JP2001222804A

JP2001222804A - 磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気抵抗効果型ヘッド製造方法

Info

Publication number: JP2001222804A
Application number: JP2000032742A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Shimizu; 豊清水
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2001-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果素子の厚みの減少に伴うＭＲ
比の低減が抑制された磁気抵抗効果型ヘッドを提供す
る。【解決手段】磁化の方向が固定されたピンド層３と、
このピンド層上に形成された非磁性金属層４と、この非
磁性金属層上に形成された、外部磁界に応じて磁化の方
向が変化するフリー層５と、このフリー層上に形成され
た、窒化物、酸化物、硫化物、および炭化物からなる材
料群から選択された１つ以上の材料によって構成された
保護層６とを含む多層膜である、その自由磁性層の磁化
の方向の変化に応じた抵抗変化を示す磁気抵抗効果素子
を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁界の強さに応じ
た抵抗変化を利用してその磁界の強さを検知する磁気抵
抗効果型ヘッド、およびその磁気抵抗効果型ヘッドを製
造する磁気抵抗効果型ヘッド製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータの普及に伴って、日
常的に多量の情報が取り扱われるようになっている。こ
のような情報は、多数の物理的な印によって記録媒体に
記録され、その記録媒体上の印を読み取って電気的な再
生信号を生成する情報再生装置により再生される。

【０００３】ハードディスク装置（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ
ＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）は、そのような情報再生装置の
１つであり、記憶容量が大きく情報へのアクセス速度が
速いという特徴を持つ。このＨＤＤは、一般に、表面が
磁性材料からなる記録媒体である磁気ディスク、および
この磁気ディスクに記録された情報を再生する再生ヘッ
ドを備えている。磁気ディスクは、表面が微小領域（１
ビット領域）ごとに磁化されており、１ビットの情報が
この１ビット領域の磁化の方向の形で記録される。再生
ヘッドは、この磁気ディスクに近接して配置され、磁気
ディスクの１ビット領域の磁化から発生する磁界に応じ
た電気的な再生信号を出力することにより、磁気ディス
クに記録された情報を再生する。

【０００４】現在、ＨＤＤに搭載されている再生ヘッド
の多くには、外部の磁界に応じて抵抗が変化する磁気抵
抗効果素子を有する磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッ
ド）が使用されている。このＭＲヘッドでは、磁気抵抗
効果素子にセンス電流が印加されており、この磁気抵抗
効果素子の抵抗の変化に応じて高出力の再生信号が生成
される。しかし、磁気ディスクの記録密度は年々向上し
続けており、その記録密度の向上に伴って１ビット領域
の面積が減少し、その１ビット領域から発生する磁界が
弱くなるため、このように弱い外部磁界に対しても大き
な再生信号を出力するヘッドが必要となる。このように
大きな再生信号を出力するヘッドとして、巨大磁気抵抗
（ＧＭＲ）効果を利用したスピンバルブ磁気抵抗効果型
ヘッド（ＳｐｉｎＶａｌｖｅＭａｇｎｅｔｏｒｅｓ
ｉｓｔｉｖｅＨｅａｄ）が特開平４−３５８３１０号
公報により開示されており、また、その実用化が本格的
に始まりつつある。

【０００５】このスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド
は、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由磁性層
（フリー層）と、このフリー層に隣接して形成された非
磁性の金属からなる非磁性金属層と、この非磁性金属層
に隣接して形成された、磁化の方向が所定の方向に固定
された固定磁性層（ピンド層）と、このピンド層に隣接
して形成され、このピンド層の磁化の方向を固定する反
強磁性材料からなる反強磁性層とを含む多層膜であるス
ピンバルブタイプの磁気抵抗効果素子を有する。この磁
気抵抗効果素子は、外部磁界が変化すると、この磁気抵
抗効果素子のフリー層の磁化の方向が変化することによ
る、上記ピンド層の磁化の方向とフリー層の磁化の方向
の相対的な角度変化に応じた抵抗変化を生ずる。一般
に、外部磁界の変化に応じた磁気抵抗効果素子の抵抗変
化の感度の良さは、磁気抵抗変化率Ｒ _MR:(Ｒ_MR＝｛ρ
_max−ρ₀｝／ρ₀)によって表される。ここで、ρ₀は外
部磁界が印加されていない場合の磁気抵抗効果素子の抵
抗率を表し、ρ_maxは外部磁界が印加された磁気抵抗効
果素子の最大の抵抗率を表す。以下ではこの磁気抵抗効
果率をＭＲ比と称する。このスピンバルブタイプの磁気
抵抗効果素子は、ＭＲ比が大きく上記抵抗変化が大きい
ため、上記センス電流を通じて大出力の再生信号が得ら
れる。

【０００６】磁気抵抗効果素子は、膜厚方向を磁気ディ
スクのトラックに沿った方向に向けた状態で、磁気ディ
スクの各１ビット領域に対向するように設置される。そ
して、上記磁気抵抗効果型ヘッドによってこの１ビット
領域内の磁化から発生する磁界が効率よく検知されるよ
うに、磁気抵抗効果素子の厚みが、上記１ビット領域の
上記方向の長さ（１ビット長）に応じた適切な値に調整
される必要がある。このため、磁気抵抗効果型ヘッドの
開発は、磁気抵抗効果素子の厚みを、磁気ディスクの記
録密度の向上に伴う１ビット長の減少に対応して低減さ
せる方向に進んでいる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、フリー層をは
じめとする上記磁気抵抗効果素子の厚みの低減を進めた
結果、この厚みの低減によって磁気抵抗効果素子のＭＲ
比が減少するという問題が生じてきており、この問題の
解決が望まれている。

【０００８】本発明は上記事情に鑑み、磁気抵抗効果素
子の厚みの低減に伴うＭＲ比の減少が抑制された磁気抵
抗効果型ヘッド、およびそのような磁気抵抗効果型ヘッ
ドを製造する磁気抵抗効果型ヘッド製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の磁気抵抗効果型ヘッドの第１の磁気抵抗効果型ヘッ
ドは、磁化の方向が固定された固定磁性層と、上記固定
磁性層上に形成された非磁性の第１の中間層と、上記第
１の中間層上に形成された、外部磁界に応じて磁化の方
向が変化する自由磁性層と、上記自由磁性層上に形成さ
れた、窒化物、酸化物、硫化物、および炭化物からなる
材料群から選択された１つ以上の材料によって構成され
た保護層とを含む多層膜である、その自由磁性層の磁化
の方向の変化に応じた抵抗変化を示す磁気抵抗効果素子
を備え、その磁気抵抗効果素子の抵抗の大きさを検知す
ることによりその外部磁界の強さを検知することを特徴
とする。

【００１０】上記本発明の第１の磁気抵抗効果型ヘッド
は、上記保護層が、窒化物、酸化物、硫化物、および炭
化物からなる材料群から選択された１つ以上の材料を、
上記自由磁性層上に積層することにより形成されてなる
ものであることが好ましい。

【００１１】従来、上記自由磁性層（フリー層）を保護
する保護層を構成する材料として、この磁気抵抗効果素
子を積層する際の下地層としても用いられるＴａがよく
用いられている。このように保護層の材料としてＴａ等
の金属を採用すると、互いに隣接する、保護層の金属と
自由磁性層の金属との相互拡散が生じやすく、自由磁性
層のうちのこの相互拡散が生じた部分は非磁性化され
る。この自由磁性層が厚く、さらに磁気抵抗効果素子の
うちの自由磁性層を含む伝導性のある層の全体が厚い場
合にはこのように自由磁性層の一部が非磁性化されても
問題はないが、これらの厚みが薄すぎる場合には、この
自由磁性層の非磁性化された部分に磁気抵抗効果に寄与
しない余分な電流が流れるシャント効果の影響が大きく
なり、磁気抵抗効果型ヘッドのＭＲ比が低下する。

【００１２】これに対し、上記本発明の第１の磁気抵抗
効果型ヘッドでは、保護層が、窒化物、酸化物、硫化
物、および炭化物からなる材料群から選択された１つ以
上の材料からなるので、保護層の材料と自由磁性層の材
料との間の相互拡散はほとんど起こらない。このため、
この第１の磁気抵抗効果型ヘッドは、自由磁性層の薄層
化や磁気抵抗効果素子の厚みの減少に伴うＭＲ比の低下
が抑制された、高いＭＲ比を示すものとなっている。

【００１３】また、上記本発明の第１の磁気抵抗効果型
ヘッドは、上記自由磁性層が、３ｎｍ以下の膜厚を有す
るものであることが好ましい。

【００１４】後に実施形態で述べるように、自由磁性層
の厚みが３ｎｍ以下で上記ＭＲ比の低下が生じやすいた
め、このように自由磁性層が３ｎｍ以下の膜厚を有する
ものである場合に、上述した相互拡散によるＭＲ比の低
下の抑制が有効に行われる。

【００１５】また、上記本発明の第１の磁気抵抗効果型
ヘッドは、上記保護層が、鉄、コバルト、ニッケル、お
よびアルミニウムのうちのいずれか１つ以上の元素を含
む酸化物を、上記自由磁性層上に積層することにより形
成されてなるものであることが好ましい。

【００１６】このように、保護層が、鉄、コバルト、ニ
ッケル、およびアルミニウムのうちのいずれか１つ以上
の元素を含む酸化物からなる磁気抵抗効果型ヘッドは、
後に実施例に示すように、保護層がＴａからなる従来の
磁気抵抗効果型ヘッドより、高いＭＲ比を示す。

