁化の向きを第２の方向Ｄ2に固定する
ことができる。また、この第１の熱処理の際に第２の磁
界Ｈ2を印加している間、第１の固定磁性層と第２の固
定磁性層の磁化は両方とも第２の方向Ｄ2に向くが、第
２の磁界Ｈ2を取り去ると第１の固定磁性層が第２の固
定磁性層に作用させる磁気的交換結合磁界（ＲＫＫ相互
作用）によって第２の固定磁性層の磁化の向きは第１の
固定磁性層の磁化の向きと１８０度反対向きの反平行状
態となる。
【０１５７】この後、先の第２の磁界Ｈ2よりも小さな
第１の磁界Ｈ1をトラック幅方向に平行な第１の方向Ｄ1
に印加しながら４７３Ｋ（２００℃）に加熱するアニー
ル処理を施し、フリー磁性層の一軸異方性の向きをトラ
ック幅方向に揃えた。次に、リフトオフ法により縦バイ
アス層と電極層を形成した後、スパッタ法により上部ギ
ャップ、アルミナ層を８５０Å成膜した。次に、メッキ
法によりパーマロイ（Ｎｉ-Ｆｅ合金）の上部シールド
層を形成し、その後、記録ギャップ形成に引き続きコイ
ルを形成した。このコイル上に上部コアを形成するが、
その前にコイルを絶縁性の樹脂で覆う必要が有る。この
工程において、この積層体全体を４７３Ｋ（２００℃）
に６０分間加熱するアニール処理を施した。このアニー
ル処理は、図４ないし図６に示す磁気誘導型書込ヘッド
を備えた実用的な薄膜磁気ヘッドを製造する場合に用い
るコイル部絶縁用の熱硬化性樹脂を硬化させる場合の温
度と処理時間に相当する。この熱処理によりフリー磁性
層及び下部シールド層及び上部シールド層の一軸異方性
の方向はばらつくことになる。
第１の磁界Ｈ1をトラック幅方向に平行な第１の方向Ｄ1
に印加しながら４７３Ｋ（２００℃）に加熱するアニー
ル処理を施し、フリー磁性層の一軸異方性の向きをトラ
ック幅方向に揃えた。次に、リフトオフ法により縦バイ
アス層と電極層を形成した後、スパッタ法により上部ギ
ャップ、アルミナ層を８５０Å成膜した。次に、メッキ
法によりパーマロイ（Ｎｉ-Ｆｅ合金）の上部シールド
層を形成し、その後、記録ギャップ形成に引き続きコイ
ルを形成した。このコイル上に上部コアを形成するが、
その前にコイルを絶縁性の樹脂で覆う必要が有る。この
工程において、この積層体全体を４７３Ｋ（２００℃）
に６０分間加熱するアニール処理を施した。このアニー
ル処理は、図４ないし図６に示す磁気誘導型書込ヘッド
を備えた実用的な薄膜磁気ヘッドを製造する場合に用い
るコイル部絶縁用の熱硬化性樹脂を硬化させる場合の温
度と処理時間に相当する。この熱処理によりフリー磁性
層及び下部シールド層及び上部シールド層の一軸異方性
の方向はばらつくことになる。
【０１５８】次に、先の第２の磁界Ｈ2よりも十分に小
さな第３の磁界Ｈ3（磁界強さ８０ｋＡ／ｍ）をトラッ
ク幅方向に平行な方向Ｄ1に印加しながら４７３Ｋ（２
００℃）に加熱後に徐冷する第２の熱処理を施してフリ
ー磁性層、下部シールド層及び上部シールド層の一軸異
方性の方向をトラック幅方向に対して平行な方向Ｄ1に
揃える。次に、トラック幅方向に平行な第４の方向Ｄ4
に第４の磁界Ｈ4を印加してハードバイアス層を第４の
方向に着磁することでスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
を得た。
さな第３の磁界Ｈ3（磁界強さ８０ｋＡ／ｍ）をトラッ
ク幅方向に平行な方向Ｄ1に印加しながら４７３Ｋ（２
００℃）に加熱後に徐冷する第２の熱処理を施してフリ
ー磁性層、下部シールド層及び上部シールド層の一軸異
方性の方向をトラック幅方向に対して平行な方向Ｄ1に
揃える。次に、トラック幅方向に平行な第４の方向Ｄ4
に第４の磁界Ｈ4を印加してハードバイアス層を第４の
方向に着磁することでスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
を得た。
【０１５９】図１５は以上の製造方法により得られた２
枚の上部シールド層形成済みウェハにおいて、ウェハ上
に成膜したままの状態において上部シールド層の異方性
磁界の測定結果と、書込ヘッド形成時に付加されると想
定される熱処理が施された後の上部シールド層の異方性
磁界の測定結果と、前記第２の熱処理が施された後の上
部シールド層の異方性磁界の測定結果を示す図である。
図１５に示す測定結果から、上部シールド層の異方性磁
界の値は書込ヘッド形成時の熱処理により一旦減少して
いることがわかるが、第２の熱処理により元の異方性磁
界の大きさに回復していることがわかる。
枚の上部シールド層形成済みウェハにおいて、ウェハ上
に成膜したままの状態において上部シールド層の異方性
磁界の測定結果と、書込ヘッド形成時に付加されると想
定される熱処理が施された後の上部シールド層の異方性
磁界の測定結果と、前記第２の熱処理が施された後の上
部シールド層の異方性磁界の測定結果を示す図である。
図１５に示す測定結果から、上部シールド層の異方性磁
界の値は書込ヘッド形成時の熱処理により一旦減少して
いることがわかるが、第２の熱処理により元の異方性磁
界の大きさに回復していることがわかる。
【０１６０】図１６は以上の製造方法により得られた２
枚の上部シールド層形成後のウェハにおいて、ウェハ上
に成膜したままの状態において上部シールド層の異方性
角度分散の測定結果と、書込ヘッド形成時に付加される
と想定される熱処理が施された後の上部シールド層の異
方性角度分散の測定結果と、前記第２の熱処理が施され
た後の上部シールド層の異方性角度分散の測定結果を示
す図である。図１６において異方性角度分散として示す
α90とは、上部シールド層を形成したウェハ全面におい
て、目的とする意図した磁化容易軸の方向に対して特定
の角度以内とされた領域がウェハ全面に対して９０％存
在する場合の前記特性の角度を測定するもので、異方性
角度分散α90が５度とは、目的とする意図した磁化容易
軸の方向に対して５度以内のずれとされた領域がウェハ
全面に対して９０％の面積比率で存在することを意味す
る。換言すると、ウェハ全面において局所的な部分での
磁化容易軸のずれが、意図した方向から５度以上ずれて
いる領域が１０％存在することを意味する。
枚の上部シールド層形成後のウェハにおいて、ウェハ上
に成膜したままの状態において上部シールド層の異方性
角度分散の測定結果と、書込ヘッド形成時に付加される
と想定される熱処理が施された後の上部シールド層の異
方性角度分散の測定結果と、前記第２の熱処理が施され
た後の上部シールド層の異方性角度分散の測定結果を示
す図である。図１６において異方性角度分散として示す
α90とは、上部シールド層を形成したウェハ全面におい
て、目的とする意図した磁化容易軸の方向に対して特定
の角度以内とされた領域がウェハ全面に対して９０％存
在する場合の前記特性の角度を測定するもので、異方性
角度分散α90が５度とは、目的とする意図した磁化容易
軸の方向に対して５度以内のずれとされた領域がウェハ
全面に対して９０％の面積比率で存在することを意味す
る。換言すると、ウェハ全面において局所的な部分での
磁化容易軸のずれが、意図した方向から５度以上ずれて
いる領域が１０％存在することを意味する。
【０１６１】図１６に示す測定結果から、上部シールド
層をメッキにより形成したままの状態では、異方性の角
度分散は５度であるが書込ヘッド形成時アニール処理を
施すと、異方性の角度分散は大きくなり、その後の最終
工程後は異方性の角度分散は低下することが明らかであ
る。換言するとウェハ全面レベルにおいて先の製造方法
によれば、磁化容易軸方向の異方性分散を抑えることが
できる。
層をメッキにより形成したままの状態では、異方性の角
度分散は５度であるが書込ヘッド形成時アニール処理を
施すと、異方性の角度分散は大きくなり、その後の最終
工程後は異方性の角度分散は低下することが明らかであ
る。換言するとウェハ全面レベルにおいて先の製造方法
によれば、磁化容易軸方向の異方性分散を抑えることが
できる。
【０１６２】図１７は、図１６に示す磁化容易軸の方向
