JP2001291913A - 磁気抵抗効果型薄膜磁気素子及びその製造方法と、その磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド - Google Patents

磁気抵抗効果型薄膜磁気素子及びその製造方法と、その磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハードバイアス層のバイアス磁界を不必要に
高くして再生出力を低下させることなく、ハードバイア
ス層からのバイアス磁界が有効にフリー磁性層に印加さ
れるようにして、フリー磁性層の磁区制御を良好に行う
ことができる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の提供。 【解決手段】 反強磁性層３１１と、固定磁性層３１２
と、固定磁性層３１２の上に非磁性導電層３１３を介し
て形成されたフリー磁性層３１４とからなる積層体ａ７
と、フリー磁性層３１４の磁化方向を固定磁性層３１２
の磁化方向と交差する方向に揃えるハードバイアス層３
１７と、検出電流を与える導電層３１８とを有し、バイ
アス層３１７は、積層体ａ７のフリー磁性層３１４の両
側に形成されており、各バイアス層３１７とフリー磁性
層３１４とは少なくとも一部が直接接触し、各バイアス
層３１７の下側にはバイアス下地層３１６が形成されて
いる磁気抵抗効果型薄膜磁気素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定磁性層の固定
磁化の方向と外部磁界の影響を受けるフリー磁性層の磁
化の方向との関係で、電気抵抗が変化する磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子及びその製造方法と、その磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図２４は、薄膜磁気ヘッドの一例を示す
斜視図である。この薄膜磁気ヘッドは、ハードディスク
装置などの磁気記録媒体に搭載される浮上式のものであ
る。この薄膜磁気ヘッドのスライダ２５１は、図２４に
おいて符号２３５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、符号２３６で示す側がト
レーリング側である。このスライダ２５１のディスクに
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）２５１ａ、２５１ａ、２５
１ｂと、エアーグルーブ２５１ｃ、２５１ｃとが形成さ
れている。そして、このスライダ２５１のトレーリング
側の端面２５１ｄには、磁気コア部２５０が設けられて
いる。
【０００３】この例で示す薄膜磁気ヘッドの磁気コア部
２５０は、図２５および図２６に示す構造の複合型磁気
ヘッドであり、スライダ２５１のトレーリング側端面２
５１ｄ上に、ＭＲヘッド（読出ヘッド）ｈ１と、 イン
ダクティブヘッド（書込ヘッド）ｈ２とが順に積層され
て構成されている。
【０００４】この例のＭＲヘッドｈ１は、スライダ２５
１のトレーリング側端部に形成された磁性合金からなる
下部シールド層２５３上に、下部ギャップ層２５４が設
けられている。そして、下部ギャップ層２５４上には、
磁気抵抗効果型薄膜磁気素子層２４５が積層されてい
る。この磁気抵抗効果型薄膜磁気素子層２４５上には、
上部ギャップ層２５６が形成され、その上に上部シール
ド層２５７が形成されている。この上部シールド層２５
７は、その上に設けられるインダクティブヘッドｈ２の
下部コア層と兼用にされている。このＭＲ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、磁気抵抗効果型薄膜磁
気素子層２４５の抵抗を変化させ、この抵抗変化を読み
取ることで記録媒体の記録内容を読み取るものである。
【０００５】また、インダクティブヘッドｈ２は、下部
コア層２５７の上に、ギャップ層２６４が形成され、そ
の上に平面的に螺旋状となるようにパターン化されたコ
イル層２６６が形成されている。上記コイル層２６６
は、第１の絶縁材料層２６７Ａおよび第２の絶縁材料層
２６７Ｂに囲まれている。第２の絶縁材料層２６７Ｂの
上に形成された上部コア層２６８は、ＡＢＳ面２５１ｂ
にて、その磁極端部２６８ａを下部コア層２５７に、磁
気ギャップＧの厚みをあけて対向させ、図２５および図
２６に示すように、その基端部２６８ｂを下部コア層２
５７と磁気的に接続させて設けられている。また、上部
コア層２６８の上には、アルミナなどからなる保護層２
６９が設けられている。
【０００６】このようなインダクティブヘッドｈ２で
は、コイル層２６６に記録電流が与えられ、コイル層２
６６からコア層に記録電流が与えられる。そして、上記
インダクティブヘッドｈ２は、磁気ギャップＧの部分で
の下部コア層２５７と上部コア層２６８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。
【０００７】上記ＭＲヘッドｈ１に設けられている磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子層２４５には、巨大磁気抵抗効
果を示すＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉ
ｓｔｉｖｅ）素子などが備えられている。このＧＭＲ素
子は、複数の材料を組み合わせて形成された多層構造の
ものである。巨大磁気低抗効果を生み出す構造には、い
くつかの種類がある。その中で比較的構造が単純で、外
部磁界に対して抵抗変化率の高いものとしてスピンバル
ブ方式がある。スピンバルブ方式には、シングルスピン
バルブ方式とデュアルスピンバルブ方式とがある。
【０００８】図２７は、従来のスピンバルブ型薄膜磁気
素子を備えた薄膜磁気ヘッドの要部の一例を記録媒体と
の対向面側から見た場合の構造を示した断面図である。
図２７において、符号ＭＲ２は、スピンバルブ型薄膜磁
気素子を示している。このスピンバルブ型薄膜磁気素子
ＭＲ２は、反強磁性層１２２、固定磁性層１５３、非磁
性導電層１２４、フリー磁性層１６５が下部ギャップ層
２５４側から順に一層ずつ形成された、いわゆるボトム
型のシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子である。図２
７において、符号ａ１１は積層体である。この積層体ａ
１１は、Ｔａなどで形成された下地層１２１上にＰｔＭ
ｎ合金からなる反強磁性層１２２が形成され、該反強磁
性層１２２上に固定磁性層１５３が形成され、さらに固
定磁性層１５３上に非磁性導電層１２４が形成され、該
非磁性導電層１２４上にフリー磁性層１６５が形成さ
れ、さらにフリー磁性層１６５上に保護層１２７が形成
されてなる略台形状のものである。反強磁性層１２２
は、固定磁性層１５３、非磁性導電層１２４およびフリ
ー磁性層１６５よりさらに両側の領域に延びている。
【０００９】固定磁性層１５３は、非磁性中間層１５４
と、この非磁性中間層１５４を挟む第１の固定磁性層１
５５と第２の固定磁性層１５６から構成されている。第
１固定磁性層１５５は、非磁性中間層１５４より反強磁
性層１２２側に設けられ、第２の固定磁性層１５６は、
非磁性中間層１５４より非磁性導電層１２４側に設けら
れている。第１の固定磁性層１５５及び第２の固定磁性
層１５６は、Ｃｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ合金等より形成
されている。また、非磁性中間層１５４は、Ｒｕ等の非
磁性材料より形成されている。第１の固定磁性層１５５
と第２の固定磁性層１５６の厚さは、異なる厚さとする
ことが好ましく、図２７では、第２の固定磁性層１５６
の厚さが第１の固定磁性層１５５の厚さより大とされて
いる。
【００１０】第１の固定磁性層１５５と反強磁性層１２
２との界面では交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生
し、第１の固定磁性層１５５の磁化方向は反強磁性層１
２２との交換結合磁界により図示Ｙ方向と反対方向に固
定され、第２の固定磁性層１５６は第１の固定磁性層１
５５と反強磁性的に結合してその磁化方向が図示Ｙ方向
に固定されている。第１、第２の固定磁性層１５５、１
５６の磁化方向が互いに反平行とされているので、第
１、第２の固定磁性層１５５、１５６の磁気モーメント
が相互に打ち消し合う関係にあるが、第２の固定磁性層
１５６の厚さが第１の固定磁性層１５５より大きく、こ
の第２の固定磁性層１５６に由来する自発磁化が僅かに
残る結果となり、固定磁性層１５３がフェリ磁性状態と
なっている。そしてこの小さな自発磁化により反強磁性
層１２２との交換結合磁界が更に増幅され、固定磁性層
１５３の磁化方向が図示Ｙ方向に固定されている。
【００１１】フリー磁性層１６５は、ＮｉＦｅ合金等の
強磁性材料からなる強磁性層１６６とＣｏ等の強磁性材
料からなる拡散防止層１６７から形成されている。拡散
防止層１６７は、非磁性導電層１２４側に設けられてい
る。フリー磁性層１６５の両側で、反強磁性層１２２の
延出部上に、Ｃｒからなるバイアス下地層１７５、１７
５を介してＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）系合金からな
るハードバイアス層１２６、１２６、すなわち永久磁石
膜が形成されている。バイアス下地層１７５、１７５
は、積層体ＭＲ２とこれの両側のハードバイアス層１２
６、１２６間と、これらハードバイアス層１２６、１２
６の下側（反強磁性層１２２の延出部とハードバイアス
層１２６、１２６の間）に形成されている。さらにハー
ドバイアス層１２６、１２６上に、フリー磁性層１６
５、非磁性導電層１２４および固定磁性層１５３に検出
電流を与えるＣｒ、Ｔａ、Ａｕなどで形成された導電層
１２８、１２８が積層されている。
【００１２】上記のハードバイアス層１２６、１２６
は、フリー磁性層１６５が複数の磁区を形成することに
よって生じるバルクハウゼンノイズを抑制し、フリー磁
性層１６５を単磁区化するためのものである。ハードバ
イアス層１２６、１２６が、例えば、図示Ｘ１方向に磁
化されている場合、ハードバイアス層１２６、１２６か
らの漏れ磁束によって、フリー磁性層１６５の磁化が図
示Ｘ１方向に揃えられる。これにより、フリー磁性層１
６５の変動磁化と固定磁性層１２３の固定磁化とが交差
する関係となっている。
【００１３】このようなバイアス下地層１７５、１７５
を形成するのは、ハードバイアス層１２６、１２６を構
成するＣｏ−Ｐｔ系合金の磁化容易軸を面内方向に向け
ることで、ハードバイアス層１２６、１２６の永久磁石
膜としての保磁力や角形比などの特性が上がり、大きな
バイアス磁界を発生できるようにしてフリー磁性層の磁
化の方向を揃えて単磁区化し、バルクハウゼンノイズの
発生を低減するためである。
【００１４】このスピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ２で
は、導電層１２８、１２８からフリー磁性層１６５、非
磁性導電層１２４、固定磁性層１５３に検出電流（セン
ス電流）が与えられる。ハードディスクなどの記録媒体
の移動方向は、図示Ｚ方向であり、磁気記録体からの洩
れ磁界により図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー
磁性層１６５の磁化は、図示Ｘ１方向からＹ方向に変動
し、このときの非磁性導電層１２４とフリー磁性層１６
５との界面、および非磁性導電層１２４と第２の固定磁
性層１５６との界面でスピン依存した電導電子の散乱が
起こることにより、電気抵抗が変化し、記録媒体からの
漏れ磁界が検出される。また、第１、第２の固定磁性層
１５５、１５６が反強磁性的に結合して第１、第２の固
定磁性層１５５、１５６の磁気モーメントが相互に打ち
消し合う関係にあるが、第２の固定磁性層１５６の厚さ
が第１の固定磁性層１５５より大きく、この第２の固定
磁性層１５６に由来する自発磁化が僅かに残る結果とな
り、固定磁性層１５３がフェリ磁性状態となるので、こ
の自発磁化により反強磁性層１２２との交換結合磁界が
更に増幅され、固定磁性層１５３の磁化方向が図示Ｙ方
向に固定され、スピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ２の安
定性を向上させている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来のスピン
バルブ型薄膜磁気素子ＭＲ２では、フリー磁性層１６５
とこれの両側のハードバイアス層１２６、１２６の間
に、バイアス下地層１７５、１７５が介在されているの
で、フリー磁性層１６５とこれの両側のハードバイアス
層１２６、１２６が磁気的に直接接続されておらず、こ
のためフリー磁性層１６５にかかる磁界は、静磁相互作
用、すなわち、ハードバイアス層１２６、１２６からか
かる有効磁界（スタティックな磁界）のみであり、この
磁界によりフリー層１６５を単磁化する磁区制御を行っ
ていることとなる。また、フリー磁性層１６５のトラッ
ク幅Ｔｗ方向の両端部は反磁界Ｂの影響で、本来フリー
磁性層１６５に付与したい磁化方向と逆向きの磁化を付
与する磁場をフリー磁性層１６５の両端部に作用させる
ことになり、フリー磁性層１６５の両端部の磁化の方向
が乱れて磁壁が生じるという磁化不連続現象、いわゆ
る、バックリング現象が生じている。上記反磁界Ｂは、
フリー磁性層１６５の両端部に蓄積された磁荷による、
磁化方向とは逆向きに働く磁界である。
【００１６】ところが、近年、記録密度の向上の要望か
らＭＲヘッドｈ１のトラック幅Ｔｗを狭くする傾向があ
り、この狭トラック化が進むにつれてフリー磁性層１６
５の両端部にかかる上記の反磁界が増大し、バックリン
グ現象が顕著にでてしまいフリー磁性層１６５の磁区制
御に悪影響を及ぼし、トラック幅Ｔｗの両端の再生波形
に異常が生じ易く、再生波形の不安定性（Instabilit
y）の発生割合が増加し、問題となっていた。上記のよ
うなバックリング現象を低減するために、ハードバイア
ス層の厚みを厚くしてフリー磁性層１６５を飽和させる
ための磁界（バイアス磁界）を大きくすることにより、
フリー磁性層１６５の両端の磁荷による悪影響を除去す
る方法も考えられるが、積層体ａ１１の中央付近では、
再生出力が高くなり、側部付近では再生出力が低くなる
傾向があるため、ハードバイアス層の厚みを厚くする
と、側部付近の再生出力が低くなる領域が広くなり、全
体として再生出力が低下してしまうという問題があり、
この問題は狭トラック化が進むとより顕著になってしま
う。
【００１７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、ハードバイアス層のバイアス磁界を不必要に高くし
て再生出力を低下させることなく、ハードバイアス層か
らのバイアス磁界が有効にフリー磁性層に印加されるよ
うにして、フリー磁性層の両端部にかかる反磁界に起因
してフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱れるのを改
善し、フリー磁性層の磁区制御を良好に行うことがで
き、トラック幅の両端の再生波形の安定性（stabilit
y）に優れた磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を提供するこ
とを課題としている。また、上記のような優れた特性を
有する磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の製造方法を提供す
ることを課題としている。さらに、上記のような優れた
特性を有する磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を備えた薄膜
磁気ヘッドを提供することを課題としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子（第１の発明
の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子）は、反強磁性層と、該
反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向が固定さ
れる固定磁性層と、該固定磁性層の上に非磁性導電層を
介して形成されたフリー磁性層とからなる積層体と、上
記フリー磁性層の磁化方向を上記固定磁性層の磁化方向
と交差する方向に揃えるハードバイアス層と、上記フリ
ー磁性層、非磁性導電層、固定磁性層に検出電流を与え
る導電層とを有し、上記ハードバイアス層は、上記積層
体のフリー磁性層の両側に形成されており、各ハードバ
イアス層と上記フリー磁性層とは少なくとも一部が直接
接触し、各ハードバイアス層の下側にはハードバイアス
層の結晶配向性を制御するためのバイアス下地層が形成
されていることを特徴とするものである。
【００１９】このような磁気抵抗効果型薄膜磁気素子で
は、上記各ハードバイアス層とフリー磁性層とは少なく
とも一部が直接接触しているので、上記フリー磁性層と
これの両側のハードバイアス層とが交換結合（交換相互
作用）により磁気的に連続体となるので、フリー磁性層
の両端部に反磁界が生じず、各ハードバイアス層からの
強いバイアス磁界を有効にフリー磁性層に印加でき、フ
リー磁性層の両端部にかかる反磁界に起因してフリー磁
性層の両端部の磁化の方向が乱れる（バックリング現象
が生じる）のを改善でき、フリー磁性層の磁区制御を良
好に行うことができ、トラック幅の両端の再生波形の安
定性（stability）を向上できる。それは、上記フリー
磁性層とこれの両側のハードバイアス層との交換相互作
用は、磁性原子のスピン間で働く相互作用で、磁化の方
向を平行にしようとする非常に強い相互作用であるの
で、この強い相互作用により上記反磁界の起因となるフ
リー磁性層の両端部に蓄積された磁荷が有効に除去され
るので、フリー磁性層の両端部に反磁界が生じない。ま
た、各ハードバイアス層の下側には、ハードバイアス層
の結晶配向性を制御するためのバイアス下地層が形成さ
れているので、バイアス下地層上に形成されたハードバ
イアス層の結晶配向性が良好となり、保磁力および角形
比が十分大きく、上記フリー磁性層の単磁区化に必要な
バイアス磁界を十分大きくすることができ、バルクハウ
ゼンノイズの発生を防止できる。
【００２０】また、上述のようにフリー磁性層の両端部
に反磁界が生じていないので、磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子が備えられる読出ヘッドの狭トラック化が進んでも
バックリング現象が起こらないので、このバックリング
現象に起因するトラック幅の両端の再生波形異常を防止
でき、再生ヘッド全体としての再生波形の不安定性（In
stability）の発生割合を低減できる。また、ハードバ
イアス層の残留磁化と膜厚の積をある程度小さくして
も、上記交換相互作用によりフリー磁性層の両端部に反
磁界が生じず、各ハードバイアス層からのバイアス磁界
を有効にフリー磁性層に印加でき、トラック幅の両端の
再生波形の安定性を確保できるので、例えば、ハードバ
イアス層の厚みを薄くして縦バイアス磁界を小さくし
て、上記積層体の側部付近の再生出力が低くなる領域を
狭くして、中央部付近の再生出力が高い領域を広くし、
再生出力を高めることができる。
【００２１】また、上記構成の本発明の磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子においては、上記フリー磁性層の厚さ方向
の両側に、各々上記非磁性導電層と上記固定磁性層と上
記反強磁性層とが形成されたデュアル型構造とすること
が好ましい。このような磁気抵抗効果型薄膜磁気素子と
することで、フリー磁性層／非磁性導電層／固定磁性層
の３層の組合わせを２組有するものとなり、フリー磁性
層／非磁性導電層／固定磁性層の３層の組合わせを１組
しか有していない磁気抵抗効果型薄膜磁気素子と比較し
て、大きなΔＲ／Ｒ（抵抗変化率）が得られ、高密度記
録化に対応できるものとすることができる。
【００２２】また、上記のいずれかの構成の本発明の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子においては、上記固定磁性層
と上記フリー磁性層の少なくとも一方が、非磁性中間層
を介して２つに分断され、分断された層どうしで磁化の
向きが１８０度異なるフェリ磁性状態とされていること
が好ましい。少なくとも固定磁性層が非磁性中間層を介
して２つに分断された磁気抵抗効果型薄膜磁気素子とし
た場合、２つに分断された固定磁性層のうち一方が他方
の固定磁性層を適正な方向に固定する役割を担い、固定
磁性層の状態を非常に安定した状態に保つことが可能と
なる。一方、少なくともフリー磁性層が非磁性中間層を
介して２つに分断された磁気抵抗効果型薄膜磁気素子と
した場合、２つに分断されたフリー磁性層どうしの間に
交換結合磁界が発生し、フェリ磁性状態とされ、磁気的
な膜厚が減少するので外部磁界に対して感度よく反転で
きるものとなる。
【００２３】また、上記のいずれかの構成の本発明の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子において、上記バイアス下地
層は、上記フリー磁性層とこれの両側のハードバイアス
層の間にまで延出していてもよい。このような磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子では、上記バイアス下地層が上記フ
リー磁性層とこれの両側のハードバイアス層の間にまで
延出していても、上記の各ハードバイアス層とフリー磁
性層とは少なくとも一部が直接接触しているので、上記
フリー磁性層とこれの両側のハードバイアス層とが交換
相互作用により磁気的に連続体となるので、反磁界の起
因となるフリー磁性層の両端部に蓄積された磁荷が上記
交換相互作用により有効に除去されるので、上記フリー
磁性層の両端部に反磁界が生じず、また、上記バイアス
下地層が上記フリー磁性層とこれの両側のハードバイア
ス層の間に延出していない場合と比べて各ハードバイア
ス層からフリー磁性層に印加できるバイアス磁界の効率
が下がるものの、各ハードバイアス層からの強いバイア
ス磁界を良好にフリー磁性層に印加できるので、フリー
磁性層の両端部にかかる反磁界に起因してフリー磁性層
の両端部の磁化の方向が乱れるのを改善でき、フリー磁
性層の磁区制御を良好に行うことができ、トラック幅の
両端の再生波形の安定性を向上できる。
【００２４】また、上記の構成の本発明の磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子において、上記フリー磁性層とハードバ
イアス層との間のバイアス下地層の延出部の厚みが１ｎ
ｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．５ｎ
ｍ以下とされる。上記バイアス下地層の延出部の厚みを
１ｎｍ以下と薄くすることにより、このバイアス下地層
にピンホールが生じ易くなるので、バイアス下地層の延
出部が介在されている部分の上記フリー磁性層とこれの
両側のハードバイアス層とは、バイアス下地層のピンホ
ールを通して交換相互作用により磁気的に連続体とな
る。従って、この磁気抵抗効果型薄膜磁気素子では、上
記の各ハードバイアス層とフリー磁性層とが直接接触し
ている部分だけでなくバイアス下地層の延出部が介在さ
れている部分も交換相互作用により磁気的に連続体とな
り、また、交換相互作用が働く範囲が広くなるので、上
記反磁界の起因となるフリー磁性層の両端部に蓄積され
た磁荷が上記交換相互作用により有効に除去されるの
で、上記フリー磁性層の両端部に反磁界が生じず、各ハ
ードバイアス層からの強いバイアス磁界を有効にフリー
磁性層に印加できるので、フリー磁性層の両端部にかか
る反磁界に起因してフリー磁性層の両端部の磁化の方向
が乱れるのを改善する効果が優れており、フリー磁性層
の磁区制御をより一層良好に行うことができ、トラック
幅の両端の再生波形の安定性をより向上できる。また、
バイアス下地層が介在されている部分では、ハードバイ
アス層の高い保磁力が維持された状態とすることができ
るので好ましい。
【００２５】また、上記のいずれかの構成の本発明の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子において、上記バイアス下地
層は、体心立方構造の非磁性金属膜であることが好まし
い。それは、ハードバイアス層を、結晶構造が面心立方
構造（ｆｃｃ）と稠密六方構造（ｈｃｐ）の混相となる
Ｃｏ−Ｐｔ系合金やＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ系合金などから構
成したとき、バイアス下地層（非磁性金属膜）の結晶構
造が体心立方構造（ｂｃｃ）となっていると、上記非磁
性金属膜の格子定数とハードバイアス層を構成する合金
のｈｃｐの格子定数は近い値となっているために、ハー
ドバイアス層を構成する合金はｆｃｃ構造を形成しづら
くｈｃｐ構造で形成されやすくなっている。このときｈ
ｃｐのｃ軸（磁化容易軸）は、上記ハードバイアス層と
上記非磁性金属膜との境界面内に優先配向される。上記
ｈｃｐはｆｃｃに比べてｃ軸方向に大きな磁気異方性を
生じるため、ハードバイアス層に磁界を与えたときの保
磁力（Ｈｃ）は大きくなる。さらに、ｈｃｐのｃ軸はハ
ードバイアス層と上記非磁性金属膜との境界面内で優先
配向となっているため残留磁化（Ｂｒ）は増大し、残留
磁化（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）で求められる角形
比は大きな値になる。その結果、上記ハードバイアス層
の永久磁石膜としての特性が上がり、ハードバイアス層
から発生するバイアス磁界を増大させることが可能にな
り、フリー磁性層を単磁区化し易くなるからである。上
記体心立方構造の非磁性金属膜としては、Ｃｒ、Ｔｉ、
ＭｏまたはＷ50Ｍｏ 50のうちから選択されるいずれか１
種以上を用いることが好ましい。
【００２６】また、上記のいずれかの構成の本発明の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子において、上記バイアス下地
層は、Ｃｒ膜から構成されていることが好ましい。それ
は、ハードバイアス層を例えばＣｏ−Ｐｔ系合金やＣｏ
−Ｐｔ−Ｃｒ系合金などで構成したとき、ハードバイア
ス層の結晶構造は、面心立方構造（ｆｃｃ）と稠密六方
構造（ｈｃｐ）の混相となっているので、バイアス下地
層が体心立方構造（ｂｃｃ）で且つ（１００）配向の結
晶構造を有するＣｒ膜から構成されていると、上記Ｃｒ
膜の格子定数とＣｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金
のｈｃｐの格子定数は近い値となっているために、上記
Ｃｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金はｆｃｃ構造を
形成しづらくｈｃｐ構造で形成されやすくなっている。
このときｈｃｐのｃ軸（磁化容易軸）は、上記Ｃｏ−Ｐ
ｔ合金層またはＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金層と上記Ｃｒ膜と
の境界面内に優先配向される。上記ｈｃｐはｆｃｃに比
べてｃ軸方向に大きな磁気異方性を生じるため、ハード
バイアス層に磁界を与えたときの保磁力（Ｈｃ）は大き
くなる。さらに、ｈｃｐのｃ軸はＣｏ−Ｐｔ合金層また
はＣｏ−Ｐｔ−Ｃｏ合金層と上記Ｃｒ膜との境界面内で
優先配向となっているため残留磁化（Ｂｒ）は増大し、
残留磁化（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）で求められる
角形比は大きな値になる。その結果、上記ハードバイア
ス層の永久磁石膜としての特性が上がり、ハードバイア
ス層から発生するバイアス磁界を増大させることが可能
になり、フリー磁性層をより単磁区化し易くなるからで
ある。
【００２７】また、上記のいずれかの構成の本発明の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子において、上記ハードバイア
ス層で挟まれた積層体の側面部分の傾斜角度を３０度以
上とすることがバルクハウゼンジャンプ（ＢＨＪ）を１
５％以下とできる点で好ましく、また、上記傾斜角度を
４５度以上とすることがＢＨＪを１０％以下とできる点
でより好ましく、また、上記傾斜角度を６０度以上とす
ることがＢＨＪを５％以下とできる点でさらに好まし
い。上記積層体の側面部分の傾斜角度が３０度未満であ
ると、この積層体の両側に形成される各ハードバイアス
層の積層体に近い側の端部（積層体側の端部）が先窄ま
り状になって厚みが薄くなり、また上記積層体側の端部
が先窄まり状になるにつれて、各ハードバイアス層の積
層体側の端部（先端部）に下地のバイアス下地層が形成
されていない部分が多く（各ハードバイアス層の積層体
側の端部の結晶配向性が乱れる部分が多く）なるので、
各ハードバイアス層の積層体側の端部に保磁力の低下し
ている部分が多くなり、各ハードバイアス層の積層体側
の端部の磁化状態が変化し、バイアス磁界が崩れて、バ
ルクハウゼンジャンプ（ＢＨＪ）が大きくなり、フリー
磁性層に十分なバイアス磁界を安定して与えることがで
きず、バルクハウゼンノイズが発生し易くなってしま
う。
【００２８】上記バルクハウゼンジャンプについて以下
に説明する。図１８は、薄膜磁気ヘッドの磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子が備えられた読出ヘッド（ＭＲヘッド）
に、一定の大きさ（この例の場合５ｍＡ）のセンス電流
を印加しつつ、エアーベアリング面（ＡＢＳ面）と垂直
方向に（素子高さ方向に）交流外部磁界（この例の場合
±６０ｋＡ／ｍ（±７５０ Ｏｅ））を印加して測定し
たＲ−Ｈ曲線（いわゆるQuasi-static transfer curv
e）を示す図である。図１８において横軸は外部磁界で
あり、縦軸は磁気抵抗効果型薄膜磁気素子両端の電圧で