【００１７】また、この第１の磁気抵抗効果型ヘッド
は、後に実施形態および実施例に示すように、保護層
が、鉄、コバルト、およびニッケルのうちのいずれか１
つ以上の元素を含む酸化物からなる場合に、自由磁性層
と保護層との間の界面で、自由磁性層中の伝導電子の、
スピン状態を保った反射であるいわゆる鏡面反射（Ｓｐ
ｅｃｕｌａＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ）が生ずる。後に実
施形態で詳述するように、この鏡面反射によって、この
磁気抵抗効果素子の伝導電子の平均自由行程が増大す
る。この平均自由行程は、外部磁界に応じて抵抗の変化
する磁気抵抗効果素子が抵抗の低い状態にある場合に特
に増大して、その低い抵抗がさらに低下するため、この
第１の磁気抵抗効果型ヘッドのＭＲ比は向上する。

【００１８】また、この第１の磁気抵抗効果型ヘッド
は、保護層が自由磁性層上に積層することにより形成さ
れているので、自由磁性層表面を酸化することにより形
成された酸化膜で鏡面反射を起こす従来の磁気抵抗効果
型ヘッドと比較すると、この第１の磁気抵抗効果型ヘッ
ドを製造するにあたり、鏡面反射を起こす保護層の膜厚
の制御が自在に行われるためこの鏡面反射の特性の制御
が容易である。

【００１９】上記保護層が、鉄、コバルト、ニッケル、
およびアルミニウムのうちのいずれか１つ以上の元素を
含む酸化物を、上記自由磁性層上に積層することにより
形成されてなる磁気抵抗効果型ヘッドは、その自由磁性
層とその保護層との間に非磁性の電気伝導体からなる第
３の中間層を有することが好ましい。

【００２０】酸化物は、元素量論比、結晶構造、結晶配
向性等により、反強磁性を示すことがあり、この場合、
これらの酸化物の磁化と自由磁性層の磁化とが交換結合
することにより自由磁性層の軟磁気特性が劣化するおそ
れがある。しかし、このような第３の中間層が保護層と
自由磁性層との間に存在する場合には、保護層と自由磁
性層とが磁気的に分離されるため自由磁性層の軟磁気特
性は良好に保たれる。

【００２１】この第３の中間層を有する磁気抵抗効果型
ヘッドは、その第３の中間層が、２ｎｍ以下の膜厚を有
するものであることが好ましい。

【００２２】この第３の中間層は、直接には磁気抵抗効
果に関与しないものであるため、あまり膜厚が厚すぎる
と、この第３の中間層に不必要に電流が流れて、この磁
気抵抗効果型ヘッドのＭＲ比が低下する。このため、こ
の第３の中間層の膜厚は、上記保護層と上記自由磁性層
とを磁気的に分離できる程度に薄い、具体的には上述し
た２ｎｍ以下の厚さを有するものであればよい。

【００２３】上記本発明の第１の磁気抵抗効果型ヘッド
は、上記固定磁性層が、磁化の方向が固定された第１の
固定磁性層および第２の固定磁性層と、それらの第１の
固定磁性層および第２の固定磁性層どうしに挟まれてな
る第２の中間層とを含む多層構造を有するものであり、
その第２の中間層が、鉄、コバルト、およびニッケルの
うちのいずれか１つ以上の元素を含む酸化物を積層する
ことにより形成されてなるものであることが好ましい。

【００２４】ここで、上記固定磁性層（ピンド層）に含
まれる上記第２の中間層は、通常非磁性である。固定磁
性層は、非磁性の第２の中間層を含む場合にも、軟磁性
材料からなる単層である場合と同様に、磁気抵抗効果に
寄与する層として働く。また、以下に述べる、第２の中
間層を含む全ての固定磁性層においても同様である。

【００２５】この固定磁性層が、上記酸化物を積層する
ことにより形成されてなる第２の中間層を有することに
より、この固定磁性層の第１の固定磁性層および第２の
固定磁性層中の伝導電子が、これらの第１の固定磁性層
および第２の固定磁性層とこの第２の中間層との間の界
面で鏡面反射を起こす。上述した、保護層と自由磁性層
との間の鏡面反射と同様に、この鏡面反射によって伝導
電子の平均自由行程が増大することにより、この第１の
磁気抵抗効果型ヘッドのＭＲ比は向上する。

【００２６】上記目的を達成する本発明の磁気抵抗効果
型ヘッドの第２の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁化の方向
が固定された固定磁性層と、上記固定磁性層に膜厚方向
に隣接して形成された非磁性の第１の中間層と、上記第
１の中間層に膜厚方向に隣接して形成された、外部磁界
に応じて磁化の方向が変化する自由磁性層とを含む多層
膜である、その自由磁性層の磁化の方向の変化に応じた
抵抗変化を示す磁気抵抗効果素子を備え、その磁気抵抗
効果素子の抵抗の大きさを検知することにより上記外部
磁界の強さを検知する磁気抵抗効果型ヘッドであって、
上記固定磁性層が、磁化の方向が固定された第１の固定
磁性層および第２の固定磁性層と、それらの第１の固定
磁性層および第２の固定磁性層どうしに挟まれてなる第
２の中間層とを含む多層構造を有するものであり、その
第２の中間層が、鉄、コバルト、およびニッケルのうち
のいずれか１つ以上の元素を含む酸化物を積層すること
により形成されてなるものであることを特徴とする。

【００２７】この第２の磁気抵抗効果型ヘッドは、上述
した第２の中間層とを有する第１の磁気抵抗効果型ヘッ
ドと比べて、自由磁性層と固定磁性層とのうちのどちら
の層が上に形成されたものであってもよい点、すなわち
この第２の磁気抵抗効果型ヘッドの磁気抵抗効果素子が
積層順序を逆にして形成されたものであってもよいとい
う点で異なっている。但し、この第２の中間層の役割
は、いずれの磁気抵抗効果型ヘッドにおいても同じであ
るので、やはり、固定磁性層が、このような第２の中間
層を有することにより、この固定磁性層を構成する上記
第１の固定磁性層および第２の固定磁性層中の伝導電子
が、これらの第１の固定磁性層および第２の固定磁性層
とこの第２の中間層との間の界面で鏡面反射を起こし、
この鏡面反射によって伝導電子の平均自由行程が増大す
る。上記本発明の第２の磁気抵抗効果型ヘッドでは、こ
のような平均自由行程の増大によって高いＭＲ比が得ら
れ、また、上述した自由磁性層の薄層化や磁気抵抗効果
素子の厚みの減少に伴うＭＲ比の低下が抑制される。

【００２８】上記本発明の第２の磁気抵抗効果型ヘッド
は、上記第１の固定磁性層および上記第２の固定磁性層
のうち、上記第１の中間層から遠い側の層が、複数の軟
磁性層と、それらの軟磁性層どうしに挟まれてなるとと
もにそれらの軟磁性層の磁化どうしを互いに逆方向に結
合する第４の中間層とを有するものであることが好まし
い。

【００２９】この第２の磁気抵抗効果型ヘッドは、後に
実施形態で示すように、上記第４の中間層が上記軟磁性
層の磁化どうしを互いに逆方向に結合するため、上記固
定磁性層の磁化のピン止め力が強められ、またこの固定
磁性層の磁化の反磁界による上記自由磁性層の磁化の向
きのずれが抑制される。

【００３０】上記目的を達成する本発明の磁気抵抗効果
型ヘッド製造方法の第１の磁気抵抗効果型ヘッド製造方
法は、磁化の方向が固定された固定磁性層と、その固定
磁性層上に形成された非磁性の第１の中間層と、その第
１の中間層上に形成された、外部磁界に応じて磁化の方
向が変化する自由磁性層と、その自由磁性層上に形成さ
れた保護層とを含む多層膜である、その自由磁性層の磁
化の方向の変化に応じた抵抗変化を示す磁気抵抗効果素
子を備え、その磁気抵抗効果素子の抵抗の大きさを検知
することにより上記外部磁界の強さを検知する磁気抵抗
効果型ヘッドを製造する磁気抵抗効果型ヘッド製造方法
であって、上記自由磁性層を上記第１の中間層上に成膜
する自由磁性層成膜工程と、上記自由磁性層成膜工程に
よって成膜された自由磁性層上に、上記保護層を、窒化
物、酸化物、硫化物、および炭化物からなる材料群から
選択された１つ以上の材料を積層することにより成膜す
る保護層成膜工程を有することを特徴とする。

【００３１】この第１の磁気抵抗効果型ヘッド製造方法
によって、上記本発明の第１の磁気抵抗効果型ヘッドが
製造される。このため、この第１の磁気抵抗効果型ヘッ
ド製造方法によって、自由磁性層の薄層化や磁気抵抗効
果素子の厚みの減少に伴うＭＲ比の低下が抑制された、
高いＭＲ比を示す磁気抵抗効果型ヘッドが製造される。

【００３２】上記本発明の第１の磁気抵抗効果型ヘッド
製造方法は、前記保護層成膜工程で、上記保護層を、
鉄、コバルト、ニッケル、およびアルミニウムのうちの
いずれか１つ以上の元素を含む酸化物を積層することに
より成膜することが好ましい。