の局所的な変動に関して簡略図により説明するためのも
ので、図１７Ａに示すように上部シールド層をメッキし
たままの状態では磁化容易軸の方向ａがある程度整って
いるものが、図１７Ｂに示すように書込ヘッド形成時ア
ニール処理時に磁化容易軸の方向が乱れ、更に最終工程
においてはその乱れが修正されてメッキのままの磁化容
易軸の異方性の方向よりも更に良好に整えられているこ
とを示す。
の局所的な変動に関して簡略図により説明するためのも
ので、図１７Ａに示すように上部シールド層をメッキし
たままの状態では磁化容易軸の方向ａがある程度整って
いるものが、図１７Ｂに示すように書込ヘッド形成時ア
ニール処理時に磁化容易軸の方向が乱れ、更に最終工程
においてはその乱れが修正されてメッキのままの磁化容
易軸の異方性の方向よりも更に良好に整えられているこ
とを示す。
【０１６３】ここで例えば、上部シールド層が図１７Ｂ
に示す状態のまま磁気ヘッドを製造すると、書込ヘッド
で磁気記録媒体に磁気情報を書き込む度に上部シールド
層の磁化の状態が異なることになり、これにより影響を
受けて読出ヘッドが磁気記録媒体の磁気情報を読み出す
際の周囲の磁気条件が一定にならなくなるので、再生出
力が変動する等、磁気情報の読出精度が低下するおそれ
を有する。この点において図１７Ｃに示すように上部シ
ールド層の磁化容易軸の向きが整っていると、書込ヘッ
ドで繰り返し磁気信号の書き込みを行っても上部シール
ド層の磁化の方向性において変動はないので、上部シー
ルド層の状態がスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の読出
精度に悪影響を与えることがない。また、ウェハ全面に
おいて異方性の角度分散が小さいということは、１枚の
ウェハから多数のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を製
造する場合に上部シールド層の異方性の角度分散がウェ
ハの形成位置によって影響を受け難いこと、換言する
と、１枚のウェハから多数のスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子を製造する場合の歩留まりを向上できることを意
味する。
に示す状態のまま磁気ヘッドを製造すると、書込ヘッド
で磁気記録媒体に磁気情報を書き込む度に上部シールド
層の磁化の状態が異なることになり、これにより影響を
受けて読出ヘッドが磁気記録媒体の磁気情報を読み出す
際の周囲の磁気条件が一定にならなくなるので、再生出
力が変動する等、磁気情報の読出精度が低下するおそれ
を有する。この点において図１７Ｃに示すように上部シ
ールド層の磁化容易軸の向きが整っていると、書込ヘッ
ドで繰り返し磁気信号の書き込みを行っても上部シール
ド層の磁化の方向性において変動はないので、上部シー
ルド層の状態がスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の読出
精度に悪影響を与えることがない。また、ウェハ全面に
おいて異方性の角度分散が小さいということは、１枚の
ウェハから多数のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を製
造する場合に上部シールド層の異方性の角度分散がウェ
ハの形成位置によって影響を受け難いこと、換言する
と、１枚のウェハから多数のスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子を製造する場合の歩留まりを向上できることを意
味する。
【０１６４】図１８は先の製造方法における工程毎のフ
リー磁性層の保磁力の値を示すもので、３枚のウェハを
用い、各ウェハにフリー磁性層を成膜後にフリー磁性層
のトラック幅方向と直交する方向での保磁力を測定した
ところ、３つの試料においていずれも８０Ａ／ｍ前後以
下の保磁力であり、このウェハに対して前記方法によっ
て種々の工程を施し、書込ヘッド形成時のアニールを経
た後で測定したフリー磁性層の保磁力は１６０〜２４０
Ａ／ｍに上昇したことが明らかである。更に、第２の熱
処理後のフリー磁性層の保磁力は成膜直後よりも低いレ
ベルに低下したので本発明の効果が得られることが明ら
かである。
リー磁性層の保磁力の値を示すもので、３枚のウェハを
用い、各ウェハにフリー磁性層を成膜後にフリー磁性層
のトラック幅方向と直交する方向での保磁力を測定した
ところ、３つの試料においていずれも８０Ａ／ｍ前後以
下の保磁力であり、このウェハに対して前記方法によっ
て種々の工程を施し、書込ヘッド形成時のアニールを経
た後で測定したフリー磁性層の保磁力は１６０〜２４０
Ａ／ｍに上昇したことが明らかである。更に、第２の熱
処理後のフリー磁性層の保磁力は成膜直後よりも低いレ
ベルに低下したので本発明の効果が得られることが明ら
かである。
【０１６５】図１９は先の製造方法の工程毎のフリー磁
性層の異方性磁界の値を３つのウェハ試料で測定した結
果を示すもので、成膜後においては３.５度前後の異方
性磁界であったものが、書込ヘッド形成時のアニール処
理において異方性磁界が低下し、第２の熱処理後におい
ては、フリー磁性層の異方性磁界が上昇することが明ら
かであり、第２の熱処理後において成膜後の測定結果と
大差ない３２０Ａ／ｍ前後の値に制御できることが明ら
かである。
性層の異方性磁界の値を３つのウェハ試料で測定した結
果を示すもので、成膜後においては３.５度前後の異方
性磁界であったものが、書込ヘッド形成時のアニール処
理において異方性磁界が低下し、第２の熱処理後におい
ては、フリー磁性層の異方性磁界が上昇することが明ら
かであり、第２の熱処理後において成膜後の測定結果と
大差ない３２０Ａ／ｍ前後の値に制御できることが明ら
かである。
【０１６６】図２０は、フリー磁性層の磁化容易軸の方
向の変動に関して簡略図により説明するためのもので、
図２０Ａに示すように各層を形成したままの状態では異
方性磁界の方向ａが整っているものが、図２０Ｂに示す
ように書込ヘッド形成時アニール処理時においてフリー
磁性層の異方性磁界の方向ａが乱れ、第２の熱処理後に
おいてはフリー磁性層の異方性磁界の方向が整えられる
ことを示している。
向の変動に関して簡略図により説明するためのもので、
図２０Ａに示すように各層を形成したままの状態では異
方性磁界の方向ａが整っているものが、図２０Ｂに示す
ように書込ヘッド形成時アニール処理時においてフリー
磁性層の異方性磁界の方向ａが乱れ、第２の熱処理後に
おいてはフリー磁性層の異方性磁界の方向が整えられる
ことを示している。
【０１６７】図２１は先に製造した積層体の第１の固定
磁性層と第２の固定磁性層に対して左側から右向きにハ
ードバイアス層からの縦バイアス磁界が作用した状態に
おいて、各固定磁性層の平面位置毎の磁化の向きをマイ
クロマグネティック・シュミレーションで測定した結果
を示す。図２１には第２の固定磁性層に対してハードバ
イアス層から縦バイアス磁界が作用された状態におい
て、第２の固定磁性層の位置毎の磁化の方向と第１の固
定磁性層の位置毎の磁化の方向とがどのような影響を受
けるかについて位置毎に矢印により記載している。ま
た、この積層体の構造において総合的交換結合磁界Ｈ ex
を７２ｋＡ／ｍとした。
磁性層と第２の固定磁性層に対して左側から右向きにハ
ードバイアス層からの縦バイアス磁界が作用した状態に
おいて、各固定磁性層の平面位置毎の磁化の向きをマイ
クロマグネティック・シュミレーションで測定した結果
を示す。図２１には第２の固定磁性層に対してハードバ
イアス層から縦バイアス磁界が作用された状態におい
て、第２の固定磁性層の位置毎の磁化の方向と第１の固
定磁性層の位置毎の磁化の方向とがどのような影響を受
けるかについて位置毎に矢印により記載している。ま
た、この積層体の構造において総合的交換結合磁界Ｈ ex
を７２ｋＡ／ｍとした。
【０１６８】この構造においてハードバイアス磁界を受