ある。図１８中、実線は、各ハードバイアス層からフ
リー磁性層に十分な大きさの縦バイアス（バイアス磁
界）を安定して印加でき、バルクハウゼンノイズやヒス
テリシスが生じない理想状態を示すＲ−Ｈカーブであ
る。
【００２９】ハードバイアス層の平面部（先端部以外の
部分）の保磁力は通常８０ｋＡ／ｍ（１０００Ｏｅ）以
上あるので、各フリー磁性層の先端部（積層体側の端
部）も含めて十分な保磁力が保たれていれば、この程度
（±６０ｋＡ／ｍ程度）の交流外部磁界で縦バイアスが
崩れることはないはずである。しかし、本発明の磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子では、各ハードバイアス層とフリ
ー磁性層との間にバイアス下地層が形成されていない部
分、すなわち、各ハードバイアス層の積層体側の端部
（先端部）に下地のバイアス下地層が形成されていない
部分（各ハードバイアス層の積層体側の端部に保磁力が
低下している部分）が存在する場合があるので、この各
ハードバイアス層の積層体側の端部の保磁力が低下して
いる部分の体積が多くなると、ハードバイアス層のバイ
アス磁界（縦バイアス）が崩れてＲ−Ｈ曲線上にバルク
ハウゼンノイズやヒステリシスが生じ、理想状態のＲ−
Ｈカーブからそれる破線で示されるジャンプが生じ
る。
【００３０】このような理想状態のＲ−Ｈカーブから
それるジャンプが生じたときそのジャンプ分の磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子両端の電圧値（Ｖjump）と、理想
状態のＲ−Ｈカーブの終端（交流外部磁界が最大値と最
小値のとき）の磁気抵抗効果素子両端の電圧値の差（Δ
Ｖ）との比、すなわち、Ｖjump／ΔＶの値が大きいほ
ど、バルクハウゼンジャンプ（ＢＨＪ（％）＝Ｖjump／
ΔＶ×１００ ・・・式Ｉ）が大きいことを示してお
り、フリー磁性層に十分なバイアス磁界を安定して与え
ることができず、バルクハウゼンノイズが発生し易くな
っていることを示している。上記ΔＶは、理想状態のＲ
−Ｈカーブの始端（交流外部磁界が最小値のとき）の磁
気抵抗効果素子両端の電圧値と、理想状態のＲ−Ｈカー
ブの終端（交流外部磁界が最大値のとき）の磁気抵抗効
果素子両端の電圧値の差である。磁気記録媒体から読出
ヘッドが感じる磁界は、通常、６０ｋＡ／ｍよりかなり
小さいが、読出ヘッドに隣接しているインダクティブヘ
ッド（書込ヘッド）の記録動作時の磁界は大きく、読出
ヘッドに備えられている磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の
縦バイアスを乱す可能性がある。従って、高磁界でのバ
ルクハウゼンジャンプ（ＢＨＪ）が小さいほど、縦バイ
アスに乱れがなく、フリー磁性層に十分なバイアス磁界
を安定して与えることができ、バルクハウゼンノイズの
防止効果が優れる。
【００３１】また、上記課題を解決するために、本発明
の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子（第２の発明の磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子）は、反強磁性層と、該反強磁性層
との交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁
性層と、該固定磁性層の上に非磁性導電層を介して形成
されたフリー磁性層とからなる積層体と、上記フリー磁
性層の磁化方向を上記固定磁性層の磁化方向と交差する
方向に揃えるハードバイアス層と、上記フリー磁性層、
非磁性導電層、固定磁性層に検出電流を与える導電層と
を有し、上記ハードバイアス層は、上記積層体のフリー
磁性層の両側に形成され、上記フリー磁性層と各ハード
バイアス層との間および各ハードバイアス層の下側に、
ハードバイアス層の結晶配向性を制御するためのバイア
ス下地層が形成され、該バイアス下地層は上記フリー磁
性層と上記ハードバイアス層との間の膜厚が上記ハード
バイアス層の下側の膜厚よりも小さいことを特徴とす
る。
【００３２】このような第２の発明の磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子では、上記フリー磁性層と上記ハードバイア
ス層との間のバイアス下地層の膜厚を上記ハードバイア
ス層の下側のバイアス下地層の膜厚よりも薄くしたした
ことにより、上記フリー磁性層と上記ハードバイアス層
との間に介在されたバイアス下地層の部分にピンホール
が生じるので、バイアス下地層が介在されている部分の
上記フリー磁性層とこれの両側のハードバイアス層と
は、バイアス下地層のピンホールを通して交換相互作用
により磁気的に連続体となる。従って、この磁気抵抗効
果型薄膜磁気素子では、バイアス下地層が介在されてい
る部分の上記フリー磁性層とこれの両側のハードバイア
ス層が交換相互作用により磁気的に連続体となるので、
上記反磁界の起因となるフリー磁性層の両端部に蓄積さ
れた磁荷が上記交換相互作用により有効に除去されるの
で、上記フリー磁性層の両端部に反磁界が生じず、各ハ
ードバイアス層からの強いバイアス磁界を良好にフリー
磁性層に印加できるので、フリー磁性層の両端部にかか
る反磁界に起因してフリー磁性層の両端部の磁化の方向
が乱れるのを改善でき、フリー磁性層の磁区制御をより
良好に行うことができ、トラック幅の両端の再生波形の
安定性を向上できる。
【００３３】また、上記のいずれかの構成の第２の発明
の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子において、上記フリー磁
性層の厚さ方向の両側に、各々上記非磁性導電層と上記
固定磁性層と上記反強磁性層が形成されたデュアル型構
造とすることが好ましい。このような磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子とすることで、フリー磁性層／非磁性導電層
／固定磁性層の３層の組合わせを２組有するものとな
り、フリー磁性層／非磁性導電層／固定磁性層の３層の
組合わせを１組しか有していない磁気抵抗効果型薄膜磁
気素子と比較して、大きなΔＭＲ（抵抗変化率）が得ら
れ、高密度記録化に対応できるものとすることができ
る。
【００３４】また、上記のいずれかの構成の第２の発明
の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子において、上記固定磁性
層と上記フリー磁性層の少なくとも一方が、非磁性中間
層を介して２つに分断され、分断された層どうしで磁化
の向きが１８０度異なるフェリ磁性状態とされているこ
とが好ましい。少なくとも固定磁性層が非磁性中間層を
介して２つに分断された磁気抵抗効果型薄膜磁気素子と
した場合、２つに分断された固定磁性層のうち一方が他
方の固定磁性層を適正な方向に固定する役割を担い、固
定磁性層の状態を非常に安定した状態に保つことが可能
となる。一方、少なくともフリー磁性層が非磁性中間層
を介して２つに分断された磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
とした場合、２つに分断されたフリー磁性層どうしの間
に交換結合磁界が発生し、フェリ磁性状態とされ、磁気
的な膜厚が減少するので外部磁界に対して感度よく反転
できるものとなる。
【００３５】また、上記のいずれかの構成の第２の発明
の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子において、上記フリー磁
性層とハードバイアス層との間のバイアス下地層の厚み
が１ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、
０．５ｎｍ以下とされる。上記フリー磁性層とハードバ
イアス層との間のバイアス下地層の厚みを１ｎｍ以下と
薄くすることにより、このバイアス下地層にピンホール
がより生じ易くなるので、バイアス下地層が介在されて
いる部分の上記フリー磁性層とこれの両側のハードバイ
アス層とは、バイアス下地層のピンホールを通して交換
相互作用により磁気的に連続体となる。従って、この磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子では、上記反磁界の起因とな
るフリー磁性層の両端部に蓄積された磁荷が上記交換相
互作用により有効に除去されるので、上記フリー磁性層
の両端部に反磁界が生じず、各ハードバイアス層からの
強いバイアス磁界を有効にフリー磁性層に印加できるの
で、フリー磁性層の両端部にかかる反磁界に起因してフ
リー磁性層の両端部の磁化の方向が乱れるのを改善する
効果が優れており、フリー磁性層の磁区制御をより一層
良好に行うことができ、トラック幅の両端の再生波形の
安定性をより向上できる。また、バイアス下地層が介在
されている部分では、ハードバイアス層の高い保磁力が
維持された状態とすることができるので好ましい。
【００３６】また、上記のいずれかの構成の第２の発明
の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子において、上記バイアス
下地層は、先に述べた理由と同様の理由から体心立方構
造の非磁性金属膜であることが好ましい。また、上記構
成の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子において、上記バイア
ス下地層は、先に述べた理由と同様の理由からＣｒ膜か
ら構成されていることが好ましい。また、上記のいずれ
かの構成の第２の発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子に
おいて、上記ハードバイアス層で挟まれた積層体の側面
部分の傾斜角度を３０度以上することがバルクハウゼン
ジャンプ（ＢＨＪ）を１５％以下とできる点で好まし
く、また、上記傾斜角度を４５度以上とすることがＢＨ
Ｊを１０％以下とできる点でより好ましく、また、上記
傾斜角度を６０度以上とすることがＢＨＪを５％以下と
できる点でさらに好ましい。
【００３７】さらにまた、上記課題は、上記の磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子が備えられてなることを特徴とする
薄膜磁気ヘッドによって解決できる。このような薄膜磁
気へッドとすることで、フリー磁性層の磁区制御を良好
に行うことができ、バルクハウゼンノイズの防止効果が
優れ、トラック幅の両端の再生波形の安定性に優れた薄
膜磁気へッドとすることができる。
【００３８】さらにまた、上記課題は、基板上に、反強
磁性層と、 この反強磁性層と接して形成 され、上記反
強磁性層との交換結合磁界により磁化方向が固定される
固定磁性層と、上記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を少なくとも有する積層膜を
形成する工程と、上記積層膜の上にリフトオフ用レジス
トを形成する工程と、上記リフトオフ用レジストに覆わ
れていない部分をイオンミリングにより除去し、略台形
状の積層体を形成する工程と、第１のターゲットと上記
基板とが平行となる状態あるいは第１のターゲットと上
記基板との角度を後工程のハードバイアス層を形成する
ときより傾斜が小さい状態で対向させ、イオンビームス
パッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションス
パッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッ
タ法により、上記積層体の両側の上記基板上にハードバ
イアス層の結晶配向性を制御するためのバイアス下地層
を形成する工程と、第２のターゲットと基板との角度を
上記バイアス下地層を形成するときより傾斜させた状態
で対向させ、イオンビームスパッタ法、ロングスロース
パッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれかまたは
それらを組み合わせたスパッタ法により、バイアス下地
層上に、上記フリー磁性層の磁化方向を上記固定磁性層
の磁化方向と交差する方向に揃えるハードバイアス層を
形成する工程と、第３のターゲットと基板との角度を上
記ハードバイアス層を形成するときより傾斜させた状態
あるいは同じ角度で対向させ、イオンビームスパッタ
法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ
法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッタ法に
より、上記ハードバイアス層上に導電層を形成する工程
とを有することを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子の製造方法（第３の発明）によって解決できる。この
ような磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の製造方法によれ
ば、上記積層体のフリー磁性層の両側で、かつこのフリ
ー磁性層とは少なくとも一部が直接接触するハードバイ
アス層が形成され、各ハードバイアス層の下側にバイア
ス下地層が形成された本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子、あるいは、上記積層体のフリー磁性層の両側で、
かつこのフリー磁性層とは少なくとも一部が直接接触す
るハードバイアス層が形成され、各ハードバイアス層の
下側にバイアス下地層が形成され、しかもこれらバイア
ス下地層は上記フリー磁性層とこれの両側のハードバイ
アス層の間にまで延出している本発明の磁気抵抗効果型
薄膜磁気素子、あるいは、上記積層体のフリー磁性層の
両側で、かつこのフリー磁性層とは少なくとも一部が直
接接触するハードバイアス層が形成され、各ハードバイ
アス層の下側にバイアス下地層が形成され、しかもこれ
らバイアス下地層は上記フリー磁性層とこれの両側のハ
ードバイアス層の間にまで延出している本発明の磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子の製造に好適に用いられる。
【００３９】また、本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子の製造方法のバイアス下地層を形成する工程におい
て、第１のターゲットと上記基板との角度を調整するこ
とにより、上記積層体の両側の上記基板上と上記フリー
磁性層の両側の側面の一部にバイアス下地層を形成し、
上記バイアス下地層上にハードバイアス層を形成する工
程において、各ハードバイアス層の積層体側の端部と上
記積層体のフリー磁性層の各端部とが一部が接触するよ
うに上記バイアス下地層上にハードバイアス層を形成す
るようにしてもよい。このような磁気抵抗効果型薄膜磁
気素子の製造方法によれば、上記積層体のフリー磁性層
の両側で、かつこのフリー磁性層とは少なくとも一部が
直接接触するハードバイアス層が形成され、各ハードバ
イアス層の下側にバイアス下地層が形成され、しかもこ
れらバイアス下地層は上記フリー磁性層とこれの両側の
ハードバイアス層の間にまで延出していることを特徴と
する本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子を製造でき
る。
【００４０】また、本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子の製造方法の上記バイアス下地層を形成する工程にお
いて、第１のターゲットと上記基板との角度を調整する
ことにより、上記積層体の両側の上記基板上と上記フリ
ー磁性層の両側の側面にバイアス下地層を形成し、上記
バイアス下地層上にハードバイアス層を形成する工程に
おいて、上記積層体のフリー磁性層の両端部と各ハード
バイアス層の上記積層体側の端部との間にバイアス下地
層が介在されるようにハードバイアス層を形成するよう
にしてもよい。このような磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
の製造方法によれば、上記ハードバイアス層は、上記積
層体のフリー磁性層の両側に形成され、上記フリー磁性
層と各ハードバイアス層との間および各ハードバイアス
層の下側にバイアス下地層が形成され、該バイアス下地
層は上記フリー磁性層と上記ハードバイアス層との間の
膜厚が上記ハードバイアス層の下側の膜厚よりも小さい
ことを特徴とする本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子
を製造できる。
【００４１】また、上記のいずれかの構成の本発明の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子の上記略台形状の積層体を形
成する工程において、積層体の側面部分の傾斜角度を３
０度以上とすることが先に述べた理由と同様の理由から
好ましい。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気抵抗効果型薄
膜磁気素子およびその製造方法をスピンバルブ型薄膜磁
気素子およびその製造方法に適用した実施形態につい
て、図面を参照して詳しく説明する。 ［第１の実施形態］図１は、本発明の第１の実施形態の
スピンバルブ型薄膜磁気素子を模式図的に示した横断面
図であり、図２は、図１に示したスピンバルブ型薄膜磁
気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示
した断面図である。第１の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子では、ハードディスクなどの磁気記録媒体の
移動方向は、図示Ｚ方向であり、磁気記録媒体からの洩
れ磁界の方向は、Ｙ方向である。第１の実施形態のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子は、 フリー磁性層、非磁性導
電層、固定磁性層、反強磁性層の順に積層されたトップ
型のシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子の一種であ
り、上記固定磁性層が非磁性中間層を介して２層に分断
されて形成されている。
【００４３】すなわち、図１および図２に示すスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子は、図示しない基板上に設けられ、
下からＴａなどの非磁性材料で形成された下地層１０、
ＮｉＦｅ膜２２、Ｃｏ膜２３ （ＮｉＦｅ膜２２とＣｏ
膜２３を合わせてフリー磁性層２ １）、非磁性導電層
２４、第２の固定磁性層２５、非磁性中間層２６、第１
の固定磁性層２７、反強磁性層２８、および、Ｔａなど
で形成された保護層２９の順で積層されている。上記第
１の固定磁性層２７および第２の固定磁性層２５は、例
えば、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、Ｃｏ
Ｆｅ合金などで形成されている。
【００４４】第１の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子において、反強磁性層２８は、ＰｔＭｎ合金で形成
されていることが好ましい。ＰｔＭｎ合金は、従来から
反強磁性層として使用されているＮｉＭｎ合金やＦｅＭ
ｎ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。また、上記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（た
だし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから
選択される１種の元素を示す。）の式で示される合金あ
るいはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒ
ｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または２種以上の元
素を示す。）の式で示される合金で形成されていてもよ
い。
【００４５】ところで、図１に示す第１の固定磁性層２
７及び第２の固定磁性層２５に示されている矢印は、
それぞれの磁気モーメントの大きさ及びその方向を表し
ており、上記磁気モーメントの大きさは、飽和磁化（Ｍ
ｓ）と膜厚（ｔ）とをかけた値で選定される。
【００４６】図１および図２に示す第１の固定磁性層２
７と第２の固定磁性層２５とは同じ材質で形成され、
しかも、第１の固定磁性層２７の膜厚ｔＰ1が、第２の
固定磁性層２５の膜厚ｔＰ2よりも大きく形成されてい
るために、第１の固定磁性層２７の方が第２の固定磁性
層２５に比べ、磁気モーメントが大きくなっている。ま
た、第１の固定磁性層２７および第２の固定磁性層２５
が異なる磁気モーメントを有することが望ましい。 し
たがって、第２の固定磁性層２５の膜厚ｔＰ2が第１の
固定磁性層２７の膜厚ｔＰ1より厚く形成されていても
よい。
【００４７】第１の固定磁性層２７は、図１および図２
に示すように、図示Ｙ方向、すなわち記録媒体から離れ
る方向（ハイト方向）に磁化されており、非磁性中間層
２６を介して対向する第２の固定磁性層２５の磁化は、
上記第１の固定磁性層２７の磁化方向と反平行（フェリ
状態）に磁化されている。
【００４８】第１の固定磁性層２７は、反強磁性層２８
に接して形成され、磁場中アニール（熱処理）を施すこ
とにより、上記第１の固定磁性層２７と反強磁性層２８
との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生
し、例えば、図１および図２に示すように、上記第１の
固定磁性層２７の磁化が、図示Ｙ方向に固定される。上
記第１の固定磁性層２７の磁化が、図示Ｙ方向に固定さ
れると、非磁性中間層２６を介して対向する第２の固定
磁性層２５の磁化は、第１の固定磁性層２７の磁化と反
平行の状態で固定される。
【００４９】第１の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子においては、交換結合磁界が大きいほど、第１の固
定磁性層２７の磁化と第２の固定磁性層２５の磁化を安
定して反平行状態に保つことが可能である。この例のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子では、反強磁性層２８がＰｔ
Ｍｎ合金で形成されていることが好ましい。ＰｔＭｎ合
金は、従来から反強磁性層として使用されているＮｉＭ
ｎ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。また、上記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ
−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ
のうちから選択される１種の元素を示す。）の式で示さ
れる合金あるいはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、
Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または２種以
上の元素を示す。）の式で示される合金で形成されてい
てもよい。
【００５０】また、上記ＰｔＭｎ合金および上記Ｘ−Ｍ
ｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７
〜６３原子％の範囲であることが望ましい。 より好ま
しくは、４７〜５７原子％の範囲である。さらにまた、
Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金において、Ｘ’＋
Ｐｔが３７〜６３原子％の範囲であることが望ましい。
より好ましくは、４７〜５７原子％の範囲である。さら
に、上記Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金として
は、Ｘ’がＡｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうち
から選択される１種または２種以上の元素である場合
は、０．２〜１０原子％の範囲であることが望ましく、
Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選択される１
種または２種以上の元素である場合は、０．２〜４０原
子％の範囲であることが望ましい。反強磁性層２８とし
て、上記した適正な組成範囲の合金を使用し、これをア
ニール処理することで、大きな交換結合磁界を発生する
反強磁性層２８を得ることができる。とくに、ＰｔＭｎ
合金であれば、６４ｋＡ／ｍを越える交換結合磁界を有
し、上記交換結合磁界を失うブロッキング温度が６５３
Ｋ（３８０℃）と極めて高い優れた反強磁性層２８を得
ることができる。以上のように、このようなスピンバル
ブ型薄膜磁気素子では、第１の固定磁性層２７と第２の
固定磁性層２５との膜厚比を適正な範囲内に収めること
によって、交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくでき、第１
の固定磁性層２７と第２の固定磁性層２５の磁化を、熱
的にも安定した反平行状態（フェリ状態）に保つことが
でき、しかも、良好なΔＲ／Ｒ（抵抗変化率）を得るこ
とが可能である。
【００５１】第１の固定磁性層２７と第２の固定磁性層
２５との間に介在する非磁性中間層２６は、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうちｌ種あるいは２種以
上の合金で形成されていることが好ましい。
【００５２】図１および図２に示すように、フリー磁性
層２１の上には、Ｃｕなどで形成された非磁性導電層２
４が形成され、さらに、上記非磁性導電層２４の上に
は、第２の固定磁性層２５が形成されている。図１およ
び図２に示すように、フリー磁性層２１は、２層で形成
されており、上記非磁性導電層２４に接する側に形成さ
れた符号２３の層は、Ｃｏ膜で形成されている。また、
もう一方の層２２は、ＮｉＦｅ合金や、ＣｏＦｅ合金、
あるいは、ＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。な
お、非磁性導電層２４に接する側にＣｏ膜の層２３を形
成する理由は、Ｃｕにより形成された非磁性導電層２４
との界面での金属元素等の拡散を防止でき、また、ΔＲ
／Ｒ（抵抗変化率）を大きくできるからである。
【００５３】また、図１および図２に示すように、下地
層１０から保護層２９までの積層体ａ３の両側には、Ｃ
ｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金などからなるハー
ドバイアス層１３０、１３０と、これらの上側にＣｒ、
Ｔａ、Ａｕなどからなる導電層１３１、１３１が形成さ
れており、上記ハードバイアス層１３０、１３０が図示
Ｘ１方向に磁化されていることによって、フリー磁性層
２１の磁化が図示Ｘ１方向に揃えられている。また、ハ
ードバイアス層１３０、１３０の下面（上記基板側の
面）には、ハードバイアス層の結晶配向性を制御するた
めのバイアス下地層６、６が形成されている。
【００５４】ハードバイアス層１３０、１３０は、フリ
ー磁性層２１と同じ階層位置に配置され、フリー磁性層
２１の膜厚方向にフリー磁性層２１の膜厚よりも大きな
膜厚とされる。また、上記ハードバイアス層１３０、１
３０の上面１３０Ａ、１３０Ａは、フリー磁性層２１の
上面よりも基板から離れた位置に配置され、上記ハード
バイアス層１３０、１３０の下面は、上記フリー磁性層
２１の下面よりも基板側の位置に配置されている。ハー
ドバイアス層１３０、１３０の積層体ａ３側の端部１３
０Ｃ、１３０Ｃは、フリー磁性層２１の側面ｂ３、ｂ３
（フリー磁性層２１の両端部）と直接接触している。
【００５５】また、上記ハードバイアス層１３０、１３
０の上面１３０Ａ、１３０Ａと上記積層体ａ３の側面ｂ
３、ｂ３との接合点ｃ３、ｃ３は、積層体ａ３の側面ｂ
３、ｂ３の上端ｄ３、ｄ３より基板側の位置で、 か
つ、上記ハードバイアス層１３０、１３０の最上位置よ
り基板側の位置とされることが好ましい。また、導電層
１３１、１３１は、 ハードバイアス層１３０、１３０
上に、積層体ａ３の側面ｂ３、ｂ３に接合されて形成さ
れることが好ましい。
【００５６】バイアス下地層６、６は、体心立方構造の
非磁性金属膜であることが好ましい。上記体心立方構造
の非磁性金属膜としては、Ｃｒ、Ｔｉ、ＭｏまたはＷ50
Ｍｏ 50のうちから選択されるいずれか１種以上を用いる
ことが好ましく、この中でも特に、Ｃｒ膜を用いること
が好ましい。それは、各ハードバイアス層１３０をＣｏ
−Ｐｔ系合金やＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ系合金などで構成した
とき、ハードバイアス層１３０の結晶構造は、面心立方
構造（ｆｃｃ）と稠密六方構造（ｈｃｐ）の混相となっ
ているので、バイアス下地層６が体心立方構造（ｂｃ
ｃ）で且つ（１００）配向の結晶構造を有するＣｒ膜か
ら構成されていると、上記Ｃｒ膜の格子定数とＣｏ−Ｐ
ｔ合金やＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金のｈｃｐの格子定数は近
い値となっているために、上記Ｃｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−
Ｐｔ−Ｃｒ合金はｆｃｃ構造を形成しづらくｈｃｐ構造
で形成されやすくなっている。このときｈｃｐのｃ軸
（磁化容易軸）は、上記Ｃｏ−Ｐｔ合金層またはＣｏ−
Ｐｔ−Ｃｒ合金層と上記Ｃｒ膜との境界面内に優先配向
される。上記ｈｃｐはｆｃｃに比べてｃ軸方向に大きな
磁気異方性を生じるため、ハードバイアス層１３０に磁
界を与えたときの保磁力（Ｈｃ）は大きくなる。さら
に、ｈｃｐのｃ軸はＣｏ−Ｐｔ合金層またはＣｏ−Ｐｔ
−Ｃｒ合金層と上記Ｃｒ膜との境界面内で優先配向とな
