JP2001298226A - 磁気変換素子および薄膜磁気ヘッド - Google Patents

磁気変換素子および薄膜磁気ヘッド

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程が簡単で、かつ、良好な出力が得ら
れる磁気変換素子、およびそれを用いた薄膜磁気ヘッド
を提供する。 【解決手段】 薄膜磁気ヘッド１は、磁性層と非磁性層
とを交互に積層した積層体２０を有している。積層体２
０の積層方向における少なくとも一方側には、一定の方
向に固定された磁化を有する磁化方向固定層３３が設け
られている。磁化方向固定層は、交換結合層３３ａと反
強磁性層３３ｂとを積層してなるものである。交換結合
層３３ａと反強磁性層３３ｂとの交換結合により生じる
磁場により、積層体２０の磁性層が単磁区化され、バル
クハウゼンノイズが抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気変換素子およ
びそれを用いた薄膜磁気ヘッドに関するものであり、よ
り詳細には、製造工程が簡単で、かつ、良好な出力を得
ることができる磁気変換素子およびそれを用いた薄膜磁
気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ハードディスクなどの面記録密度
の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められ
ている。薄膜磁気ヘッドとしては、磁気変換素子の１つ
である磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresisti
ve）素子と記す。）を有する再生ヘッドと、誘導型磁気
変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型
薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果
（ＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistive）効果）を示
す磁性膜（ＡＭＲ膜）を用いたものと、巨大磁気抵抗効
果（ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）効果）を示す磁
性膜（ＧＭＲ膜）を用いたものとがある。ＧＭＲ膜は、
面記録密度が３Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ2（１９Ｇｂｉｔ／
ｃｍ2）を超える再生ヘッドのＭＲ素子で主に利用され
ている。ＧＭＲ膜としては、「多層型（アンチフェロ
型）」、「誘導フェリ型」、「グラニュラ型」、「スピ
ンバルブ型」などが提案されている。この中では、スピ
ンバルブ型のＧＭＲ膜による磁気ヘッドの工業化がなさ
れている。
【０００４】スピンバルブ型のＧＭＲ膜は、非磁性層を
介して、磁化の方向が固定された磁性層と、磁化の方向
が信号磁場によって変化する磁性層とが積層された構造
を有しており、２つの磁性層における磁化の方向の相対
角度に応じて電気抵抗が変化するようになっている。こ
のスピンバルブ型のＧＭＲ膜では、２〜６％の抵抗変化
率が得られている（米国特許５，４０８，３７７号）。
【０００５】また、近年では、薄い絶縁層の中を流れる
トンネル電流を利用した「トンネル接合型」のＧＭＲ膜
の開発も進んでいる（米国特許第５，９０１，０１８
号）。トンネル接合型のＧＭＲ膜は、２層の磁性層の間
に絶縁層を設けた構造を有しており、絶縁層をトンネル
電流が流れる際の電気抵抗が、信号磁場に応じて変化す
るようになっている。しかしながら、このようなトンネ
ル接合型のＧＭＲ膜では、接合面積を小さくするほど大
きな電気抵抗が得られるが、ショットノイズが発生して
Ｓ／Ｎ（signal to noise）比が低下することから、磁
気ヘッド特性の向上には限界がある。
【０００６】そこで、最近では、多層型のＧＭＲ膜につ
いて積層方向に電流を流すようにした、いわゆるＣＰＰ
（Current Perpendicular to the Plane）構造のＭＲ素
子（特開平５−２７５７６９号）が注目されている。な
お、多層型のＧＭＲ膜は、磁性層と非磁性層とを交互に
積層した積層体を有し、信号磁場によって磁性層の磁化
の方向が変化することにより電気抵抗が変化するように
なっている。このような多層型のＧＭＲ膜は、例えば、