けて磁化の向きに影響を受けるのは主に磁気的膜厚の大
きな第２の固定磁性層の磁化であり、この影響を受けた
第２の固定磁性層の磁化の向きに対して１８０度反対向
きに第１の固定磁性層の磁化の向きが向こうとする。特
に、第２の固定磁性層において周辺部分がハードバイア
ス層の磁化の影響を受けて磁化の向きが斜め１０度から
大きくずれており、これらの大きく角度ずれした第２の
固定磁性層の周縁部の磁化の向きに合わせて第１の固定
磁性層の周縁部分の磁化の向きが規定の斜め１０度から
大きくずれている。
けて磁化の向きに影響を受けるのは主に磁気的膜厚の大
きな第２の固定磁性層の磁化であり、この影響を受けた
第２の固定磁性層の磁化の向きに対して１８０度反対向
きに第１の固定磁性層の磁化の向きが向こうとする。特
に、第２の固定磁性層において周辺部分がハードバイア
ス層の磁化の影響を受けて磁化の向きが斜め１０度から
大きくずれており、これらの大きく角度ずれした第２の
固定磁性層の周縁部の磁化の向きに合わせて第１の固定
磁性層の周縁部分の磁化の向きが規定の斜め１０度から
大きくずれている。
【０１６９】図２１に示すような状態でもスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子としての機能を十分に得ることがで
きるが、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子としての安定
性をより高くするという目的のために、第２の固定磁性
層と第１の固定磁性層の周縁部分での磁化の向きをより
完全に揃えるためには、総合的交換結合磁界（Ｈex）を
７２ｋＡ／ｍよりも大きな値とすることが好ましいこと
がわかる。この図２１に示す固定磁性層の傾斜の状態か
ら見て、第２の固定磁性層の周縁部分での磁化の向きの
ばらつきをできる限り少なくするためには、余裕を見
て、総合的交換結合磁界（Ｈex）を９６ｋＡ／ｍよりも
大きな値とすることが好ましいと思われる。
型磁気抵抗効果素子としての機能を十分に得ることがで
きるが、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子としての安定
性をより高くするという目的のために、第２の固定磁性
層と第１の固定磁性層の周縁部分での磁化の向きをより
完全に揃えるためには、総合的交換結合磁界（Ｈex）を
７２ｋＡ／ｍよりも大きな値とすることが好ましいこと
がわかる。この図２１に示す固定磁性層の傾斜の状態か
ら見て、第２の固定磁性層の周縁部分での磁化の向きの
ばらつきをできる限り少なくするためには、余裕を見
て、総合的交換結合磁界（Ｈex）を９６ｋＡ／ｍよりも
大きな値とすることが好ましいと思われる。
【０１７０】ここで固定磁性層の周縁部分でハードバイ
アス磁界に影響されてハードバイアス層の磁界が作用す
る方向に磁化が向こうとする一方で、第２の固定磁性層
はこれと反対方向に傾くように交換異方性を作用させて
いるため、このフラストレーションにより磁化の向きの
乱れが大きく強調される（スピンフロップを起こす）
と、固定磁性層において磁化の方向が異なる領域を有す
ることになり、言わば固定磁性層に複数の磁区が形成さ
れたような状態となるので、フリー磁性層の磁化の方向
が回転した際に抵抗変化が十分に発現され難くなり、記
録媒体からの漏れ磁界の検出精度が低下するので好まし
くない。また、この磁化の傾きが強調された領域が存在
するとスピンバルブ型磁気抵抗効果素子としての安定性
が損なわれるおそれもある。また、固定磁性層の周縁部
分とは、薄膜磁気ヘッドにおいてはＡＢＳ面近傍の磁気
記録媒体に最も近い位置を含む。磁気記録媒体に最も近
い部分においては、反磁界の影響で固定磁性層の磁化の
乱れが強調されるということになり、スピンバルブ型磁
気抵抗効果素子としての安定性に特に影響が大きいもの
と思われる。このため、固定磁性層の傾斜角θを３０度
以下、より好ましくは１５度以下、最も好ましくは１０
度以下に抑えるのは、出力低下を抑える以外にこのよう
な不安定性を抑える目的も有している。
アス磁界に影響されてハードバイアス層の磁界が作用す
る方向に磁化が向こうとする一方で、第２の固定磁性層
はこれと反対方向に傾くように交換異方性を作用させて
いるため、このフラストレーションにより磁化の向きの
乱れが大きく強調される（スピンフロップを起こす）
と、固定磁性層において磁化の方向が異なる領域を有す
ることになり、言わば固定磁性層に複数の磁区が形成さ
れたような状態となるので、フリー磁性層の磁化の方向
が回転した際に抵抗変化が十分に発現され難くなり、記
録媒体からの漏れ磁界の検出精度が低下するので好まし
くない。また、この磁化の傾きが強調された領域が存在
するとスピンバルブ型磁気抵抗効果素子としての安定性
が損なわれるおそれもある。また、固定磁性層の周縁部
分とは、薄膜磁気ヘッドにおいてはＡＢＳ面近傍の磁気
記録媒体に最も近い位置を含む。磁気記録媒体に最も近
い部分においては、反磁界の影響で固定磁性層の磁化の
乱れが強調されるということになり、スピンバルブ型磁
気抵抗効果素子としての安定性に特に影響が大きいもの
と思われる。このため、固定磁性層の傾斜角θを３０度
以下、より好ましくは１５度以下、最も好ましくは１０
度以下に抑えるのは、出力低下を抑える以外にこのよう
な不安定性を抑える目的も有している。
【０１７１】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、磁化の向
きを交差させて設けるフリー磁性層と第１の固定磁性層
および第２の固定磁性層を有し、検出電流を流す構成の
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子において、検出電流を
流して検出電流磁界を作用させた状態においてフリー磁
性層に対して検出電流磁界を作用させてフリー磁性層の
磁化の方向を傾斜させた場合に、第１の固定磁性層と第
２の固定磁性層の固定磁化の方向に対してフリー磁性層
の磁化の方向を直交状態に近くなるように角度θ傾斜さ
せたので、磁気記録媒体からの外部磁界が作用した状態
と作用していない状態の抵抗変化を大きくすることがで
きると同時に出力のアンバランス特性の指標となるアシ
ンメトリを減少させることができる。前記傾斜角度θを
２度以上３０度以下とすることで出力を十分に高くした
上で出力に影響を及ぼすことなくアシンメトリを減少さ
せることができ、傾斜角度θを３度以上１５度以下とす
ることで出力に影響を及ぼすことなくアシンメトリを更
に減少させることができ、３度以上１０度以下とするこ
とで出力に影響を及ぼすことなくより一層アシンメトリ
を減少させることができる。
きを交差させて設けるフリー磁性層と第１の固定磁性層
および第２の固定磁性層を有し、検出電流を流す構成の
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子において、検出電流を
流して検出電流磁界を作用させた状態においてフリー磁
性層に対して検出電流磁界を作用させてフリー磁性層の
磁化の方向を傾斜させた場合に、第１の固定磁性層と第
２の固定磁性層の固定磁化の方向に対してフリー磁性層
の磁化の方向を直交状態に近くなるように角度θ傾斜さ
せたので、磁気記録媒体からの外部磁界が作用した状態
と作用していない状態の抵抗変化を大きくすることがで
きると同時に出力のアンバランス特性の指標となるアシ
ンメトリを減少させることができる。前記傾斜角度θを
２度以上３０度以下とすることで出力を十分に高くした
上で出力に影響を及ぼすことなくアシンメトリを減少さ
せることができ、傾斜角度θを３度以上１５度以下とす
ることで出力に影響を及ぼすことなくアシンメトリを更
に減少させることができ、３度以上１０度以下とするこ
とで出力に影響を及ぼすことなくより一層アシンメトリ
を減少させることができる。
【０１７２】第１の固定磁性層と第２の固定磁性層を設
ける場合、第１の固定磁性層よりも第２の固定磁性層の