【００３３】上記目的を達成する本発明の磁気抵抗効果
型ヘッド製造方法の第２の磁気抵抗効果型ヘッド製造方
法は、磁化の方向が固定された固定磁性層と、その固定
磁性層に膜厚方向に隣接して形成された非磁性の第１の
中間層と、その第１の中間層に膜厚方向に隣接して形成
された、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由磁
性層とからなる多層膜である、その自由磁性層の磁化の
方向の変化に応じた抵抗変化を示す磁気抵抗効果素子を
備え、上記磁気抵抗効果素子の抵抗の大きさを検知する
ことにより上記外部磁界の強さを検知する磁気抵抗効果
型ヘッドを製造する磁気抵抗効果型ヘッド製造方法であ
って、上記固定磁性層が、磁化の方向が固定された第１
の固定磁性層および第２の固定磁性層と、それらの第１
の固定磁性層および第２の固定磁性層どうしに挟まれて
なる第２の中間層とを含む多層構造を有するものであっ
て、上記第１の固定磁性層を成膜する第１の固定磁性層
成膜工程と、上記第１の固定磁性層成膜工程によって成
膜された第１の固定磁性層上に、上記第２の中間層を、
鉄、コバルト、およびニッケルのうちのいずれか１つ以
上の元素を含む酸化物を積層することによって成膜する
中間層成膜工程と、上記中間層成膜工程で成膜された第
２の中間層上に、上記第２の固定磁性層を成膜する第２
の固定磁性層成膜工程とを有することを特徴とする。

【００３４】このような第２の磁気抵抗効果型ヘッド製
造方法によって、上記本発明の第２の磁気抵抗効果型ヘ
ッドが製造される。このため、この第２の磁気抵抗効果
型ヘッド製造方法によって、自由磁性層の薄層化や磁気
抵抗効果素子の厚みの減少に伴うＭＲ比の低下が抑制さ
れた、高いＭＲ比を示す磁気抵抗効果型ヘッドが製造さ
れる。

【００３５】上記目的を達成する本発明の情報再生装置
の第１の情報再生装置は、磁化の方向により情報が記録
された磁気記録媒体に近接あるいは接触して配置されて
その磁気記録媒体各点の磁化を検出する磁気ヘッドを備
え、その磁気ヘッドにより検出された上記磁気記録媒体
各点の磁化に応じた情報を再生する情報再生装置であっ
て、上記磁気ヘッドが、磁化の方向が固定された固定磁
性層と、その固定磁性層上に形成された非磁性の第１の
中間層と、その第１の中間層上に形成された、外部磁界
に応じて磁化の方向が変化する自由磁性層と、その自由
磁性層上に形成された、窒化物、酸化物、硫化物、およ
び炭化物からなる材料群から選択された１つ以上の材料
によって構成された保護層とを含む多層膜である、その
自由磁性層の磁化の方向の変化に応じた抵抗変化を示す
磁気抵抗効果素子を備え、その磁気抵抗効果素子の抵抗
の大きさを検知することにより上記外部磁界の強さを検
知するものであることを特徴とする。

【００３６】この第１の情報再生装置に備えられた磁気
ヘッドは、上記第１の磁気抵抗効果型ヘッドに相当する
磁気ヘッドである。この磁気ヘッドは、上記第１の磁気
抵抗効果型ヘッドと同様に、磁気抵抗効果素子のＭＲ比
が高められたものであるため、この第１の情報再生装置
は、磁気記録媒体各点の磁化の方向の検出を高い感度で
行うことのできるものであり、磁気記録媒体に高密度に
記録された情報の再生に適している。

【００３７】上記目的を達成する本発明の情報再生装置
の第２の情報再生装置は、磁化の方向により情報が記録
された磁気記録媒体に近接あるいは接触して配置されて
その磁気記録媒体各点の磁化を検出する磁気ヘッドを備
え、その磁気ヘッドにより検出された上記磁気記録媒体
各点の磁化に応じた情報を再生する情報再生装置であっ
て、上記磁気ヘッドが、磁化の方向が固定された固定磁
性層と、その固定磁性層に膜厚方向に隣接して形成され
た非磁性の第１の中間層と、その第１の中間層に膜厚方
向に隣接して形成された、外部磁界に応じて磁化の方向
が変化する自由磁性層とを含む多層膜である、その自由
磁性層の磁化の方向の変化に応じた抵抗変化を示す磁気
抵抗効果素子を備え、その磁気抵抗効果素子の抵抗の大
きさを検知することにより上記外部磁界の強さを検知す
るものであり、上記固定磁性層が、磁化の方向が固定さ
れた第１の固定磁性層および第２の固定磁性層と、それ
らの第１の固定磁性層および第２の固定磁性層どうしに
挟まれてなる第２の中間層とを含む多層構造を有するも
のであり、その第２の中間層が、鉄、コバルト、および
ニッケルのうちのいずれか１つ以上の元素を含む酸化物
を積層することにより形成されてなるものであることを
特徴とする。

【００３８】この第２の情報再生装置に備えられた磁気
ヘッドは、上記第２の磁気抵抗効果型ヘッドに相当する
磁気ヘッドである。この磁気ヘッドは、上記第２の磁気
抵抗効果型ヘッドと同様に、磁気抵抗効果素子のＭＲ比
が高められたものであるため、この第２の情報再生装置
は、磁気記録媒体各点の磁化の方向の検出を高い感度で
行うことのできるものであり、磁気記録媒体に高密度に
記録された情報の再生に適している。

【００３９】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態について説
明する。

【００４０】図１は、本実施形態のハードディスク装置
の概略構成図である。

【００４１】同図に示すハードディスク装置（ＨＤＤ）
１００は、本発明の情報再生装置に相当するものであ
る。同図に示すＨＤＤ１００のハウジング１０１には、
回転軸１０２、回転軸１０２に装着される磁気ディスク
１０３、磁気ディスク１０３の表面に近接して対向する
浮上ヘッドスライダ１０４、アーム軸１０５、浮上ヘッ
ドスライダ１０４を先端に固着してアーム軸１０５を中
心に磁気ディスク１０３上を水平移動するキャリッジア
ーム１０６、およびキャリッジアーム１０６の水平移動
を駆動するアクチュエータ１０７が収容される。

【００４２】このＨＤＤ１００では、磁気ディスク１０
３へ情報の記録、および磁気ディスク１０３に記憶され
た情報の再生が行われる。これらの情報の記録および再
生にあたっては、まず、磁気回路で構成されたアクチュ
エータ１０７によってキャリッジアーム１０６が駆動さ
れ、浮上ヘッドスライダ１０４が回転する磁気ディスク
１０３上の所望のトラックに位置決めされる。浮上ヘッ
ドスライダ１０４の先端には、図１には図示しない本実
施形態の磁気ヘッドが設置されている。この本実施形態
の磁気ヘッドは、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドに相当
するものである。この磁気ヘッドは、磁気ディスク１０
３の回転によって、磁気ディスク１０３の各トラックに
並ぶ各１ビット領域に順次近接する。情報の記録時に
は、このように磁気ディスク１０３に近接した磁気ヘッ
ドに電気的な記録信号が入力され、この磁気ヘッドによ
り、その記録信号に応じてそれらの各１ビット領域に磁
界が印加されて、その記録信号に担持された情報がそれ
らの各１ビット領域の磁化の方向の形で記録される。ま
た、情報の再生時には、それらの各１ビット領域の磁化
の方向の形で記録された情報が、磁気ヘッドによって、
それらの磁化それぞれから発生する磁界に応じて生成さ
れる電気的な再生信号として取り出される。ハウジング
１０１の内部空間は、図示しないカバーによって閉鎖さ
れる。

【００４３】次に、本実施形態の磁気ヘッドについて説
明する。

【００４４】図２は、本実施形態の磁気ヘッドの要部斜
視図である。

【００４５】図３は、本実施形態の磁気ヘッドの要部断
面図である。

【００４６】本実施形態の磁気ヘッド３０は、磁気ディ
スク１０３に情報を記録する記録ヘッドと情報を再生す
る再生ヘッドとからなる複合型のヘッドであり、これら
の図２、図３には再生ヘッドの部分のみが示される。図
３の断面図は、この再生ヘッドを、図１に示す磁気ディ
スク１０３の面に平行な面で切断した断面図である。

【００４７】磁気ヘッド３０は、非磁性の基板２１、こ
の非磁性の基板２１上に形成された下部シールド層２
２、この下部シールド層２２上に形成された下部絶縁層
２３、この下部絶縁層２３上に形成された磁気抵抗効果
素子１０、上記下部絶縁層２３上に、この磁気抵抗効果
素子１０を両側から挟むように形成された左右一対の磁
区制御層２４、この左右一対の磁区制御層２４上に形成
された左右一対の電極２５、この左右一対の電極２５と
上記磁気抵抗効果素子１０との上に形成された上部絶縁
層２６、およびこの上部絶縁層２６上に形成された上部
シールド層２７を有する。この上部シールド層２７上に
は、上記記録ヘッドが形成されている。

【００４８】基板２１は、例えば、アルミナチタンカー
バイド（Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ）からなる基板上にＳｉある
いはＳｉＯ₂が形成されたものである。

【００４９】下部シールド層２２および上部シールド層
２７は、それぞれ、例えば、ＦｅＮ等の軟磁性材料から
なる厚さ１．６μｍの層であり、上記磁気抵抗効果素子
１０に不必要な外部磁界が印加されないようその磁気抵
抗効果素子１０を磁気シールドするものである。

【００５０】下部絶縁層２３および上部絶縁層２６は、
それぞれ、例えば、アルミナ（Ａｌ ₂Ｏ₃）等の絶縁材料
からなる厚さ５０ｎｍの層であり、上記磁気抵抗効果素
子１０、上記磁区制御層２４、および上記一対の電極２
５からの電流のリークを防ぐものである。