特開平４−３６０００９号、特許第２６１０３７６号、
特開平５−９００２６号、特開平７−７８３１６号およ
び特開平９−１８０１３５号に開示されている。この多
層型のＧＭＲ膜によれば、積層方向に垂直に電流を流し
た場合には、約１〜１０％の抵抗変化率が得られ（特開
平５−９００２６号）、積層方向に電流を流した場合に
は約１０〜１５％の抵抗変化率が得られている。
【０００７】ここで、このようなＭＲ素子では、いわゆ
るバルクハウゼンノイズを抑えるために、磁性層の磁化
の方向を制御する磁区制御層が設けられている。例えば
多層型のＧＭＲ膜では、ＧＭＲ膜の積層方向に直交する
方向における両側に、一対の磁区制御層が設けられてい
る（特開平９−１８０１３５号）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに積層体をその積層方向に直交する方向に挟み込むよ
うに磁区制御層を形成する場合、製造工程が複雑になる
という問題がある。また、積層体中を流れる電流が磁区
制御層に分流すると抵抗変化率の低下を招くため、磁区
制御層は積層体から離間して配置されるのが好ましい
が、このように配置すると十分な磁区制御ができないと
いう問題もある。
【０００９】本発明の目的は、製造工程が簡単で、か
つ、良好な出力を得ることができる磁気変換素子および
薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による磁気変換素
子は、交互に積層された複数の磁性層と複数の非磁性層
とを有する積層体と、この積層体の積層方向における少
なくとも一方側に設けられ、磁性層の磁化の方向を制御
する磁区制御層とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【００１１】本発明による磁気変換素子では、磁区制御
層によって積層体の磁性層の磁化の方向が制御される。
【００１２】また、本発明による他の磁気変換素子は、
交互に積層された複数の磁性層と複数の非磁性層とを有
する積層体と、この積層体の積層方向における少なくと
も一方側に設けられ、積層体の少なくとも一部に一定方
向の磁場を付与する磁場付与層とを備えたことを特徴と
するものである。
【００１３】本発明による他の磁気変換素子では、磁場
付与層によって積層体の少なくとも一部に磁場が与えら
れ、この磁場により、積層体の磁性層の磁化の方向が制
御される。
【００１４】また、本発明による更に他の磁気変換素子
は、交互に積層された複数の磁性層と複数の非磁性層と
を有する積層体と、この積層体の積層方向における少な
くとも一方側に設けられ、一定の方向に固定された磁化
を有する磁化方向固定層とを備えたことを特徴とするも
のである。
【００１５】本発明による更に他の磁気変換素子では、
磁化方向固定層における一定の方向に固定された磁化の
作用により、積層体の磁性層の磁化の方向が制御され
る。
【００１６】なお、上記の磁化方向固定層は、反強磁性
層と、この反強磁性層と交換結合された交換結合層とを
有することが好ましい。また、反強磁性層は、Ｐｔ（白
金），Ｒｕ（ルテニウム），Ｒｈ（ロジウム），Ｐｄ
（パラジウム），Ｎｉ（ニッケル），Ａｕ（金），Ａｇ
（銀），Ｃｕ（銅），Ｉｒ（イリジウム），Ｃｒ（クロ
ム）およびＦｅ（鉄）からなる群のうちの少なくとも１
種と、Ｍｎ（マンガン）とを含む材料よりなることが好
ましい。
【００１７】さらに、交換結合層は、Ｆｅ，Ｃｏ（コバ
ルト），Ｎｉからなる群のうちの少なくとも１種を含む
材料よりなることが好ましい。また、磁化方向固定層と
積層体との間には、非磁性材料よりなる挿入層を有する
ことが好ましい。この挿入層は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒ
ｕ，Ｒｈ，Ｒｅ（レニウム），白金およびタングステン
（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を含む材料よ
りなることが好ましい。挿入層の厚さは、１ｎｍ〜１０
ｎｍであることが好ましい。
【００１８】また、積層体は、信号磁場に面する突出部
を有していることが好ましい。この突出部の突出方向に
おける長さは、０．１μｍ以下であることが好ましい。
加えて、積層体の信号磁場に面する側の領域に、積層体
が信号磁場を取り込むのを一部において制限する磁場取
込制限部を有することが好ましい。また、積層体の信号