っているため残留磁化（Ｂｒ）は増大し、残留磁化（Ｂ
ｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）で求められる角形比は大き
な値になる。その結果、各ハードバイアス層１３０の永
久磁石膜としての特性が上がり、各ハードバイアス層１
３０から発生するバイアス磁界を増大させることが可能
になり、フリー磁性層２１をより単磁区化し易くなるか
らである。
【００５７】上記ハードバイアス層１３０、１３０で挟
まれた積層体ａ３の側面部分の傾斜角度θを３０度以上
とすることが図３のＢに示すようにこの積層体ａ３の両
側に形成される各ハードバイアス層１３０の積層体ａ３
側の端部１３０Ｃの厚みが厚くなり、また積層体ａ３側
の端部１３０Ｃの厚みが厚くなるにつれて、各ハードバ
イアス層１３０の積層体ａ３側の端部（先端部）１３０
Ｃで下地のバイアス下地層６が形成されていない部分が
少なくなる（各ハードバイアス層１３０の積層体ａ３側
の端部１３０Ｃの結晶配向性が乱れた部分が少なくな
る）ので、各ハードバイアス層１３０の積層体ａ３側の
端部１３０Ｃで保磁力の低下している部分（図３の網目
で示す部分）の体積が図３のＢに示すように少なくな
り、バルクハウゼンジャンプ（ＢＨＪ）を１５％以下と
できる点で好ましく、また、傾斜角度θを４５度以上と
することがＢＨＪを１０％以下とできる点でより好まし
く、また、傾斜角度θを６０度以上とすることがＢＨＪ
を５％以下とできる点でさらに好ましい。
【００５８】積層体ａ３の側面部分の傾斜角度θが３０
度未満であると、図３のＡに示すようにこの積層体ａ３
の両側に形成される各ハードバイアス層１３０の積層体
ａ３側の端部１３０Ｃが先窄まり状になって厚みが薄く
なり、また積層体ａ３側の端部１３０Ｃが先窄まり状に
なるにつれて、各ハードバイアス層１３０の積層体ａ３
側の端部（先端部）１３０Ｃで下地のバイアス下地層６
が形成されていない部分が多くなる（各ハードバイアス
層１３０の積層体ａ３側の端部１３０Ｃの結晶配向性が
乱れた分が多くなる）ので、各ハードバイアス層１３０
の積層体ａ３側の端部１３０Ｃに保磁力の低下している
部分（図３の網目で示す部分）の体積が多くなり、各ハ
ードバイアス層１３０の積層体ａ３側の端部１３０Ｃの
磁化状態が変化し、バイアス磁界が崩れて、バルクハウ
ゼンジャンプ（ＢＨＪ）が大きくなり、フリー磁性層に
十分なバイアス磁界を安定して与えることができず、バ
ルクハウゼンノイズが発生し易くなってしまう。
【００５９】図１および図２におけるスピンバルブ型薄
膜磁気素子では、上記導電層１３１、１３１からフリー
磁性層２１、非磁性導電層２４、及び第２の固定磁性層
２５にセンス電流が与えられる。記録媒体から図１およ
び図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２１の磁化は、図示Ｘ１方向からＹ方向に変動
し、このときの非磁性導電層２４とフリー磁性層２１と
の界面、及び非磁性導電層２４と第２の固定磁性層２５
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。
【００６０】第１の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子では、ハードバイアス層１３０、１３０の積層体ａ
３側の端部１３０Ｃ、１３０Ｃとフリー磁性層２１の両
端部とは直接接触しているので、フリー磁性層２１とこ
れの両側のハードバイアス層１３０、１３０とが交換結
合（交換相互作用）により磁気的に連続体となるので、
フリー磁性層２１の両端部に反磁界が生じず、ハードバ
イアス層１３０、１３０からの強いバイアス磁界を有効
にフリー磁性層２１に印加でき、フリー磁性層の両端部
にかかる反磁界に起因してフリー磁性層の両端部の磁化
の方向が乱れる（バックリング現象が生じる）のを改善
でき、フリー磁性層２１の磁区制御を良好に行うことが
でき、トラック幅Ｔｗの両端の再生波形の安定性（stab
ility）を向上できる。それは、フリー磁性層２１とこ
れの両側のハードバイアス層１３０、１３０との交換相
互作用は、磁性原子のスピン間で働く相互作用で、磁化
の方向を平行にしようとする非常に強い相互作用である
ので、この強い相互作用により上記反磁界の起因となる
フリー磁性層２１の両端部に蓄積された磁荷が有効に除
去されるので、フリー磁性層２１の両端部に反磁界が生
じない。また、ハードバイアス層１３０、１３０の下面
には、ハードバイアス層の結晶配向性を制御するための
バイアス下地層６、６が形成されているので、バイアス
下地層６、６上に形成されたハードバイアス層１３０、
１３０の結晶配向性が良好となり、保磁力および角形比
が十分大きく、フリー磁性層２１の単磁区化に必要なバ
イアス磁界を十分大きくすることができ、バルクハウゼ
ンノイズの発生を防止できる。
【００６１】また、上述のようにフリー磁性層２１の両
端部に反磁界が生じていないので、このスピンバルブ型
薄膜磁気素子が備えられる読出ヘッドの狭トラック化が
進んでもバックリング現象が起こらないので、このバッ
クリング現象に起因するトラック幅Ｔｗの両端の再生波
形異常を防止でき、再生ヘッド全体としての再生波形の
不安定性（Instability）の発生割合を低減できる。ま
た、ハードバイアス層１３０、１３０の残留磁化と膜厚
の積をある程度小さくしても、上記交換相互作用により
フリー磁性層２１の両端部に反磁界が生じず、各ハード
バイアス層１３０からのバイアス磁界を有効にフリー磁
性層２１に印加でき、トラック幅Ｔｗの両端の再生波形
の安定性を確保できるので、例えば、ハードバイアス層
１３０、１３０の厚みを薄くして縦バイアス磁界を小さ
くして、上記積層体ａ３の側部付近の再生出力が低くな
る領域を狭くして、中央部付近の再生出力が高い領域を
広くし、再生出力を高めることができる。
【００６２】なお、第１の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においては、フリー磁性層２１とこれの両側
のハードバイアス層１３０、１３０の間にバイアス下地
層が介在されていない、すなわち、ハードバイアス層１
３０、１３０の積層体ａ３側の端部１３０Ｃ、１３０Ｃ
とフリー磁性層２１の両端部とが直接接触している場合
について説明したが、各ハードバイアス層１３０の端部
１３０Ｃとフリー磁性層２１の端部とは、少なくとも一
部が直接接触していればよいので、バイアス下地層６、
６は、フリー磁性層２１とこれの両側のハードバイアス
層１３０、１３０の間にまで延出した図２の破線で示す
ような延出部６ｅがあってもよい。
【００６３】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、バイアス下地層６、６がフリー磁性層２１とこれの
両側のハードバイアス層１３０、１３０の間にまで延出
していても、各ハードバイアス層１３０とフリー磁性層
２１とは少なくとも一部が直接接触しているので、フリ
ー磁性層２１とこれの両側のハードバイアス層１３０、
１３０とが交換相互作用により磁気的に連続体となるの
で、反磁界の起因となるフリー磁性層２１の両端部に蓄
積された磁荷が上記交換相互作用により有効に除去され
るので、フリー磁性層２１の両端部に反磁界が生じず、
また、バイアス下地層６、６がフリー磁性層２１とこれ
の両側のハードバイアス層１３０、１３０の間に延出し
ていない場合と比べて各ハードバイアス層１３０からフ
リー磁性層２１に印加できるバイアス磁界の効率が下が
るものの、各ハードバイアス層１３０からの強いバイア
ス磁界を良好にフリー磁性層２１に印加できるので、フ
リー磁性層の両端部にかかる反磁界に起因してフリー磁
性層の両端部の磁化の方向が乱れるのを改善でき、フリ
ー磁性層２１の磁区制御を良好に行うことができ、トラ
ック幅Ｔｗの両端の再生波形の安定性を向上できる。
【００６４】また、このようなスピンバルブ型薄膜磁気
素子において、各バイアス下地層６の延出部６ｅの厚み
が１ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは
０．５ｎｍ以下とされる。各バイアス下地層６の延出部
６ｅの厚みを１ｎｍ以下と薄くすることにより、各バイ
アス下地層６にピンホールが生じ易くなるので、バイア
ス下地層６、６の延出部６ｅ、６ｅが介在されている部
分のフリー磁性層２１とこれの両側のハードバイアス層
１３０、１３０とは、バイアス下地層６、６のピンホー
ルを通して交換相互作用により磁気的に連続体となる。
従って、このスピンバルブ型薄膜磁気素子では、上記の
各ハードバイアス層１３０とフリー磁性層２１とが直接
接触している部分だけでなくバイアス下地層６、６の延
出部６ｅ、６ｅが介在されている部分も交換相互作用に
より磁気的に連続体となり、また、交換相互作用が働く
範囲が広くなるので、上記反磁界の起因となるフリー磁
性層２１の両端部に蓄積された磁荷が上記交換相互作用
により有効に除去されるので、フリー磁性層２１の両端
部に反磁界が生じず、各ハードバイアス層１３０からの
強いバイアス磁界を有効にフリー磁性層２１に印加でき
るので、フリー磁性層の両端部にかかる反磁界に起因し
てフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱れるのを改善
する効果が優れており、フリー磁性層２１の磁区制御を
より一層良好に行うことができ、トラック幅Ｔｗの両端
の再生波形の安定性をより向上できる。
【００６５】また、第１の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においては、フリー磁性層２１とこれの両側
のハードバイアス層１３０、１３０の間にバイアス下地
層が介在されていない、すなわち、ハードバイアス層１
３０、１３０の積層体ａ３側の端部１３０Ｃ、１３０Ｃ
とフリー磁性層２１の両端部とが直接接触している場合
について説明したが、バイアス下地層６、６は、 図２
の破線で示すようにフリー磁性層２１とハードバイアス
層１３０、１３０との間にも形成されていてもよく、そ
の場合、バイアス下地層６、６はフリー磁性層２１とハ
ードバイアス層１３０、１３０との間の部分６ｆ、６ｆ
の膜厚（ここでの膜厚は、ＭＲヘッドのトラック幅方向
に沿った方向の厚みである）がハードバイアス層１３
０、１３０の下側の部分６ｇ、６ｇの膜厚（ここでの膜
厚は、積層体ａ３の高さ方向に沿った方向の厚みであ
る）よりも小さくされている。
【００６６】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、フリー磁性層２１とハードバイアス層１３０、１３
０との間の部分６ｆ、６ｆ（バイアス下地層６、６）の
膜厚を上記ハードバイアス層の下側の部分６ｇ、６ｇ
（バイアス下地層６、６）の膜厚よりも薄くしたしたこ
とにより、フリー磁性層２１とハードバイアス層１３
０、１３０との間に介在されたバイアス下地層６、６の
部分にピンホールが生じるので、バイアス下地層６、６
が介在されている部分の上記フリー磁性層２１とこれの
両側のハードバイアス層１３０、１３０とは、上記の部
分６ｆ、６ｆに生じたピンホールを通して交換相互作用
により磁気的に連続体となる。従って、このスピンバル
ブ型薄膜磁気素子では、バイアス下地層６、６が介在さ
れている部分のフリー磁性層２１とこれの両側のハード
バイアス層１３０、１３０が交換相互作用により磁気的
に連続体となるので、上記反磁界の起因となるフリー磁
性層の両端部に蓄積された磁荷が上記交換相互作用によ
り有効に除去されるので、上記フリー磁性層２１の両端
部に反磁界が生じず、各ハードバイアス層１３０からの
強いバイアス磁界を良好にフリー磁性層２１に印加でき
るので、フリー磁性層の両端部にかかる反磁界に起因し
てフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱れるのを改善
でき、フリー磁性層２１の磁区制御をより良好に行うこ
とができ、トラック幅Ｔｗの両端の再生波形の安定性を
向上できる。
【００６７】また、このようなスピンバルブ型薄膜磁気
素子において、フリー磁性層２１とハードバイアス層１
３０、１３０との間に介在されているバイアス下地層
６、６の部分６ｆ、６ｆの厚みが１ｎｍ以下であること
が好ましく、より好ましくは、０．５ｎｍ以下とされ
る。各バイアス下地層６の部分６ｆの厚みを１ｎｍ以下
と薄くすることにより、この部分６ｆにピンホールがよ
り生じ易くなるので、バイアス下地層６、６が介在され
ている部分のフリー磁性層２１とこれの両側のハードバ
イアス層１３０、１３０とは、各バイアス下地層６の部
分６ｆに生じたピンホールを通して交換相互作用により
磁気的に連続体となる。従って、このスピンバルブ型薄
膜磁気素子では、上記反磁界の起因となるフリー磁性層
の両端部に蓄積された磁荷が上記交換相互作用により有
効に除去されるので、フリー磁性層２１の両端部に反磁
界が生じず、各ハードバイアス層１３０からの強いバイ
アス磁界を有効にフリー磁性層２１に印加できるので、
フリー磁性層の両端部にかかる反磁界に起因してフリー
磁性層の両端部の磁化の方向が乱れるのを改善する効果
が優れており、フリー磁性層２１の磁区制御をより一層
良好に行うことができ、トラック幅Ｔｗの両端の再生波
形の安定性をより向上できる。
【００６８】次に、図４〜図８を参照して、本発明の磁
気抵抗効果型薄膜磁気素子の製造方法を図１乃至図２に
示すスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法に適用した
実施形態を詳しく説明する。まず、図４に示すように、
基板Ｋ上に、積層体ａ３とされる下地層１０、ＮｉＦｅ
膜２２、Ｃｏ膜２３（これらＮｉＦｅ膜２２とＣｏ膜２
３からフリー磁性層２１が形成されている。）、非磁性
導電層２４、第２の固定磁性層２５、非磁性中間層２
６、第１の固定磁性層２７、反強磁性層２８、保護層２
９を順次成膜して積層膜Ｍを形成したのち、上記積層膜
Ｍ上にリフトオフ用レジスト９を形成する。次に、上記
リフトオフ用レジスト９に覆われていない部分を、イオ
ンミリングにより除去して、図５に示すように側面ｂ
３、ｂ３とされる傾斜面を形成して等脚台形状の積層体
ａ３を形成する。ここで等脚台形状の積層体ａ３を形成
する際、側面ｂ３の傾斜角度θが３０度以上となるよう
にすることが、後工程でこの積層体ａ３の両側にハード
バイアス層１３０、１３０を形成したとき、各ハードバ
イアス層１３０の積層体ａ３側の端部（先端部）１３０
Ｃの厚みを厚くすることができ、また、各ハードバイア
ス層１３０の積層体ａ３側の端部１３０Ｃに下地のバイ
アス下地層６が形成されていない部分が多くなるのを改
善でき、各ハードバイアス層１３０の積層体ａ３側の端
部１３０Ｃの保磁力の低下している部分の体積が少なく
なり、バルクハウゼンジャンプ（ＢＨＪ）を１５％以下
とできる点で好ましく、また、傾斜角度θを４５度以上
とすることがＢＨＪを１０％以下とできる点でより好ま
しく、また、傾斜角度θを６０度以上とすることがＢＨ
Ｊを５％以下とできる点でさらに好ましい。この製造方
法において、リフトオフ用レジスト９は、二層レジスト
法、イメージリバース法などによって形成されることが
好ましい。
【００６９】ついで、積層体ａ３の両側の基板Ｋ上に、
バイアス下地層６、６を図６に示すように後工程で形成
するハードバイアス層１３０、１３０の下面側に配置さ
れるように形成する。このとき、バイアス下地層６、６
の上面は、フリー磁性層２１の下面よりも基板Ｋ側の位
置に（すなわち、図６では下側に）配置されている。こ
こでのバイアス下地層６、６の形成は、スパッタ法など
によって行うことができ、バイアス下地層６、６を後工
程で形成されるハードバイアス層１３０、１３０の下面
側に形成するために、ターゲット（第１のターゲット）
と基板Ｋとが平行に近くなるように対向させるととも
に、スパッタ粒子ｓ１の角度分布が狭く、直進性のよい
方法により形成することが好ましい。バイアス下地層
６、６は、図６に示すように、スパッタされたスパッタ
粒子のうち、リフトオフ用レジスト９によって遮られな
いスパッタ粒子ｓ１によって形成される。このとき、ス
パッタされたスパッタ粒子ｓ１の角度分布が狭く、直進
性がよいと、リフトオフ用レジスト９の端部９ａ、９ａ
の真下よりも内側に入り込むスパッタ粒子ｓ１が少な
い。
【００７０】これにより、積層体ａ３の側面ｂ３、ｂ３
に堆積するスパッタ粒子ｓ１が殆どなく、積層体ａ３の
両側の基板Ｋの上面にスパッタ粒子ｓ１を堆積すること
ができる。したがって、バイアス下地層６、６の上面
と、積層体ａ３の側面ｂ３、ｂ３との接合点ｅ３、ｅ３
は、リフトオフ用レジスト９の端部９ａ、９ａの位置
と、スパッタ粒子ｓ１の角度分布および直進性によって
決定される。このバイアス下地層６、６の形成は、具体
的には、例えば、イオンビームスパッタ法、ロングスロ
ースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれかま
たはそれらを組み合わせたスパッタ法などによって好ま
しく行われる。
【００７１】ついで、積層体ａ３の両側で、バイアス下
地層６、６の上面にハードバイアス層１３０、１３０
を、図７に示すように、フリー磁性層２１と同じ階層位
置に配置されるように形成し、かつ、ハードバイアス層
１３０、１３０の上面１３０Ａ、１３０Ａを、上記積層
体ａ３の側面ｂ３、ｂ３の上端ｄ３、ｄ３より下側の位
置で上記積層体ａ３の側面ｂ３、ｂ３と接合されるよう
に形成する。このとき、ハードバイアス層１３０、１３
０は、フリー磁性層２１の膜厚方向にフリー磁性層２１
の膜厚よりも大きな膜厚とされることが望ましい。ま
た、上記ハードバイアス層１３０、１３０の上面１３０
Ａ、１３０Ａは、上記フリー磁性層２１の上面２１Ａよ
りも基板Ｋから離れた位置に（すなわち、図７では上側
に）配置され、ハードバイアス層１３０、１３０の下面
は、上記フリー磁性層２１の下面よりも基板Ｋ側の位置
に（すなわち、図７では下側に）配置されている。ま
た、ハードバイアス層１３０、１３０の積層体ａ３側の
端部１３０Ｃ、１３０Ｃは、フリー磁性層２１の側面ｂ
３、ｂ３（フリー磁性層２１の両端部）と直接接触して
いる。また、ハードバイアス層１３０、１３０の上面１
３０Ａ、１３０Ａと上記積層体ａ３の側面ｂ３、ｂ３と
の接合点ｃ３、ｃ３は、積層体ａ３の側面ｂ３、ｂ３の
上端ｄ３、ｄ３より基板Ｋ側の位置で、 かつ、上記ハ
ードバイアス層１３０、１３０の最上位置より基板Ｋ側
の位置とされることが好ましい。
【００７２】ここでのハードバイアス層１３０、１３０
の形成は、スパッタ法などによって行うことができ、上
記ハードバイアス層１３０、１３０をフリー磁性層２１
とほぼ平行で、かつバイアス下地層６、６の上面側で、
さらにハードバイアス層１３０、１３０の端部１３０
Ｃ、１３０Ｃがフリー磁性層２１の両端に接触するよう
に形成するために、ターゲット（第２のターゲット）と
基板Ｋとの角度がバイアス下地層を形成するときより傾
斜させた状態で対向させるとともに、スパッタ粒子ｓ１
ａの角度分布がバイアス下地層を形成したときより広
く、直進性のよい方法により形成することが好ましい。
上記ハードバイアス層１３０、１３０は、図７に示すよ
うに、スパッタされたスパッタ粒子のうち、リフトオフ
用レジスト９によって遮られないスパッタ粒子ｓ１ａに
よって形成される。 このとき、スパッタされたスパッ
タ粒子ｓ１ａの角度分布がバイアス下地層を形成すると
きより広く、直進性がよいと、リフトオフ用レジスト９
の端部９ａ、９ａの真下よりも内側に入り込むスパッタ
粒子ｓ１が少なすぎることがなく、多すぎることがな
い。
【００７３】これにより、ハードバイアス層１３０、１
３０の上面１３０Ａ、１３０Ａと上記積層体ａ３の側面
ｂ３、ｂ３との接合点ｃ３、ｃ３は、上記ハードバイア
ス層１３０、１３０の最上位置 （図７では上面１３０
Ａ）より下側の位置とされる。また、上記接合点ｃ３、
ｃ３は、上記積層体ａ３の側面ｂ３、ｂ３の上端ｄ３、
ｄ３より下側の位置とされる。また、ハードバイアス層
１３０、１３０の端部１３０Ｃ、１３０Ｃが積層体ａ３
の側面ｂ３、ｂ３（特に、フリー磁性層２１の両端）に
直接接触する。したがって、上記接合点ｃ３、ｃ３の位
置は、リフトオフ用レジスト９の端部９ａ、９ａの位置
と、スパッタ粒子ｓ１ａの角度分布および直進性によっ
て決定される。また、バイアス下地層６、６は、ハード
バイアス層１３０、１３０の結晶配向性を良好にするこ
とができる先に述べたような体心立方構造の非磁性金属
膜等から形成されているので、このようなハードバイア
ス下地層６、６上にハードバイアス層１３０、１３０を
形成すると、結晶配向性が良好で、保磁力及び角形比を
が十分大きいバイアス層１３０、１３０を形成できる。
このハードバイアス層１３０、１３０の形成は、具体的
には、例えば、イオンビームスパッタ法、ロングスロー
スパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれかまた
はそれらを組み合わせたスパッタ法などによって好まし
く行われる。
【００７４】続いて、図８に示すように、ハードバイア
ス層６、６の上に、積層体ａ３の側面ｂ３、ｂ３に接合
されるように導電層１３１、１３１を形成する。導電層
１３１、１３１の形成は、積層体ａ３の側面ｂ３、ｂ３
に接するように形成するため、 例えば、ターゲット
（第３のターゲット）と基板Ｋとの角度をハードバイア
ス層を形成するときより傾斜させた状態で対向させて、
イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コ
リメーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み
合わせたスパッタ法などによって好ましく行われる。ま
た、従来のスパッタ法などの角度分布の広いスパッタ法
などによっても好ましく形成される。導電層１３１、１
３１は、 図８に示すように、スパッタされたスパッタ
粒子のう ち、リフトオフ用レジスト９によって遮られ
ないスパッタ粒子ｓ２によって形成される。このとき、
ターゲットと基板Ｋとの角度をハードバイアス層を形成
したときよりも傾斜させた状態で対向させてスパッタす
ると、または、スパッタされたスパッタ粒子ｓ２の角度
分布がハードバイアス層を形成したときより広いと、リ
フトオフ用レジスト９の端部９ａ、９ａの真下よりも内
側に、多くのスパッタ粒子ｓ２が入り込む。これによ
り、導電層１３１、１３１は、積層体ａ３の側面ｂ３、
ｂ３に接合されて形成される。続いて、上記リフトオフ
用レジスト９を除去することにより、図１及び図２に示
すスピンバルブ型薄膜磁気素子が得られる。
【００７５】なお、フリー磁性層２１とこれの両側のハ
ードバイアス層１３０、１３０の間にバイアス下地層の
延出部６ｅ、６ｅが形成されたスピンバルブ型薄膜磁気
素子を製造する場合には、先に述べたバイアス下地層を
形成する工程において、第１のターゲットと上記基板Ｋ
との角度を調整する（角度を大きくする）ことにより、
積層体ａ３の両側の基板Ｋ上と、積層体３ａの両側の側
面ｂ３、ｂ３の一部（フリー磁性層２１の両端の一部）
にバイアス下地層６、６を形成する以外は、上記の方法
と同様にして製造することができる。
【００７６】また、フリー磁性層２１と各ハードバイア
ス層１３０との間および各ハードバイアス層１３０の下
側にバイアス下地層６が形成され、該バイアス下地層６
はフリー磁性層２１とハードバイアス層１３０との間の
部分６ｆの膜厚がハードバイアス層１３０の下側の部分
６ｇの膜厚よりも小さいスピンバルブ型薄膜磁気素子を
製造する場合には、先に述べたバイアス下地層を形成す
る工程において、第１のターゲットと基板Ｋとの角度を
調整する（角度をさらに大きくする）ことにより、積層
体ａ３の両側の基板Ｋ上と、積層体ａ３の両側の側面
（フリー磁性層の両端）に、バイアス下地層６、６を形
成すること以外は、上記の方法と同様にして製造するこ
とができる。
【００７７】［第２の実施形態］図９は、本発明の第２
の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子を模式図的に
示した横断面図であり、図１０は、図９に示したスピン
バルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た
場合の構造を示した断面図である。第２の実施形態のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子は、フリー磁性層を中心とし
て、その上下に非磁性導電層、固定磁性層、及び反強磁
性層が１層ずつ形成された、いわゆるデュアルスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子の一種である。このデュアルスピン
バルブ型薄膜磁気素子では、シングルスピンバルブ型薄
膜磁気素子に比べて大きなΔＲ／Ｒを期待でき、高密度
記録化に対応できるものとなっている。
【００７８】図９および図１０に示す第２実施形態のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子は、下から下地層３０、反強
磁性層（下）３１、第１の固定磁性層（下）３２、非磁
性中問層（下）３３、第２の固定磁性層（下）３４、非
磁性導電層３５、フリー磁性層３６（符号３７，３９は
Ｃｏ膜、符号３８はＮｉＦｅ合金膜）、非磁性導電層４
０、第２の固定磁性層（上）４１、非磁性中間層（上）
４２、第１の固定磁性層（上）４３、反強磁性層（上）
４４、及び保護層４５の順で積層されている。また、図
１０に示すように、下地層３０から保護層４５までの積
層体ａ４は、その側面が削られて側面ｂ４、ｂ４とされ
ている。積層体ａ４の反強磁性層（下）３１の下部とこ
れの下層の下地層３０は、これらの上側の第１の固定磁
性層３１、非磁性中間層３２、第２の固定磁性層３３等
よりもさらに両側に延びている。上記積層体ａ４の両側
の反強磁性層３１上には、ハードバイアス層６２、６２
が形成され、各ハードバイアス層６２の上側には導電層
６３が形成されており、各ハードバイアス層６２の下面
には、ハードバイアス層６２の結晶配向性を制御するた
めのバイアス下地層６６、６６が形成されている。各バ
イアス下地層６６は、第１の実施形態のバイアス下地層
６を構成する材料と同様の体心立方構造の非磁性金属膜
から構成されている。ここでのハードバイアス層６２、
６２は、Ｃｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金などで
形成されている。ハードバイアス層６２、６２が図示Ｘ
１方向に磁化されていることによって、フリー磁性層３
６の磁化が図示Ｘ１方向に揃えられている。また、導電
層６３、６３は、例えば、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｕなどで形成
されている。
【００７９】この第２の実施形態のスピンバルブ型薄膜
磁気素子において、上記反強磁性層３１、４４は、Ｐｔ
Ｍｎ合金で形成されていることが好ましい。 ＰｔＭｎ
合金は、従来から反強磁性層として使用されているＮｉ
Ｍｎ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。また、上記ＰｔＭｎ合金に代えて、
Ｘ−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏ
ｓのうちから選択される１種の元素を示す。）の式で示
される合金あるいはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’
は、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎ
ｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または
２種以上の元素を示す。）の式で示される合金で形成さ
れていてもよい。
【００８０】また、図９および図１０に示す第１の固定
磁性層（下）３２，（上）４３と第２の固定磁性層、
（下）３４，（上）４１との間に介在する非磁性中間層
３３，４２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。
【００８１】上記ハードバイアス層６２、６２は、上記
フリー磁性層３６と同じ階層位置に配置され、上記フリ
ー磁性層３６の膜厚方向に上記フリー磁性層３６の膜厚
よりも大きな膜厚とされる。また、上記ハードバイアス
層６２、６２の上面６２Ａ、６２Ａは、上記フリー磁性
層３６の上面よりも基板から離れた位置に配置され、上
記ハードバイアス層６２、６２の下面は、上記フリー磁
性層３６の下面よりも基板側の位置に配置されている。
ハードバイアス層６２、６２の積層体ａ４側の端部６２
Ｃ、６２Ｃは、フリー磁性層３６の側面ｂ４、ｂ４（フ
リー磁性層２１の両端部）と直接接触している。
【００８２】また、上記ハードバイアス層６２、６２の
上面６２Ａ、６２Ａと上記積層体ａ４の側面ｂ４、ｂ４
との接合点ｃ４、ｃ４は、積層体ａ４の側面ｂ４、ｂ４
の上端ｄ４、ｄ４より基板側の位置で、かつ、上記ハー
ドバイアス層６２、６２の最上位置より基板側の位置と
されることが好ましい。また、上記導電層６３、６３
は、上記ハードバイアス層６２、６２上に、上記積層体
ａ４の側面ｂ４、ｂ４に接合されて形成されることが好
ましい。
【００８３】ハードバイアス層６２、６２で挟まれた積
層体ａ４の側面部分の傾斜角度θを３０度以上とするこ
とがこの積層体ａ４の両側に形成される各ハードバイア
ス層６２の積層体ａ４側の端部６２Ｃの厚みが厚くな
り、また積層体ａ４側の端部６２Ｃの厚みが厚くなるに
つれて、各ハードバイアス層６２の積層体ａ４側の端部
（先端部）６２Ｃで下地のバイアス下地層６６が形成さ
れていない部分が少なくなる（各ハードバイアス層６２
の積層体ａ４側の端部６６ｃの結晶配向性が乱れた部分
が少なくなる）ので、各ハードバイアス層６２の積層体
ａ４側の端部６６ｃで保磁力の低下している部分の体積
が少なくなり、バルクハウゼンジャンプ（ＢＨＪ）を１
５％以下とできる点で好ましく、また、傾斜角度θを４
５度以上とすることがＢＨＪを１０％以下とできる点で