磁気的膜厚を大きくすることで第１の固定磁性層と第２
の固定磁性層の磁化の方向を反平行状態とした上で反強
磁性層から受ける磁気的交換結合力を効率良く発揮させ
て磁化の固定力を強く作用させることができ、第１の固
定磁性層と第２の固定磁性層の磁化の向きを安定保持す
る力を強く発揮させることができるとともに、抵抗変化
率ΔＲ／Ｒも大きな値に保つことができる。第１の固定
磁性層の磁化と第２の固定磁性層の磁化を強く固定する
ために用いる反強磁性層の構成材料としてＸＭｎ合金、
ＸＭｎＸ’合金を用いることが好ましく、これらの合金
を用いることでＦｅＭｎ等の従来材料よりもブロッキン
グ温度が高く、より高温で安定した磁化の固定力を得る
ことができる。
ける場合、第１の固定磁性層よりも第２の固定磁性層の
磁気的膜厚を大きくすることで第１の固定磁性層と第２
の固定磁性層の磁化の方向を反平行状態とした上で反強
磁性層から受ける磁気的交換結合力を効率良く発揮させ
て磁化の固定力を強く作用させることができ、第１の固
定磁性層と第２の固定磁性層の磁化の向きを安定保持す
る力を強く発揮させることができるとともに、抵抗変化
率ΔＲ／Ｒも大きな値に保つことができる。第１の固定
磁性層の磁化と第２の固定磁性層の磁化を強く固定する
ために用いる反強磁性層の構成材料としてＸＭｎ合金、
ＸＭｎＸ’合金を用いることが好ましく、これらの合金
を用いることでＦｅＭｎ等の従来材料よりもブロッキン
グ温度が高く、より高温で安定した磁化の固定力を得る
ことができる。
【０１７３】また、反強磁性層が第１の固定磁性層と第
２の固定磁性層に作用させる総合的交換結合磁界の値と
して９６ｋＡ／ｍ以上とするならば、縦バイアス層が作
用させる縦バイアス磁界により磁化の方向に影響を受け
難い安定した固定磁化を有するスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子を得ることができる。
２の固定磁性層に作用させる総合的交換結合磁界の値と
して９６ｋＡ／ｍ以上とするならば、縦バイアス層が作
用させる縦バイアス磁界により磁化の方向に影響を受け
難い安定した固定磁化を有するスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子を得ることができる。
【０１７４】次に本発明の製造方法によれば、固定磁性
層を２層に分断した構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子を製造する際に反強磁性層に対しトラック幅方向に
直交する方向に対して角度θ傾斜させた第２の磁界を印
加しつつ第１の熱処理を施すことで固定磁性層の磁化の
方向をトラック幅方向に直交する方向から予め角度θ傾
斜させておくことができ、これにより検出電流磁界が作
用した状態において固定磁性層とフリー磁性層が目的の
角度で交差するように磁化の向きを調整できる。よっ
て、本発明方法により検出電流磁界を作用させて磁気記
録媒体からの磁気情報を読み出す場合に、高い出力を有
したままアシンメトリの少ない高い読み出し精度を有す
るスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を得ることができ
る。
層を２層に分断した構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子を製造する際に反強磁性層に対しトラック幅方向に
直交する方向に対して角度θ傾斜させた第２の磁界を印
加しつつ第１の熱処理を施すことで固定磁性層の磁化の
方向をトラック幅方向に直交する方向から予め角度θ傾
斜させておくことができ、これにより検出電流磁界が作
用した状態において固定磁性層とフリー磁性層が目的の
角度で交差するように磁化の向きを調整できる。よっ
て、本発明方法により検出電流磁界を作用させて磁気記
録媒体からの磁気情報を読み出す場合に、高い出力を有
したままアシンメトリの少ない高い読み出し精度を有す
るスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を得ることができ
る。
【０１７５】次に、前記第１の熱処理の後に第２の熱処
理を行い、第２の熱処理においてフリー磁性層の一軸異
方性の方向をトラック幅方向に揃えるならば、第１の熱
処理と第２の熱処理の間に記録用誘導型磁気ヘッドを形
成するための熱処理工程を施して、記録用誘導型磁気ヘ
ッドを形成するための熱処理工程によりフリー磁性層や
上下シールド層の一軸異方性の向きが乱れても、第２の
熱処理時にフリー磁性層や上下シールド層の一軸異方性
の向きを再度揃えることができるので、フリー磁性層や
上下シールド層の一軸異方性の向きを揃えたスピンバル
ブ型磁気抵抗効果素子を得ることができる。
理を行い、第２の熱処理においてフリー磁性層の一軸異
方性の方向をトラック幅方向に揃えるならば、第１の熱
処理と第２の熱処理の間に記録用誘導型磁気ヘッドを形
成するための熱処理工程を施して、記録用誘導型磁気ヘ
ッドを形成するための熱処理工程によりフリー磁性層や
上下シールド層の一軸異方性の向きが乱れても、第２の
熱処理時にフリー磁性層や上下シールド層の一軸異方性
の向きを再度揃えることができるので、フリー磁性層や
上下シールド層の一軸異方性の向きを揃えたスピンバル
ブ型磁気抵抗効果素子を得ることができる。
【０１７６】また、本発明の製造方法において、固定磁
性層を２層に分断した構造のスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子を製造する際にトラック幅方向と直交する方向に
第２番目の磁界を印加しつつ第１番目の熱処理を施すこ
とで反強磁性層による交換結合磁界を発揮させて第１の
固定磁性層と第２の固定磁性層の磁化の向きを固定した
後、縦バイアス層を形成し、フリー磁性層の一軸異方性
の向きを整え、次いで第３番目の磁界を印加しつつ第２
番目の熱処理を施すことで固定磁性層の磁化の向きをト
ラック幅方向に直交する方向から角度θ傾斜させること
ができるので、検出電流磁界が作用した状態において固
定磁性層とフリー磁性層が目的の角度で交差するように
磁化の向きを調整できる。よって、本発明方法により検
出電流磁界を作用させて磁気記録媒体からの磁気情報を
読み出す場合に、高い出力を有したままアシンメトリの
少ない高い読み出し精度を有するスピンバルブ型磁気抵
抗効果素子を得ることができる。
性層を２層に分断した構造のスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子を製造する際にトラック幅方向と直交する方向に
第２番目の磁界を印加しつつ第１番目の熱処理を施すこ
とで反強磁性層による交換結合磁界を発揮させて第１の
固定磁性層と第２の固定磁性層の磁化の向きを固定した
後、縦バイアス層を形成し、フリー磁性層の一軸異方性
の向きを整え、次いで第３番目の磁界を印加しつつ第２
番目の熱処理を施すことで固定磁性層の磁化の向きをト
ラック幅方向に直交する方向から角度θ傾斜させること
ができるので、検出電流磁界が作用した状態において固
定磁性層とフリー磁性層が目的の角度で交差するように
磁化の向きを調整できる。よって、本発明方法により検
出電流磁界を作用させて磁気記録媒体からの磁気情報を
読み出す場合に、高い出力を有したままアシンメトリの
少ない高い読み出し精度を有するスピンバルブ型磁気抵
抗効果素子を得ることができる。
【０１７７】次に、前記第１番目の熱処理の後に第２番
目の熱処理を行い、第２番目の熱処理において固定磁性
層の磁化の向きを角度θ傾斜させるとともにフリー磁性
層の一軸異方性の方向をトラック幅方向に揃えるなら
ば、第１番目の熱処理と第２番目の熱処理の間に記録用
誘導型磁気ヘッドを形成するための熱処理工程を施し、
記録用誘導型磁気ヘッドを形成するための熱処理工程に
よりフリー磁性層や上下シールド層の一軸異方性の向き
が乱れても、第２番目の熱処理時にフリー磁性層や上下