【００５１】磁区制御層２４は、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ合
金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金等の硬磁性を示す材料からな
る層であり、上記磁気抵抗効果素子１０に静磁界および
交換相互作用などによるバイアス磁界を印加するもので
ある。ここでは、この磁区制御層２４は、磁気抵抗効果
素子１０と同じ高さまで積層されている。

【００５２】電極２５は、例えば、Ｔａ／（Ｔｉ−Ｗ）
／Ｔａという、２つのＴａ層とこれらのＴａの間に挟ま
れたＴｉ−Ｗ合金との多層膜などの導電性材料からなる
ものであり、上記磁区制御層２４を介して上記磁気抵抗
効果素子１０にセンス電流を印加するものである。この
一対の電極２５から再生信号が取り出される。

【００５３】磁気抵抗効果素子１０は、この磁気ヘッド
３０の情報再生の機能を担う部分である。すなわち、磁
気抵抗効果素子１０は、上記磁気ディスク１０３の各１
ビット領域の磁化から発生する磁界に応じて抵抗が変化
するものであり、上述したように磁気抵抗効果素子１０
には上記電極２５によりセンス電流が印加されているた
め、上記抵抗の変化により、上記各１ビット領域の磁化
の方向によって担持された情報が電気的な再生信号とし
て取り出される。

【００５４】本発明の特色は、この磁気抵抗効果素子１
０の構造にある。次に、この磁気抵抗効果素子１０の構
造について説明する。ここでは、第１の磁気抵抗効果素
子１０＿１、第２の磁気抵抗効果素子１０＿２、第３の
磁気抵抗効果素子１０＿３という３タイプの磁気抵抗効
果素子をそれぞれ、図４、図９、図１０とともに説明す
る。

【００５５】図４は、第１の磁気抵抗効果素子の断面図
である。

【００５６】同図に示す第１の磁気抵抗効果素子１０＿
１は、スピンバルブタイプの磁気抵抗効果素子であり、
図２、図３に示す下部絶縁層２３上に形成された下地層
１、この下地層１上に形成された反強磁性層２、この反
強磁性層２上に形成されたピンド層３、このピンド層３
上に形成された非磁性金属層４、この非磁性金属層４上
に形成されたフリー層５、およびこのフリー層５上に形
成された保護層６によって構成されている。ここで、非
磁性金属層４は、本発明にいう第１の中間層に相当する
ものである。

【００５７】下地層１は、例えば、厚さ２．５ｎｍのＴ
ａからなる第１の下地層１＿１上に、厚さ２．５ｎｍの
Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる第２の下地層１＿２が形成され
てなるものである。この第２の下地層１＿２は、Ｔａか
らなる第１の下地層１＿１上に形成されたものであるた
め、ｆｃｃ構造を有し、（１１１）方向に配向してい
る。

【００５８】反強磁性層２は、例えば、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍ
ｎ合金等の反強磁性材料からなる、厚さ１５ｎｍ〜２５
ｎｍの層である。この反強磁性層２は、上記ピンド層３
に交換結合に伴う交換バイアス磁界を印加する。

【００５９】ピンド層３は、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合
金などの軟磁性材料からなる、厚さ２ｎｍ〜２．５ｎｍ
の層である。Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の組成としては、Ｃｏ
_88.2Ｆｅ_9.8Ｂ₂（数字は原子％）等があげられる。ま
た、このピンド層３に、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ積層膜を用
いることもできる。ピンド層３は、磁化が、上記反強磁
性層２によって印加された交換バイアス磁界によって、
同図の紙面垂直方向に、すなわち、図２に示される一対
の電極２５を互いに結ぶ素子長手方向とは垂直であって
かつピンド層等の各層に平行な素子高さ方向に固定され
る。

【００６０】非磁性金属層４は、例えば、Ｃｕ等の非磁
性の金属からなる厚さ２．２ｎｍ〜２．８ｎｍの層であ
る。

【００６１】フリー層５は、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合
金等の軟磁性材料からなる厚さ２．５ｎｍの層である。
このＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の組成としては、上記Ｃｏ_88.2
Ｆｅ _9.8Ｂ₂等があげられる。このＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金
は、非磁性金属層４のＣｕと相互拡散しにくいため、非
磁性金属層４上に形成されるフリー層５の材料として好
ましい。

【００６２】このフリー層５は、このように軟磁性材料
からなり、磁化のピン止めがされていない。このため、
その磁化は、磁気ディスク１０３の各１ビット領域の磁
化からの磁界に応じてその層の面内で回転する。第１の
磁気抵抗効果素子１０＿１の抵抗は、いわゆる巨大磁気
抵抗効果により、このフリー層５の磁化と上記ピンド層
３の固定された磁化との間の相対的な角度に応じて大き
く変化する。例えば、この抵抗は、これらの磁化が同方
向を向く場合に最小値をとり、これらの磁化が互いに逆
方向を向く場合に最大値をとる。この抵抗変化が、上述
したセンス電流に再生信号をのせる抵抗変化である。

【００６３】また、フリー層５は、上記磁区制御層２４
によって印加されたバイアス磁界によって、単磁区化さ
れている。このため、このフリー層５を含む磁気ヘッド
３０では、磁壁の移動に伴って再生信号に生ずるバルク
ハウゼンノイズの発生が抑制されている。

【００６４】保護層６は、窒化物、酸化物、硫化物、お
よび炭化物からなる材料群から選択された１つ以上の材
料によって構成された層である。保護層６の膜厚は、例
えば６ｎｍである。窒化物としては、ＡｌＮ、ＳｉＮ等
があげられ、酸化物としては、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｎ
ｉＯ、Ｃｏ₃Ｏ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂、Ｚｎ
Ｏ、ＳｎＯ、Ｃｒ₂Ｏ₅等があげられる。また、硫化物と
しては、ＺｎＳ、ＣｒＳ等があげられ、炭化物として
は、Ｂ₄Ｃ等があげられる。但し、これらの窒化物、酸
化物、硫化物、および炭化物は、必ずしも正確な元素量
論比のものである必要はなく、また、結晶性や配向性も
問われるものではない。なお、従来の磁気抵抗効果素子
では、このようにフリー層上に形成される保護層とし
て、多くの場合、抵抗が高く下地層の材料としても使用
されるＴａが使用されている。

【００６５】なお、各層の膜厚は、本文中に例示した厚
さに限定されるものではなく変更可能であるが、磁気抵
抗効果素子は、それら各層の膜厚が厚すぎると、電流の
シャント効果によってＭＲ比が減少するため、各層の膜
厚としては、本文中に例示した厚さが好ましい。この事
情は、後述する第２の磁気抵抗効果素子１０＿２および
第３の磁気抵抗効果素子１０＿３についても同じであ
る。

【００６６】この第１の磁気抵抗効果素子１０＿１は、
第１の下地層１＿１、第２の下地層１＿２、反強磁性層
２、ピンド層３、非磁性金属層４、フリー層５、保護層
６の順に、これらの各層の例示した材料を用いて例示し
た厚さでスパッタリングにより連続的に積層してこれら
の各層を成膜し、そのように成膜された各層からなる多
層膜をリソグラフィ技術で素子の形状にパターニングす
ることによって製造する。

【００６７】ここで、保護層６の成膜は、窒化物、酸化
物、硫化物、および炭化物のそれぞれのターゲットのう
ちのいずれかをスパッタリングすることで行う。但し、
この成膜は、金属ターゲットを、Ａｒ＋Ｎ₂あるいはＡ
ｒ＋Ｏ₂ガス中で反応性スパッタリングを行うことによ
り行うこともできる。

【００６８】また、成膜方法としては、イオンビームス
パッタ法、真空蒸着法などの手段を用いてもよい。

【００６９】なお、この多層膜には、反強磁性層２を構
成するＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金を反強磁性化させるため
に、成膜後、２００℃〜３００℃の熱処理を施す。

【００７０】また、この第１の磁気抵抗効果素子１０＿
１の成膜時に、フリー層５の異方性磁界を付与するため
に上記素子長手方向に８ｋＡ／ｍ程度の直流磁界を印加
してもよい。

【００７１】以上のような構成を有する第１の磁気抵抗
効果素子１０＿１は、保護層６が、上記材料群の材料に
よって構成されたものであることに特色がある。以下で
は、磁気抵抗効果素子の巨大磁気抵抗効果に対するこの
保護層６の役割について説明するために、まず、一般的
なスピンバルブ磁気抵抗効果素子における伝導電子のス
ピン依存散乱の様子について図５とともに説明する。

【００７２】図５は、スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッ
ドにおける伝導電子のスピン依存散乱の模式図である。

【００７３】図５（Ａ）、図５（Ｂ）とも、左から右に
向かって順に、磁気抵抗効果素子を構成する複数層のう
ちの、フリー層５、非磁性金属層４、およびピンド層３
それぞれが示される。これらの各層には、上記第１の磁
気抵抗効果素子の相当する各層の符号を付与した。

【００７４】図５（Ａ）は、磁気抵抗効果素子に磁気デ
ィスクから同図上向きに磁界Ｈが印加された状況を示
し、図５（Ｂ）は、磁気抵抗効果素子に磁気ディスクか
ら同図下向きに磁界Ｈが印加された状況を示す。図５
（Ａ）と図５（Ｂ）に示すように、ピンド層３の磁化ｍ
_pは磁界Ｈの方向によらず上向きに固定される。フリー
層５の磁化ｍ_fは、磁界Ｈと同じ方向を向くため、図５
（Ａ）に示すように磁界Ｈが上向きに印加されると上向
きとなり、図５（Ｂ）に示すように磁界Ｈが下向きに印
加されると下向きとなる。