より好ましく、また、傾斜角度θを６０度以上とするこ
とがＢＨＪを５％以下とできる点でさらに好ましい。
【００８４】図９および図１０に示すように、フリー磁
性層３６よりも下側に形成された第１の固定磁性層
（下）３２の膜厚ＴＰ1は、 非磁性中間層３３を介して
形成された第２の固定磁性層（下）３４の膜厚ｔＰ2に
比べて、薄く形成されている。一方、フリー磁性層３６
よりも上側に形成されている第１の固定磁性層（上）４
３の膜厚ｔＰ1は、 非磁性中間層４２を介して形成され
た第２の固定磁性層４１（上）の膜厚ｔＰ2に比べ厚く
形成されている。そして、第１の固定磁性層（下）３
２，（上）４３の磁化は、共に図示Ｙ方向と反対方向に
磁化されており、第２の固定磁性層（下）３４，（上）
４１の磁化は、図示Ｙ方向に磁化された状態になってい
る。
【００８５】図１および図２に示す本発明の第１の実施
形態のシングルスピンバルブ型簿膜磁気素子の場合にあ
っては、 第１の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ1と第２の固定
磁性層のＭｓ・ｔＰ2が異なるように膜厚などを調節
し、第１の固定磁性層の磁化の向き は、図示Ｙ方向あ
るいは図示Ｙ方向と反対方向のどちらでもよい。しか
し、 図９および図１０に示すデュアルスピンバルブ型
薄膜磁気素子にあっては、第１の固定磁性層（下）３
２，（上）４３の磁化が、共に同じ方向に向くようにす
る必要性がある。そのため、本発明では、第１の固定磁
性層（下）３２，（上）４３の磁気モーメントＭｓ・ｔ
Ｐ1と、第２の固定磁性層（下）３４，（ 上）４１の磁
気モーメントＭｓ・ｔＰ2との調整、及び熱処理中に印
加する磁場 の方向及びその大きさを適正に調節するこ
とで、デュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子として満足
に機能させることができる。
【００８６】ここで、第１の固定磁性層（下）３２，
（上）４３の磁化を共に同じ方向に向けておくのは、上
記第１の固定磁性層（下）３２，（上）４３の磁化と反
平行になる第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１の
磁化を、共に同じ方向に向けておくためであり、その理
由について以下に説明する。
【００８７】前述したように、スピンバルブ型薄膜磁気
素子のΔＲ／Ｒは、固定磁性層の固定磁化とフリー磁性
層の変動磁化との関係によって得られるものである。本
発明のように、固定磁性層が第１の固定磁性層と第２の
固定磁性層の２層に分断された場合にあっては、上記Δ
Ｒ／Ｒに直接関与する固定磁性層の層は、第２の固定磁
性層であり、第１の固定磁性層は、上記第２の固定磁性
層の磁化を一定方向に固定しておくためのいわば補助的
な役割を担っている。
【００８８】仮に図９および図１０に示す第２の固定磁
性層（下）３４，（上）４１の磁化が互いに反対方向に
固定されているとすると、例えば、第２の固定磁性層
（上）４１の固定磁化とフリー磁性層３６の変動磁化と
の関係では、抵抗が大きくなっても、第２の固定磁性層
（下）３４の固定磁化とフリー磁性層３６の変動磁化と
の関係では、抵抗が非常に小さくなってしまい、結局、
デュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子におけるΔＲ／Ｒ
は、図１および図２に示す本発明の第１の実施形態のシ
ングルスピンバルブ型簿膜磁気素子のΔＲ／Ｒよりも小
さくなってしまう。
【００８９】この問題は、固定磁性層を非磁性中間層を
介して２層に分断したデュアルスピンバルブ型薄膜磁気
素子に限ったことではなく、シングルスピンバルブ型薄
膜磁気素子に比ベΔＲ／Ｒを大きくでき、大きな出力を
得ることができるデュアルスピンパルブ型薄膜磁気素子
の特性を発揮させるには、フリー磁性層の上下に形成さ
れる固定磁性層を共に同じ方向に固定しておく必要があ
る。
【００９０】ところで、本発明では、図９および図１０
に示すように、フリー磁性層３６よりも下側に形成され
た固定磁性層は、第２の固定磁性層（下）３４のＭｓ・
ｔＰ 2の方が、 第１の固定磁性層（下）３２のＭｓ・ｔ
Ｐ1に比べて大きくなっており、Ｍｓ・ｔＰ2の大きい第
２の固定磁性層（下）３４の磁化が、図示Ｙ方向に固定
されている。そして、第２の固定磁性層（下）３４のＭ
ｓ・ｔＰ2と、第１の固定磁性層（下）３２のＭｓ・ｔ
Ｐ1とを足し合わせた、いわゆる合成磁気モーメントの
方向は、Ｍｓ・ｔＰ2の大きい第２の固定磁性層（下）
３４の磁気モーメン トの方向に支配され、図示Ｙ方向
に向けられている。
【００９１】一方、フリー磁性層３６よりも上側に形成
された固定磁性層は、第１の固定磁性層（上）４３のＭ
ｓ・ｔＰ1の方が、 第２の固定磁性層（上）４１のＭｓ
・ｔＰ2に比べて大きくなっており、Ｍｓ・ｔＰ1の大き
い第１の固定磁性層（上）４３の磁化が、図示Ｙ方向と
反対方向に固定されている。第１の固定磁性層（上）４
３のＭｓ・ｔＰ1と、第２の固定磁性層（上）４１のＭ
ｓ・ｔＰ2とを足した、いわゆる合成磁気モーメントの
方向は、第１の固定磁性層（上）４３のＭｓ・ｔＰ1の
方向に支配され、図示Ｙ方向と反対方向に向けられてい
る。
【００９２】すなわち、図９および図１０に示すデュア
ルスピンバルブ型薄膜磁気素子では、フリー磁性層３６
の上下で、 第１の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ1と第２の固
定磁性層のＭｓ・ｔＰ2を足して求めることができる合
成磁気モーメントの方向が、反対 方向になっているの
である。このため、フリー磁性層３６よりも下側で形成
される図示Ｙ方向に向けられた合成磁気モーメントと、
上記フリー磁性層３６よりも上側で形成される図示Ｙ方
向と反対方向に向けられた合成磁気モーメントとが、図
示左周りの磁界を形成している。従って、上記合成磁気
モーメントによって形成される磁界により、第１の固定
磁性層（下）３２，（上）４３の磁化と第２の固定磁性
層（下）３４，（上）４１の磁化とがさらに安定したフ
ェリ状態を保つことが可能である。
【００９３】更に、センス電流１１４は、主に比抵抗の
小さい非磁性導電層３５，４０を中心にして流れ、セン
ス電流１１４を流すことにより、右ネジの法則によって
センス電流磁界が形成されることになるが、センス電流
１１４を図９の方向に流すことにより、フリー磁性層３
６の下側に形成された第１の固定磁性層（下）３２／非
磁性中間層（下）３３／第２の固定磁性層（下）３４の
場所にセンス電流が作るセンス電流磁界の方向を、上記
第１の固定磁性層（下）３２／非磁性中間層（下）３３
／第２の固定磁性層（下）３４の合成磁気モーメントの
方向と一致させることができ、さらに、フリー磁性層３
６よりも上側に形成された第１の固定磁性層（上）４３
／非磁性中間層（上）４２／第２の固定磁性層（上）４
１の場所にセンス電流が作るセンス電流磁界を、上記第
１の固定磁性層（上）４３／非磁性中間層（上）４２／
第２の固定磁性層（上）４１の合成磁気モーメントの方
向と一致させることができる。
【００９４】センス電流磁界の方向と合成磁気モーメン
トの方向を一致させることのメリットに関しては、簡単
に言えば、上記固定磁性層の熱的安定性を高めることが
できることと、大きなセンス電流を流せることができる
ので、再生出力を向上できるという、非常に大きいメリ
ットがある。センス電流磁界と合成磁気モーメントの方
向に関するこれらの関係は、フリー磁性層３６の上下に
形成される固定磁性層の合成磁気モーメントが、図示左
周りの磁界を形成しているからである。
【００９５】通常、ハードディスクなどの装置内の環境
温度と、素子を流れるセンス電流によるジュール熱とに
より、素子の温度は局所的には、最高で約２００℃（４
７３Ｋ）程度まで上昇し、さらに今後、記録媒体の回転
数の増大による環境温度の上昇や、センス電流の増大に
よるジュール熱の増大などによって、素子温度がさらに
上昇する傾向にある。このように素子温度が上昇する
と、交換結合磁界は低下するが、本発明によれば、合成
磁気モーメントで形成される磁界と、センス電流磁界に
より、熱的にも安定して第１の固定磁性層（下）３２，
（上）４３の磁化と第２の固定磁性層（下）３４，
（上）４１の磁化とをフェリ状態に保つことができる。
【００９６】また、第２の実施の形態では、フリー磁性
層３６よりも下側に形成された第１の固定磁性層（下）
３２のＭｓ・ｔＰ1を、第２の固定磁性層３４のＭｓ・
ｔＰ2よりも大きくし、且つ、上記フリー磁性層３６よ
りも上側に形成された第１の固定磁性層（上）４３のＭ
ｓ・ｔＰ1を第２の固定磁性層（上）４１のＭｓ・ｔＰ2
よりも小さくしてもよい。この場合においても、第１の
固定磁性層（下）３２，（上）４３の磁化を得たい方
向、すなわち図示Ｙ方向あるいは図示Ｙ方向と反対方向
に４００ｋＡ／ｍ（５ｋＯｅ）以上の磁界を印加するこ
とによって、フリー磁性層３６の上下に形成された第２
の固定磁性層（下）３４，（上）４１を同じ方向に向け
て固定でき、しかも、図示右回りのあるいは左回りの合
成磁気モーメントによる磁界を形成できる。
【００９７】以上、第１乃至第２実施形態に示したスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子によれば、固定磁性層を非磁性
中間層を介して第１の固定磁性層と第２の固定磁性層と
の２層に分断し、この２層の固定磁性層間に発生する交
換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって上記２層の固
定磁性層の磁化を反平行状態（フェリ状態）にすること
により、熱的にも安定した固定磁性層の磁化状態を保つ
ことができる。特に本実施の形態では、反強磁性層とし
てプロッキング温度が非常に高く、また第１の固定磁性
層との界面で大きい交換結合磁界（交換異方性磁界）を
発生するＰｔＭｎ合金、Ｘ−Ｍｎの式で示される合金、
Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金から選ばれる合金
を使用することにより、第１の固定磁性層と第２の固定
磁性層との磁化状態を、より熱的安定性に優れたものに
できる。
【００９８】さらに本実施の形態では、 第１の固定磁
性層のＭｓ・ｔＰ1と第２の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ2と
を異なる値で形成し、さらに熱処理中の印加磁場の大き
さ及びその方向を適正に調節することによって、上記第
１の固定磁性層（及び第２の固定磁性層）の磁化を得た
い方向に磁化させることが可能である。
【００９９】特に図９および図１０に示すデユアルスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子にあっては、第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３のＭｓ・ｔＰ1と第２の固定磁
性層（下）３４，（上）４１のＭｓ・ｔＰ2を適正に調
節し、 さらに熱処理中の印加磁場の大きさ及びその方
向を適正に調節することによって、ΔＲ／Ｒに関与する
フリー磁性層３６の上下に形成された２つの第２の固定
磁性層（下）３４，（上）４１の磁化を共に同じ方向に
固定でき、且つフリー磁性層３６の上下に形成される合
成磁気モーメントを互いに反対方向に形成できることに
よって、上記合成磁気モーメントによる磁界の形成、及
び、上記合成磁気モーメントによる磁界とセンス電流磁
界との方向関係の形成ができ、固定磁性層の磁化の熱的
安定性をさらに向上させることが可能である。
【０１００】第２の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子においては、ハードバイアス層６２、６２の積層体
ａ４側の端部６２Ｃ、６２Ｃとフリー磁性層３６の両端
部とは直接接触しているので、フリー磁性層３６とこれ
の両側のハードバイアス層６２、６２とが交換結合（交
換相互作用）により磁気的に連続体となるので、フリー
磁性層３６の両端部に反磁界が生じず、ハードバイアス
層６２、６２からの強いバイアス磁界を有効にフリー磁
性層３６に印加でき、フリー磁性層の両端部にかかる反
磁界に起因してフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱
れる（バックリング現象が生じる）のを改善でき、フリ
ー磁性層３６の磁区制御を良好に行うことができ、トラ
ック幅Ｔｗの両端の再生波形の安定性（stability）を
向上できる。
【０１０１】また、上述のようにフリー磁性層３６の両
端部に反磁界が生じていないので、このスピンバルブ型
薄膜磁気素子が備えられる読出ヘッドの狭トラック化が
進んでもバックリング現象が起こらないので、このバッ
クリング現象に起因するトラック幅Ｔｗの両端の再生波
形異常を防止でき、再生ヘッド全体としての再生波形の
不安定性（Instability）の発生割合を低減できる。ま
た、ハードバイアス層６２、６２の残留磁化×膜厚（残
留磁化と膜厚との積）をある程度小さくしても、上記交
換相互作用によりフリー磁性層３６の両端部に反磁界が
生じず、各ハードバイアス層６２からのバイアス磁界を
有効にフリー磁性層３６に印加でき、トラック幅Ｔｗの
両端の再生波形の安定性を確保できるので、例えば、ハ
ードバイアス層６２、６２の厚みを薄くして縦バイアス
磁界を小さくして、上記積層体ａ４の側部付近の再生出
力が低くなる領域を狭くして、中央部付近の再生出力が
高い領域を広くし、再生出力を高めることができる。
【０１０２】なお、第２の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においては、フリー磁性層３６とこれの両側
のハードバイアス層６２、６２の間にバイアス下地層が
介在されていない、すなわち、ハードバイアス層６２、
６２の積層体ａ４側の端部６２Ｃ、６２Ｃとフリー磁性
層３６の両端部とが直接接触している場合について説明
したが、各ハードバイアス層６２の端部６２Ｃとフリー
磁性層３６の端部とは、少なくとも一部が直接接触して
いればよいので、バイアス下地層６６、６６は、フリー
磁性層３６とこれの両側のハードバイアス層６２、６２
の間にまで延出した図１０の破線で示すような延出部６
６ｅがあってもよい。
【０１０３】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、バイアス下地層６６、６６がフリー磁性層３６とこ
れの両側のハードバイアス層６２、６２の間にまで延出
していても、各ハードバイアス層６２とフリー磁性層３
６とは少なくとも一部が直接接触しているので、フリー
磁性層３６とこれの両側のハードバイアス層６２、６２
とが交換相互作用により磁気的に連続体となるので、反
磁界の起因となるフリー磁性層３６の両端部に蓄積され
た磁荷が上記交換相互作用により有効に除去されるの
で、フリー磁性層３６の両端部に反磁界が生じず、ま
た、バイアス下地層６６、６６がフリー磁性層３６とこ
れの両側のハードバイアス層６２、６２の間に延出して
いない場合と比べて各ハードバイアス層６２からフリー
磁性層３６に印加できるバイアス磁界の効率が下がるも
のの、各ハードバイアス層６２からの強いバイアス磁界
を良好にフリー磁性層３６に印加できるので、フリー磁
性層の両端部にかかる反磁界に起因してフリー磁性層の
両端部の磁化の方向が乱れるのを改善でき、フリー磁性
層３６の磁区制御を良好に行うことができ、トラック幅
Ｔｗの両端の再生波形の安定性を向上できる。
【０１０４】また、このようなスピンバルブ型薄膜磁気
素子において、各バイアス下地層６６の延出部６６ｅの
厚みが１ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましく
は０．５ｎｍ以下とされる。
【０１０５】また、第２の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においては、フリー磁性層３６とこれの両側
のハードバイアス層６２、６２の間にバイアス下地層が
介在されていない、すなわち、ハードバイアス層６２、
６２の積層体ａ４側の端部６２Ｃ、６２Ｃとフリー磁性
層３６の両端部とが直接接触している場合について説明
したが、バイアス下地層６６、６６は、 図１０の破線
で示すようにフリー磁性層３６とハードバイアス層６
２、６２との間にも形成されていてもよく、その場合、
バイアス下地層６６、６６はフリー磁性層３６とハード
バイアス層６２、６２との間の部分６６ｆ、６６ｆの膜
厚（ここでの膜厚は、ＭＲヘッドのトラック幅方向に沿
った方向の厚みである）がハードバイアス層６２、６２
の下側の部分６６ｇ、６６ｇの膜厚（ここでの膜厚は、
積層体ａ４の高さ方向に沿った方向の厚みである）より
も小さくされている。
【０１０６】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、フリー磁性層３６とハードバイアス層６２、６２と
の間の部分６６ｆ、６６ｆ（バイアス下地層６６、６
６）の膜厚を上記ハードバイアス層の下側の部分６６
ｇ、６６ｇ（バイアス下地層６６、６６）の膜厚よりも
薄くしたしたことにより、フリー磁性層３６とハードバ
イアス層６２、６２との間に介在されたバイアス下地層
６６、６６の部分にピンホールが生じるので、バイアス
下地層６６、６６が介在されている部分の上記フリー磁
性層３６とこれの両側のハードバイアス層６２、６２と
は、上記の部分６６ｆ、６６ｆに生じたピンホールを通
して交換相互作用により磁気的に連続体となる。従っ
て、このスピンバルブ型薄膜磁気素子では、バイアス下
地層６６、６６が介在されている部分のフリー磁性層３
６とこれの両側のハードバイアス層６２、６２が交換相
互作用により磁気的に連続体となるので、上記反磁界の
起因となるフリー磁性層の両端部に蓄積された磁荷が上
記交換相互作用により有効に除去されるので、上記フリ
ー磁性層３６の両端部に反磁界が生じず、各ハードバイ
アス層６２からの強いバイアス磁界を良好にフリー磁性
層３６に印加できるので、フリー磁性層の両端部にかか
る反磁界に起因してフリー磁性層の両端部の磁化の方向
が乱れるのを改善でき、フリー磁性層３６の磁区制御を
より良好に行うことができ、トラック幅Ｔｗの両端の再
生波形の安定性を向上できる。また、バイアス下地層が
介在している部分ではハードバイアス層の高い保磁力と
角形比が維持された状態とすることができるので好まし
い。
【０１０７】また、このようなスピンバルブ型薄膜磁気
素子において、フリー磁性層３６とハードバイアス層６
２、６２との間に介在されているバイアス下地層６６、
６６の部分６６ｆ、６６ｆの厚みが１ｎｍ以下であるこ
とが好ましく、より好ましくは、０．５ｎｍ以下とされ
る。
【０１０８】次に、第２の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の製造方法について説明する。まず、基板上
に、下地層３０、反強磁性層（下）３１、第１の固定磁
性層（下）３２、非磁性中問層（下）３３、第２の固定
磁性層（下）３４、非磁性導電層３５、フリー磁性層３
６（符号３７，３９はＣｏ膜、符号３８はＮｉＦｅ合金
膜）、非磁性導電層４０、第２の固定磁性層（上）４
１、非磁性中間層（上）４２、第１の固定磁性層（上）
４３、反強磁性層（上）４４、保護層４５を順次成膜し
て形成した積層膜上に第１実施形態と同様のリフトオフ
レジストを形成したのち、上記リフトオフ用レジストに
覆われていない部分を、イオンミリングにより除去し
て、側面ｂ４、ｂ４とされる傾斜面を形成して略等脚台
形状の積層体ａ４を形成する。ついで、積層体ａ４の両
側に延びている反強磁性層３１上に、バイアス下地層６
６、６６を後工程で形成するハードバイアス層６２、６
２の下面側に配置されるように形成する。このとき、バ
イアス下地層６６、６６の上面は、フリー磁性層３６の
下面よりも下側の位置に配置されている。
【０１０９】ついで、積層体ａ４の両側で、バイアス下
地層６６、６６の上面にハードバイアス層６２、６２
を、フリー磁性層３６と同じ階層位置に配置されるよう
に形成し、かつ、ハードバイアス層６２、６２の上面６
２Ａ、６２Ａを、上記積層体ａ４の側面ｂ４、ｂ４の上
端ｄ４、ｄ４より下側の位置で上記積層体ａ４の側面ｂ
４、ｂ４と接合されるように形成する。このとき、ハー
ドバイアス層６２、６２は、フリー磁性層３６の膜厚方
向にフリー磁性層３６の膜厚よりも大きな膜厚とされる
ことが望ましい。また、上記ハードバイアス層６２、６
２の上面６２Ａ、６２Ａは、上記フリー磁性層３６の上
面よりも上側に配置され、ハードバイアス層６２、６２
の下面は、上記フリー磁性層３６の下面よりも下側に配
置されている。また、ハードバイアス層６２、６２の積
層体ａ４側の端部６２Ｃ、６２Ｃは、フリー磁性層３６
の側面ｂ４、ｂ４（フリー磁性層３６の両端部）と直接
接触している。また、ハードバイアス層６２、６２の上
面６２Ａ、６２Ａと上記積層体ａ４の側面ｂ４、ｂ４と
の接合点ｃ４、ｃ４は、積層体ａ４の側面ｂ４、ｂ４の
上端ｄ４、ｄ４より下側の位置で、 かつ、上記ハード
バイアス層６２、６２の最上位置より下側の位置とされ
ることが好ましい。続いて、ハードバイアス層６２、６
２の上に、積層体ａ４の側面ｂ４、ｂ４に接合されるよ
うに導電層６３、６３を形成する。続いて、上記リフト
オフ用レジストを除去することにより、図９乃至１０に
示すスピンバルブ型薄膜磁気素子が得られる。
【０１１０】なお、フリー磁性層３６とこれの両側のハ
ードバイアス層６２、６２の間にバイアス下地層の延出
部６６ｅ、６６ｅが形成されたスピンバルブ型薄膜磁気
素子を製造する場合には、先に述べたバイアス下地層を
形成する工程において、第１のターゲットと上記基板と
の角度を調整する（角度を大きくする）ことにより、積
層体ａ４の両側の反強磁性層３１上と、積層体ａ４の両
側の側面ｂ４、ｂ４の一部（フリー磁性層３６の両端の
一部）にバイアス下地層６６、６６を形成する以外は、
上記の方法と同様にして製造することができる。
【０１１１】また、フリー磁性層３６と各ハードバイア
ス層６２との間および各ハードバイアス層６２の下側に
バイアス下地層６６が形成され、該バイアス下地層６６
はフリー磁性層３６とハードバイアス層６２との間の部
分６６ｆの膜厚がハードバイアス層６２の下側の部分６
６ｇの膜厚よりも小さいスピンバルブ型薄膜磁気素子を
製造する場合には、先に述べたバイアス下地層を形成す
る工程において、第１のターゲットと基板との角度を調
整する（角度をさらに大きくする）ことにより、積層体
ａ４の両側の反強磁性層３１上と、積層体ａ４の両側の
側面（フリー磁性層の両端）に、バイアス下地層６６、
６６を形成すること以外は、上記の方法と同様にして製
造することができる。
【０１１２】[第３の実施形態］図１１は、本発明の第
３の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子を模式図的
に示した横断面図、図１２は、図１１に示すスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面から見た場合の
断面図である。この第３の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においても、ハードディスクなどの磁気記録
媒体の移動方向は、図示Ｚ方向であり、磁気記録媒体か
らの洩れ磁界の方向は、Ｙ方向である。この第３の実施
形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子は、固定磁性層のみ
ならず、フリー磁性層も非磁性中間層を介して第１のフ
リー磁性層と第２のフリー磁性層の２層に分断されてい
る。
【０１１３】第３の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子は、図１１および図１２に示すように、図示しない
基板上に、下から、下地層７０、第２のフリー磁性層７
１、非磁性中間層７２、第１のフリー磁性層７３、非磁
性導電層７６、第２の固定磁性層７７、非磁性中間層７
８、第１の固定磁性層７９、反強磁性層８０、及び保護
層８１の順で積層されている。
【０１１４】第３の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子において、下地層７０及び保護層８１は、例えば、
Ｔａなどで形成されている。また、反強磁性層８０は、
上述の第１の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子と
同様に、ＰｔＭｎ合金で形成されていることが好まし
い。また、上記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただ
し、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選
択される１種の元素を示す。）の式で示される合金ある
いはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒｕ、
Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋ
ｒのうちから選択される１種または２種以上の元素を示
す。）の式で示される合金で形成されていてもよい。第
１の固定磁性層７９及び第２の固定磁性層７７は、Ｃｏ
膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦ
ｅ合金などで形成されている。また、非磁性中問層７８
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７６はＣｕなどで形成されて
いる。
【０１１５】上記第１の固定磁性層７９の磁化と第２の
固定磁性層７７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７９
の磁化は、図示Ｙ方向に、第２の固定磁性層７７の磁化
は、図示Ｙ方向と反対方向に固定されている。このフェ
リ状態の安定性を保つためには、大きい交換結合磁界が
必要である。本実施の形態では、より大きな交換結合磁
界を得るために、以下に示す種々の、適正化を行ってい
る。
【０１１６】図１１および図１２に示す第２のフリー磁
性層７１の上には、非磁性中間層７２が形成されてい
る。上記第２のフリー磁性層７１は、例えば、ＮｉＦｅ
合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで
形成されている。また、上記非磁性中間層７２の上に
は、第１のフリー磁性層７３が形成されている。さら
に、上記第１のフリー磁性層７３の上には、非磁性導電
層７６が形成されている。図１１および図１２に示すよ
うに、上記第１のフリー磁性層７３は、ＮｉＦｅ合金膜
７４とＣｏ膜７５の２層で形成されており、非磁性導電
層７６に接する側にＣｏ膜７５が形成されている。非磁
性導電層７６に接する側にＣｏ膜７５を形成するのは、
第１にΔＲ／Ｒを大きくできるため、第２に上記非磁性
導電層７６との拡散を防止するためである。
【０１１７】図１１および図１２に示す下地層７０から
保護層８１までの積層体ａ５は、台形状に形成されてい
る。上記積層体ａ５の両側には、ハードバイアス層８
２，８２が形成され、各ハードバイアス層８２の上に導
電層８３が形成され、また、各ハードバイアス層８２の
下面には、ハードバイアス層８２の結晶配向性を制御す
るためのバイアス下地層８６、８６が形成されている。
ハードバイアス層８２、８２は、Ｃｏ−Ｐｔ合金やＣｏ
−Ｃｒ−Ｐｔ合金などで形成されている。ハードバイア
ス層８２、８２が図示Ｘ１方向に磁化されていることに
よって、第１のフリー磁性層７３の磁化が図示Ｘ１方向
に揃えられている。また、上記導電層８３、８３は、例
えば、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｕなどで形成されている。また、
バイアス下地層８６は、第１の実施形態のバイアス下地
層６を構成する材料と同様の体心立方構造の非磁性金属
膜が用いられる。
【０１１８】ハードバイアス層８２、８２は、第１のフ
リー磁性層７３と同じ階層位置に配置され、第１のフリ
ー磁性層７３の膜厚よりも大きな膜厚とされる。また、
上記ハードバイアス層８２、８２の上面８２Ａ、８２Ａ
は、上記第１のフリー磁性層７３の上面よりも上記基板
から離れた位置に配置され、上記ハードバイアス層８
２、８２の下面は、上記の第１のフリー磁性層７３下面
よりも基板側の位置に配置されている。また、ハードバ
イアス層８２、８２の積層体ａ５側の端部８２Ｃ、８２
Ｃは、積層体ａ５の側面ｂ５、ｂ５（第１及び第２のフ
リー磁性層７３、７１及び非磁性中間層７２の両端部）
と直接接触している。また、上記ハードバイアス層８
２、８２の上面８２Ａ、８２Ａと上記積層体ａ５の側面
ｂ５、ｂ５との接合点ｃ５、ｃ５は、積層体ａ５の側面
ｂ５、ｂ５の上端ｄ５、ｄ５より基板側の位置で、か
つ、上記ハードバイアス層８２、８２の最上位置より基
板側の位置とされることが好ましい。また、上記導電層
８３、８３は、上記ハードバイアス層８２、８２上に、
上記積層体ａ５の側面ｂ５、ｂ５に接合されて形成され
ることが好ましい。
【０１１９】ハードバイアス層８２、８２で挟まれた積
層体ａ５の側面部分の傾斜角度θを３０度以上とするこ
とが、各ハードバイアス層８２の積層体ａ５側の端部
（先端部）８２Ｃで下地のバイアス下地層８６が形成さ
れていない部分が少なくなる（各ハードバイアス層８２
の積層体ａ５側の端部８２Ｃの結晶配向性が乱れた部分
が少なくなる）ので、各ハードバイアス層８６の積層体
ａ５側の端部８２ｃで保磁力の低下している部分の体積
が少なくなり、バルクハウゼンジャンプ（ＢＨＪ）を１
５％以下とできる点で好ましく、また、傾斜角度θを４
５度以上とすることがＢＨＪを１０％以下とできる点で
より好ましく、また、傾斜角度θを６０度以上とするこ
とがＢＨＪを５％以下とできる点でさらに好ましい。
【０１２０】図１１および図１２に示す第１のフリー磁
性層７３と第２のフリー磁性層７１の間には、非磁性中
間層７２が介在し、上記第１のフリー磁性層７３と第２