シールド層の一軸異方性の向きを再度揃えることができ
るので、フリー磁性層や上下シールド層の一軸異方性の
向きを揃えたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を得るこ
とができる。
目の熱処理を行い、第２番目の熱処理において固定磁性
層の磁化の向きを角度θ傾斜させるとともにフリー磁性
層の一軸異方性の方向をトラック幅方向に揃えるなら
ば、第１番目の熱処理と第２番目の熱処理の間に記録用
誘導型磁気ヘッドを形成するための熱処理工程を施し、
記録用誘導型磁気ヘッドを形成するための熱処理工程に
よりフリー磁性層や上下シールド層の一軸異方性の向き
が乱れても、第２番目の熱処理時にフリー磁性層や上下
シールド層の一軸異方性の向きを再度揃えることができ
るので、フリー磁性層や上下シールド層の一軸異方性の
向きを揃えたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を得るこ
とができる。
【０１７８】前記各製造方法において用いる反強磁性層
としてＸＭｎ合金、ＸＭｎＸ’合金を用いることがで
き、これらの合金であるならば、熱処理によって不規則
構造の状態から規則構造の状態に変化させることがで
き、この熱処理時に特定の方向に磁界を印加することで
固定磁性層の磁化の方向を磁界の方向に揃えることがで
きる。
としてＸＭｎ合金、ＸＭｎＸ’合金を用いることがで
き、これらの合金であるならば、熱処理によって不規則
構造の状態から規則構造の状態に変化させることがで
き、この熱処理時に特定の方向に磁界を印加することで
固定磁性層の磁化の方向を磁界の方向に揃えることがで
きる。
【図１】 本発明に係るスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子の要部の積層構造を示す横断面図。
子の要部の積層構造を示す横断面図。
【図２】 図１に示すスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
の積層構造を記録媒体との対向面側から見た断面図。
の積層構造を記録媒体との対向面側から見た断面図。
【図３】 本発明に係るスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子の固定磁性層の磁化方向とフリー磁性層の磁化方向を
示すもので、図３Ａは磁化方向の第１の例を示す構成
図、図３Ｂは磁化方向の第２の例を示す構成図。
子の固定磁性層の磁化方向とフリー磁性層の磁化方向を
示すもので、図３Ａは磁化方向の第１の例を示す構成
図、図３Ｂは磁化方向の第２の例を示す構成図。
【図４】 図１に示すスピンバルブ型磁気抵抗効果素子
を備えた磁気ヘッドの一例を示す斜視図。
を備えた磁気ヘッドの一例を示す斜視図。
【図５】 図４に示す磁気ヘッドの断面図。
【図６】 図４に示す磁気ヘッドの一部を断面とした斜
視図。
視図。
【図７】 本発明の製造方法の第１の例を説明するため
のもので、図７Ａは反強磁性層と固定磁性層とフリー磁
性層の積層状態の磁化の方向を示す図、図７Ｂは第１の
熱処理工程後の磁化の方向を示す図、図７Ｃはフリー磁
性層に一軸異方性を付与するための熱処理工程後の磁化
の方向を示す図、図７Ｄは記録用誘導型磁気ヘッドの形
成工程を示す図、図７Ｅは記録用誘導型磁気ヘッドの形
成工程後の磁化の方向を示す図、図７Ｆは第２の熱処理
工程後の磁化方向を示す図、図７Ｇはハードバイアス膜
の着磁工程後の磁化方向を示す図である。
のもので、図７Ａは反強磁性層と固定磁性層とフリー磁
性層の積層状態の磁化の方向を示す図、図７Ｂは第１の
熱処理工程後の磁化の方向を示す図、図７Ｃはフリー磁
性層に一軸異方性を付与するための熱処理工程後の磁化
の方向を示す図、図７Ｄは記録用誘導型磁気ヘッドの形
成工程を示す図、図７Ｅは記録用誘導型磁気ヘッドの形
成工程後の磁化の方向を示す図、図７Ｆは第２の熱処理
工程後の磁化方向を示す図、図７Ｇはハードバイアス膜
の着磁工程後の磁化方向を示す図である。
【図８】 本発明の製造方法の第２の例を説明するため
のもので、図８Ａは反強磁性層と固定磁性層とフリー磁
性層の積層状態の磁化の方向を示す図、図８Ｂは第１番
目の熱処理工程後の磁化方向を示す図、図８Ｃはフリー
磁性層に一軸異方性を付与するための熱処理工程後の磁
化方向を示す図、図８Ｄは記録用誘導型磁気ヘッドの形
成工程を示す図、図８Ｅは記録用誘導型磁気ヘッドの形
成工程後の磁化の方向を示す図、図８Ｆは第２番目の熱
処理工程後の磁化を示す図、図８Ｇはハードバイアス膜
の着磁工程後の磁化方向を示す図である。
のもので、図８Ａは反強磁性層と固定磁性層とフリー磁
性層の積層状態の磁化の方向を示す図、図８Ｂは第１番
目の熱処理工程後の磁化方向を示す図、図８Ｃはフリー
磁性層に一軸異方性を付与するための熱処理工程後の磁
化方向を示す図、図８Ｄは記録用誘導型磁気ヘッドの形
成工程を示す図、図８Ｅは記録用誘導型磁気ヘッドの形
成工程後の磁化の方向を示す図、図８Ｆは第２番目の熱
処理工程後の磁化を示す図、図８Ｇはハードバイアス膜
の着磁工程後の磁化方向を示す図である。
【図９】 本発明に係る第２実施形態のスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の横断面図。
磁気抵抗効果素子の横断面図。
【図１０】 図９に示す第２実施形態のスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子を記録媒体との対向面側から見た断面
図。
磁気抵抗効果素子を記録媒体との対向面側から見た断面
図。
【図１１】 本発明に係る第３実施形態のスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子の横断面図。
型磁気抵抗効果素子の横断面図。
【図１２】 図１１に示す第３実施形態のスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子を記録媒体との対向面側から見た断
面図。
型磁気抵抗効果素子を記録媒体との対向面側から見た断
面図。
【図１３】 本発明に係る第４実施形態のスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子の横断面図。
型磁気抵抗効果素子の横断面図。
【図１４】 図１３に示す第４実施形態のスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子を記録媒体との対向面側から見た断
面図。
型磁気抵抗効果素子を記録媒体との対向面側から見た断
面図。
【図１５】 図１５は実施例の積層体における上部シー
ルド層の異方性磁界の工程毎の値を示すグラフ。
ルド層の異方性磁界の工程毎の値を示すグラフ。
【図１６】 図１６は実施例の積層体における上部シー
ルド層の異方性角度分散の工程毎の値を示すグラフ。
ルド層の異方性角度分散の工程毎の値を示すグラフ。
【図１７】 図１７は上部シールド層の工程毎の磁化容
易軸の向きを示すもので、図１７Ａはメッキした状態の
上部シールド層の磁化容易軸の方向を示す図、図１７Ｂ
は書込ヘッド形成時アニール処理後の上部シールド層の
磁化容易軸の方向を示す図、図１７Ｃは第２の熱処理後
の上部シールド層の磁化容易軸の方向を示す図である。
易軸の向きを示すもので、図１７Ａはメッキした状態の
上部シールド層の磁化容易軸の方向を示す図、図１７Ｂ
は書込ヘッド形成時アニール処理後の上部シールド層の
磁化容易軸の方向を示す図、図１７Ｃは第２の熱処理後
の上部シールド層の磁化容易軸の方向を示す図である。
【図１８】 図１８は実施例の積層体におけるフリー磁
性層の保磁力の工程毎の値を示すグラフ。
性層の保磁力の工程毎の値を示すグラフ。
【図１９】 図１９は実施例の積層体におけるフリー磁
性層の異方性磁界の工程毎の値を示す図である。
性層の異方性磁界の工程毎の値を示す図である。