【００７５】図５（Ａ）と図５（Ｂ）には、ピンド層３
の磁化ｍ_pと同方向のスピンを持つ伝導電子ｅ_uが、上向
きの矢印を伴った白円で表されている。図５（Ａ）に示
すように、フリー層５の磁化ｍ_fとピンド層３の磁化ｍ_p
とがともに上向きとなる状況では、この伝導電子ｅ
_uは、フリー層５中に進入してもほとんど散乱されず、
平均自由行程λが長い。しかし、図５（Ｂ）に示すよう
に、フリー層５の磁化ｍ _fとピンド層３の磁化ｍ_pが互い
に逆向きである状況では、上記伝導電子ｅ_uは、フリー
層５中に進入すると強く散乱される。また、図示しない
が、ピンド層３の磁化ｍ_pと逆方向のスピンを持つ伝導
電子ｅ_dは、磁界Ｈの向きによらず、フリー層５および
ピンド層３の少なくともいずれかにおいて強く散乱され
る。

【００７６】このように、フリー層５の磁化ｍ_fとピン
ド層３の磁化ｍ_pとが同方向を向く場合には、長い平均
自由行程λで伝導する伝導電子ｅ_uが存在するため磁気
抵抗効果素子の抵抗が小さく、フリー層５の磁化ｍ_fと
ピンド層３の磁化ｍ_pが互いに逆向きである場合と比べ
て磁気抵抗効果素子の抵抗に差が生ずる。磁気抵抗効果
素子の外部磁界に応じた抵抗の変化は、以上のような機
構で生ずる。

【００７７】なお、通常、フリー層５／非磁性金属層４
／ピンド層３の両端面、すなわち上記第１の磁気抵抗効
果素子１０＿１でいえば、フリー層５と保護層６との界
面とピンド層３と反強磁性層２との界面において、伝導
電子のスピンの向きに依存しない散乱が発生する。この
ため、フリー層５／非磁性金属層４／ピンド層３の積層
の厚さｔが上記の長い平均自由行程λよりも大きい場合
には、十分な磁気抵抗効果が発現されるが、この積層の
厚みｔが低減されて上記平均自由行程λよりも小さくな
ると、磁気抵抗効果素子のＭＲ比が減少する。

【００７８】図６は、Ｔａからなる保護層を有する従来
のスピンバルブ磁気抵抗効果素子における磁性の状態の
模式図である。

【００７９】ここでは、従来のスピンバルブ磁気抵抗効
果素子として、図５（Ａ）に示される磁気抵抗効果素子
に、フリー層３の左側に隣接したＴａからなる保護層が
形成されたものを想定している。但し、図６には、この
Ｔａからなる保護層は図示されていない。

【００８０】このＴａからなる保護層の存在により、こ
の保護層およびフリー層５それぞれを構成する各金属の
相互拡散が生じており、この相互拡散により、フリー層
５は、保護層側にＴａが拡散して磁性を失っている。こ
のＴａの拡散は、磁気抵抗効果素子の成膜後の熱処理に
より生ずると考えられる。フリー層５の、このように保
護層側に磁性を失った部分は層になっており、この層を
ここではデッドレイヤと称する。このデッドレイヤ５ａ
は、上記拡散により３元不規則合金となり、抵抗が高
い。また、フリー層５の、このデッドレイヤ５ａ以外の
磁性を有する層をここでは磁性フリー層５ｂと称する。

【００８１】図６は、図５（Ａ）と同様に、同図上向き
に磁界Ｈが印加された状況を示しており、ピンド層３お
よびフリー層５それぞれの磁化の方向は図５（Ａ）に示
す各層の磁化の方向と同じである。但し、フリー層５の
磁化は、上記磁性フリー層５ｂのみに存在し、上記デッ
ドレイヤ５ａでは磁化が存在しない。

【００８２】フリー層５が厚い場合には、このように非
磁性化されたデッドレイヤ５ａが形成されてもそれほど
問題はない。しかし、このデッドレイヤ５ａの厚さは通
常０．５ｎｍ〜２ｎｍに亘るため、フリー層５の厚みが
３ｎｍ以下になると、このデッドレイヤ５ａに磁気抵抗
効果に寄与しない余分な電流が流れるシャント効果の影
響が大きくなり、磁気抵抗効果素子のＭＲ比が低下す
る。

【００８３】これに対して、本実施形態の第１の磁気抵
抗効果素子１０＿１では、保護層６が、金属と相互拡散
しにくい材料である、窒化物、酸化物、硫化物、および
炭化物からなる材料群から選択された１つ以上の材料に
よって構成されたものであるため、保護層６とフリー層
５との間で相互拡散が生じない。このため、第１の磁気
抵抗効果素子１０＿１では、フリー層５の厚みが３ｎｍ
以下と薄い場合にも大きなＭＲ比が得られ、また１ｎｍ
〜２ｎｍという極薄領域にある場合であっても大きなＭ
Ｒ比が得られる。

【００８４】また、本実施形態の第１の磁気抵抗効果素
子１０＿１では、保護層６が、鉄、コバルト、およびニ
ッケルのうちのいずれか１つ以上の元素を含む酸化物を
上記フリー層５上に積層することにより形成されてなる
ものである場合に、さらにＭＲ比が向上する。このＭＲ
比の向上について、以下に図７を用いて説明する。

【００８５】図７は、第１の磁気抵抗効果素子における
伝導電子のスピン依存散乱の模式図である。

【００８６】同図には、左から右に向かって順に、第１
の磁気抵抗効果素子１０＿１を構成する、保護層６、フ
リー層５、非磁性金属層４、およびピンド層３それぞれ
が示される。同図に示す状況は、図５（Ａ）に示す状況
とは、鉄、コバルト、およびニッケルのうちのいずれか
１つ以上の元素を含む酸化物からなる保護層６が存在す
る点において異なる。酸化物と金属とでは相互拡散が起
こらないので、この場合には、上記デッドレイヤは生じ
ない。

【００８７】この保護層６は、後に実施例で示すよう
に、鏡面反射効果を有する。鏡面反射とは、電子の、ス
ピンの状態が保たれた反射を意味する。例えば、同図に
示されるように、ピンド層３の磁化ｍ_pと同方向のスピ
ンを持つ伝導電子ｅ_uは、ピンド層３からフリー層５に
到り、さらにフリー層５と保護層６との界面で鏡面反射
される。伝導電子ｅ_uは、このような反射によって実質
上平均自由行程λが増大することになるので、フリー層
５の磁化ｍ_fとピンド層３の磁化ｍ_pとがともに同じ方向
を向く場合の抵抗が減少し、この抵抗とこれらの磁化が
互いに逆向きである場合の抵抗との差が増加するため、
ＭＲ比が増大する。

【００８８】また、この第１の磁気抵抗効果素子１０＿
１は、保護層６がフリー層５上に酸化物を積層すること
により形成されているので、フリー層表面を酸化するこ
とによって形成された酸化膜によって鏡面反射を起こす
従来の磁気抵抗効果素子と比較すると、鏡面反射を起こ
す保護層の膜厚の制御が自在に行われるためこの鏡面反
射の特性の制御が容易である。

【００８９】なお、上記ピンド層３は、図８に示すアン
チフェロ（ＡＦ）結合多層膜であることが好ましい。

【００９０】図８は、ＡＦ結合多層膜の断面図である。

【００９１】同図に示すＡＦ結合多層膜は、軟磁性を示
す第１の軟磁性層３ａおよび第２の軟磁性層３ｃと、こ
れらの軟磁性層に膜厚方向に挟まれてなる、それらの軟
磁性層の磁化を互いに逆向きに結合するＡＦ結合中間層
３ｂとからなる。

【００９２】第１の軟磁性層３ａおよび第２の軟磁性層
３ｃは、図４に示す、単層のピンド層３の場合と同様
に、例えば、Ｃｏ_88.2Ｆｅ_9.8Ｂ₂などの軟磁性材料から
なるものである。

【００９３】ＡＦ結合層３ｂは、例えば、Ｒｕ、Ｃｒ、
Ｒｈ、およびＩｒよりなる材料群から選択された１つ以
上の材料によって構成される。但し、ＡＦ結合層３ｂ
は、上記軟磁性層の磁化を互いに逆向きに結合するもの
であればこれに限られるものではない。

【００９４】第１の磁気抵抗効果素子１０＿１は、図４
に示すピンド層３を、単層ではなく、上記ＡＦ結合多層
膜からなるものとすることができる。このようなＡＦ結
合多層膜からなるピンド層３を有する第１の磁気抵抗効
果素子１０＿１では、反強磁性層２上に、例えば厚み
１．８ｎｍの第１の軟磁性層３ａが形成され、この第１
の軟磁性層３ａ上に例えば厚み０．８ｎｍのＡＦ結合中
間層３ｂが形成され、このＡＦ結合中間層３ｂ上に例え
ば厚み１．４ｎｍの第２の軟磁性層３ｃが形成され、こ
の第２の軟磁性層３ｃ上に上記非磁性金属層４が形成さ
れている。

【００９５】従来、ピンド層３が単層である場合には、
ピンド層３の磁化が外部磁界等の外乱を受けて、磁化の
固定が乱されやすい。また、ピンド層３が単層である場
合には、ピンド層３の磁化による大きな反磁界が生じて
おり、この反磁界は、フリー層５の磁化にも影響を及ぼ
す。例えば、この第１の磁気抵抗効果素子１０＿１が磁
気ディスク１０３からの磁界を受けていない場合には、
フリー層５の磁化の方向は、上記素子長手方向にあっ
て、ピンド層３の磁化の方向と直交することが望まれる
が、上記反磁界によって、フリー層５の磁化の方向がそ
の素子長手方向からずれやすくなる。