のフリー磁性層７１間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫ
Ｙ相互作用）によって、上記第１のフリー磁性層７３の
磁化と第２のフリー磁性層７１の磁化は、反平行状態
（フェリ状態）となっている。
【０１２１】図１１および図１２に示す第３の実施形態
の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７３の膜厚ｔＦ1は、第２のフリー磁性層７
１の膜厚ｔＦ2より大きく形成されている。そして、上
記第１のフリー磁性層７３のＭｓ・ｔＦ1は、 第２のフ
リー磁性層７１のＭｓ・ｔＦ2よりも大きくなるように
設定されており、ハードバイアス層８２から図示Ｘ１方
向にバイアス磁界が与えられると、Ｍｓ・ｔＦ1の大き
い第１のフリー磁性層７３の磁化が、上記バイアス磁界
の影響を受けて図示Ｘ１方向に揃えられ、 上記第１の
フリー磁性層７３との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）によって、Ｍｓ・ｔＦ2の小さい第２のフリー磁性
層７１の磁化は、図示Ｘ１方向と反対方向に揃えられ
る。なお本発明では、第１のフリー磁性層７３の膜厚ｔ
Ｆ1が、第２のフリー磁性層７１の膜厚ｔＦ2よりも小さ
く形成され、上記第１のフリ一磁性層７３のＭＳ・ｔＦ
1が第２のフリー磁性層７１のＭＳ・ｔＦ2よりも小さく
設定されていてもよい。
【０１２２】図示Ｙ方向から外部磁界が侵入してくる
と、上記第１のフリー磁性層７３と第２のフリー磁性層
７１の磁化はフェリ状態を保ちながら、上記外部磁界の
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７３の磁化方向と、第２の固定磁性層
７７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。また、本発明では、第１の
フリー磁性層７３と第２のフリー磁性層７１との間に介
在する非磁性中間層７２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。また、第１のフリー磁性層７
３のＭｓ・ｔＦ1が第２のフリー磁性層７２のＭｓ・ｔ
Ｆ2よりも大きい場合には、両側のバイアス下地層８
６、８６の厚みを厚くするか、あるいは底上げ層などを
用いてハードバイアス層８２，８２の下面８２Ｂ，８２
Ｂは、破線８２Ｂ’のように第１のフリー磁性層７３の
上面から下面までの間と同じ階層位置で積層体ａ５の側
面と接合されている。これにより、積層体ａ５の側面で
ハードバイアス層８２と直接接するのは第１のフリー磁
性層７３のみとなり、第２のフリー磁性層７１はハード
バイアス層８２と直接接しない構造とすることができ
る。第２のフリー磁性層７１の磁化方向はハードバイア
ス層８２の磁化方向と反対であるため、第２のフリー磁
性層７１がハードバイアス層８２と直接接していると第
２のフリー磁性層７１の磁化が両端部で乱れ、それに起
因して第１のフリー磁性層７３の両端部の磁化の方向が
乱れてしまう。ハードバイアス層８２の下面を破線８２
Ｂ’で示す位置まで底上げすることにより、第１のフリ
ー磁性層７３の磁化を揃えることができ、フリー磁性層
７３が単磁区化され易くなるため、フリー磁性層７３の
磁区制御を一層良好に行うことができ、また、トラック
幅Ｔｗの両端の再生波形に異常が生じるのを防止でき、
再生波形の安定性を向上できる。さらに好ましくはハー
ドバイアス層８２，８２の下面８２Ｂ，８２Ｂは、破線
８２Ｂ’のように第１のフリー磁性層７３の膜厚の半分
の厚みの位置までの間と同じ階層位置で積層体ａ５の側
面と接合されていることである。これにより、上記のよ
うな第２のフリー磁性層７１の磁化方向とハードバイア
ス層８２の磁化方向のフラストレーションに起因してフ
リー磁性層７３の両端部の磁化の方向が乱れるのを改善
できるうえ、第１のフリー磁性層７３に対して強いバイ
アス磁界を与え易くなり、第１のフリー磁性層７３をよ
り単磁区化し易くなり、また、再生波形の安定性もより
向上させることができる。
【０１２３】第１のフリー磁性層７３と第２のフリー磁
性層７１との合成磁気モーメントの絶対値を、第１の固
定磁性層７９と第２の固定磁性層７７との合成磁気モー
メントの絶対値よりも大きくすることにより、第１のフ
リー磁性層７３と、第２のフリー磁性層７７の磁化が、
第１の固定磁性層７９と第２の固定磁性層７７との合成
磁気モーメントの影響を受けて波形の非対称性が悪化し
にくくなり、第１のフリー磁性層７３及び第２のフリー
磁性層７１の磁化が外部磁界に対して感度良く、回転
し、出力を向上させることが可能になる。
【０１２４】第３の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子においては、ハードバイアス層８２、８２の積層体
ａ５側の端部８２Ｃ、８２Ｃと第１のフリー磁性層７３
の両端部とは直接接触しているので、第１のフリー磁性
層７３とこれの両側のハードバイアス層８２、８２とが
交換結合（交換相互作用）により磁気的に連続体となる
ので、第１のフリー磁性層７３の両端部に反磁界が生じ
ず、ハードバイアス層８２、８２からの強いバイアス磁
界を有効に第１のフリー磁性層７３に印加でき、フリー
磁性層の両端部にかかる反磁界に起因してフリー磁性層
の両端部の磁化の方向が乱れる（バックリング現象が生
じる）のを改善でき、第１、第２のフリー磁性層７３、
７１の磁区制御を良好に行うことができ、トラック幅Ｔ
ｗの両端の再生波形の安定性（stability）を向上でき
る。
【０１２５】また、上述のように第１、第２のフリー磁
性層７３、７１の両端部に反磁界が生じていないので、
このスピンバルブ型薄膜磁気素子が備えられる読出ヘッ
ドの狭トラック化が進んでもバックリング現象が起こら
ないので、このバックリング現象に起因するトラック幅
Ｔｗの両端の再生波形異常を防止でき、再生ヘッド全体
としての再生波形の不安定性（Instability）の発生割
合を低減できる。また、ハードバイアス層８２、８２の
残留磁化と膜厚との積をある程度小さくしても、上記交
換相互作用により第１、第２のフリー磁性層７３、７１
の両端部に反磁界が生じず、各ハードバイアス層８２か
らのバイアス磁界を有効に第１のフリー磁性層７３に印
加でき、トラック幅Ｔｗの両端の再生波形の安定性を確
保できるので、例えば、ハードバイアス層８２、８２の
厚みを薄くして縦バイアス磁界を小さくして、上記積層
体ａ５の側部付近の再生出力が低くなる領域を狭くし
て、中央部付近の再生出力が高い領域を広くし、再生出
力を高めることができる。
【０１２６】なお、第３の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においては、第１、第２のフリー磁性層７
３、７１とこれの両側のハードバイアス層８２、８２の
間にバイアス下地層が介在されていない、すなわち、ハ
ードバイアス層８２、８２の積層体ａ５側の端部８２
Ｃ、８２Ｃと第１、第２のフリー磁性層７３、７１の両
端部とが直接接触している場合について説明したが、各
ハードバイアス層８２の端部８２Ｃと第１のフリー磁性
層７３の端部とは、少なくとも一部が直接接触していれ
ばよいので、バイアス下地層８６、８６は、第２のフリ
ー磁性層７１とこれの両側のハードバイアス層８２、８
２の間にまで延出した図１２の破線で示すような延出部
８６ｅがあってもよい。
【０１２７】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、バイアス下地層８６、８６が第２のフリー磁性層７
１とこれの両側のハードバイアス層８２、８２の間にま
で延出していても、各ハードバイアス層８２と第１のフ
リー磁性層７３とは少なくとも一部が直接接触している
ので、第１のフリー磁性層７３とこれの両側のハードバ
イアス層８２、８２とが交換相互作用により磁気的に連
続体となるので、反磁界の起因となる第１のフリー磁性
層７３の両端部に蓄積された磁荷が上記交換相互作用に
より有効に除去されるので、第１、第２のフリー磁性層
７３、７１の両端部に反磁界が生じず、また、各ハード
バイアス層８２からの強いバイアス磁界を良好に第１の
フリー磁性層７３に印加できるので、フリー磁性層の両
端部にかかる反磁界に起因してフリー磁性層の両端部の
磁化の方向が乱れるのを改善でき、第１のフリー磁性層
７３の磁区制御を良好に行うことができ、トラック幅Ｔ
ｗの両端の再生波形の安定性を向上できる。また、この
ようなスピンバルブ型薄膜磁気素子において、各バイア
ス下地層８６の延出部８６ｅの厚みが１ｎｍ以下である
ことが好ましく、より好ましくは０．５ｎｍ以下とされ
る。
【０１２８】また、第３の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においては、第１、第２のフリー磁性層７
３、７１とこれの両側のハードバイアス層８２、８２の
間にバイアス下地層が介在されていない、すなわち、ハ
ードバイアス層８２、８２の積層体ａ５側の端部８２
Ｃ、８２Ｃと第１、第２のフリー磁性層７３、７１の両
端部とが直接接触している場合について説明したが、バ
イアス下地層８６、８６は、 図１２の破線で示すよう
に第１、第２のフリー磁性層７３、７１とハードバイア
ス層８２、８２との間にも形成されていてもよく、その
場合、バイアス下地層８６、８６は第１、第２のフリー
磁性層７３、７１とハードバイアス層８２、８２との間
の部分８６ｆ、８６ｆの膜厚（ここでの膜厚は、ＭＲヘ
ッドのトラック幅方向に沿った方向の厚みである）がハ
ードバイアス層８２、８２の下側の部分８６ｇ、８６ｇ
の膜厚（ここでの膜厚は、積層体ａ５の高さ方向に沿っ
た方向の厚みである）よりも小さくされている。
【０１２９】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、第１、第２のフリー磁性層７３、７１とハードバイ
アス層８２、８２との間の部分８６ｆ、８６ｆ（バイア
ス下地層８６、８６）の膜厚を上記ハードバイアス層の
下側の部分８６ｇ、８６ｇ（バイアス下地層８６、８
６）の膜厚よりも薄くしたしたことにより、第１のフリ
ー磁性層７３とハードバイアス層８２、８２との間に介
在されたバイアス下地層８６、８６の部分にピンホール
が生じるので、バイアス下地層８６、８６が介在されて
いる部分の上記第１のフリー磁性層７３とこれの両側の
ハードバイアス層８２、８２とは、上記の部分８６ｆ、
８６ｆに生じたピンホールを通して交換相互作用により
磁気的に連続体となる。従って、このスピンバルブ型薄
膜磁気素子では、バイアス下地層８６、８６が介在され
ている部分の第１のフリー磁性層７３とこれの両側のハ
ードバイアス層８２、８２が交換相互作用により磁気的
に連続体となるので、上記反磁界の起因となるフリー磁
性層の両端部に蓄積された磁荷が上記交換相互作用によ
り有効に除去されるので、上記第１、第２のフリー磁性
層７３、７１の両端部に反磁界が生じず、各ハードバイ
アス層８２からの強いバイアス磁界を良好に第１のフリ
ー磁性層７３に印加できるので、フリー磁性層の両端部
にかかる反磁界に起因してフリー磁性層の両端部の磁化
の方向が乱れるのを改善でき、第１、第２のフリー磁性
層７３、７１の磁区制御をより良好に行うことができ、
トラック幅Ｔｗの両端の再生波形の安定性を向上でき
る。
【０１３０】また、このようなスピンバルブ型薄膜磁気
素子において、第１、第２のフリー磁性層７３、７１と
ハードバイアス層８２、８２との間に介在されているバ
イアス下地層８６、８６の部分８６ｆ、８６ｆの厚みが
１ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、
０．５ｎｍ以下とされる。
【０１３１】次に、第３の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の製造方法について説明する。まず、基板上
に、下地層７０、第２のフリー磁性層７１、非磁性中間
層７２、、第１のフリー磁性層７３（符号７４はＮｉＦ
ｅ合金膜、符号７５はＣｏ膜）、非磁性導電層７６、第
２の固定磁性層７７、非磁性中間層７８、第１の固定磁
性層７９、反強磁性層８０、保護層８１を順次成膜して
形成した積層膜上に第１実施形態と同様のリフトオフレ
ジストを形成したのち、上記リフトオフ用レジストに覆
われていない部分を、イオンミリングにより除去して、
側面ｂ５、ｂ５とされる傾斜面を形成して等脚台形状の
積層体ａ５を形成する。ついで、積層体ａ５の両側の上
記基板上に、バイアス下地層８６、８６を後工程で形成
するハードバイアス層８２、８２の下面側に配置される
ように形成する。このとき、バイアス下地層８６、８６
の上面は、第２のフリー磁性層７１の下面よりも下側の
位置に配置されている。
【０１３２】ついで、積層体ａ５の両側で、バイアス下
地層８６、８６の上面にハードバイアス層８２、８２
を、第１、第２のフリー磁性層７３、７１と同じ階層位
置に配置されるように形成し、かつ、ハードバイアス層
８２、８２の上面８２Ａ、８２Ａを、上記積層体ａ５の
側面ｂ５、ｂ５の上端ｄ５、ｄ５より下側の位置で上記
積層体ａ５の側面ｂ５、ｂ５と接合されるように形成す
る。このとき、ハードバイアス層８２、８２は、第１、
第２のフリー磁性層７３、７１の膜厚方向に第１、第２
のフリー磁性層７３、７１の膜厚よりも大きな膜厚とさ
れることが望ましい。また、ハードバイアス層８２、８
２の上面８２Ａ、８２Ａは、第１、第２のフリー磁性層
７３、７１の上面よりも上側に配置され、ハードバイア
ス層８２、８２の下面は、上記第１、第２のフリー磁性
層７３、７１の下面よりも下側に配置されている。ま
た、ハードバイアス層８２、８２の積層体ａ５側の端部
８２Ｃ、８２Ｃは、第１、第２のフリー磁性層７３、７
１の側面ｂ５、ｂ５（第１、第２のフリー磁性層７３、
７１の両端部）と直接接触している。また、ハードバイ
アス層８２、８２の上面８２Ａ、８２Ａと上記積層体ａ
５の側面ｂ５、ｂ５との接合点ｃ５、ｃ５は、積層体ａ
５の側面ｂ５、ｂ５の上端ｄ５、ｄ５より下側の位置
で、 かつ、上記ハードバイアス層８２、８２の最上位
置より下側の位置とされることが好ましい。続いて、ハ
ードバイアス層８２、８２の上に、積層体ａ５の側面ｂ
５、ｂ５に接合されるように導電層８３、８３を形成す
る。続いて、上記リフトオフ用レジストを除去すること
により、図１１乃至１２に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子が得られる。
【０１３３】なお、第１、第２のフリー磁性層７３、７
１とこれの両側のハードバイアス層８２、８２の間にバ
イアス下地層の延出部８６ｅ、８６ｅが形成されたスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子を製造する場合には、先に述べ
たバイアス下地層を形成する工程において、第１のター
ゲットと上記基板との角度を調整する（角度を大きくす
る）ことにより、積層体ａ５の両側の基板上と、積層体
ａ５の両側の側面ｂ５、ｂ５の一部（第２のフリー磁性
層７１の両端の一部）にバイアス下地層８６、８６を形
成する以外は、上記の方法と同様にして製造することが
できる。
【０１３４】また、第１、第２のフリー磁性層７３、７
１と各ハードバイアス層８２との間および各ハードバイ
アス層８２の下側にバイアス下地層８６が形成され、該
バイアス下地層８６は第１、第２のフリー磁性層７３、
７１とハードバイアス層８２との間の部分８６ｆの膜厚
がハードバイアス層８２の下側の部分８６ｇの膜厚より
も小さいスピンバルブ型薄膜磁気素子を製造する場合に
は、先に述べたバイアス下地層を形成する工程におい
て、第１のターゲットと基板との角度を調整する（角度
をさらに大きくする）ことにより、積層体ａ５の両側の
基板上と、積層体ａ５の両側の側面（フリー磁性層の両
端）に、バイアス下地層８６、８６を形成すること以外
は、上記の方法と同様にして製造することができる。
【０１３５】［第４の実施形態］図１３は、本発明の第
４の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子の構造を表
す横断面図であり、図１４は、図１３に示すスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を、記録媒体との対向面側から見た断
面図である。第４の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子は、フリー磁性層を中心にしてその上下に非磁性導
電層、固定磁性層、及び反強磁性層が積層されたデュア
ルスピンバルブ型薄膜磁気素子の一種であり、上記フリ
ー磁性層、及び固定磁性層が、非磁性中間層を介して２
層に分断されて形成されている。
【０１３６】図１３および図１４に示す最も下側に形成
されている層は、図示しない基板上に形成されている下
地層９１であり、この下地層９１の上に反強磁性層
（下）９２、第１の固定磁性層（下）９３、非磁性中間
層９４（下）、第２の固定磁性層（下）９５、非磁性導
電層９６、第２のフリー磁性層９７、非磁性中間層１０
０、第１のフリー磁性層１０１、非磁性導電層１０４、
第２の固定磁性層（上）１０５、非磁性中間層（上）１
０６、 第１の固定磁性層（上）１０７、反強磁性層
（上）１０８、及び保護層１０９が形成されている。
【０１３７】まず、各層の材質について説明する。反強
磁性層９２，１０８は、上述の第２の実施形態のスピン
バルブ型薄膜磁気素子と同様に、ＰｔＭｎ合金で形成さ
れていることが好ましい。また、上記ＰｔＭｎ合金に代
えて、Ｘ−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒ
ｈ、Ｏｓのうちから選択される１種の元素を示す。）の
式で示される合金あるいはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎ （ただ
し、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｎｅ、 Ａｒ、 Ｘｅ、 Ｋｒのうちから選択される
１種または２種以上の元素を示す。）の式で示される合
金で形成されていてもよい。
【０１３８】第１の固定磁性層（下）９３，（上）１０
７、及び第２の固定磁性層（下）９５，（上）１０５
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、第１の
固定磁性層（下）９３，（上）１０７と第２の固定磁性
層（下）９５，（上）１０５問に形成されている非磁性
中間層（下）９４，（上）１０６及び第１のフリー磁性
層１０１と第２のフリー磁性層９７間に形成されている
非磁性中間層１００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。さらに、非磁性導電層９６，１
０４はＣｕなどで形成されている。
【０１３９】図１３および図１４に示すように、第１の
フリー磁性層１０１及び第２のフリー磁性層９７は、２
層で形成されている。非磁性導電層９６，１０４に接す
る側に形成された第１のフリー磁性層１０１の層１０３
及び第２のフリー磁性層９７の層９８は、Ｃｏ膜で形成
されている。また、非磁性中間層１００を介して形成さ
れている第１のフリー磁性層１０１の層１０２及び第２
のフリー磁性層９７の層９９は、例えば、ＮｉＦｅ合
金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形
成されている。非磁性導電層９６，１０４側に接する層
９８，１０３をＣｏ膜で形成することにより、ΔＲ／Ｒ
を大きくでき、しかも非磁性導電層９６，１０４との拡
散を防止することができる。
【０１４０】図１３および図１４に示す下地層９１から
保護層１０９までの積層体ａ６は、その側面が削られて
側面ｂ６、ｂ６とされ、台形状に形成されている。積層
体ａ６の反強磁性層９１の下部とこれの下層の下地層９
１は、これらの上側の第１の固定磁性層９３、非磁性中
間層９４、第２の固定磁性層９５等よりもさらに両側に
延びている。上記積層体ａ６の両側の反強磁性層９２上
には、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金
などからなるハードバイアス層１１０、１１０が形成さ
れ、各ハードバイアス層１１０の上側には、例えば、Ｃ
ｒ、Ｔａ、Ａｕなどからなる導電層１１１が形成されて
おり、各ハードバイアス層１１０の下面には、ハードバ
イアス層１１０の結晶配向性を制御するためのバイアス
下地層１１６、１１６が形成されている。各バイアス下
地層１１６は、第１の実施形態のバイアス下地層６を構
成する材料と同様の体心立方構造の非磁性金属膜から構
成されている。ハードバイアス層１１０、１１０が図示
Ｘ１方向と反対方向に磁化されていることによって、第
１のフリー磁性層１０１の磁化が図示Ｘ１方向と反対方
向に揃えられている。
【０１４１】ハードバイアス層１１０、１１０は、第１
のフリー磁性層１０１と同じ階層位置に配置され、 第
１のフリー磁性層１０１の膜厚よりも大きな膜厚とされ
る。また、上記ハードバイアス層１１０、１１０の上面
１１０Ａ、１１０Ａは、上記第１のフリー磁性層１０１
の上面よりも基板から離れた位置に配置され、上記ハー
ドバイアス層１１０、１１０の下面は、上記の第１のフ
リー磁性層１０１下面よりも基板側の位置に配置されて
いる。また、ハードバイアス層１１０、１１０の積層体
ａ６側の端部１１０Ｃ、１１０Ｃは、積層体ａ６の側面
ｂ６、ｂ６（第１及び第２のフリー磁性層１０１、９７
及び非磁性中間層１００の両端部）と直接接触してい
る。また、ハードバイアス層１１０、１１０の上面また
は下面は、第１のフリー磁性層１０１と第２のフリー磁
性層９７のうち磁気モーメント（Ｍｓ×膜厚ｔ)が大き
い方のフリー磁性層の上面から下面の間と同じ階層位置
で積層体ａ６の側面と接合された方が好ましい。より好
ましくは磁気モーメントの大きい方のフリー磁性層の半
分の厚みの位置で積層体ａ６の側面と接合されているこ
とが好ましい。また、上記ハードバイアス層１１０、１
１０の上面１１０Ａ、１１０Ａと上記積層体ａ６の側面
ｂ６、ｂ６との接合点ｃ６、ｃ６は、積層体ａ６の側面
ｂ６、ｂ６の上端ｄ６、ｄ６より基板側の位置で、 か
つ、上記ハードバイアス層１１０、１１０の最上位置よ
り基板側の位置とされることが好ましい。また、上記導
電層１１１、１１１は、上記ハードバイアス層１１０、
１１０上に、上記積層体ａ６の側面ｂ６、ｂ６に接合さ
れて形成されることが好ましい。
【０１４２】ハードバイアス層１１０、１１０で挟まれ
た積層体ａ６の側面部分の傾斜角度θを３０度以上とす
ることが、各ハードバイアス層１１０の積層体ａ６側の
端部（先端部）１１０Ｃで下地のバイアス下地層１１６
が形成されていない部分が少なくなる（各ハードバイア
ス層１１０の積層体ａ６側の端部１１０ｃの結晶配向性
が乱れた部分が少なくなる）ので、各ハードバイアス層
１１０の積層体ａ６側の端部１１０Ｃで保磁力の低下し
ている部分の体積が少なくなり、バルクハウゼンジャン
プ（ＢＨＪ）を１５％以下とできる点で好ましく、ま
た、傾斜角度θを４５度以上とすることがＢＨＪを１０
％以下とできる点でより好ましく、また、傾斜角度θを
６０度以上とすることがＢＨＪを５％以下とできる点で
さらに好ましい。
【０１４３】ところで、第４の実施の形態では、前述し
たように、反強磁性層９２，１０８として、第１の固定
磁性層（下）９３，（上）１０７との界面で、交換結合
磁界（交換異方性磁界）を発生させるために、アニール
を施す反強磁性材料を使用している。しかし、フリー磁
性層よりも下側に形成されている反強磁性層９２と第１
の固定磁性層（下）９３との界面では、金属元素の拡散
などが発生しやすく、熱拡散層や飽和磁化が小さい初期
成長層が形成されやすくなっているために、上記第１の
固定磁性層（下）９３として機能する磁気的な膜厚は、
実際の膜厚ｔＰ1よりも薄くなっている。
【０１４４】従って、フリー磁性層よりも上側の積層膜
で発生する交換結合磁界と、下側の積層膜から発生する
交換結合磁界をほぼ等しくするには、フリー磁性層より
も下側に形成されている第１の固定磁性層（下）９３の
膜厚ｔＰ1が、フリー磁性層よりも上側に形成されてい
る第１の固定磁性層（上）１０７の膜厚ｔＰ1よりも大
きい方が好ましい。フリー磁性層よりも上側の積層膜か
ら 発生する交換結合磁界と、下側の積層膜から発生す
る交換結合磁界とを等しくすることにより、上記交換結
合磁界の製造プロセス劣化が少なく、磁気へッドの信頼
性を向上させることができる。
【０１４５】ところで、図１３および図１４に示すデュ
アルスピンバルブ型薄膜磁気素子においては、 フリ一
磁性層の上下に形成されている第２の固定磁性層（下）
９５，（ 上）１０５の磁化を互いに反対方向に向けて
おく必要がある。これは、フリー磁性層が第１のフリー
磁性層１０１と第２のフリー磁性層９７の２層に分断さ
れて形成されており、上記第１のフリー磁性層１０１の
磁化と第２のフリー磁性層９７の磁化とが反平行になっ
ているからである。
【０１４６】例えば、図１３および図１４に示すよう
に、第１のフリー磁性層１０１の磁化が、図示Ｘ１方向
と反対方向に磁化されているとすると、上記第１のフリ
ー磁性層１０１との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）
によって、第２のフリー磁性層９７の磁化は、図示Ｘ１
方向に磁化された状態とされる。上記第１のフリー磁性
層１０１及び第２のフリー磁性層９７の磁化は、フェリ
状態を保ちながら、外部磁界の影響を受けて回転するよ
うになっている。
【０１４７】図１３および図１４に示すデュアルスピン
バルブ型薄膜磁気素子にあっては、第１のフリー磁性層
１０１の磁化及び第２のフリー磁性層９７の磁化は、共
にΔＲ／Ｒに関与する層となっており、上記第１のフリ
ー磁性層１０１及び第２のフリー磁性層９７の変動磁化
と、第２の固定磁性層（下）９５，（上）１０５の固定
磁化との関係で電気抵抗が変化する。シングルスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子に比べ大きいΔＲ／Ｒを期待できる
デユアルスピンバルブ型薄膜磁気素子としての機能を発
揮させるには、第１のフリー磁性層１０１と第２の固定
磁性層（上）１０５との抵抗変化及び、第２のフリー磁
性層９７と第２の固定磁性層（下）９５との抵抗変化
が、共に同じ変動を見せるように、上記第２の固定磁性
層（下）９５，（上）１０５の磁化方向を制御する必要
性がある。すなわち、第１のフリー磁性層１０１と第２
の固定磁性層（上）１０５との抵抗変化が最大になると
き、第２のフリー磁性層９７と第２の固定磁性層（下）
９５との抵抗変化も最大になるようにし、第１のフリー
磁性層１０１と第２の固定磁性層（上）１０５との抵抗
変化が最小になるとき、第２のフリー磁性層９７と第２
の固定磁性層（下）９５との抵抗変化も最小になるよう
にすればよいのである。
【０１４８】よって、図１３および図１４に示すデュア
ルスピンバルブ型薄膜磁気素子では、第１のフリー磁性
層１０１と第２のフリー磁性層９７の磁化が反平行に磁
化されているため、第２の固定磁性層（上）１０５の磁
化と第２の固定磁性層（下）９５の磁化を互いに反対方
向に磁化する必要性がある。以上のようにして、フリー
磁性層の上下に形成された第２の固定磁性層（下）９
５，（上）１０５を反対方向に磁化することで、目的と
するΔＲ／Ｒを得ることができる。
【０１４９】第４の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子においては、ハードバイアス層１１０、１１０の積
層体ａ６側の端部１１０Ｃ、１１０Ｃと第１のフリー磁
性層１０１の両端部とは直接接触しているので、第１の
フリー磁性層１０１とこれの両側のハードバイアス層１
１０、１１０とが交換結合（交換相互作用）により磁気
的に連続体となるので、フリー磁性層１０１、９７の両
端部に反磁界が生じず、ハードバイアス層１１０、１１
０からの強いバイアス磁界を有効に第１のフリー磁性層
１０１に印加でき、フリー磁性層の両端部にかかる反磁
界に起因してフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱れ
る（バックリング現象が生じる）のを改善でき、第１、
第２のフリー磁性層１０１、９７の磁区制御を良好に行
うことができ、トラック幅Ｔｗの両端の再生波形の安定
性（stability）を向上できる。
【０１５０】また、上述のように第１、第２のフリー磁
性層１０１、９７の両端部に反磁界が生じていないの
で、このスピンバルブ型薄膜磁気素子が備えられる読出
ヘッドの狭トラック化が進んでもバックリング現象が起
こらないので、このバックリング現象に起因するトラッ
ク幅Ｔｗの両端の再生波形異常を防止でき、再生ヘッド
全体としての再生波形の不安定性（Instability）の発
生割合を低減できる。また、ハードバイアス層１１０、
１１０の残留磁化×膜厚（残留磁化と膜厚との積）をあ
る程度小さくしても、上記交換相互作用により第１、第
２のフリー磁性層１０１、９７の両端部に反磁界が生じ
ず、各ハードバイアス層１１０からのバイアス磁界を有
効に第１のフリー磁性層１０１に印加でき、トラック幅
Ｔｗの両端の再生波形の安定性を確保できるので、例え
ば、ハードバイアス層１１０、１１０の厚みを薄くして
縦バイアス磁界を小さくして、上記積層体ａ６の側部付
近の再生出力が低くなる領域を狭くして、中央部付近の
再生出力が高い領域を広くし、再生出力を高めることが
できる。
【０１５１】なお、第４の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においては、第１、第２のフリー磁性層１０
１、９７とこれの両側のハードバイアス層１１０、１１
０の間にバイアス下地層が介在されていない、すなわ
ち、ハードバイアス層１１０、１１０の積層体ａ６側の
端部１１０Ｃ、１１０Ｃと第１、第２のフリー磁性層１
０１、９７の両端部とが直接接触している場合について
説明したが、各ハードバイアス層１１０の端部１１０Ｃ
と第１のフリー磁性層１０１の端部とは、少なくとも一