【図２０】 図２０はフリー磁性層の工程毎の磁化容易
軸の方向を示すもので、図２０Ａは成膜した状態のフリ
ー磁性層の磁化容易軸の方向を示す図、図２０Ｂは書込
ヘッド形成時アニール処理後のフリー磁性層の磁化容易
軸の方向を示す図、図２０Ｃは第２の熱処理後のフリー
磁性層の磁化容易軸の方向を示す図である。
軸の方向を示すもので、図２０Ａは成膜した状態のフリ
ー磁性層の磁化容易軸の方向を示す図、図２０Ｂは書込
ヘッド形成時アニール処理後のフリー磁性層の磁化容易
軸の方向を示す図、図２０Ｃは第２の熱処理後のフリー
磁性層の磁化容易軸の方向を示す図である。
【図２１】 図２１は実施例の積層体における第１の固
定磁性層と第２の固定磁性層の位置毎の磁化の向きを示
す図である。
定磁性層と第２の固定磁性層の位置毎の磁化の向きを示
す図である。
【図２２】 従来のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の
一例を示す断面図。
一例を示す断面図。
【図２３】 従来のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の
単層構造の固定磁性層とフリー磁性層の磁化の方向の一
例を示す図。
単層構造の固定磁性層とフリー磁性層の磁化の方向の一
例を示す図。
【図２４】 従来のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の
複層構造の固定磁性層とフリー磁性層の磁化の方向の一
例を示す図。
複層構造の固定磁性層とフリー磁性層の磁化の方向の一
例を示す図。
【図２５】 従来の複層構造の固定磁性層を有するスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法の一例を示す
図。
ンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法の一例を示す
図。
１・・・反強磁性層、 ２・・・固定磁性
層、３・・・非磁性導電層、 ４・・・フリー
磁性層、１０…非磁性中間層、 １１・・・
第１の固定磁性層、１２・・・第２の固定磁性層、
７・・・縦バイアス層、８・・・電流リード層、
θ・・・角度、２０・・・第１のフリー磁性層、
２２・・・第２のフリー磁性層、Ｈ1…第１の磁界、
Ｈ2…第２の磁界、Ｈ3…第３の磁
界、 Ｈ4…第４の磁界、Ｄ1…第１
の方向、 Ｄ2…第２の方向、Ｄ3…
第３の方向、 Ｄ4…第４の方向、Ｄ
A…トラック幅方向に直角な方向、 Ｈ11…第１番目の
磁界、Ｈ12…第２番目の磁界、 Ｈ13…第
３番目の磁界、Ｈ14…第４番目の磁界、
Ｈ15…第５番目の磁界、Ｄ14…第４番目の方向、
Ｄ15…第５番目の方向。
層、３・・・非磁性導電層、 ４・・・フリー
磁性層、１０…非磁性中間層、 １１・・・
第１の固定磁性層、１２・・・第２の固定磁性層、
７・・・縦バイアス層、８・・・電流リード層、
θ・・・角度、２０・・・第１のフリー磁性層、
２２・・・第２のフリー磁性層、Ｈ1…第１の磁界、
Ｈ2…第２の磁界、Ｈ3…第３の磁
界、 Ｈ4…第４の磁界、Ｄ1…第１
の方向、 Ｄ2…第２の方向、Ｄ3…
第３の方向、 Ｄ4…第４の方向、Ｄ
A…トラック幅方向に直角な方向、 Ｈ11…第１番目の
磁界、Ｈ12…第２番目の磁界、 Ｈ13…第
３番目の磁界、Ｈ14…第４番目の磁界、
Ｈ15…第５番目の磁界、Ｄ14…第４番目の方向、
Ｄ15…第５番目の方向。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年３月１３日（２００１．３．１
３）
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井出 洋介 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA04 BA09 BB12 DA07 5E049 AA01 AA04 AA07 BA12 CB02 DB12
Claims (33)
- 【請求項１】 反強磁性層と、この反強磁性層と接して
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た第１の固定磁性層と、前記第１の
固定磁性層に非磁性中間層を介して形成され、前記第１
の固定磁性層の磁化方向と反平行に磁化方向が揃えられ
た第２の固定磁性層と、この第２の固定磁性層に非磁性
導電層を介して形成されたフリー磁性層と、前記フリー
磁性層に対してトラック幅方向に磁界を印加する縦バイ
アス層と、前記第２の固定磁性層、非磁性導電層、フリ
ー磁性層に検出電流を与える一対のリード層とを備えた
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子であって、 前記リード層からの検出電流が供給された状態で前記フ
リー磁性層の磁化方向が前記第２の固定磁性層の磁化方
向と交差する方向へ揃えられ、前記第２の固定磁性層の
磁化方向はトラック幅方向と垂直方向に対して縦バイア
ス磁界方向から遠ざかる方向に角度θで傾斜されてなる
ことを特徴とするスピンバルブ型磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 反強磁性層と、この反強磁性層と接して
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た第１の固定磁性層と、前記第１の
固定磁性層に非磁性中間層を介して形成され、前記第１
の固定磁性層の磁化方向と反平行に磁化方向が揃えられ
た第２の固定磁性層と、この第２の固定磁性層に非磁性
導電層を介して形成されたフリー磁性層と、前記フリー
磁性層に対してトラック幅方向に磁界を印加する縦バイ
アス層と、前記第２の固定磁性層、非磁性導電層、フリ
ー磁性層に検出電流を与える一対のリード層とを備えた
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子であって、 前記リード層からの検出電流が供給された状態で前記フ
リー磁性層の磁化方向が前記第２の固定磁性層の磁化方
向と交差する方向へ揃えられ、前記フリー磁性層の磁化
方向はトラック幅方向に対して前記第２の固定磁性層の
磁化方向に向けて角度θで傾斜されてなることを特徴と
するスピンバルブ型磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 前記角度θが２度以上、３０度以下であ
ることを特徴とする請求項１または２記載のスピンバル
ブ型磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】 前記角度θが３度以上、１５度以下であ
ることを特徴とする請求項１または２記載のスピンバル
ブ型磁気抵抗効果素子。 - 【請求項５】 前記角度θが３度以上、１０度以下であ
ることを特徴とする請求項１または２記載のスピンバル
ブ型磁気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 前記検出電流が供給され、かつ、外部磁
界が印加されていない状態において、前記フリー磁性層
の磁化方向と前記第２の固定磁性層の磁化方向とのなす
角度が９０度とされてなることを特徴とする請求項１な
いし５のいずれかに記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子。 - 【請求項７】 飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔの積を磁気的膜厚
とした場合、 第１の固定磁性層の磁気的膜厚＜第２の固定磁性層の磁
気的膜厚の関係を満足し、かつ、フリー磁性層に作用す
る検出電流磁界の方向が第２の固定磁性層の磁化方向と
逆向き、即ち、第２の固定磁性層に作用する検出電流磁
界の方向が第２の固定磁性層の磁化の向きと逆向きとさ
れてなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のい
ずれかに記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子。 - 【請求項８】 前記反強磁性層が、ＸＭｎ合金またはＸ
ＭｎＸ'合金で形成され、ＸはＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉ
ｒ、Ｒｕ、Ｏｓのいずれか１種または２種以上、Ｘ'は
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのい
ずれか１種または２種以上からなることを特徴とする請
求項１ないし７のいずれかに記載のスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子。 - 【請求項９】 前記反強磁性層が、前記第１の固定磁性
層と前記非磁性中間層と前記第２の固定磁性層を具備す
る積層型固定磁性層に対して作用させる総合的交換異方
性磁界が９６ｋＡ／ｍ以上とされてなることを特徴とす
る請求項１ないし８のいずれかに記載のスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１０】 基板上に、前記反強磁性層と第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
電層とフリー磁性層とがこの順に積層されてなることを
特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のスピン
バルブ型磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１１】 前記フリー磁性層が導電性中間層を介
して第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層に分割さ
れてなることを特徴とする請求項１ないし請求項１０の
いずれかに記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１２】 基板上に、前記フリー磁性層と非磁性
導電層と第２の固定磁性層と導電性中間層と第１の固定
磁性層と反強磁性層がこの順に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１１のいずれかに記載の
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１３】 請求項１ないし１２のいずれかに記載
のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子が磁気情報の読出素
子として備えられてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッ
ド。 - 【請求項１４】 基板上に、少なくとも反強磁性層と、
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、フリー磁性層を備えた積層体を
形成する際、前記フリー磁性層成膜時にトラック幅方向
の第１の方向あるいはその１８０度反対方向に第１の磁
界を印加しつつ成膜を行い、前記フリー磁性層に対して
トラック幅方向に一軸異方性を付与する工程と、 前記積層体にトラック幅方向と直交する方向に対して角
度θ傾斜させた第２の方向、あるいはその１８０度反対
方向の第３の方向に、第２の磁界を印加しつつ、第１の
熱処理温度で熱処理し、前記反強磁性層と前記第１の固
定磁性層の界面に交換異方性磁界を発生させて、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を前記
トラック幅方向と直交する方向に対して角度θ傾斜させ
た方向であって互いに１８０°反対向きに固定する工程
と、 前記積層体の両側に前記フリー磁性層にバイアス磁界を
印加するための縦バイアス層を形成する工程と、 前記フリー磁性層にトラック幅方向の第１の方向あるい
はその１８０度反対方向に第３の磁界を印加しつつ第２
の熱処理温度で第２の熱処理を施し、前記フリー磁性層
に一軸異方性を再度付与する工程と、 前記第２の固定磁性層の磁化のトラック幅方向のベクト
ル成分の向きと反対の第４の方向に第４の磁界を印加し
て前記縦バイアス層を着磁する工程とを具備することを
特徴とするスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方
法。 - 【請求項１５】 前記各固定磁性層の磁気モーメントに
膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、前記第１の固定磁
性層の磁気的膜厚よりも第２の固定磁性層の磁気的膜厚
を大きくした場合、前記第２の磁界を４００ｋＡ／ｍ以
上とすることで、前記第２の磁界を印加する第２の方向
に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、その１８
０度反対の第３の方向に前記第２の固定磁性層の磁化の
方向を向けるか、あるいは、前記第２の磁界を８〜８０
ｋＡ／ｍの範囲とすることで、前記第２の磁界を印加す
る第２の方向と反対の第３の方向に前記第１の固定磁性
層の磁化の方向を向け、前記第２の方向に前記第２の固
定磁性層の磁化の方向を向けることを特徴とする請求項
１４に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方
法。 - 【請求項１６】 前記各固定磁性層の磁気モーメントに
膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、前記第１の固定磁
性層の磁気的膜厚を前記第２の固定磁性層の磁気的膜厚
よりも大きくし、前記第２の磁界を４００ｋＡ／ｍ以上
とした場合、前記第２の磁界を印加する方向に前記第１
の固定磁性層の磁化の方向を向け、その１８０度反対の
第３の方向に前記第２の固定磁性層の磁化の方向を向け
るか、あるいは前記第２の磁界を８〜８０ｋＡ／ｍの範
囲とすることで、前記第２の磁界を印加する第２の方向
に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、前記第２
の方向と反対の第３の方向に前記第２の固定磁性層の磁
化の方向を向けることを特徴とする請求項１４に記載の
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項１７】 前記第１の熱処理と第２の熱処理との
間に、前記積層体上に記録用誘導型磁気ヘッドを形成す
るための熱処理工程を有することを特徴とする請求項１
４〜１６のいずれかに記載のスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子の製造方法。 - 【請求項１８】 前記記録用誘導型磁気ヘッドを形成す
る工程の前に前記フリー磁性層にトラック幅方向の第１
の方向あるいはその１８０度反対方向に磁界を印加して
熱処理を施しフリー磁性層に対してトラック幅方向に一
軸異方性を付与する工程を具備することを特徴とする請
求項１４ないし１７のいずれかに記載のスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項１９】 前記第２の熱処理において印加する第
３の磁界を前記第１の熱処理において行う第２の磁界よ
りも小さくすることを特徴とする請求項１４ないし１８
のいずれかに記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の
製造方法。 - 【請求項２０】 前記第２の熱処理において印加する第
３の磁界を８ｋＡ／ｍ以上、５ｋＡ／ｍ以下とすること
を特徴とする請求項１４ないし１９のいずれかに記載の
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項２１】 前記第１の熱処理温度を５０３Ｋ（２