【００９６】しかし、このＡＦ結合多層膜からなるピン
ド層３では、ＡＦ結合層３ｂのために上記第１の軟磁性
層３ａの磁化と上記第２の軟磁性層３ｂの磁化とが互い
に逆向きの状態にあるので、ピンド層３が単層の場合と
比べて、ピンド層３全体としての磁化および反磁界が低
減されている。このような磁化の低減により、ピンド層
３中の上記両軟磁性層の磁化は安定して固定され、ま
た、このような反磁界の低減により、フリー層５の磁化
の方向のずれが抑制される。

【００９７】次に、本実施形態の第２の磁気抵抗効果素
子１０＿２について説明する。

【００９８】図９は、第２の磁気抵抗効果素子の断面図
である。

【００９９】同図に示す第２の磁気抵抗効果素子１０＿
２は、図４とともに示す第１の磁気抵抗効果素子１０＿
１とは、ピンド層３が３層からなり、フリー層５と保護
層６との間に磁気分離層７が形成された点のみにおいて
異なる。なお、この第２の磁気抵抗効果素子１０＿２の
保護層６は、鉄、コバルト、ニッケル、およびアルミニ
ウムのうちのいずれか１つ以上の元素を含む酸化物を、
上記自由磁性層上に積層することにより形成されてなる
ものである。この磁気分離層７は、本発明にいう第３の
中間層に相当する。

【０１００】ピンド層３は、反強磁性層２上に形成され
たＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金などの軟磁性材料からなる、例え
ば厚さ１ｎｍの第１のピンド層３＿１と、この第１のピ
ンド層３＿１上に、鉄、コバルト、およびニッケルのう
ちのいずれか１つ以上の元素を含む酸化物を積層するこ
とにより形成されてなる、例えば厚さ１ｎｍのピンド中
間層３＿２と、このピンド中間層３＿２上に形成された
Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金などの軟磁性材料からなる、例えば
厚さ２ｎｍの第２のピンド層３＿３とによって構成され
ている。このピンド中間層３＿２は、本発明にいう第２
の中間層に相当する。Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の組成として
は、Ｃｏ_88.2Ｆｅ_9.8Ｂ₂等があげられる。このような材
料からなる、ピンド中間層３＿２と上記第１のピンド層
３＿１および上記第２のピンド層３＿２との間には、相
互拡散は生じない。このピンド層３のうちの第１のピン
ド層３＿１および第２のピンド層３＿３は、磁化が、上
記反強磁性層２によって印加された交換バイアス磁界に
より上記素子高さ方向に固定されている。

【０１０１】ピンド中間層３＿２は、図７に示す、鏡面
反射を引き起こす保護層６と同じ材料からなるものであ
るので、伝導電子は、第２のピンド層３＿３とピンド中
間層３＿２との界面で鏡面反射する。この鏡面反射によ
って、図７に示す鏡面反射の場合と同様に伝導電子の平
均自由行程λが増大するため、この第２の磁気抵抗効果
素子１０＿２のＭＲ比は高められ、磁気抵抗効果素子の
薄層化に伴うＭＲ比の減少は抑制される。

【０１０２】また、この第２の磁気抵抗効果素子１０＿
２は、ピンド中間層３＿２の第１のピンド層３＿１上へ
の形成が酸化膜を積層することにより行われているの
で、鏡面反射を起こすピンド中間層３＿２の膜厚の制御
が自在に行われるためこの鏡面反射の特性の制御が容易
である。

【０１０３】磁気分離層７は、非磁性の電気伝導体から
なるものである。

【０１０４】酸化物、特に、鉄、コバルト、ニッケル等
の酸化物は、元素量論比、結晶構造、結晶配向性等によ
り、反強磁性を示すことがあり、この場合、これらの酸
化物の磁化とフリー層５の磁化とが交換結合することに
よりフリー層５の軟磁気特性が劣化するおそれがある。
しかし、このような磁気分離層７が保護層６とフリー層
５との間に存在する場合には、保護層６とフリー層５と
が磁気的に分離されるためフリー層５の軟磁気特性は良
好に保たれる。

【０１０５】但し、この磁気分離層７は、直接には磁気
抵抗効果に関与しないものであるため、あまり厚すぎる
と、この磁気分離層７に不必要な電流が流れるシャント
効果によりこの第２の磁気抵抗効果素子のＭＲ比が低下
する。このため、磁気分離層７の膜厚は、保護層６とフ
リー層５とを磁気的に分離できる程度の厚みであればよ
く、具体的には０．５ｎｍ以上でありまた２ｎｍ以下で
あることが好ましい。

【０１０６】この第２の磁気抵抗効果素子１０＿２は、
図９に示すように第１の下地層１＿１、第２の下地層１
＿２、反強磁性層２、第１のピンド層３＿１、ピンド中
間層３＿２、第２のピンド層３＿３、非磁性金属層４、
フリー層５、磁気分離層７、保護層６の順に、これらの
各層の例示した材料を用いて例示した厚さで連続的に積
層してこれらの各層を成膜することにより、第１の磁気
抵抗効果素子１０＿１と同様にして製造される。

【０１０７】なお、この第２の磁気抵抗効果素子１０＿
２は、上記第１のピンド層３＿１が、図８に示すＡＦ結
合多層膜となるものであることが好ましい。このような
ＡＦ結合多層膜からなる第１のピンド層３＿１を有する
第２の磁気抵抗効果素子１０＿２では、反強磁性層２上
に、例えば厚み１．８ｎｍのＣｏ_88.2Ｆｅ_9.8Ｂ₂からな
る第１の軟磁性層３ａが形成され、この第１の軟磁性層
３ａ上に例えば厚み０．８ｎｍのＲｕからなるＡＦ結合
中間層３ｂが形成され、このＡＦ結合中間層３ｂ上に例
えば厚み１．４ｎｍのＣｏ_88.2Ｆｅ_9.8Ｂ₂からなる第２
の軟磁性層３ｃが形成され、この第２の軟磁性層３ｃ上
に例えば厚み１ｎｍ〜２ｎｍの鉄酸化物からなるピンド
中間層３＿２が形成され、このピンド中間層３＿２上に
例えば厚み１．４ｎｍのＣｏ_88.2Ｆｅ_9.8Ｂ₂からなる第
２のピンド層３＿３が形成され、この第２のピンド層３
＿３上に上記非磁性金属層４が形成されている。ここ
で、ＡＦ結合中間層３ｂは、本発明にいう第４の中間層
に相当する。

【０１０８】このように第１のピンド層３＿１がＡＦ結
合多層膜となった第２の磁気抵抗効果素子１０＿２は、
ピンド中間層３＿２の存在による大きなＭＲ比と、ＡＦ
結合中間層３ｂの存在によるピンド層３の小さな反磁界
を兼ね備えたものとなっている。このように反磁界が小
さいため、この第２の磁気抵抗効果素子１０＿２では、
ピンド層３の磁化は強くピン止めされ、フリー層５の磁
化の方向のずれは抑制されている。

【０１０９】なお、第２の磁気抵抗効果素子１０＿２
は、上記第２のピンド層３＿３が、図８に示すＡＦ結合
多層膜となるものであってもよい。

【０１１０】次に、本実施形態の第３の磁気抵抗効果素
子１０＿３について説明する。

【０１１１】図１０は、第３の磁気抵抗効果素子の断面
図である。

【０１１２】同図に示す第３の磁気抵抗効果素子１０＿
３は、上述した第１の磁気抵抗効果素子１０＿１や第２
の磁気抵抗効果素子１０＿２のような、反強磁性層２
が、ピンド層３、非磁性金属層４、およびフリー層５の
３層の下側（基板側）に位置するいわゆるボトム型の磁
気抵抗効果素子ではなく、反強磁性層２が、ピンド層
３、非磁性金属層４、およびフリー層５の３層の上側
（基板から遠い側）に位置するトップ型の磁気抵抗効果
素子である。詳しく述べると、この第３の磁気抵抗効果
素子１０＿３は、図２、図３に示す下部絶縁層２３上に
形成された下地層１、この下地層１上に形成されたフリ
ー層５、このフリー層５上に形成された非磁性金属層
４、この非磁性金属層４上に形成されたピンド層３、こ
のピンド層３上に形成された反強磁性層２、およびこの
反強磁性層２上に形成された保護層６’によって構成さ
れている。

【０１１３】下地層１は、例えば、厚さ５ｎｍのＴａか
らなる層である。

【０１１４】フリー層５、非磁性金属層４、ピンド層
３、および反強磁性層２は、上記第２の磁気抵抗効果素
子１０＿２のフリー層５、非磁性金属層４、ピンド層
３、および反強磁性層２と、積層の順番が上下逆になっ
ているだけで、全く同じ構成を有し、各層の役割も同じ
である。

【０１１５】保護層６’は、例えば厚さ６ｎｍのＴａか
らなる層である。この保護層６’は、ボトム型の磁気抵
抗効果素子とは異なり、フリー層５と隣接していないた
めＴａからなるもので十分である。

【０１１６】この第３の磁気抵抗効果素子１０＿３は、
図１０に示すように下地層１、フリー層５、非磁性金属
層４、第２のピンド層３＿３、ピンド中間層３＿２、第
１のピンド層３＿１、反強磁性層２、保護層６’の順
に、これらの各層の例示した材料を用いて例示した厚さ
で連続的に積層してこれらの各層を成膜することによ
り、第１の磁気抵抗効果素子１０＿１と同様にして製造
される。