部が直接接触していればよいので、バイアス下地層１１
６、１１６は、第２のフリー磁性層９７とこれの両側の
ハードバイアス層１１０、１１０の間にまで延出した図
１４の破線で示すような延出部１１６ｅがあってもよ
い。
【０１５２】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、バイアス下地層１１６、１１６が第２のフリー磁性
層７１とこれの両側のハードバイアス層１１０、１１０
の間にまで延出していても、各ハードバイアス層１１０
と第１のフリー磁性層７３とは少なくとも一部が直接接
触しているので、第１のフリー磁性層７３とこれの両側
のハードバイアス層１１０、１１０とが交換相互作用に
より磁気的に連続体となるので、反磁界の起因となる第
１のフリー磁性層１０１の両端部に蓄積された磁荷が上
記交換相互作用により有効に除去されるので、第１のフ
リー磁性層１０１の両端部に反磁界が生じず、また、各
ハードバイアス層１１０からの強いバイアス磁界を良好
に第１のフリー磁性層１０１に印加できるので、フリー
磁性層の両端部にかかる反磁界に起因してフリー磁性層
の両端部の磁化の方向が乱れるのを改善でき、第１のフ
リー磁性層１０１の磁区制御を良好に行うことができ、
トラック幅Ｔｗの両端の再生波形の安定性を向上でき
る。また、このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子にお
いて、各バイアス下地層１１６の延出部１１６ｅの厚み
が１ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは
０．５ｎｍ以下とされる。
【０１５３】また、第４の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においては、第１、第２のフリー磁性層１０
１、９７とこれの両側のハードバイアス層１１０、１１
０の間にバイアス下地層が介在されていない、すなわ
ち、ハードバイアス層１１０、１１０の積層体ａ６側の
端部１１０Ｃ、１１０Ｃと第１、第２のフリー磁性層１
０１、９７の両端部とが直接接触している場合について
説明したが、バイアス下地層１１６、１１６は、 図１
４の破線で示すように第１、第２のフリー磁性層１０
１、９７とハードバイアス層１１０、１１０との間にも
形成されていてもよく、その場合、バイアス下地層１１
６、１１６は第１、第２のフリー磁性層１０１、９７と
ハードバイアス層１１０、１１０との間の部分１１６
ｆ、１１６ｆの膜厚（ここでの膜厚は、ＭＲヘッドのト
ラック幅Ｔｗ方向に沿った方向の厚みである）がハード
バイアス層１１０、１１０の下側の部分１１６ｇ、１１
６ｇの膜厚（ここでの膜厚は、積層体ａ６の高さ方向に
沿った方向の厚みである）よりも小さくされている。
【０１５４】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、第１、第２のフリー磁性層１０１、９７とハードバ
イアス層１１０、１１０との間の部分１１６ｆ、１１６
ｆ（バイアス下地層１１６、１１６）の膜厚を上記ハー
ドバイアス層の下側の部分１１６ｇ、１１６ｇ（バイア
ス下地層１１６、１１６）の膜厚よりも薄くしたしたこ
とにより、第１、第２のフリー磁性層１０１、９７とハ
ードバイアス層１１０、１１０との間に介在されたバイ
アス下地層１１６、１１６の部分にピンホールが生じる
ので、バイアス下地層１１６、１１６が介在されている
部分の上記第１のフリー磁性層１０１とこれの両側のハ
ードバイアス層１１０、１１０とは、上記の部分１１６
ｆ、１１６ｆに生じたピンホールを通して交換相互作用
により磁気的に連続体となる。従って、このスピンバル
ブ型薄膜磁気素子では、バイアス下地層１１６、１１６
が介在されている部分の第１のフリー磁性層１０１とこ
れの両側のハードバイアス層１１０、１１０が交換相互
作用により磁気的に連続体となるので、上記反磁界の起
因となるフリー磁性層の両端部に蓄積された磁荷が上記
交換相互作用により有効に除去されるので、上記第１、
第２のフリー磁性層１０１、９７の両端部に反磁界が生
じず、各ハードバイアス層１１０からの強いバイアス磁
界を良好に第１のフリー磁性層１０１に印加できるの
で、フリー磁性層の両端部にかかる反磁界に起因してフ
リー磁性層の両端部の磁化の方向が乱れるのを改善で
き、第１、第２のフリー磁性層１０１、９７の磁区制御
をより良好に行うことができ、トラック幅Ｔｗの両端の
再生波形の安定性を向上できる。またい、バイアス下地
層１１６が介在されている部分では、ハードバイアス層
１１０の高い保磁力と角形比が維持された状態とするこ
とができるので好ましい。
【０１５５】また、このようなスピンバルブ型薄膜磁気
素子において、第１、第２のフリー磁性層１０１、９７
とハードバイアス層１１０、１１０との間に介在されて
いるバイアス下地層１１６、１１６の部分１１６ｆ、１
１６ｆの厚みが１ｎｍ以下であることが好ましく、より
好ましくは、０．５ｎｍ以下とされる。
【０１５６】次に、第４の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の製造方法について説明する。まず、基板上
に、下地層９１、反強磁性層（下）９２、第１の固定磁
性層（下）９３、非磁性中間層９４（下）、第２の固定
磁性層（下）９５、非磁性導電層９６、第２のフリー磁
性層９７、非磁性中間層１００、第１のフリー磁性層１
０１、非磁性導電層１０４、第２の固定磁性層（上）１
０５、非磁性中間層（上）１０６、 第１の固定磁性層
（上）１０７、反強磁性層（上）１０８、保護層１０９
を順次成膜して形成した積層膜上に第１実施形態と同様
のリフトオフレジストを形成したのち、上記リフトオフ
用レジストに覆われていない部分を、イオンミリングに
より除去して、側面ｂ６、ｂ６とされる傾斜面を形成し
て略等脚台形状の積層体ｂ６を形成する。ついで、積層
体ａ６の両側の上記反強磁性層９２上に、バイアス下地
層１１６、１１６を後工程で形成するハードバイアス層
１１０、１１０の下面側に配置されるように形成する。
このとき、バイアス下地層１１６、１１６の上面は、第
２のフリー磁性層９７の下面よりも下側の位置に配置さ
れている。
【０１５７】ついで、積層体ａ６の両側で、バイアス下
地層１１６、１１６の上面にハードバイアス層１１０、
１１０を、第１、第２のフリー磁性層１０１、９７と同
じ階層位置に配置されるように形成し、かつ、ハードバ
イアス層１１０、１１０の上面１１０Ａ、１１０Ａを、
上記積層体ａ６の側面ｂ６、ｂ６の上端ｄ６、ｄ６より
下側の位置で上記積層体ａ６の側面ｂ６、ｂ６と接合さ
れるように形成する。このとき、ハードバイアス層１１
０、１１０は、第１、第２のフリー磁性層１０１、９７
の膜厚方向に第１、第２のフリー磁性層１０１、９７の
膜厚よりも大きな膜厚とされることが望ましい。また、
ハードバイアス層１１０、１１０の上面１１０Ａ、１１
０Ａは、第１、第２のフリー磁性層１０１、９７の上面
よりも上側に配置され、ハードバイアス層１１０、１１
０の下面は、上記第１、第２のフリー磁性層１０１、９
７の下面よりも下側に配置されている。また、ハードバ
イアス層１１０、１１０の積層体ａ６側の端部１１０
Ｃ、１１０Ｃは、第１、第２のフリー磁性層１０１、９
７の側面ｂ６、ｂ６（第１、第２のフリー磁性層１０
１、９７の両端部）と直接接触している。また、ハード
バイアス層１１０、１１０の上面１１０Ａ、１１０Ａと
上記積層体ａ６の側面ｂ６、ｂ６との接合点ｃ６、ｃ６
は、積層体ａ６の側面ｂ６、ｂ６の上端ｄ６、ｄ６より
下側の位置で、 かつ、上記ハードバイアス層１１０、
１１０の最上位置より下側の位置とされることが好まし
い。続いて、ハードバイアス層１１０、１１０の上に、
積層体ａ６の側面ｂ６、ｂ６に接合されるように導電層
１１１、１１１を形成する。続いて、上記リフトオフ用
レジストを除去することにより、図１３乃至１４に示す
スピンバルブ型薄膜磁気素子が得られる。
【０１５８】なお、第１、第２のフリー磁性層１０１、
９７とこれの両側のハードバイアス層１１０、１１０の
間にバイアス下地層の延出部１１６ｅ、１１６ｅが形成
されたスピンバルブ型薄膜磁気素子を製造する場合に
は、先に述べたバイアス下地層を形成する工程におい
て、第１のターゲットと上記基板との角度を調整する
（角度を大きくする）ことにより、積層体ａ６の両側の
基板上と、積層体ａ６の両側の側面ｂ６、ｂ６の一部
（第２のフリー磁性層９７の両端の一部）にバイアス下
地層１１６、１１６を形成する以外は、上記の方法と同
様にして製造することができる。
【０１５９】また、第１、第２のフリー磁性層１０１、
９７と各ハードバイアス層１１０との間および各ハード
バイアス層１１０の下側にバイアス下地層１１６が形成
され、該バイアス下地層１１６は第１、第２のフリー磁
性層１０１、９７とハードバイアス層１１０との間の部
分１１６ｆの膜厚がハードバイアス層１１０の下側の部
分１１６ｇの膜厚よりも小さいスピンバルブ型薄膜磁気
素子を製造する場合には、先に述べたバイアス下地層を
形成する工程において、第１のターゲットと基板との角
度を調整する（角度をさらに大きくする）ことにより、
積層体ａ６の両側の基板上と、積層体ａ６の両側の側面
（フリー磁性層の両端）に、バイアス下地層１１６、１
１６を形成すること以外は、上記の方法と同様にして製
造することができる。
【０１６０】以上、図１１から図１４に示すスピンバル
ブ型薄膜磁気素子では、固定磁性層のみならず、フリー
磁性層も、非磁性中間層を介して第１のフリー磁性層と
第２のフリー磁性層の２層に分断し、この２層のフリー
磁性層の間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作
用）によって、上記２層のフリー磁性層の磁化を反平行
状態（フェリ状態）にすることにより、上記第１のフリ
ー磁性層と第２のフリー磁性層の磁化を、外部磁界に対
して感度良く反転できるようにしている。また、本発明
では、第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層との膜
厚比や、上記第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層
との間に介在する非磁性中間層の膜厚、あるいは第１の
固定磁性層と第２の固定磁性層との膜厚比や、上記第１
の固定磁性層と第２の固定磁性層との間に介在する非磁
性中間層の膜厚、及び反強磁性層の膜厚などを適正な範
囲内で形成することによって、交換結合磁界を大きくす
ることができ、第１の固定磁性層と第２の固定磁性層と
の磁化状態を固定磁化として、第１のフリー磁性層と第
２のフリー磁性層との磁化状態を変動磁化として、熱的
にも安定したフェリ状態に保つことが可能であり、目的
とするΔＲ／Ｒを得ることが可能となっている。本発明
では、さらにセンス電流の方向を調節することで、第１
の固定磁性層の磁化と第２の固定磁性層の磁化との反平
行状態（フェリ状態）を、より熱的にも安定した状態に
保つことが可能となっている。
【０１６１】スピンバルブ型薄膜磁気素子では、反強磁
性層、固定磁性層、非磁性導電層、及びフリー磁性層か
ら成る積層膜の両側に導電層が形成されており、この導
電層からセンス電流が流される。 上記センス電流は、
比抵抗の小さい上記非磁性導電層 と、上記非磁性導電
層と固定磁性層との界面、及び非磁性導電層とフリー磁
性層との界面に主に流れる。本発明では、上記固定磁性
層は第１の固定磁性層と第２の固定磁性層とに分断され
ており、上記センス電流は、主に第２の固定磁性層と非
磁性導電層との界面に流れている。上記センス電流を流
すと、右ネジの法則によって、センス電流磁界が形成さ
れる。本発明では、上記センス電流磁界を第１の固定磁
性層の磁気モーメントと第２の固定磁性層の磁気モーメ
ントを足し合わせて求めることができる合成磁気モーメ
ントの方向と同じ方向になるように、上記センス電流の
流す方向を調節している。
【０１６２】［第５の実施形態］図１５は、本発明の第
５の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体
との対向面側から見た場合の構造を示した断面図であ
る。本発明の第５の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子は、反強磁性層、２層の固定磁性層、非磁性導電
層、フリー磁性層が形成されたボトム型（Bottom type
）とされ、さらに、固定磁性層が、第１の固定磁性層
と、上記第１の固定磁性層に非磁性中間層を介して形成
され、上記第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、を有し、固定磁
性層が合成フェリ磁性状態とされてなる手段、いわゆ
る、シンセティックフェリピンド型（synthetic-ferri-
pinned type ）とされるシングルスピンバルブ型薄膜磁
気素子の一種である。
【０１６３】図１５において、符号３１１は、図示しな
い基板上にＴａなどの非磁性材料からなる下地層３１０
を介して設けられた反強磁性層である。この反強磁性層
３１１の上には、固定磁性層３１２が形成されている。
この固定磁性層３１２は、第１の固定磁性層３１２Ａ
と、第１の固定磁性層３１２Ａの上に非磁性中間層３１
２Ｂを介して形成され、第１の固定磁性層３１２Ａ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３１２Ｃとからなる。この第２の固定磁性層３１２Ｃ
の上には、Ｃｕ（銅）等からなる非磁性導電層３１３が
形成され、さらに、非磁性導電層３１３の上には、フリ
ー磁性層３１４が形成されている。フリー磁性層３１４
の上には、Ｔａなどで形成された保護層３１５が形成さ
れている。なお、フリー磁性層３１４と保護層３１５の
間には、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどからなるバックド層（図
示略）が介在されていてもよい。図１５に示すように、
上記反強磁性層３１１の一部から保護層３１５までの各
層により、略台形状の断面形状を有する積層体ａ７が構
成されている。積層体ａ７の反強磁性層３１１の下部と
これの下層の下地層３１０は、これらの上側の固定磁性
層３１２、非磁性中間層３１３、フリー磁性層３１４等
よりもさらに両側に延びている。
【０１６４】上記積層体ａ７の両側の反強磁性層３１０
上には、ハードバイアス層３１７、３１７が形成され、
各ハードバイアス層３１７の上側にはＴａまたはＣｒか
らなる中間層３１９を介して導電層３１８が形成されて
おり、各ハードバイアス層３１７の下面には、ハードバ
イアス層の結晶配向性を制御するためのバイアス下地層
３１６、３１６が形成されている。各バイアス下地層３
１６は、第１の実施形態のバイアス下地層６を構成する
材料と同様の体心立方構造の非磁性金属膜から構成され
ている。また、各バイアス下地層３１６は、緩衝層とし
ても機能する。ここでのハードバイアス層３１７、３１
７は、Ｃｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金やＣｏ−
Ｃｒ−Ｔａ（コバルト−クロム−タンタル）合金などで
形成されている。バイアス下地層３１６および中間層３
１９により、後工程のインダクティブヘッド（書込ヘッ
ド）の製造プロセスでおこなう絶縁レジストの硬化工程
（ＵＶキュアまたはハードベーク）等で高温に曝される
場合に、拡散バリアーとして機能し、ハードバイアス層
３１７，３１７と周辺層の間で熱拡散がおこり、ハード
バイアス層３１７，３１７の磁気特性が劣化することを
防止することができる。また、導電層３１８、３１８
は、例えば、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗから選択される１種
またはそれ以上からなる単層膜もしくはその多層膜から
形成されている。
【０１６５】ここで、反強磁性層が下側に位置するボト
ムタイプ（Bottom type ）の反強磁性層が上側に位置す
るトップタイプ（top type）に対する利点としては、磁
気的トラック幅を決めるフリー磁性層の幅がリフトオフ
レジストの幅に応じて制御し易く、狭いトラック幅のヘ
ッドに向いていることである。
【０１６６】さらに詳細に説明すると、本発明の第５の
実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子では、反強磁性
層３１１は、積層体ａ７中央部分において、８〜１１ｎ
ｍ（８０〜１１０Å）程度の厚さとされ、第１の実施形
態の反強磁性層２と同様にＰｔＭｎ合金で形成されるこ
とが好ましい。また、第１の実施形態の反強磁性層２と
同様に、上記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただ
し、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選
択される１種の元素を示す。）の式で示される合金、あ
るいは、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒ
ｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａ
ｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または
２種以上の元素を示す。）の式で示される合金で形成さ
れていてもよい。
【０１６７】第１および第２の固定磁性層３１２Ａ，３
１２Ｃは、強磁性体の薄膜からなり、例えば、Ｃｏ、Ｎ
ｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮ
ｉ合金などで形成され、合計で４ｎｍ（４０Å）程度の
厚さとされることが好ましく、第１の固定磁性層３１２
Ａは、例えばＣｏからなりその膜厚が１．３〜１．５ｎ
ｍ（１３〜１５Å）に設定され。第２の固定磁性層３１
２Ｃ、例えばＣｏからなりその膜厚が２〜２．５ｎｍ
（２０〜２５Å）に設定される。また、非磁性中間層３
１２Ｂ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
ましく、通常、０．８ｎｍ（８Å）程度の厚さに形成さ
れている。
【０１６８】この第１の固定磁性層３１２Ａは、反強磁
性層３１１に接して形成され、磁場中アニール（熱処
理）を施すことにより、第１の固定磁性層３１２Ａと反
強磁性層３１１との界面にて交換結合磁界（交換異方性
磁界）が発生し、例えば図１５に示すように、第１の固
定磁性層３１２Ａの磁化が、図示Ｙ方向と逆方向に固定
される。第１の固定磁性層３１２Ａの磁化が、図示Ｙ方
向の逆方向に固定されると、非磁性中間層３１２Ｂを介
して対向する第２の固定磁性層３１２Ｃの磁化は、第１
の固定磁性層３１２Ａの磁化と反平行の状態、つまり、
図示Ｙ方向に固定される。
【０１６９】交換結合磁界が大きいほど、第１の固定磁
性層３１２Ａの磁化と第２の固定磁性層３１２Ｃ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、
反強磁性層３１１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３１２Ａ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、第１の固定磁性層３１２Ａおよび第２の
固定磁性層３１２Ｃの磁化状態を熱的にも安定して保つ
ことができる。
【０１７０】本実施形態では、第１の固定磁性層３１２
Ａと第２の固定磁性層３１２Ｃとの膜厚比を適正な範囲
内に収めることによって、交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大
きくでき、第１の固定磁性層３１２Ａと第２の固定磁性
層３１２Ｃとの磁化を、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）を良好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およ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３１２Ａおよび
第２の固定磁性層３１２Ｃの磁化方向を、所望の方向に
制御することが可能になる。
【０１７１】非磁性導電層３１３は、Ｃｕ（銅）等から
なり、その膜厚は、２〜２．５ｎｍ（２０〜２５Å）に
設定される。フリー磁性層３１４は、通常、２０〜５０
Å程度の厚さとされ、第１、第２の固定磁性層３１２
Ａ、３１２Ｃと同様の材質などで形成されることが好ま
しい。
【０１７２】また、ハードバイアス層３１７，３１７
が、図示Ｘ１方向に磁化されていることで、フリー磁性
層３１４の磁化が、図示Ｘ１方向に揃えられている。こ
れにより、フリー磁性層３１４の変動磁化と第２の固定
磁性層３１２Ｃの固定磁化とが９０度で交差する関係と
なっている。これらハードバイアス層３１７，３１７
は、フリー磁性層３１４と同じ階層位置に配置され、フ
リー磁性層３１４の膜厚方向にフリー磁性層３１４の膜
厚よりも大きな膜厚とされることが好ましい。また、ハ
ードバイアス層３１７，３１７の下面は、フリー磁性層
３１４の下面よりも基板３１０側の位置に（すなわち、
図１５では下側に）配置されている。ハードバイアス層
３１７、３１７の積層体ａ７側の端部３１７Ｃ、３１７
Ｃは、フリー磁性層３１４の側面ｂ７、ｂ７（フリー磁
性層３１４の両端部）と直接接触している。
【０１７３】また、ハードバイアス層３１７，３１７の
上面３１７Ａ，３１７Ａと積層体ａ７の側面との接合点
ｃ７、ｃ７は、積層体ａ７の側面の上端ｄ７，ｄ７より
基板３１０側の位置（すなわち、図１５では下側）で、
かつ、積層体ａ７から離間した位置におけるハードバイ
アス層３１７，３１７の最上位置より下側の位置とされ
ることが好ましい。これにより、ハードバイアス層３１
７，３１７からフリー磁性層３１４に作用する磁界にお
けるフラックスコントロール、つまり、ハードバイアス
層３１７，３１７からの漏れ磁束が、積層体ａ７上部に
位置する上部シールド層等に吸収されることによってフ
リー磁性層３１４に加わる有効磁界が減少することが起
こりにくくなり、フリー磁性層３１４が単磁区化されや
すくなるため、フリー磁性層３１４の磁区制御を良好に
行うことができる。
【０１７４】導電層３１８，３１８が、上記単層膜もし
くはその多層膜で形成されたことにより、抵抗値を低減
することができる。ここでは、導電層３１８，３１８と
してＣｒが選択されて、Ｔａからなる中間層３１９上に
成長することにより形成されることにより電気抵抗値を
低減することができる。また、導電層３１８，３１８
は、上記ハードバイアス層３１７、３１７上に中間層３
１９、３１９を介して形成され、上記積層体ａ７の側面
ｂ７、ｂ７に接合されて形成されることが好ましい。
【０１７５】ハードバイアス層３１７、３１７で挟まれ
た積層体ａ７の側面部分の傾斜角度θを３０度以上とす
ることがこの積層体ａ７の両側に形成される各ハードバ
イアス層３１７の積層体ａ７側の端部３１７Ｃの厚みが
厚くなり、また積層体ａ７側の端部３１７Ｃの厚みが厚
くなるにつれて、各ハードバイアス層３１７の積層体ａ
７側の端部（先端部）３１７Ｃで下地のバイアス下地層
３１６が形成されていない部分が少なくなる（各ハード
バイアス層３１７の積層体ａ７側の端部３１７Ｃの結晶
配向性が乱れた部分が少なくなる）ので、各ハードバイ
アス層３１７の積層体ａ７側の端部３１７Ｃで保磁力の
低下している部分の体積が少なくなり、バルクハウゼン
ジャンプ（ＢＨＪ）を１５％以下とできる点で好まし
く、また、傾斜角度θを４５度以上とすることがＢＨＪ
を１０％以下とできる点でより好ましく、また、傾斜角
度θを６０度以上とすることがＢＨＪを５％以下とでき
る点でさらに好ましい。
【０１７６】図１５に示す構造のスピンバルブ型薄膜磁
気素子においては、導電層３１８，３１８から積層体ａ
７にセンス電流が与えられる。磁気記録媒体から図１５
に示す図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー磁性層
３１４の磁化は、図示Ｘ１方向からＹ方向に変動する。
このときの非磁性導電層３１３とフリー磁性層３１４と
の界面および非磁性導電層３１３と第２の固定磁性層３
１２Ｃとの界面で、いわゆるＧＭＲ効果によってスピン
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。
【０１７７】第５の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子においては、ハードバイアス層３１７、３１７の積
層体ａ７側の端部３１７Ｃ、３１７Ｃとフリー磁性層３
１４の両端部とは直接接触しているので、フリー磁性層
３１４とこれの両側のハードバイアス層３１７、３１７
とが交換結合（交換相互作用）により磁気的に連続体と
なるので、フリー磁性層３１４の両端部に反磁界が生じ
ず、ハードバイアス層３１７、３１７からの強いバイア
ス磁界を有効にフリー磁性層３１４に印加でき、フリー
磁性層の両端部にかかる反磁界に起因してフリー磁性層
の両端部の磁化の方向が乱れる（バックリング現象が生
じる）のを改善でき、フリー磁性層３１４の磁区制御を
良好に行うことができ、トラック幅Ｔｗの両端の再生波
形の安定性（stability）を向上できる。
【０１７８】また、上述のようにフリー磁性層３１４の
両端部に反磁界が生じていないので、このスピンバルブ
型薄膜磁気素子が備えられる読出ヘッドの狭トラック化
が進んでもバックリング現象が起こらないので、このバ
ックリング現象に起因するトラック幅Ｔｗの両端の再生
波形異常を防止でき、再生ヘッド全体として再生波形の
不安定性（Instability）の発生割合を低減できる。ま
た、ハードバイアス層３１７、３１７の残留磁化と膜厚
の積をある程度小さくしても、上記交換相互作用により
フリー磁性層３１４の両端部に反磁界が生じず、各ハー
ドバイアス層３１７からのバイアス磁界を有効にフリー
磁性層３１４に印加でき、トラック幅Ｔｗの両端の再生
波形の安定性を確保できるので、例えば、ハードバイア
ス層３１７、３１７の厚みを薄くして縦バイアス磁界を
小さくして、上記積層体ａ７の側部付近の再生出力が低
くなる領域を狭くして、中央部付近の再生出力が高い領
域を広くし、再生出力を高めることができる。
【０１７９】なお、第５の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においては、フリー磁性層３１４とこれの両
側のハードバイアス層３１７、３１７の間にバイアス下
地層が介在されていない、すなわち、ハードバイアス層
３１７、３１７の積層体ａ７側の端部３１７Ｃ、３１７
Ｃとフリー磁性層３１４の両端部とが直接接触している
場合について説明したが、各ハードバイアス層３１７の
端部３１７Ｃとフリー磁性層３１４の端部とは、少なく
とも一部が直接接触していればよいので、バイアス下地
層３１６、３１６は、フリー磁性層３１４とこれの両側
のハードバイアス層３１７、３１７の間にまで延出した
図１５の破線で示すような延出部３１６ｅがあってもよ
い。
【０１８０】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、バイアス下地層３１６、３１６がフリー磁性層３１
４とこれの両側のハードバイアス層３１７、３１７の間
にまで延出していても、各ハードバイアス層３１７とフ
リー磁性層３１４とは少なくとも一部が直接接触してい
るので、フリー磁性層３１４とこれの両側のハードバイ
アス層３１７、３１７とが交換相互作用により磁気的に
連続体となるので、反磁界の起因となるフリー磁性層３
１４の両端部に蓄積された磁荷が上記交換相互作用によ
り有効に除去されるので、フリー磁性層３１４の両端部
に反磁界が生じず、また、バイアス下地層３１６、３１
６がフリー磁性層３１４とこれの両側のハードバイアス
層３１７、３１７の間に延出していない場合と比べて各
ハードバイアス層３１７からフリー磁性層３１４に印加
できるバイアス磁界の効率が下がるものの、各ハードバ
イアス層３１７からの強いバイアス磁界を良好にフリー
磁性層３１４に印加できるので、フリー磁性層の両端部
にかかる反磁界に起因してフリー磁性層の両端部の磁化
の方向が乱れるのを改善でき、フリー磁性層３１４の磁
区制御を良好に行うことができ、トラック幅Ｔｗの両端
の再生波形の安定性を向上できる。
【０１８１】また、このようなスピンバルブ型薄膜磁気
素子において、各バイアス下地層３１６の延出部３１６
ｅの厚みが１ｎｍ以下であることが好ましく、より好ま
しくは０．５ｎｍ以下とされる。
【０１８２】また、第５の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においては、フリー磁性層３１４とこれの両
側のハードバイアス層３１７、３１７の間にバイアス下
地層が介在されていない、すなわち、ハードバイアス層
３１７、３１７の積層体ａ７側の端部３１７Ｃ、３１７
Ｃとフリー磁性層３１４の両端部とが直接接触している
場合について説明したが、バイアス下地層３１６、３１
６は、 図１５の破線で示すようにフリー磁性層３１４
とハードバイアス層３１７、３１７との間にも形成され
ていてもよく、その場合、バイアス下地層３１６、３１
６はフリー磁性層３１４とハードバイアス層３１７、３
１７との間の部分３１６ｆ、３１６ｆの膜厚（ここでの
膜厚は、ＭＲヘッドのトラック幅方向に沿った方向の厚
みである）がハードバイアス層３１７、３１７の下側の
部分３１６ｇ、３１６ｇの膜厚（ここでの膜厚は、積層
体ａ７の高さ方向に沿った方向の厚みである）よりも小
さくされている。
【０１８３】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、フリー磁性層３１４とハードバイアス層３１７、３
１７との間の部分３１６ｆ、３１６ｆ（バイアス下地層
３１６、３１６）の膜厚を上記ハードバイアス層の下側
の部分３１６ｇ、３１６ｇ（バイアス下地層３１６、３
１６）の膜厚よりも薄くしたしたことにより、フリー磁
性層３１４とハードバイアス層３１７、３１７との間に