磁場に面する側における、積層体の一部に対応した領域
に、磁性材料よりなる磁場取込制限部を有することが好
ましい。
【００１９】加えて、複数の磁性層のうちの少なくとも
１つは、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉからなる群のうちの少なくと
もＣｏを含む材料、または、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，
Ｔａ（タンタル），Ｒｈ（ロジウム），Ｍｏ（モリブデ
ン），Ｚｒ（ジルコニウム）およびＮｂ（ニオブ）から
なる群のうちの少なくともＮｉを含む材料を含むことが
好ましい。また、複数の磁性層のうちの少なくとも１つ
は、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｚｒ
およびＮｂからなる群のうちの少なくともＮｉを含む材
料により構成されたニッケル含有層と、Ｃｏ，Ｆｅおよ
びＮｉからなる群のうちの少なくともＣｏを含む材料に
より構成されたコバルト含有層とを含むことが好まし
い。
【００２０】さらに、磁性層の厚さは１ｎｍ以上６ｎｍ
以下であることが好ましく、磁性層の数は、２層以上２
０層以下であることが好ましい。非磁性層のうちの少な
くとも１つは、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，
ＰｔおよびＷからなる群のうち少なくとも１種を含む材
料よりなることが好ましい。さらに、非磁性層のうちの
少なくとも１つは、ＮｉおよびＣｒを含む材料よりなる
ことが好ましい。非磁性層のうち積層方向における一方
の最外側に位置する層は、ＮｉおよびＣｒを含む材料よ
りなることが好ましい。
【００２１】また、非磁性層の厚さは、その非磁性層を
介して隣り合う２つの磁性層の間に生じる反強磁性結合
エネルギーが極大になるように設定されていることが好
ましい。さらに、非磁性層を介して隣り合う２つの磁性
層の間に生じる反強磁性結合エネルギーは、０．１×１
０-4Ｊ／ｍ2以上２．０×１０-4Ｊ／ｍ2以下であること
が好ましい。
【００２２】加えて、積層体は、積層方向において分割
された複数の領域を有しており、この領域のうちの少な
くとも２つの領域間で磁性層を構成する材料または組成
が異なることが好ましい。さらに、積層体は、磁性層が
Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｚｒおよ
びＮｂからなる群のうちの少なくともＮｉを含む材料よ
りなる第１の領域と、磁性層がＮｉ，ＣｏおよびＦｅか
らなる群のうちの少なくともＣｏを含む材料よりなる第
２の領域とを有することが好ましい。上記の突出部は、
第１の領域に設けられていることが好ましい。
【００２３】本発明による薄膜磁気ヘッドは、上述した
磁気変換素子を有することを特徴とするものである。
【００２４】本発明による薄膜磁気ヘッドでは、積層体
に対して積層方向に電流を流すための電流経路を設ける
ことが好ましい。また、本発明による薄膜磁気ヘッドで
は、積層体を一対のギャップ層を介して挟み込むよう設
けられた一対のシールド層を備えると共に、このギャッ
プ層およびシールド層が、積層体に対して積層方向に電
流を流すための電流経路を構成していることが好まし
い。
【００２５】
【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］ ＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの構成＞最初に、図１
ないし図１１を参照して、本発明の第１の実施の形態に
係る薄膜磁気ヘッドの構成について説明する。
【００２６】図１は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ド１を備えたアクチュエータアーム２の構成を表すもの
である。このアクチュエータアーム２は、例えば、図示
しないハードディスク装置などで用いられるものであ
り、薄膜磁気ヘッド１が形成されたスライダ２ａを有し
ている。このスライダ２ａは、例えば、支軸２ｂにより
回転可能に支持された腕部２ｃの先端に搭載されてい
る。この腕部２ｃは、例えば、図示しないボイスコイル
モータの駆動力により回転するようになっており、これ
によりスライダ２ａがハードディスクなどの磁気媒体３
の記録面（図１においては記録面の下面）に沿ってトラ