【０１１７】以上のような構成を有する第３の磁気抵抗
効果素子１０＿３は、上記材料群の材料によって構成さ
れたピンド中間層３＿２を有する点に特色がある。この
ピンド中間層３＿２は、上記第２の磁気抵抗効果素子１
０＿２のピンド中間層３＿２と、積層の順番が異なるだ
けで、同じく鏡面反射をもたらすものであるため、この
第３の磁気抵抗効果素子１０＿３は、上記第２の磁気抵
抗効果素子１０＿２と同様に、ＭＲ比が高められ、磁気
抵抗効果素子の薄層化に伴うＭＲ比の減少は抑制されて
おり、また、鏡面反射の特性の制御が容易である。

【０１１８】なお、この第３の磁気抵抗効果素子１０＿
３も、上記第２の磁気抵抗効果素子１０＿２と同様に、
上記第１のピンド層３＿１が、図８に示すＡＦ結合多層
膜となるものであることが好ましい。このようなＡＦ結
合多層膜からなる第１のピンド層３＿１を有する第３の
磁気抵抗効果素子１０＿３では、ＡＦ結合多層膜からな
る第１のピンド層３＿１を有する第２の磁気抵抗効果素
子１０＿２とは逆に、上記非磁性金属層４上に、第２の
ピンド層３＿３、ピンド中間層３＿２、第２の軟磁性層
３ｃ、ＡＦ結合中間層３ｂ、第１の軟磁性層３ａ、反強
磁性層２の順で形成されている。なお、これらの各層の
厚みおよび材料としては、これら各層に相当する、ＡＦ
結合多層膜からなる第１のピンド層３＿１を有する第２
の磁気抵抗効果素子１０＿２を構成する各層の、例示し
た厚みおよび例示した材料それぞれがあげられる。この
第３の磁気抵抗効果素子１０＿３におけるＡＦ結合中間
層３ｂも、本発明にいう第４の中間層に相当する。

【０１１９】このように第１のピンド層３＿１がＡＦ結
合多層膜となった第３の磁気抵抗効果素子１０＿３は、
同じく第１のピンド層３＿１がＡＦ結合多層膜となった
第２の磁気抵抗効果素子１０＿２と同じ作用効果を奏す
る。また、第３の磁気抵抗効果素子１０＿３は、上記第
２のピンド層３＿３が図８に示すＡＦ結合多層膜となる
ものであってもよい。

【０１２０】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。

【０１２１】＜試料作成＞図１１は、本実施例の磁気抵
抗効果素子の断面図である。

【０１２２】同図に示す磁気抵抗効果素子２０は、ボト
ム型のスピンバルブ磁気抵抗効果素子である。同図に示
すように、この磁気抵抗効果素子２０は、シリコンある
いはＳｉＯ₂付きのＡｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ基板２１上に、順
に、Ｔａからなる厚さ２．５ｎｍの第１の下地層１１＿
１、ＮｉＦｅからなる厚さ２．５ｎｍの第２の下地層１
１＿２、Ｐｄ₃₁Ｐｔ₁₇Ｍｎ₅₂（原子％）からなる厚さ１
５ｎｍの反強磁性層１２、Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀(原子％)からな
る厚さ２．２ｎｍのピンド層１３、Ｃｕからなる厚さ
２．８ｎｍの非磁性中間層１４、Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀からなる
厚さ０．５ｎｍ〜３ｎｍのフリー層１５、および厚さ１
ｎｍ〜５ｎｍの保護層１６を、ＤＣマグネトロンスパッ
タリング装置を用いて連続成膜した。

【０１２３】この成膜によって、保護層１６が、鉄酸化
膜、ニッケル酸化膜、アルミ酸化膜、およびコバルト酸
化膜それぞれからなる各磁気抵抗効果素子２０の試料を
作成した。これらの各酸化膜は、鉄酸化物（Ｆｅ
₂Ｏ₃）、ニッケル酸化物（ＮｉＯ）、アルミニウム酸化
物（Ａｌ₂Ｏ₃）、およびコバルト酸化物（Ｃｏ₃Ｏ₄）そ
れぞれの各ターゲットをそれぞれスパッタリングするこ
とによって形成した。また、比較のために、保護層をＴ
ａに変更してなる磁気抵抗効果素子２０の試料も作成し
た。

【０１２４】これらの試料には、上記ピンド層１３の磁
化が実施形態で述べたように固定される所定の方向を向
く２０ｋＡ／ｍの外部静止磁界中で、２８０℃の真空中
熱処理が３時間施された。

【０１２５】＜規格化飽和磁化＞まず、保護層１６の材
料が互いに異なるこれらの試料の、それぞれのフリー層
１５の規格化飽和磁化について調べた。ここでいう規格
化飽和磁化とは、フリー層１５全体がＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀から
なる場合の飽和磁化の大きさに対する、実際に測定され
たフリー層１５の飽和磁化の大きさの比である。測定
は、フリー層１５の厚みが１．５ｎｍである各試料に対
して行った。これら各試料のフリー層１５の規格化飽和
磁化の測定結果を表１に示す。

【０１２６】

【表１】

【０１２７】表１は、左右２欄に分かれており、左欄
に、保護層１６の材料である、Ｔａ、鉄酸化物、ニッケ
ル酸化物、アルミニウム酸化物、およびコバルト酸化物
それぞれが示され、右欄に、それらの各材料からなる保
護層１６を有する各試料の、フリー層１５の規格化飽和
磁化の値が示される。

【０１２８】この表１に示されるように、保護層１６の
材料が、鉄酸化物、ニッケル酸化物、アルミニウム酸化
物、およびコバルト酸化物それぞれからなる各試料で
は、いずれもフリー層１５の規格化飽和磁化は１であっ
た。すなわち、これらの各試料のフリー層１５は、磁性
が失われておらず、層全体で強磁性が保たれている。

【０１２９】これに対して、保護層１６の材料がＴａか
らなる従来型の磁気抵抗効果素子２０の試料では、フリ
ー層１５の規格化飽和磁化は０．６であった。この結果
は、保護層１６がＴａからなる場合に、保護層１６とフ
リー層１５との間で材料の相互拡散が生ずることで、フ
リー層１５に、磁性の失われたデッドレイヤが形成され
るためであると考えられる。このデッドレイヤの厚み
は、０．４×１．５ｎｍ、すなわち０．６ｎｍ程度であ
ると概算される。

【０１３０】＜ＭＲ比＞次に、保護層の材料やフリー層
１５の厚みが異なる複数の試料それぞれに電極を取り付
けて、これらの試料それぞれの、フリー層１５の膜厚に
対するＭＲ比の関係を調べた。

【０１３１】図１２は、磁気抵抗効果素子のＭＲ比の、
フリー層の厚さ依存性を示すグラフである。

【０１３２】同図の横軸は、磁気抵抗効果素子２０のフ
リー層１５の厚さを表し、同図の縦軸は、磁気抵抗効果
素子２０のＭＲ比を％単位で表す。同図には、保護層１
６が、Ｔａ、鉄酸化物、ニッケル酸化物、アルミニウム
酸化物、およびコバルト酸化物それぞれからなる、５つ
のタイプの各磁気抵抗効果素子２０の、様々な厚みのフ
リー層１５を有する様々な試料に対するＭＲ比の実験結
果が示される。同図中の複数の白丸は、保護層１６がＴ
ａからなる試料の実験結果を表し、同図中の複数の、白
四角、黒丸、三角、菱形それぞれは、保護層１６がそれ
ぞれ鉄酸化物、ニッケル酸化物、アルミニウム酸化物、
およびコバルト酸化物それぞれからなる試料の実験結果
を表す。これらの白丸どうし、白四角どうし、黒丸どう
し、三角どうし、菱形どうしをつなぐ各実線は、同タイ
プの試料に対する実験結果を補間した結果を表す。

【０１３３】保護層１６がＴａからなる場合には、ＭＲ
比は、フリー層１５の厚みが０ｎｍ〜１ｎｍの範囲では
ほぼ０％であるが、その厚みが１ｎｍを超えるとその厚
みの増大とともにＭＲ比は増大し、１．５ｎｍ〜２．５
ｎｍの厚みでＭＲ比は６％に達する。

【０１３４】保護層１６がアルミニウム酸化物からなる
場合には、ＭＲ比は、フリー層１５の厚みが０ｎｍ〜
０．５ｎｍの範囲ではほぼ０％であるが、その厚みが
０．５ｎｍを超えるとその厚みの増大とともにＭＲ比は
単調に増大し、２ｎｍ〜２．５ｎｍの厚みでＭＲ比は７
％に達する。また、保護層１６がニッケル酸化物からな
る場合には、ＭＲ比のフリー層１５の厚みに対する依存
性は、保護層１６がＴａからなる場合とほぼ同じであ
り、保護層１６がアルミニウム酸化物からなる場合のＭ
Ｒ比より０％〜１％低い値となっている。

【０１３５】保護層１６がＴａからなる場合と、保護層
１６がアルミニウム酸化物あるいはニッケル酸化物から
なる場合における、フリー層１５の厚さに対するＭＲ比
の変化の様子の違いは、上述したように、保護層１６が
Ｔａからなる場合には、フリー層１５にデッドレイヤが
形成されて、磁性の残っている層の厚みは、同図の横軸
で示されるフリー層の厚みより０．６ｎｍ程度小さいこ
とによって説明される。なお、同図には示されていない
が、このデッドレイヤの形成によるＭＲ比の減少は、フ
リー層１５の厚みが３ｎｍ以下の場合に大きい。