介在されたバイアス下地層３１６、３１６の部分にピン
ホールが生じるので、バイアス下地層３１６、３１６が
介在されている部分の上記フリー磁性層３１４とこれの
両側のハードバイアス層３１７、３１７とは、上記のバ
イアス下地層の部分３１６ｆ、３１６ｆに生じたピンホ
ールを通して交換相互作用により磁気的に連続体とな
る。従って、このスピンバルブ型薄膜磁気素子では、バ
イアス下地層３１６、３１６が介在されている部分のフ
リー磁性層３１４とこれの両側のハードバイアス層３１
７、３１７が交換相互作用により磁気的に連続体となる
ので、上記反磁界の起因となるフリー磁性層の両端部に
蓄積された磁荷が上記交換相互作用により有効に除去さ
れるので、上記フリー磁性層３１４の両端部に反磁界が
生じず、各ハードバイアス層３１７からの強いバイアス
磁界を良好にフリー磁性層３１４に印加できるので、フ
リー磁性層の両端部にかかる反磁界に起因してフリー磁
性層の両端部の磁化の方向が乱れるのを改善でき、フリ
ー磁性層３１４の磁区制御をより良好に行うことがで
き、トラック幅Ｔｗの両端の再生波形の安定性を向上で
きる。また、バイアス下地層３１６が介在されている部
分では、ハードバイアス層３１７の高い保磁力と角形比
が維持された状態とすることができるので好ましい。
【０１８４】また、このようなスピンバルブ型薄膜磁気
素子において、フリー磁性層３１４とハードバイアス層
３１７、３１７との間に介在されているバイアス下地層
３１６、３１６の部分３１６ｆ、３１６ｆの厚みが１ｎ
ｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、０．５
ｎｍ以下とされる。
【０１８５】次に、第５の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の製造方法について説明する。まず、基板上
に、下地層３１０、反強磁性層３１１、第１の固定磁性
層３１２Ａ、非磁性中間層３１２Ｂ、第２の固定磁性層
３１２Ｃと、非磁性導電層３１３、フリー磁性層３１
４、保護層３１５を順次成膜して形成した積層膜上に第
１実施形態と同様のリフトオフレジストを形成したの
ち、上記リフトオフ用レジストに覆われていない部分
を、イオンミリングにより除去して、側面ｂ７、ｂ７と
される傾斜面を形成して略等脚台形状の積層体ａ７を形
成する。ついで、積層体ａ７の両側に延びている反強磁
性層３１１上に、バイアス下地層３１６、３１６を後工
程で形成するハードバイアス層３１７、３１７の下面側
に配置されるように形成する。このとき、バイアス下地
層３１６、３１６の上面は、フリー磁性層３１４の下面
よりも下側の位置に配置されている。
【０１８６】ついで、積層体ａ７の両側で、バイアス下
地層３１６、３１６の上面にハードバイアス層３１７、
３１７を、フリー磁性層３１４と同じ階層位置に配置さ
れるように形成し、かつ、ハードバイアス層３１７、３
１７の上面３１７Ａ、３１７Ａを、上記積層体ａ７の側
面ｂ７、ｂ７の上端ｄ７、ｄ７より下側の位置で上記積
層体ａ７の側面ｂ７、ｂ７と接合されるように形成す
る。このとき、ハードバイアス層３１７、３１７は、フ
リー磁性層３１４の膜厚方向にフリー磁性層３１４の膜
厚よりも大きな膜厚とされることが望ましい。また、上
記ハードバイアス層３１７、３１７の上面３１７Ａ、３
１７Ａは、上記フリー磁性層３１４の上面よりも上側に
配置され、ハードバイアス層３１７、３１７の下面は、
上記フリー磁性層３１４の下面よりも下側に配置されて
いる。また、ハードバイアス層３１７、３１７の積層体
ａ７側の端部３１７Ｃ、３１７Ｃは、フリー磁性層３１
４の側面ｂ７、ｂ７（フリー磁性層３１４の両端部）と
直接接触している。また、ハードバイアス層３１７、３
１７の上面３１７Ａ、３１７Ａと上記積層体ａ７の側面
ｂ７、ｂ７との接合点ｃ７、ｃ７は、積層体ａ７の側面
ｂ７、ｂ７の上端ｄ７、ｄ７より下側の位置で、 か
つ、上記ハードバイアス層３１７、３１７の最上位置よ
り下側の位置とされることが好ましい。ついで、積層体
ａ７の両側で、ハードバイアス層３１７、３１７の上面
に中間層３１９、３１９を形成する。続いて、中間層層
３１９、３１９の上に、積層体ａ７の側面ｂ７、ｂ７に
接合されるように導電層３１８、３１８を形成する。続
いて、上記リフトオフ用レジストを除去することによ
り、図１５に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子が得られ
る。
【０１８７】なお、フリー磁性層３１４とこれの両側の
ハードバイアス層３１７、３１７の間にバイアス下地層
の延出部３１６ｅ、３１６ｅが形成されたスピンバルブ
型薄膜磁気素子を製造する場合には、先に述べたバイア
ス下地層を形成する工程において、第１のターゲットと
上記基板との角度を調整する（角度を大きくする）こと
により、積層体ａ７の両側の反強磁性層３１１上と、積
層体ａ７の両側の側面ｂ７、ｂ７の一部（フリー磁性層
３１４の両端の一部）にバイアス下地層３１６、３１６
を形成する以外は、上記の方法と同様にして製造するこ
とができる。
【０１８８】また、フリー磁性層３１４と各ハードバイ
アス層３１７との間および各ハードバイアス層３１７の
下側にバイアス下地層３１６が形成され、該バイアス下
地層３１６はフリー磁性層３１４とハードバイアス層３
１７との間の部分３１６ｆの膜厚がハードバイアス層３
１７の下側の部分３１６ｇの膜厚よりも小さいスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子を製造する場合には、先に述べたバ
イアス下地層を形成する工程において、第１のターゲッ
トと基板との角度を調整する（角度をさらに大きくす
る）ことにより、積層体ａ７の両側の反強磁性層３１１
上と、積層体ａ７の両側の側面（フリー磁性層の両端）
に、バイアス下地層３１６、３１６を形成すること以外
は、上記の方法と同様にして製造することができる。
【０１８９】［第６の実施形態］図１６は、本発明の第
６の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体
との対向面側から見た場合の構造を示した断面図であ
る。図１７は、このスピンバルブ型薄膜磁気素子をトラ
ック幅方向から見た断面図を示す。本実施形態において
も、ボトム型（Bottom type ）のシンセティックフェリ
ピンド型（synthetic-ferri-pinned spin-valves）とさ
れ、図１５に示した第５実施形態と異なるところは、フ
リー磁性層がシンセティックフェリフリー型（syntheti
c-ferri-free spin-valves）とされた点である。
【０１９０】図１６において、符号３１１は、図示しな
い基板上にＴａなどの非磁性材料からなる下地層３１０
上に設けられた反強磁性層である。この反強磁性層３１
１の上には、固定磁性層３１２が形成されている。この
固定磁性層３１２は、第１の固定磁性層３１２Ａと、第
１の固定磁性層３１２Ａの上に非磁性中間層３１２Ｂを
介して形成され、第１の固定磁性層３１２Ａ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３１
２Ｃとからなる。この第２の固定磁性層３１２Ｃの上に
は、Ｃｕ（銅）等からなる非磁性導電層３１３が形成さ
れ、さらに、非磁性導電層３１３の上には、シンセティ
ックフェリフリー型のフリー磁性層４４４が形成されて
いる。フリー磁性層４４４は、第１、第２のフリー磁性
層４４４Ａ，４４４Ｃが非磁性中間層４４４Ｂを介して
２つに分断されており、分断された層４４４Ａ，４４４
Ｃどうしで磁化の向きが１８０゜異なるフェリ磁性状態
に形成されている。第１のフリー磁性層４４４Ａは、保
護層３１５側に設けられ、第２のフリー磁性層４４４Ｃ
は非磁性導電層３１３側に設けられている。
【０１９１】第１，第２のフリー磁性層４４４Ａ，４４
４Ｃは、第５の実施形態のフリー磁性層３１４と同様の
材質からなり、非磁性中間層４４４Ｂ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。また、第１のフ
リー磁性層４４４Ａおよび第２のフリー磁性層４４４Ｃ
は、例えば、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣ
ｏＮｉＦｅ合金などで形成されることができる。ここ
で、第１のフリー磁性層４４４Ａと第２のフリー磁性層
４４４Ｃの厚さは異なって形成されている。また、これ
ら第１のフリー磁性層４４４Ａおよび第２のフリー磁性
層４４４Ｃはそれぞれ２層で形成されることもできる。
第２のフリー磁性層４４４Ｃと第２の固定磁性層３１２
Ｃの非磁性導電層３１３と接する側には、Ｃｏ層を有す
ることが好ましい。
【０１９２】フリー磁性層４４４の上には、Ｔａなどで
形成された保護層３１５が形成されている。図１６に示
すように、上記反強磁性層３１１の一部から保護層３１
５までの各層により、略台形状の断面形状を有する積層
体ａ８が構成されている。積層体ａ８の反強磁性層３１
１の下部とこれの下層の下地層３１０は、これらの上側
の固定磁性層３１２、非磁性中間層３１３、フリー磁性
層４４４等よりもさらに両側に延びている。
【０１９３】上記積層体ａ８の両側の反強磁性層３１０
上には、ハードバイアス層３１７、３１７が形成され、
各ハードバイアス層３１７の上側にはＴａまたはＣｒか
らなる中間層３１９を介して導電層３１８が形成されて
おり、各ハードバイアス層３１７の下面には、ハードバ
イアス層の結晶配向性を制御するためのバイアス下地層
３１６、３１６が形成されている。各バイアス下地層３
１６は、第１の実施形態のバイアス下地層６を構成する
材料と同様の体心立方構造の非磁性金属膜から構成され
ている。また、各バイアス下地層３１６は、緩衝層とし
ても機能する。
【０１９４】ハードバイアス層３１７，３１７の上面３
１７Ａ，３１７Ａは、第２のフリー磁性層４４４Ｃの上
面から下面までの間と同じ階層位置で第２のフリー磁性
層の側面ｂ８、ｂ８（第２のフリー磁性層４４４Ｃの両
端部）と直接接触されている。これによりハードバイア
ス３１７，３１７からの漏れ磁界を第２のフリー磁性層
４４４Ｃのみにかけることができる。また、ハードバイ
アス層３１７，３１７の上面３１７Ａ，３１７Ａは、第
２のフリー磁性層４４４Ｃの上面から第２のフリー磁性
層４４４Ｃの膜厚の半分の厚みの位置までの間と同じ階
層位置で積層体ａ８の側面と接合されていることが好ま
しい。これによりハードバイアス層３１７，３１７から
強いバイアス磁界が第２のフリー磁性層４４４ｃに対し
てかけられる。ハードバイアス層３１７、３１７が図示
Ｘ１方向に磁化されていることによって、第２のフリー
磁性層４４４Ｃの磁化が図示Ｘ１方向に揃えられてい
る。
【０１９５】そして、第１のフリー磁性層４４４Ａは、
交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって第２のフリ
ー磁性層４４４Ｃと磁気的に結合されて、図示Ｘ１方向
の反対方向に磁化された状態となっている。第１のフリ
ー磁性層４４４Ａおよび第２のフリー磁性層４４４Ｂの
磁化は、フェリ状態を保ちながら、外部磁界の影響を受
けて回転自在とされてる。即ち、第２のフリー磁性層４
４４Ｃの磁化方向がハードバイアス層３１７，３１７に
より図示Ｘ１方向に揃えられると、第１のフリー磁性層
４４４Ａの磁化方向が図示Ｘ１方向の反対方向に揃えら
れる。
【０１９６】また、第２のフリー磁性層４４４Ｃの厚さ
ｔ2は、第１のフリー磁性層４４４Ａの厚さｔ1よりも厚
く形成されている。また、第１のフリー磁性層４４４Ａ
及び第２のフリー磁性層４４４Ｃの飽和磁化をそれぞれ
Ｍ1、Ｍ2としたとき、第１のフリー磁性層４４４Ａ及び
第２のフリー磁性層４４４Ｃの磁気的膜厚はそれぞれＭ
1・ｔ1、Ｍ2・ｔ2となる。そしてフリー磁性層４４４
は、第１のフリー磁性層４４４Ａと第２のフリー磁性層
４４４Ｃとの磁気的膜厚の関係を、Ｍ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1
とするように構成されている。第１、第２のフリー磁性
層４４４Ａ，４４４Ｃの磁気的膜厚の関係がＭ2・ｔ2＞
Ｍ1・ｔ1とされていることから、第２のフリー磁性層４
４４Ｃの磁化が残存した状態となり、フリー磁性層４４
４全体の磁化方向が図示Ｘ1方向に揃えられる。このと
きのフリー磁性層４４４の実効膜厚は、（Ｍ2・ｔ2−Ｍ
1・ｔ1）となる。
【０１９７】また、第１のフリー磁性層４４４Ａと第２
のフリー磁性層４４４Ｃは、それぞれの磁化方向が反平
行方向となるように反強磁性的に結合され、かつ磁気的
膜厚の関係がＭ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とされていることか
ら、人工的なフェリ磁性状態とされている。またこれに
より、フリー磁性層４４４の磁化方向と固定磁性層３１
２の磁化方向とが交差する関係となっている。本実施形
態のスピンバルブ型薄膜磁気素子では、第２のフリー磁
性層４４４Ｃの磁気的膜厚を、第１のフリー磁性層４４
４Ａの磁気的膜厚よりも大きくすることにより、これら
第１、第２のフリー磁性層の磁気的膜厚の差分がフリー
磁性層の磁気的な実効膜厚となる。従って、第１、第２
のフリー磁性層４４４Ａ，４４４Ｃの膜厚を適宜調整し
てフリー磁性層４４４の実効膜厚を薄くすることによ
り、フリー磁性層４４４の磁化方向を僅かな大きさの外
部磁界により変動させることができ、スピンバルブ型薄
膜磁気素子（磁気抵抗効果型薄膜磁気素子）の感度を高
くすることが可能となる。また、フリー磁性層４４４全
体の厚さをある程度厚くできるので、抵抗変化率が極端
に小さくなることがなく、スピンバルブ型薄膜磁気素子
の感度を高くすることが可能となる。
【０１９８】ハードバイアス層３１７、３１７で挟まれ
た積層体ａ８の側面部分の傾斜角度θを３０度以上とす
ることがこの積層体ａ７の両側に形成される各ハードバ
イアス層３１７の積層体ａ８側の端部３１７Ｃの厚みが
厚くなり、また積層体ａ８側の端部３１７Ｃの厚みが厚
くなるにつれて、各ハードバイアス層３１７の積層体ａ
８側の端部（先端部）３１７Ｃで下地のバイアス下地層
３１６が形成されていない部分が少なくなる（各ハード
バイアス層３１７の積層体ａ８側の端部３１７Ｃの結晶
配向性が乱れた部分が少なくなる）ので、各ハードバイ
アス層３１７の積層体ａ７側の端部３１７Ｃで保磁力の
低下している部分の体積が少なくなり、バルクハウゼン
ジャンプ（ＢＨＪ）を１５％以下とできる点で好まし
く、また、傾斜角度θを４５度以上とすることがＢＨＪ
を１０％以下とできる点でより好ましく、また、傾斜角
度θを６０度以上とすることがＢＨＪを５％以下とでき
る点でさらに好ましい。
【０１９９】第６の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子においては、ハードバイアス層３１７、３１７の積
層体ａ８側の端部３１７Ｃ、３１７Ｃと第２のフリー磁
性層４４４Ｃの両端部とは直接接触しているので、第２
のフリー磁性層４４４Ｃとこれの両側のハードバイアス
層３１７、３１７とが交換結合（交換相互作用）により
磁気的に連続体となるので、第２のフリー磁性層４４４
Ｃの両端部に反磁界が生じず、ハードバイアス層３１
７、３１７からの強いバイアス磁界を有効に第２のフリ
ー磁性層４４４Ｃに印加でき、フリー磁性層の両端部に
かかる反磁界に起因してフリー磁性層の両端部の磁化の
方向が乱れる（バックリング現象が生じる）のを改善で
き、フリー磁性層４４４の磁区制御を良好に行うことが
でき、トラック幅Ｔｗの両端の再生波形の安定性（stab
ility）を向上できる。
【０２００】また、上述のように第２のフリー磁性層４
４４Ｃの両端部に反磁界が生じていないので、このスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子が備えられる読出ヘッドの狭ト
ラック化が進んでもバックリング現象が起こらないの
で、このバックリング現象に起因するトラック幅Ｔｗの
両端の再生波形異常を防止でき、再生ヘッド全体として
の再生波形の不安定性（Instability）の発生割合を低
減できる。また、ハードバイアス層３１７、３１７の残
留磁化と膜厚との積をある程度小さくしても、上記交換
相互作用により第２のフリー磁性層４４４Ｃの両端部に
反磁界が生じず、各ハードバイアス層３１７からのバイ
アス磁界を有効に第２のフリー磁性層４４４Ｃに印加で
き、トラック幅Ｔｗの両端の再生波形の安定性を確保で
きるので、例えば、ハードバイアス層３１７、３１７の
厚みを薄くして縦バイアス磁界を小さくして、上記積層
体ａ８の側部付近の再生出力が低くなる領域を狭くし
て、中央部付近の再生出力が高い領域を広くし、再生出
力を高めることができる。
【０２０１】なお、第６の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においては、第２のフリー磁性層４４４Ｃと
これの両側のハードバイアス層３１７、３１７の間にバ
イアス下地層が介在されていない、すなわち、ハードバ
イアス層３１７、３１７の積層体ａ８側の端部３１７
Ｃ、３１７Ｃと第２のフリー磁性層４４４Ｃの両端部と
が直接接触している場合について説明したが、各ハード
バイアス層３１７の端部３１７Ｃと第２のフリー磁性層
４４４Ｃの端部とは、少なくとも一部が直接接触してい
ればよいので、バイアス下地層３１６、３１６は、第２
のフリー磁性層４４４Ｃとこれの両側のハードバイアス
層３１７、３１７の間にまで延出した図１６の破線で示
すような延出部３１６ｅがあってもよい。
【０２０２】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、バイアス下地層３１６、３１６が第２のフリー磁性
層４４４Ｃとこれの両側のハードバイアス層３１７、３
１７の間にまで延出していても、各ハードバイアス層３
１７と第２のフリー磁性層４４４Ｃとは少なくとも一部
が直接接触しているので、第２のフリー磁性層４４４Ｃ
とこれの両側のハードバイアス層３１７、３１７とが交
換相互作用により磁気的に連続体となるので、反磁界の
起因となる第２のフリー磁性層４４４Ｃの両端部に蓄積
された磁荷が上記交換相互作用により有効に除去される
ので、第２のフリー磁性層４４４Ｃの両端部に反磁界が
生じず、また、バイアス下地層３１６、３１６が第２の
フリー磁性層４４４Ｃとこれの両側のハードバイアス層
３１７、３１７の間に延出していない場合と比べて各ハ
ードバイアス層３１７から第２のフリー磁性層４４４Ｃ
に印加できるバイアス磁界の効率が下がるものの、各ハ
ードバイアス層３１７からの強いバイアス磁界を良好に
第２のフリー磁性層４４４Ｃに印加できるので、フリー
磁性層の両端部にかかる反磁界に起因してフリー磁性層
の両端部の磁化の方向が乱れるのを改善でき、フリー磁
性層４４４の磁区制御を良好に行うことができ、トラッ
ク幅Ｔｗの両端の再生波形の安定性を向上できる。
【０２０３】また、このようなスピンバルブ型薄膜磁気
素子において、各バイアス下地層３１６の延出部３１６
ｅの厚みが１ｎｍ以下であることが好ましく、より好ま
しくは０．５ｎｍ以下とされる。
【０２０４】また、第６の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子においては、第２のフリー磁性層４４４Ｃと
これの両側のハードバイアス層３１７、３１７の間にバ
イアス下地層が介在されていない、すなわち、ハードバ
イアス層３１７、３１７の積層体ａ８側の端部３１７
Ｃ、３１７Ｃと第２のフリー磁性層４４４Ｃの両端部と
が直接接触している場合について説明したが、バイアス
下地層３１６、３１６は、 図１６の破線で示すように
第２のフリー磁性層４４４Ｃとハードバイアス層３１
７、３１７との間にも形成されていてもよく、その場
合、バイアス下地層３１６、３１６は第２のフリー磁性
層４４４Ｃとハードバイアス層３１７、３１７との間の
部分３１６ｆ、３１６ｆの膜厚（ここでの膜厚は、ＭＲ
ヘッドのトラック幅方向に沿った方向の厚みである）が
ハードバイアス層３１７、３１７の下側の部分３１６
ｇ、３１６ｇの膜厚（ここでの膜厚は、積層体ａ７の高
さ方向に沿った方向の厚みである）よりも小さくされて
いる。
【０２０５】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、第２のフリー磁性層４４４Ｃとハードバイアス層３
１７、３１７との間の部分３１６ｆ、３１６ｆ（バイア
ス下地層３１６、３１６）の膜厚を上記ハードバイアス
層の下側の部分３１６ｇ、３１６ｇ（バイアス下地層３
１６、３１６）の膜厚よりも薄くしたしたことにより、
第２のフリー磁性層４４４Ｃとハードバイアス層３１
７、３１７との間に介在されたバイアス下地層３１６、
３１６の部分３１６ｆ、３１６ｆにピンホールが生じる
ので、バイアス下地層３１６、３１６が介在されている
部分の上記第２のフリー磁性層４４４Ｃとこれの両側の
ハードバイアス層３１７、３１７とは、上記のバイアス
下地層の部分３１６ｆ、３１６ｆに生じたピンホールを
通して交換相互作用により磁気的に連続体となる。従っ
て、このスピンバルブ型薄膜磁気素子では、バイアス下
地層３１６、３１６が介在されている部分の第２のフリ
ー磁性層４４４Ｃとこれの両側のハードバイアス層３１
７、３１７が交換相互作用により磁気的に連続体となる
ので、上記反磁界の起因となるフリー磁性層の両端部に
蓄積された磁荷が上記交換相互作用により有効に除去さ
れるので、上記第２のフリー磁性層４４４Ｃの両端部に
反磁界が生じず、各ハードバイアス層３１７からの強い
バイアス磁界を良好に第２のフリー磁性層４４４Ｃに印
加できるので、フリー磁性層の両端部にかかる反磁界に
起因してフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱れるの
を改善でき、フリー磁性層４４４の磁区制御をより良好
に行うことができ、トラック幅Ｔｗの両端の再生波形の
安定性を向上できる。また、バイアス下地層３１６が介
在されている部分では、ハードバイアス層３１７の高い
保磁力と角形比が維持された状態とすることができるの
で好ましい。
【０２０６】また、このようなスピンバルブ型薄膜磁気
素子において、第２のフリー磁性層４４４Ｃとハードバ
イアス層３１７、３１７との間に介在されているバイア
ス下地層３１６、３１６の部分３１６ｆ、３１６ｆの厚
みが１ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましく
は、０．５ｎｍ以下とされる。
【０２０７】さらに、第６の実施形態のスピンバルブ型
薄膜磁気素子によれば、シンセティックフェリフリー型
（synthetic-ferri-free spin-valves）とされているた
め、第５の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子より
も大きな再生感度（ΔＲ／ΔＨ）を得ることが可能にな
る。
【０２０８】次に、第６の実施形態のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の製造方法について説明する。まず、基板上
に、下地層３１０、反強磁性層３１１、第１の固定磁性
層３１２Ａ、非磁性中間層３１２Ｂ、第２の固定磁性層
３１２Ｃと、非磁性導電層３１３、第２のフリー磁性層
４４４Ｃ、非磁性中間層４４４Ｂ、第１のフリー磁性層
４４４Ａ、保護層３１５を順次成膜して形成した積層膜
上に第１実施形態と同様のリフトオフレジストを形成し
たのち、上記リフトオフ用レジストに覆われていない部
分を、イオンミリングにより除去して、側面ｂ８、ｂ８
とされる傾斜面を形成して略等脚台形状の積層体ａ８を
形成する。ついで、積層体ａ８の両側に延びている反強
磁性層３１１上に、バイアス下地層３１６、３１６を後
工程で形成するハードバイアス層３１７、３１７の下面
側に配置されるように形成する。このとき、バイアス下
地層３１６、３１６の上面は、フリー磁性層４４４の下
面よりも下側の位置に配置されている。
【０２０９】ついで、積層体ａ８の両側で、バイアス下
地層３１６、３１６の上面にハードバイアス層３１７、
３１７を、フリー磁性層４４４と同じ階層位置に配置さ
れるように形成し、かつ、ハードバイアス層３１７、３
１７の上面３１７Ａ、３１７Ａを、上記積層体ａ８の側
面ｂ８、ｂ８の上端ｄ８、ｄ８より下側の位置で上記積
層体ａ８の側面ｂ８、ｂ８と接合されるように形成す
る。このとき、ハードバイアス層３１７、３１７は、フ
リー磁性層４４４の膜厚方向にフリー磁性層４４４の膜
厚よりも大きな膜厚とされることが望ましい。また、上
記ハードバイアス層３１７、３１７の上面３１７Ａ、３
１７Ａは、上記フリー磁性層４４４の上面よりも上側に
配置され、ハードバイアス層３１７、３１７の下面は、
上記フリー磁性層４４４の下面よりも下側に配置されて
いる。また、ハードバイアス層３１７、３１７の積層体
ａ８側の端部３１７Ｃ、３１７Ｃは、第２のフリー磁性
層４４４Ｃの側面ｂ８、ｂ８（第２のフリー磁性層４４
４Ｃの両端部）と直接接触している。また、ハードバイ
アス層３１７、３１７の上面３１７Ａ、３１７Ａと上記
積層体ａ８の側面ｂ８、ｂ８との接合点ｃ８、ｃ８は、
積層体ａ８の側面ｂ８、ｂ８の上端ｄ８、ｄ８より下側
の位置で、 かつ、上記ハードバイアス層３１７、３１
７の最上位置より下側の位置とされることが好ましい。
ついで、積層体ａ８の両側で、ハードバイアス層３１
７、３１７の上面に中間層３１９、３１９を形成する。
続いて、中間層３１９、３１９の上に、積層体ａ８の側
面ｂ８、ｂ８に接合されるように導電層３１８、３１８
を形成する。続いて、上記リフトオフ用レジストを除去
することにより、図１６に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子が得られる。
【０２１０】なお、第２のフリー磁性層４４４Ｃとこれ
の両側のハードバイアス層３１７、３１７の間にバイア
ス下地層の延出部３１６ｅ、３１６ｅが形成されたスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子を製造する場合には、先に述べ
たバイアス下地層を形成する工程において、第１のター
ゲットと上記基板との角度を調整する（角度を大きくす
る）ことにより、積層体ａ８の両側の反強磁性層３１１
上と、積層体ａ８の両側の側面ｂ８、ｂ８の一部（第２
のフリー磁性層４４４Ｃの両端の一部）にバイアス下地
層３１６、３１６を形成する以外は、上記の方法と同様
にして製造することができる。
【０２１１】また、第２のフリー磁性層４４４Ｃと各ハ
ードバイアス層３１７との間および各ハードバイアス層
３１７の下側にバイアス下地層３１６が形成され、該バ
イアス下地層３１６は第２のフリー磁性層４４４Ｃとハ
ードバイアス層３１７との間の部分３１６ｆの膜厚がハ
ードバイアス層３１７の下側の部分３１６ｇの膜厚より
も小さいスピンバルブ型薄膜磁気素子を製造する場合に
は、先に述べたバイアス下地層を形成する工程におい
て、第１のターゲットと基板との角度を調整する（角度
をさらに大きくする）ことにより、積層体ａ８の両側の
反強磁性層３１１上と、積層体ａ８の両側の側面（フリ
ー磁性層の両端）に、バイアス下地層３１６、３１６を
形成すること以外は、上記の方法と同様にして製造する
ことができる。なお、第１乃至第６の実施形態のスピン
バルブ型薄膜磁気素子においては、固定磁性層が非磁性
中間層を介して２つに分断された場合について説明した
が、非磁性中間層で２つに分断されていないタイプのも
のであってもよく、その場合の固定磁性層は、１層以上
の強磁性層から構成してもよい。
【０２１２】次に、本発明の薄膜磁気へッドについて詳
しく説明する。図２６は、本発明の薄膜磁気ヘッドの一
例を示した図である。本発明の薄膜磁気へッドが従来の
薄膜磁気ヘッドと異なるところは、磁気抵抗効果型薄膜
磁気素子層２４５に、上述した本発明の第１乃至第６の
実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子のいずれかが備
えられてなる薄膜磁気へッドであるところである。上記
スピンバルブ型薄膜磁気素子は、薄膜磁気へッド（再生
用ヘッド）を構成する最も重要な箇所である。
【０２１３】本発明の薄膜磁気へッドを製造するには、
まず、図２５および図２６に示す磁性材料製の下部シー
ルド層２５３上に下部ギャップ層２５４を形成した後、
磁気抵抗効果型薄膜素子層２４５を形成する上述した第
１乃至第６の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子の
いずれかを成膜する。その後、成膜したスピンバルブ型
薄膜磁気素子の上に上部ギャップ層２５６を介して上部
シールド層２５７を形成すると、ＭＲヘッド（読出ヘッ
ド）ｈ１が完成する。続いて、上記ＭＲヘッドｈ１の上
部シールド層２５７と兼用である下部コア層２５７の上
に、ギャップ層２６４を形成し、 その上に螺旋状のコ
イル層２６６を、第１の絶縁材料層２６７Ａおよび第２
の絶縁材料層２６７Ｂで囲むように形成する。さらに、
第２絶縁材料層２６７Ｂの上に上部コア層２６８を形成
し、上部コア層２６８の上に、保護層２６９を設けるこ
とによって薄膜磁気へッドとされる。
【０２１４】このような薄膜磁気へッドは、上述した本
発明の第１乃至第６の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁
気素子のいずれかが備えられてなる薄膜磁気へッドであ
るので、フリー磁性層の磁区制御を良好に行うことがで
き、バルクハウゼンノイズの防止効果に優れ、トラック
幅の両端の再生波形の安定性に優れる。なお、薄膜磁気
ヘッドのスライダ部分の構成およびインダクティブヘッ
ドの構成は、図１５〜図１７に示すものに限定されず、
その他の種々の構造のスライダおよびインダクティブヘ
ッドを採用することができるのは勿論である。
【０２１５】（実験例１）ボトムタイプのシンセティッ
クフェリピンド型スピンバルブ型薄膜磁気素子におい
て、バイアス下地層を各ハードバイアス層の下面側のみ
に配置し、かつ各ハードバイアス層とフリー磁性層とを