３０℃）以上、５５３Ｋ（２８０℃）以下とするととも
に、前記第２の熱処理温度を４３３Ｋ（１６０℃）以
上、５１３Ｋ（２４０℃）以下とすることを特徴とする
請求項１４ないし２０のいずれかに記載のスピンバルブ
型磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項２２】 前記反強磁性層をＸＭｎ合金またはＸ
ＭｎＸ'合金で形成し、ＸをＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、
Ｒｕ、Ｏｓのいずれか１種または２種以上、Ｘ'をＡ
ｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいず
れか１種または２種以上とすることを特徴とする請求項
１４ないし２１のいずれかに記載のスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項２３】 前記積層体として前記反強磁性層を基
板とフリー磁性層の間に配置した構成とすることを特徴
とする請求項１４ないし請求項２２のいずれかに記載の
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項２４】 基板上に、少なくとも、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、フリー磁性層を備えた積層
体を形成する際に、前記フリー磁性層にトラック幅方向
の第１番目の方向あるいはその１８０度反対方向に第１
番目の磁界を印加しつつ成膜を行い、前記フリー磁性層
に対してトラック幅方向に一軸異方性を付与する工程
と、 前記積層体にトラック幅方向と直交する方向に、第２番
目の磁界を印加しつつ、第１番目の熱処理温度で熱処理
し、前記反強磁性層と前記第１の固定磁性層の界面に交
換異方性磁界を発生させて、前記第１の固定磁性層と第
２の固定磁性層の磁化方向をトラック幅方向と直交する
方向に固定する工程と、 前記積層体の両側に前記フリー磁性層にバイアス磁界を
印加するための縦バイアス層を形成する工程と、 前記フリー磁性層にトラック幅方向の第１番目の方向あ
るいは前記第１番目の方向と１８０度反対方向に第３番
目の磁界を印加しつつ第２番目の熱処理温度で熱処理
し、前記フリー磁性層に一軸異方性を再度付与するとと
もに、前記第１の固定磁性層と第２の固定磁性層の磁化
方向を前記トラック幅方向に直交する方向に対して角度
θ傾斜させた方向に固定する工程と、 前記第２の固定磁性層の磁化のトラック幅方向のベクト
ル成分の向きと反対の方向に第４番目の磁界を印加して
前記縦バイアス層を着磁する工程とを具備することを特
徴とするスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項２５】 前記各固定磁性層の磁気モーメントに
膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、前記第１の固定磁
性層の磁気的膜厚を第２の固定磁性層の磁気的膜厚より
も大きくした場合、前記第２の磁界を印加する方向に前
記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、その１８０度
反対方向に前記第２の固定磁性層の磁化の方向を向ける
ことを特徴とする請求項２４に記載のスピンバルブ型磁
気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項２６】 前記各固定磁性層の磁気モーメントに
膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、前記第１の固定磁
性層の磁気的膜厚を前記第２の固定磁性層の磁気的膜厚
よりも大きくし、前記第２番目の磁界を４００ｋＡ／ｍ
以上とした場合、前記第２番目の磁界を印加する方向に
前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、その１８０
度反対の第３番目の方向に前記第２の固定磁性層の磁化
の方向を向ける一方、前記第２番目の磁界を８〜８０ｋ
Ａ／ｍの範囲とすることで、前記第２番目の磁界を印加
する第２番目の方向に前記第１の固定磁性層の磁化の方
向を向け、前記第２番目の方向と反対の第３番目の方向
に前記第２の固定磁性層の磁化の方向を向けることを特
徴とする請求項２４に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効
果素子の製造方法。 - 【請求項２７】 前記各固定磁性層の磁気モーメントに
膜厚を積算した値を磁気的膜厚とし、前記第１の固定磁
性層の磁気的膜厚を第２の固定磁性層の磁気的膜厚より
も小さくし、前記第２の磁界を４００ｋＡ／ｍ以上とし
た場合、前記第２の磁界を印加する方向に前記第１の固
定磁性層の磁化の方向を向け、その１８０度反対の第３
の方向に、前記第２の固定磁性層の磁化の方向を向け、
前記第２番目の磁界を８〜８０ｋＡ／ｍの範囲とした場
合、前記第２番目の磁界を印加する方向と１８０度反対
方向に前記第１の固定磁性層の磁化の方向を向け、前記
第２番目の磁界を印加する方向に、前記第２の固定磁性
層の磁化の方向を向けることを特徴とする請求項２４に
記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項２８】 前記第１番目の熱処理と第２番目の熱
処理の間に、前記積層体上に記録用誘導型磁気ヘッドを
形成するための熱処理工程を有することを特徴とする請
求項２４ないし２７のいずれかに記載のスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項２９】 前記第２番目の熱処理において印加す
る第３番目の磁界は前記第２番目の印加磁界よりも小さ
いことを特徴とする請求項２４ないし２８のいずれかに
記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項３０】 前記第２番目の熱処理温度を４３３Ｋ
（１６０℃）以上、５１３Ｋ（２４０℃）以下とし、第
１番目の熱処理温度を５０３Ｋ（２３０℃）以上、５５
３Ｋ（２８０℃）以下とすることを特徴とする請求項２
４ないし２９のいずれかに記載のスピンバルブ型磁気抵
抗効果素子の製造方法。 - 【請求項３１】 前記反強磁性層をＸＭｎ合金またはＸ
ＭｎＸ'合金で形成し、ＸをＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、
Ｒｕ、Ｏｓのいずれか１種または２種以上、Ｘ'をＡ
ｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいず
れか１種または２種以上とすることを特徴とする請求項
２４ないし３０のいずれかに記載のスピンバルブ型磁気
抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項３２】 前記積層体として前記反強磁性層を基
板とフリー磁性層の間に配置した構成とすることを特徴
とする請求項２４ないし３１のいずれかに記載のスピン
バルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項３３】 請求項１４ないし３３のいずれかに記
載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法を実施
して読出素子としての磁気抵抗効果型素子を形成する工
程と、前記積層体上に記録用誘導型磁気ヘッドを形成す
るための工程を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッド
の製造方法。
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