【０１３６】保護層１６が鉄酸化物からなる場合には、
ＭＲ比が、フリー層１５の厚みが０．５ｎｍ〜２．５ｎ
ｍの範囲で、保護層１６がアルミニウム酸化物からなる
場合のＭＲ比より１％〜２．５％高い値となっている。
また、保護層１６がコバルト酸化物からなる場合には、
ＭＲ比が、保護層１６がアルミニウム酸化物からなる場
合のＭＲ比より１％程度高い値となっている。

【０１３７】このように、保護層１６が鉄酸化物やコバ
ルト酸化物からなる場合に、ＭＲ比が高いのは、上記相
互拡散が防止されていることに加え、さらに保護層１６
とフリー層１５との間の界面で鏡面反射が生じているた
めであると考えられる。

【０１３８】本実施例では、保護層１６がニッケル酸化
物やアルミニウム酸化物からなる場合には、保護層１５
とフリー層１５との間で鏡面反射が生じているという明
確な結果は得られなかった。しかし、これらの酸化物の
うち少なくともニッケル酸化物は、一般に、鏡面反射を
引き起こす物質として広く知られているため、保護層１
６の成膜条件の調整などにより、ニッケル酸化物からな
る保護層とフリー層との間の界面に鏡面反射が生ずるこ
とは十分考えられる。

【０１３９】なお、本実施例の規格化飽和磁化およびＭ
Ｒ比の測定は、１ｎｍ〜５ｎｍの間の様々な厚みの保護
層１６を有する試料に対して行われたが、測定結果に
は、保護層１６の厚みによる違いはなかった。

【０１４０】以上のように、保護層１６の材料が適切に
選択されることにより、保護層１６とフリー層１５との
間で、相互拡散が防止され、場合によっては伝導電子が
鏡面反射を起こすことにより、ＭＲ比が高められる。そ
して、フリー層の厚みの減少などによる磁気抵抗効果素
子の厚みの低下に伴うＭＲ比の減少が抑制される。

【０１４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁気抵抗効果素子の厚みの減少に伴うＭＲ比の低減が抑
制された磁気抵抗効果型ヘッド、およびそのような磁気
抵抗効果型ヘッドを製造する磁気抵抗効果型ヘッド製造
方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態のハードディスク装置の概略構成図
である。

【図２】本実施形態の磁気ヘッドの要部斜視図である。

【図３】本実施形態の磁気ヘッドの要部断面図である。

【図４】第１の磁気抵抗効果素子の断面図である。

【図５】スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドにおける伝
導電子のスピン依存散乱の模式図である。

【図６】Ｔａからなる保護層を有する従来のスピンバル
ブ磁気抵抗効果素子における磁性の状態の模式図であ
る。

【図７】第１の磁気抵抗効果素子における伝導電子のス
ピン依存散乱の模式図である。

【図８】ＡＦ結合多層膜の断面図である。

【図９】第２の磁気抵抗効果素子の断面図である。

【図１０】第３の磁気抵抗効果素子の断面図である。

【図１１】本実施例の磁気抵抗効果素子の断面図であ
る。

【図１２】磁気抵抗効果素子のＭＲ比の、フリー層の厚
さ依存性を示すグラフである。

【符号の説明】

１，１１下地層１＿１，１１＿１第１の下地層１＿２，１１＿２第２の下地層２，１２反強磁性層３，１３ピンド層３＿１第１のピンド層３＿２ピンド中間層３＿３第２のピンド層３ａ第１の軟磁性層３ｂＡＦ結合中間層３ｃ第２の軟磁性層４，１４非磁性金属層５，１５フリー層５ａデッドレイヤ５ｂ磁性フリー層６，６’，１６保護層７磁性分離層１０磁気抵抗効果素子１０＿１第１の磁気抵抗効果素子１０＿２第２の磁気抵抗効果素子１０＿３第３の磁気抵抗効果素子２１基板２２下部シールド層２３下部絶縁層２４磁区制御層２５電極２６上部絶縁層２７上部シールド層３０磁気ヘッド１００ＨＤＤ１０１ハウジング１０２回転軸１０３磁気ディスク１０４浮上ヘッドスライダ１０５アーム軸１０６キャリッジアーム１０７アクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁化の方向が固定された固定磁性層と、前記固定磁性層上に形成された非磁性の第１の中間層
と、前記第１の中間層上に形成された、外部磁界に応じて磁
化の方向が変化する自由磁性層と、前記自由磁性層上に形成された、窒化物、酸化物、硫化
物、および炭化物からなる材料群から選択された１つ以
上の材料によって構成された保護層とを含む多層膜であ
る、該自由磁性層の磁化の方向の変化に応じた抵抗変化
を示す磁気抵抗効果素子を備え、該磁気抵抗効果素子の
抵抗の大きさを検知することにより該外部磁界の強さを
検知することを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２】前記保護層が、窒化物、酸化物、硫化
物、および炭化物からなる材料群から選択された１つ以
上の材料を、前記自由磁性層上に積層することにより形
成されてなるものであることを特徴とする請求項１記載
の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項３】前記保護層が、鉄、コバルト、ニッケ
ル、およびアルミニウムのうちのいずれか１つ以上の元
素を含む酸化物を、前記自由磁性層上に積層することに
より形成されてなるものであることを特徴とする請求項
１記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項４】前記自由磁性層と前記保護層との間に非
磁性の電気伝導体からなる第３の中間層を有することを
特徴とする請求項３記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項５】前記固定磁性層が、磁化の方向が固定さ
れた第１の固定磁性層および第２の固定磁性層と、それ
らの第１の固定磁性層および第２の固定磁性層どうしに
挟まれてなる第２の中間層とを含む多層構造を有するも
のであり、該第２の中間層が、鉄、コバルト、およびニ
ッケルのうちのいずれか１つ以上の元素を含む酸化物を
積層することにより形成されてなるものであることを特
徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項６】磁化の方向が固定された固定磁性層と、前記固定磁性層に膜厚方向に隣接して形成された非磁性
の第１の中間層と、前記第１の中間層に膜厚方向に隣接して形成された、外
部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由磁性層とを含
む多層膜である、該自由磁性層の磁化の方向の変化に応
じた抵抗変化を示す磁気抵抗効果素子を備え、前記磁気
抵抗効果素子の抵抗の大きさを検知することにより前記
外部磁界の強さを検知する磁気抵抗効果型ヘッドにおい
て、前記固定磁性層が、磁化の方向が固定された第１の固定
磁性層および第２の固定磁性層と、それらの第１の固定
磁性層および第２の固定磁性層どうしに挟まれてなる第
２の中間層とを含む多層構造を有するものであり、該第
２の中間層が、鉄、コバルト、およびニッケルのうちの
いずれか１つ以上の元素を含む酸化物を積層することに
より形成されてなるものであることを特徴とする磁気抵
抗効果型ヘッド。
【請求項７】前記第１の固定磁性層および前記第２の
固定磁性層のうち、前記第１の中間層から遠い側の層
が、複数の軟磁性層と、それらの軟磁性層どうしに挟ま
れてなるとともにそれらの軟磁性層の磁化どうしを互い
に逆方向に結合する第４の中間層とを有するものである
ことを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果型ヘッ
ド。
【請求項８】磁化の方向が固定された固定磁性層と、
該固定磁性層上に形成された非磁性の第１の中間層と、
該第１の中間層上に形成された、外部磁界に応じて磁化
の方向が変化する自由磁性層と、該自由磁性層上に形成
された保護層とを含む多層膜である、該自由磁性層の磁
化の方向の変化に応じた抵抗変化を示す磁気抵抗効果素
子を備え、該磁気抵抗効果素子の抵抗の大きさを検知す
ることにより該外部磁界の強さを検知する磁気抵抗効果
型ヘッドを製造する磁気抵抗効果型ヘッド製造方法にお
いて、前記自由磁性層を前記第１の中間層上に成膜する自由磁
性層成膜工程と、前記自由磁性層成膜工程によって成膜された自由磁性層
上に、前記保護層を、窒化物、酸化物、硫化物、および
炭化物からなる材料群から選択された１つ以上の材料を
積層することにより成膜する保護層成膜工程を有するこ
とを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド製造方法。
【請求項９】磁化の方向が固定された固定磁性層と、
該固定磁性層に膜厚方向に隣接して形成された非磁性の
第１の中間層と、該第１の中間層に膜厚方向に隣接して
形成された、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自
由磁性層とからなる多層膜である、該自由磁性層の磁化
の方向の変化に応じた抵抗変化を示す磁気抵抗効果素子
を備え、前記磁気抵抗効果素子の抵抗の大きさを検知す
ることにより前記外部磁界の強さを検知する磁気抵抗効
果型ヘッドを製造する磁気抵抗効果型ヘッド製造方法に
おいて、前記固定磁性層が、磁化の方向が固定された第１の固定
磁性層および第２の固定磁性層と、それらの第１の固定
磁性層および第２の固定磁性層どうしに挟まれてなる第
２の中間層とを含む多層構造を有するものであって、前記第１の固定磁性層を成膜する第１の固定磁性層成膜
工程と、前記第１の固定磁性層成膜工程によって成膜された第１
の固定磁性層上に、前記第２の中間層を、鉄、コバル
ト、およびニッケルのうちのいずれか１つ以上の元素を
含む酸化物を積層することによって成膜する中間層成膜
工程と、前記中間層成膜工程で成膜された第２の中間層上に、前
記第２の固定磁性層を成膜する第２の固定磁性層成膜工
程とを有することを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド製
造方法。