直接接触させ、上記フリー磁性層とこれの両側のハード
バイアス層とが交換結合（交換相互作用）により磁気的
に連続体としたことによるフリー磁性層の両端部の磁化
の方向の乱れの改善の関係についてマイクロマグネティ
ックシュミレーションおよび実際のヘッドのＲ−Ｈ曲線
（Quasi-static Transfer Curve）の計測により調べ
た。実験に使用したスピンバルブ型薄膜磁気素子は、図
１５に示す第５の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素
子と同様の素子（実施例のスピンバルブ型薄膜磁気素
子）である。その結果を図１９に示す。図１９は、実施
例のスピンバルブ型薄膜磁気素子のフリー磁性層の磁化
の分布を示す図であり、
【０２１６】また、ここでの実施例のスピンバルブ型薄
膜磁気素子のトラック幅寸法は０．３μｍ、素子高さを
０．２５μｍとしたものである。また、実施例のスピン
バルブ型薄膜磁気素子の積層体における各層の膜厚は、
下からＴａ３．０／ＰｔＭｎ１５．０／Ｃｏ２．０／Ｒ
ｕ０．８／Ｃｏ２．５／Ｃｕ２．７／Ｃｏ０．５とＮｉ
Ｆｅ４．０／Ｔａ２．０（各数字はそれぞれの膜厚のｎ
ｍ単位に対応する）に設定されている。フリー磁性層の
磁気的膜厚は、４．５２（Ｔ・ｎｍ）とした。また、上
記積層体の側面部分の傾斜角度θは、６０度とした。ま
た、この積層体の両側のＣｏＰｔからなるハードバイア
ス層の厚みは、約１０ｎｍ（１００）、各ハードバイア
ス層上に設けられたＣｒからなる導電層の厚みは、１０
０ｎｍ（１０００Å）、ハードバイアス層の下側に設け
られたＣｒからなるバイアス下地層の厚みは、３ｎｍ
（３０Å）とした。また、ハードバイアス層の磁気的膜
厚は９．４（Ｔ・ｎｍ）とした。また、ハードバイアス
層の上面の積層体の側面との接合点は、積層体の側面の
上端より基板側の位置（下側の位置）で、かつ、積層体
から離間した位置におけるハードバイアス層の最上位置
より下側の位置で、各ハードバイアス層の積層体側の端
部とフリー磁性層が直接接触する位置とした。また、各
ハードバイアス層とこれの下側の反強磁性層との間に介
在されたバイアス下地層の厚みは、３ｎｍ（３０Å）と
した。また、ハードバイアス磁界の方向は、図１５と同
様にＸ１方向とした。本実施例では、図１９に示すよう
にフリー磁性層両端においても磁化分布が均一にＸ１方
向に揃っていることがわかる。また、図２１は、本実施
例の磁気ヘッドのＡＢＳ面と垂直方向に±２０ｋＡ／ｍ
（２５０ Ｏｅ）の交流磁界を印可して測定したＲ−Ｈ
曲線（Quasi-static-Transfer Curve）であるが、バル
クハウゼンジャンプやヒステリシスがなく、なめらかな
曲線を示している。
【０２１７】それに対し厚さ５ｎｍのバイアス下地層を
各ハードバイアス層の下面側と、フリー磁性層と各ハー
ドバイアス層の間に配置した（各ハードバイアス層とフ
リー磁性層とは直接接触していない）以外は上記実施例
の薄膜磁気素子と同様の構成にした比較例のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子において、フリー磁性層の両端部の磁
化の方向の乱れについてマイクロマグネティックシュミ
レーションおよび実際のジッドのＲ−Ｈ曲線の計測によ
り調べた。その結果を、図２０に示す。図２０は、比較
例のスピンバルブ型薄膜磁気素子のフリー磁性層の磁化
の分布を示す図である。また、図２２は、比較例の磁気
ヘッドのＡＢＳ面と垂直方向に±２０ｋＡ／ｍ（２５０
Ｏｅ）の交流磁界を印可して測定したＲ−Ｈ曲線（Qu
asi-static-Transfer Curve）を示す図である。
【０２１８】図２０に示した結果から５ｎｍのバイアス
下地層を各ハードバイアス層の下面側と、フリー磁性層
と各ハードバイアス層の間に配置した比較例のスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子においては、図２０に示すようにフ
リー磁性層の両端の磁化方向が乱れ、Ｘ１方向に揃って
いないことがわかる。これに起因して比較例のスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子では、図２２に示すように、そのＲ
−Ｈ曲線には、バルクハウゼンノイズやヒステリシスが
見られ、再生波形が不安定となっている。この曲線にお
けるバルクハウゼンジャンプは１５．３％と予測され
る。図１９および図２１に示した結果からバイアス下地
層を各ハードバイアス層の下面側のみに配置し、かつ各
ハードバイアス層とフリー磁性層とを直接接触させた実
施例のスピンバルブ型薄膜磁気素子においては、比較例
のものに比べて、フリー磁性層の両端の磁化方向の乱れ
が軽減されており、これにより実施例のスピンバルブ型
薄膜磁気素子では、トラック幅の両端の再生波形の安定
性を向上できることがわかる。
【０２１９】（実験例２）実験例１で作製した実施例の
積層体の側面部分の傾斜角度θが異なる以外は、実験例
１で作製した実施例のスピンバルブ型薄膜磁気素子と同
様のスピンバルブ型薄膜磁気素子を作製し、これの積層
体の側面部分の傾斜角度を１５度〜６０度の範囲で変更
したときのバルクハウゼンジャンプ（ＢＨＪ）の積層体
の側面部分の傾斜角度依存性について調べた。ここでの
ＢＨＪは、作製したスピンバルブ型薄膜磁気素子が備え
られた読出ヘッド（ＭＲヘッド）に、５ｍＡのセンス電
流を印加しつつ、エアーベアリング面（ＡＢＳ面）と垂
直方向に（素子高さ方向に）±６０ｋＡ／ｍ（±７５０
Ｏｅ）の交流外部磁界を印加してＲ−Ｈ曲線を測定し
たとき、バルクハウゼンノイズやヒステリシスが生じな
い理想状態のＲ−Ｈカーブからそれるジャンプが生じた
ときそのジャンプ分の薄膜磁気素子両端の電圧値（Ｖju
mp）と、理想状態のＲ−Ｈカーブの終端（交流外部磁界
が最大値と最小値のとき）のスピンバルブ型薄膜磁気素
子両端の電圧値の差（ΔＶ）を測定し、このΔＶとＶju
mpとの比、すなわち、ＢＨＪ（％）＝Ｖjump／ΔＶ×１
００（ΔＶは、理想状態のＲ−Ｈカーブの始端（交流外
部磁界が最小値のとき）の磁気抵抗効果素子両端の電圧
値と、理想状態のＲ−Ｈカーブの終端（交流外部磁界が
最大値のとき）の磁気抵抗効果素子両端の電圧値の差）
から求めたものである。その結果を図２３および表１に
示す。
【０２２０】
【表１】
【０２２１】図２３および表１に示した結果からスピン
バルブ型薄膜磁気素子の積層体の側面部分のθが２５度
ではＢＨＪが１９％、θが１５度ではＢＨＪが３２％と
なっており、θが３０度より小さくなるとバルクハウゼ
ンジャンプ（ＢＨＪ）が急激に大きくなっていることが
わかる。これに対して、スピンバルブ型薄膜磁気素子の
積層体の側面の傾斜角度θが３０度ではＢＨＪが１４．
５％であり、また、θが大きくなるにつれてＢＨＪが小
さくなっていることがわかる。それは、スピンバルブ型
薄膜磁気素子の積層体の傾斜角度θが３０度より大きく
なると、積層体の両側に形成される各ハードバイアス層
の積層体側の端部の厚みが厚くなり、また積層体側の端
部の厚みが厚くなるにつれて、各ハードバイアス層の積
層体側の端部で下地のバイアス下地層が形成されていな
い部分が少なくなる（各ハードバイアス層の積層体側の
端部の結晶配向性が乱れた部分が少なくなる）ので、各
ハードバイアス層の積層体側の端部で保磁力の低下して
いる部分の体積が少なくなり、ＢＨＪを低減できると考
えられる。以上のことからスピンバルブ型薄膜磁気素子
の積層体の側面の傾斜角度を３０度以上とすることがバ
ルクハウゼンジャンプを１５％以下とできる点で好まし
く、また、上記傾斜角度を４５度以上とすることがＢＨ
Ｊを１０％以下とできる点でより好ましく、また、上記
傾斜角度を６０度以上とすることがＢＨＪを５％以下で
きる点でさらに好ましいとした。
【０２２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気抵抗
効果型薄膜磁気素子（第１の発明）では、上記各ハード
バイアス層とフリー磁性層とは少なくとも一部が直接接
触しているので、上記フリー磁性層とこれの両側のハー
ドバイアス層とが交換結合（交換相互作用）により磁気
的に連続体となるので、フリー磁性層の両端部に反磁界
が生じず、各ハードバイアス層からの強いバイアス磁界
を有効にフリー磁性層に印加でき、フリー磁性層の両端
部にかかる反磁界に起因してフリー磁性層の両端部の磁
化の方向が乱れる（バックリング現象が生じる）のを改
善でき、フリー磁性層の磁区制御を良好に行うことがで
き、再生波形の安定性（stability）を向上できる。ま
た、上述のようにフリー磁性層の両端部に反磁界が生じ
ていないので、磁気抵抗効果型薄膜磁気素子が備えられ
る読出ヘッドの狭トラック化が進んでもバックリング現
象が起こらないので、このバックリング現象に起因する
トラック幅の両端の再生波形異常を防止でき、再生ヘッ
ド全体としての再生波形の不安定性（Instability）の
発生割合を低減できる。また、ハードバイアス層の残留
磁化と膜厚との積をある程度小さくしても、上記交換相
互作用によりフリー磁性層の両端部に反磁界が生じず、
各ハードバイアス層からのバイアス磁界を有効にフリー
磁性層に印加でき、トラック幅の両端の再生波形の安定
性を確保できるので、例えば、ハードバイアス層の厚み
を薄くして縦バイアス磁界を小さくして、上記積層体の
側部付近の再生出力が低くなる領域を狭くして、中央部
付近の再生出力が高い領域を広くし、再生出力を高める
ことができる。
【０２２３】また、本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子（第２の発明）では、上記フリー磁性層と上記ハード
バイアス層との間のバイアス下地層の膜厚を上記ハード
バイアス層の下側のバイアス下地層の膜厚よりも薄くし
たしたことにより、上記フリー磁性層と上記ハードバイ
アス層との間に介在されたバイアス下地層の部分にピン
ホールが生じるので、バイアス下地層が介在されている
部分の上記フリー磁性層とこれの両側のハードバイアス
層とは、バイアス下地層のピンホールを通して交換相互
作用により磁気的に連続体となる。従って、この磁気抵
抗効果型薄膜磁気素子では、バイアス下地層が介在され
ている部分の上記フリー磁性層とこれの両側のハードバ
イアス層が交換相互作用により磁気的に連続体となるの
で、上記反磁界の起因となるフリー磁性層の両端部に蓄
積された磁荷が上記交換相互作用により有効に除去され
るので、上記フリー磁性層の両端部に反磁界が生じず、
各ハードバイアス層からの強いバイアス磁界を良好にフ
リー磁性層に印加できるので、フリー磁性層の両端部に
かかる反磁界に起因してフリー磁性層の両端部の磁化の
方向が乱れるのを改善でき、フリー磁性層の磁区制御を
より良好に行うことができ、再生波形の安定性を向上で
きる。
【０２２４】また、本発明の薄膜磁気へッドでは、上記
のいずれかの構成の本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子が備えられたことにより、フリー磁性層の磁区制御を
良好に行うことができ、バルクハウゼンノイズの防止効
果が優れ、再生波形の安定性に優れた薄膜磁気へッドと
することができる。
【０２２５】また、本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気素
子の製造方法によれば、上記積層体のフリー磁性層の両
側で、かつこのフリー磁性層とは少なくとも一部が直接
接触するハードバイアス層が形成され、各ハードバイア
ス層の下側にバイアス下地層が形成された本発明の磁気
抵抗効果型薄膜磁気素子、あるいは、上記積層体のフリ
ー磁性層の両側で、かつこのフリー磁性層とは少なくと
も一部が直接接触するハードバイアス層が形成され、各
ハードバイアス層の下側にバイアス下地層が形成され、
しかもこれらバイアス下地層は上記フリー磁性層とこれ
の両側のハードバイアス層の間にまで延出している本発
明の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子、あるいは、上記積層
体のフリー磁性層の両側で、かつこのフリー磁性層とは
少なくとも一部が直接接触するハードバイアス層が形成
され、各ハードバイアス層の下側にバイアス下地層が形
成され、しかもこれらバイアス下地層は上記フリー磁性
層とこれの両側のハードバイアス層の間にまで延出して
いる本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の製造に好適
に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における第１の実施形態のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を模式図的に示した横断面図である。
【図２】 図１に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子を
記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示した断面
図である。
【図３】 本発明の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気
素子におけるハードバイアス層で挟まれた積層体の側面
部分の傾斜角度θとハードバイアス層の先端部の形状と
の関係を説明するための概略図である。
【図４】 図１に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法を説明するための図であって、基板上に積層体
を形成し、その上にリフトオフ用のレジストを形成した
状況を示した図である。
【図５】 図１に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法を説明するための図であって、積層体を台形状
に形成した状況を示した図である。
【図６】 図１に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法を説明するための図であって、バイアス下地層
を形成した状況を示した図である。
【図７】 図１に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法を説明するための図であって、ハードバイアス
層を形成した状況を示した図である。
【図８】 図１に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法を説明するための図であって、導電層を形成し
た状況を示した図である。
【図９】 本発明における第２の実施形態のスピンパル
ブ型薄膜磁気素子を模式図的に示した横断面図である。
【図１０】 図９に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子
を記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示した断
面図である。
【図１１】 本発明における第３の実施形態のスピンパ
ルブ型薄膜磁気素子を模式図的に示した横断面図であ
る。
【図１２】 図１１に示したスピンバルブ型薄膜磁気素
子を記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示した
断面図である。
【図１３】 本発明における第４の実施形態のスピンパ
ルブ型薄膜磁気素子を模式図的に示した横断面図であ
る。
【図１４】 図１３に示したスピンバルブ型薄膜磁気素
子を記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示した
断面図である。
【図１５】 本発明の第５の実施形態のスピンバルブ型
薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の構
造を示した断面図である。
【図１６】 本発明の第６の実施形態のスピンバルブ型
薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の構
造を示した断面図である。
【図１７】 図１６のスピンバルブ型薄膜磁気素子をト
ラック幅方向から見た断面図である。
【図１８】 磁気抵抗効果型薄膜磁気素子が備えられた
読出ヘッドに、センス電流を印加しつつ交流外部磁界を
印加して測定したときのＲ−Ｈ曲線を示す図である。
【図１９】 実施例のスピンバルブ型薄膜磁気素子のフ
リー磁性層の磁化の分布を示す図である。
【図２０】 比較例のスピンバルブ型薄膜磁気素子のフ
リー磁性層の磁化の分布を示す図である。
【図２１】 実施例のスピンバルブ型薄膜磁気素子のＲ
−Ｈ曲線を示す図である。
【図２２】 比較例のスピンバルブ型薄膜磁気素子のＲ
−Ｈ曲線を示す図である。
【図２３】 スピンバルブ型薄膜磁気素子の積層体の側
面部分の傾斜角度を１５度〜６０度の範囲で変更したと
きのバルクハウゼンジャンプの積層体の側面部分の傾斜
角度依存性を示す図である。
【図２４】 薄膜磁気ヘッドの一例を示す斜視図であ
る。
【図２５】 図２４に示した薄膜磁気ヘッドの磁気コア
部を示した断面図である。
【図２６】 図２５に示した薄膜磁気ヘッドを示した概
略斜視図である。
【図２７】 従来のその他の例のスピンバルブ型薄膜磁
気素子を備えた薄膜磁気ヘッドの要部の一例を記録媒体
との対向面側から見た場合の構造を示した断面図であ
る。
【符号の説明】
９…リフトオフ用レジスト、２８、３１、４４、８０、
９２、１０８、１２２、３１１…反強磁性層、３１２…
固定磁性層、２７、７９、３１２Ａ…第１の固定磁性
層、２６、３３、４２、７２、７８、９４、１００、１
０６、３１２Ｂ、４４４Ｂ…非磁性中間層、２５、７
７、３１２Ｃ…第２の固定磁性層、２４、３５、４０、
７６、９６、１０４、１２４、３１３…非磁性導電層、
２１、３６、３１４、４４４…フリー磁性層、２９、４
５、８１、１０９、１２７、２６９、３１５…保護層、
３２、９３…第ｌの固定磁性層（下）、３４、９５…第
２の固定磁性層（下）、４１、１０５…第２の固定磁性
層（上）、４３、１０７…第１の固定磁性層（上）、７
３、１０１、４４４Ａ…第１のフリー磁性層、７１、９
７、４４４Ｃ…第２のフリー磁性層、６２、８２、１１
０、１３０、３１７…ハードバイアス層、６３、８３、
１１１、１２８、１３１、３１８…導電層、６、６６、
８６、１１６、３１６…バイアス下地層、６ｅ、６６
ｅ、８６ｅ、１１６ｅ、３１６ｅ…延出部、６ｆ、６６
ｆ、８６ｆ、１１６ｆ、３１６ｆ…部分、６ｇ、６６
ｇ、８６ｇ、１１６ｇ、３１６ｇ…部分、ａ３、ａ４、
ａ５、ａ６、ａ７、ａ８…積層体、ｂ３、ｂ４、ｂ５、
ｂ６、ｂ７、ｂ８…側面、ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６、ｃ
７、ｃ８…接合点、ｄ３、ｄ４、ｄ５、ｄ６、ｄ７、ｄ
８…接合点、ｅ３、ｅ４、ｅ５、ｅ６、ｅ７、ｅ８…接
合点、ｈ１…ＭＲヘッド（読出ヘッド）、Ｋ…基板、Ｍ
…積層膜、θ…傾斜角度、Ｔｗ…トラック幅。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 41/18 Ｈ０１Ｌ 43/12 Ｈ０１Ｌ 43/12 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反強磁性層と、該反強磁性層との交換異
    方性磁界により磁化方向が固定される固定磁性層と、該
    固定磁性層の上に非磁性導電層を介して形成されたフリ
    ー磁性層とからなる積層体と、前記フリー磁性層の磁化
    方向を前記固定磁性層の磁化方向と交差する方向に揃え
    るハードバイアス層と、前記フリー磁性層、非磁性導電
    層、固定磁性層に検出電流を与える導電層とを有し、 前記ハードバイアス層は、前記積層体のフリー磁性層の
    両側に形成されており、各ハードバイアス層と前記フリ
    ー磁性層とは少なくとも一部が直接接触し、各ハードバ
    イアス層の下側にはハードバイアス層の結晶配向性を制
    御するためのバイアス下地層が形成されていることを特
    徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気素子。
  2. 【請求項２】 前記磁気抵抗効果型薄膜磁気素子は、前
    記フリー磁性層の厚さ方向の両側に、各々前記非磁性導
    電層と前記固定磁性層と前記反強磁性層とが形成された
    デュアル型構造のものであることを特徴とする請求項１
    に記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子。
  3. 【請求項３】 前記固定磁性層と前記フリー磁性層の少
    なくとも一方が、非磁性中間層を介して２つに分断さ
    れ、分断された層どうしで磁化の向きが１８０度異なる
    フェリ磁性状態とされたことを特徴とする請求項１又は
    ２に記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子。
  4. 【請求項４】 前記バイアス下地層は、前記フリー磁性
    層とこれの両側のハードバイアス層の間にまで延出して
    いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
    の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子。
  5. 【請求項５】 前記フリー磁性層とハードバイアス層と
    の間のバイアス下地層の延出部の厚みが１ｎｍ以下であ
    ることを特徴とする請求項４に記載の磁気抵抗効果型薄
    膜磁気素子。
  6. 【請求項６】 前記バイアス下地層は、体心立方構造の
    非磁性金属膜であることを特徴とする請求項１乃至５の
    いずれかに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子。
  7. 【請求項７】 前記バイアス下地層は、Ｃｒ膜から構成
    されていることを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効
    果型薄膜磁気素子。
  8. 【請求項８】 前記ハードバイアス層で挟まれた積層体
    の側面部分の傾斜角度が３０度以上であることを特徴と
    する請求項１乃至７のいずれかに記載の磁気抵抗効果型
    薄膜磁気素子。
  9. 【請求項９】 反強磁性層と、該反強磁性層との交換異
    方性磁界により磁化方向が固定される固定磁性層と、該
    固定磁性層の上に非磁性導電層を介して形成されたフリ
    ー磁性層とからなる積層体と、前記フリー磁性層の磁化
    方向を前記固定磁性層の磁化方向と交差する方向に揃え
    るハードバイアス層と、前記フリー磁性層、非磁性導電
    層、固定磁性層に検出電流を与える導電層とを有し、 前記ハードバイアス層は、前記積層体のフリー磁性層の
    両側に形成され、前記フリー磁性層と各ハードバイアス
    層との間および各ハードバイアス層の下側に、ハードバ
    イアス層の結晶配向性を制御するためのバイアス下地層
    が形成され、該バイアス下地層は前記フリー磁性層と前
    記ハードバイアス層との間の膜厚が前記ハードバイアス
    層の下側の膜厚よりも小さいことを特徴とする磁気抵抗
    効果型薄膜磁気素子。
  10. 【請求項１０】 前記磁気抵抗効果型薄膜磁気素子は、
    前記フリー磁性層の厚さ方向の両側に、各々前記非磁性
    導電層と前記固定磁性層と前記反強磁性層が形成された
    デュアル型構造のものであることを特徴とする請求項９
    に記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子。
  11. 【請求項１１】 前記固定磁性層と前記フリー磁性層の
    少なくとも一方が、非磁性中間層を介して２つに分断さ
    れ、分断された層どうしで磁化の向きが１８０度異なる
    フェリ磁性状態とされたことを特徴とする請求項９又は
    １０に記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子。
  12. 【請求項１２】 前記フリー磁性層とハードバイアス層
    との間のバイアス下地層の厚みが１ｎｍ以下であること
    を特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の磁気
    抵抗効果型薄膜磁気素子。
  13. 【請求項１３】 前記バイアス下地層は、体心立方構造
    の非磁性金属膜であることを特徴とする請求項９乃至１
    ２のいずれかに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子。
  14. 【請求項１４】 前記バイアス下地層は、Ｃｒ膜から構
    成されていることを特徴とする請求項１３記載の磁気抵
    抗効果型薄膜磁気素子。
  15. 【請求項１５】 前記ハードバイアス層で挟まれた積層
    体の側面部分の傾斜角度が３０度以上であることを特徴
    とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の磁気抵抗効
    果型薄膜磁気素子。
  16. 【請求項１６】 スライダに請求項１乃至請求項１５の
    いずれかに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気素子が備えら
    れてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  17. 【請求項１７】 基板上に、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結合
    磁界により磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固
    定磁性層に非磁性導電層を介して形成されたフリー磁性
    層とを少なくとも有する積層膜を形成する工程と、 前記積層膜の上にリフトオフ用レジストを形成する工程
    と、 前記リフトオフ用レジストに覆われていない部分をイオ
    ンミリングにより除去し、略台形状の積層体を形成する
    工程と、 第１のターゲットと前記基板とが平行となる状態あるい
    は第１のターゲットと前記基板との角度を後工程のハー
    ドバイアス層を形成するときより傾斜が小さい状態で対
    向させ、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッ
    タ法、コリメーションスパッタ法のいずれかまたはそれ
    らを組み合わせたスパッタ法により、前記積層体の両側
    の前記基板上にハードバイアス層の結晶配向性を制御す
    るためのバイアス下地層を形成する工程と、 第２のターゲットと基板との角度を前記バイアス下地層
    を形成するときより傾斜させた状態で対向させ、イオン
    ビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメー
    ションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせ
    たスパッタ法により、バイアス下地層上に、前記フリー
    磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交差す
    る方向に揃えるハードバイアス層を形成する工程と、 第３のターゲットと基板との角度を前記ハードバイアス
    層を形成するときより傾斜させた状態あるいは同じ角度
    で対向させ、イオンビームスパッタ法、ロングスロース
    パッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれかまたは
    それらを組み合わせたスパッタ法により、前記ハードバ
    イアス層上に導電層を形成する工程とを有することを特
    徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気素子の製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記バイアス下地層を形成する工程に
    おいて、第１のターゲットと前記基板との角度を調整す
    ることにより、前記積層体の両側の前記基板上と前記フ
    リー磁性層の両側の側面の一部にバイアス下地層を形成
    し、 前記バイアス下地層上にハードバイアス層を形成する工
    程において、各ハードバイアス層の積層体側の端部と前
    記積層体のフリー磁性層の各端部とが少なくとも一部が
    接触するように前記バイアス下地層上にハードバイアス
    層を形成することを特徴とする請求項１７記載の磁気抵
    抗効果型薄膜磁気素子の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記バイアス下地層を形成する工程に
    おいて、第１のターゲットと前記基板との角度を調整す
    ることにより、前記積層体の両側の前記基板上と前記フ
    リー磁性層の両側の側面にバイアス下地層を形成し、 前記バイアス下地層上にハードバイアス層を形成する工
    程において、前記積層体のフリー磁性層の両端部と各ハ
    ードバイアス層の前記積層体側の端部との間にバイアス
    下地層が介在されるようにハードバイアス層を形成する
    ことを特徴とする請求項１７記載の磁気抵抗効果型薄膜
    磁気素子の製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記略台形状の積層体を形成する工程
    において、積層体の側面部分の傾斜角度を３０度以上と
    することを特徴とする請求項１７乃至１９記載の磁気抵
    抗効果型薄膜磁気素子の製造方法。
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