ックラインを横切る方向ｘに移動するようになってい
る。なお、磁気媒体３は、例えば、スライダ２ａがトラ
ックラインを横切る方向ｘに対してほぼ直交する方向ｚ
に回転するようになっており、このような磁気媒体３の
回転およびスライダ２ａの移動により磁気媒体３に情報
が記録され、または記録された情報が読み出されるよう
になっている。
【００２７】図２は、図１に示したスライダ２ａの構成
を表すものである。このスライダ２ａは、例えば、Ａｌ
2Ｏ3・ＴｉＣ（アルティック）よりなるブロック状の基
体２ｄを有している。この基体２ｄは、例えば、ほぼ六
面体状に形成されており、そのうちの一面が磁気媒体３
（図１参照）の記録面に近接して対向するように配置さ
れている。この磁気媒体３の記録面と対向する面はエア
ベアリング面（ＡＢＳ）２ｅと呼ばれ、磁気媒体３が回
転する際には、磁気媒体３の記録面とエアベアリング面
２ｅとの間に生じる空気流により、スライダ２ａが記録
面との対向方向ｙにおいて記録面から離れるように微少
量移動し、エアベアリング面２ｅと磁気媒体３との間に
一定の隙間ができるようになっている。基体２ｄのエア
ベアリング面２ｅに対する一側面（図２においては左側
の側面）には、薄膜磁気ヘッド１が設けられている。
【００２８】図３は、薄膜磁気ヘッド１の構成を分解し
て表すものである。また、図４は、図３に示した矢印Ｉ
Ｖ方向から見た平面構造を表し、図５は、図４に示した
Ｖ−Ｖ線に沿った矢視方向の断面構造を表している。こ
の薄膜磁気ヘッド１は、磁気媒体３に記録された磁気情
報を再生する再生ヘッド部１ａと、磁気媒体３のトラッ
クラインに磁気情報を記録する記録ヘッド部１ｂとが一
体に構成されたものである。
【００２９】図３および図５に示したように、再生ヘッ
ド部１ａは、例えば、基体２ｄの上に、絶縁層１１，第
１シールド層１２，絶縁層１３，第２シールド層１４お
よび絶縁層１５がこの順に積層された構造を有してい
る。絶縁層１１は、例えば、積層方向の厚さ（以下、単
に厚さと記す）が２μｍ〜１０μｍであり、Ａｌ2Ｏ
3（酸化アルミニウム）により構成されている。第１シ
ールド層１２および第２シールド層１４は、例えば、厚
さがそれぞれ１μｍ〜３μｍであり、ＮｉＦｅ（ニッケ
ル鉄合金）などの磁性金属材料によりそれぞれ構成され
ている。これら第１シールド層１２および第２シールド
層１４は、後述する積層体２０に不要な磁場の影響が及
ばないようにするためのものであり、積層体２０に対し
て積層方向に電流を流す電流経路としての機能も有して
いる。絶縁層１３および絶縁層１５は、例えば厚さがそ
れぞれ１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、Ａｌ2Ｏ3またはＡ
ｌＮ（チッ化アルミニウム）によりそれぞれ構成されて
いる。絶縁層１３は、第１シールド層１２と第２シール
ド層１４とを電気的に絶縁するためのものであり、絶縁
層１５は、再生ヘッド部１ａと記録ヘッド部１ｂとを電
気的に絶縁するためのものである。
【００３０】図６は、図３に示した薄膜磁気ヘッド１に
おける再生ヘッド部１ａの構造を模式的に分解して表す
ものである。図７は、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に
沿った断面構造を表している。図８は、図７に示された
薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子のみを取り出して表した図で
ある。図９は、図７におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った矢視
方向の断面構造を表している。図１０は、図７における
Ｘ−Ｘ線に沿った矢視方向の断面構造を表している。エ
アベアリング面２ｅ側の第１シールド層１２と第２シー
ルド層１４との間には、第１ギャップ層３１および第２
ギャップ層３２をそれぞれ介して、多層型ＧＭＲ膜であ
る積層体２０を含むＭＲ素子１１０が形成されている。
第１ギャップ層３１および第２ギャップ層３２は、例え
ば厚さがそれぞれ２ｎｍ〜３０ｎｍであり、Ｔａ，Ｗ，
Ｒｕ，Ｐｔ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕおよ
びＡｇからなる群のうちの少なくとも１種を含む非磁性
金属材料によりそれぞれ構成されている。これら第１ギ
ャップ層３１および第２ギャップ層３２は、積層体２０
と第１シールド層１２および第２シールド層１４との磁
気的結合を遮断するためのものであり、第１シールド層
１２および第２シールド層１４と同様に積層体２０に対
して積層方向に電流を流す電流経路としての機能も有し
ている。
【００３１】図７に示したように、積層体２０は、７層
の非磁性層２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，
２１ｆ，２１ｇと、７層の磁性層２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇとが、第１ギャッ
プ層３１と第２ギャップ層３２との対向方向において交
互に積層された構造を有している。
【００３２】この積層体２０では、非磁性層を挟んで隣
り合う磁性層の間に生ずる反強磁性結合により、磁性層
２２ａ〜２２ｇの磁化の方向が互いに固定されるように
なっている。隣り合う２つの磁性層の間に生ずる反強磁
性結合エネルギーは、例えば０．１×１０-4Ｊ／ｍ2〜
２．０×１０-4Ｊ／ｍ2であることが好ましい。反強磁
性結合が弱すぎると、抵抗変化率が小さくなるからであ
り、反強磁性結合が強すぎると、信号磁場を受けたとき
に磁化の方向が変化しにくくなり、その結果、検出感度
が低くなるからである。また、隣り合う２つの磁性層２
２ａ〜２２ｇの磁化の方向のなす角度は、信号磁場を受
けていない状態において９０度以上となっていることが
好ましく、１００度以上２６０度以下であればより好ま
しい。
【００３３】積層体２０のうち最も第１ギャップ層３１
側に位置する非磁性層２１ａは、磁性層２２ａ〜２２ｇ
および他の非磁性層２１ｂ〜２１ｇを形成する際の下地
層となるものである。以下、この層を下地層２１ａとい
う。
【００３４】図８に示したように、下地層２１ａは、例
えばＮｉおよびＣｒを含む材料により構成されており、
それにより磁性層２２ａ〜２２ｇと非磁性層２１ｂ〜２
１ｇとの界面の平坦性を向上させると共に、磁性層２２
ａ〜２２ｇの結晶性を向上させることができるようにな
っている。具体的には、下地層２１ａは、（ＮｉaＣｒ
100-a）bＡ100-bにより構成されることが好ましい。式
中、ＡはＮｉおよびＣｒ以外の金属元素であり、ａおよ
びｂは原子％でそれぞれ４０≦ａ≦７５、８０≦ｂ≦１
００であることが好ましい。ａおよびｂをこの範囲内と
すれば、非磁性層２１ｂ〜２１ｇと磁性層２２ａ〜２２
ｇとの界面をより平坦にすることができるからである。
なお、ａの範囲は、より好ましくは５０≦ａ≦７０であ
り、さらに好ましくは５５≦ａ≦６５である。下地層２
１ａの厚さは、１ｎｍ〜１０ｎｍであることが好まし
い。下地層２１ａの厚さをこの範囲内にすることによ
り、積層体２０の熱安定性が向上し、且つ、抵抗変化率
が大きくなるからである。
【００３５】非磁性層２１ｂ〜２１ｇは、例えば、Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，ＰｔおよびＷから
なる群のうちの少なくとも１種を６０原子％以上含む材
料により構成されている。非磁性層２１ｂ〜２１ｇの厚
さは、その非磁性層２１ｂ〜２１ｇを挟んで隣り合う２
つの磁性層２２ａ〜２２ｇの間に生じる反強磁性結合エ
ネルギーが極大となるように設定されることが好まし
い。反強磁性結合エネルギーが極大となるようにすれ
ば、隣り合う２つの磁性層２２ａ〜２２ｇの磁化の方向
のなす角度をほぼ１８０度とすることができると共に、
抵抗変化率も大きくすることができるからである。
【００３６】図１１に非磁性層２１ｂ〜２１ｇの厚さと
積層体２０の抵抗変化率ΔＲ／Ｒとの関係を示す。これ
は、一般にＲＫＫＹ（Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshid
a）相互作用と呼ばれる特性を表すものである。図１１
では、磁性層の層数を２０層とし、非磁性層をＣｕ、磁
性層をＣｏ80Ｆｅ15Ｎｉ5によりそれぞれ構成した積層
体について、非磁性層の厚さを０．６ｎｍ〜３．８ｎｍ
の範囲で０．２ｎｍ毎に変えた場合を表している。この
ように、抵抗変化率は非磁性層の厚さに応じていくつか
の極大値を示すが、この抵抗変化率と非磁性層の厚さと
の関係は、隣り合う２つの磁性層の間に生じる反強磁性
結合エネルギーと非磁性層の厚さとの関係に対応してい
る。つまり、抵抗変化率の極大値において、隣り合う２
つの磁性層の磁化の方向のなす角度はほぼ１８０度とな
っており、反強磁性結合エネルギーも極大となってい
る。すなわち、非磁性層２１ｂ〜２１ｇの厚さを反強磁
性結合エネルギーが極大となるようにすれば、隣り合う
２つの磁性層２２ａ〜２２ｇの磁化の方向のなす角度が
ほぼ１８０度となり、抵抗変化率も大きくなる。
【００３７】なお、図１１に示したように、抵抗変化率
は非磁性層２１ｂ〜２１ｇの厚さに応じて複数の極大値
を有し、非磁性層２１ｂ〜２１ｇの厚さが薄いほど極大
値が大きくなるが、一般に、非磁性層２１ｂ〜２１ｇの
厚さは２番目の極大値に対応して設定されることが好ま
しい。１番大きな極大値に対応するように非磁性層２１
ｂ〜２１ｇの厚さを設定すると、隣り合う２つの磁性層
２２ａ〜２２ｇの間に生じる反強磁性結合が強すぎ、信
号磁場に対する検出感度が却って低下してしまうからで
ある。具体的には、非磁性層２１ｂ〜２１ｇの厚さは１
ｎｍ〜３ｎｍであることが好ましい。
【００３８】磁性層２２ａ〜２２ｇは、図８に示したよ
うに、例えば、Ｃｏ，ＦｅおよびＮｉからなる群のうち
少なくともＣｏを含む材料により構成されている。具体
的には、ＣｏxＦｅyＮｉzにより構成されることが好ま
しい。式中、ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ原子％で１０≦ｘ≦
８０、０≦ｙ≦２５、０≦ｚ≦８５の範囲内である。こ
の組成であれば、特に積層体２０の抵抗変化率を大きく
することができるからである。また、磁性層２２ａ〜２
２ｇは、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｍｏ，
ＺｒおよびＮｂからなる群のうち少なくともＮｉを含む
材料により構成されてもよい。具体的には、［ＮｉsＣ
ｏtＦｅ100-(s+t)］100-uＭuにより構成されることが好
ましい。式中、ＭはＣｒ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｚｒある
いはＮｂの少なくとも１種を表し、ｓ，ｔ，ｕはそれぞ
れ原子％で７５≦ｓ≦９０、０≦ｔ≦１５、０≦ｕ≦１
５である。この組成であれば、特に積層体２０の抵抗値
を大きくすることができるからである。
【００３９】更に、磁性層２２ａ〜２２ｇは、材料また
は組成の異なる複数の層を積層した構造とされていても
よい。この場合、磁性層２２ａ〜２２ｇは、Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｍｏ，ＺｒおよびＮｂか
らなる群のうち少なくともＮｉを含むニッケル含有層
と、Ｃｏ，ＦｅおよびＮｉからなる群のうち少なくとも
Ｃｏを含むコバルト含有層とを含むことが好ましい。具
体的には、ＣｏxＦｅyＮｉzにより構成されるコバルト
含有層と、［ＮｉsＣｏtＦｅ100-(s+t)］100-uＭuによ
り構成されるニッケル含有層との積層構造とされること
が好ましい。式中の符号Ｍ，ｘ，ｙ，ｚ，ｓ，ｔ，ｕの
示す元素あるいは数値範囲（原子％）は上述のとおりで
ある。この場合、コバルト含有層を２層設け、これらに
よりニッケル含有層を挟み込むようにしてもよい。この
ような構造であれば、抵抗変化率を大きくすることがで
きると共に、抵抗値も大きくすることができるからであ
る。
【００４０】なお、磁性層２２ａ〜２２ｇは、（１１
１）面が積層方向に配向していることが好ましい。この
実施の形態では、下地層２１ａを上述した材料で構成す
ることにより、磁性層２２ａ〜２２ｇの（１１１）面の
配向性を強くすることができるようになっている。
【００４１】磁性層２２ａ〜２２ｇの厚さは１ｎｍ〜６
ｎｍであることが好ましい。また、磁性層の層数は、図
６ないし図１０に示した例では７層であるが、２層〜２
０層の範囲内であることが好ましい。２０層よりも多い
場合には、積層体２０の全体が厚くなりすぎ、各磁性層
における磁化方向のばらつきが大きくなるからであり、
２層よりも少ない場合には、抵抗変化率を十分大きくす
ることができないからである。
【００４２】積層体２０は、また、図６ないし図１０に
示したように、例えば、積層方向において第１の領域２
０ａと第２の領域２０ｂとに分割されている。例えば、
第１の領域２０ａは、基体２ｄ側の６層（下地層２１
ａ，磁性層２２ａ〜２２ｃおよび非磁性層２１ｂ〜２１
ｃ）により構成され、第２の領域２０ｂは、残りの８層
（磁性層２２ｄ〜２２ｇおよび非磁性層２１ｄ〜２１
ｇ）により構成されている。なお、ここでは第１の領域
２０ａおよび第２の領域２０ｂにおける磁性層の層数を
具体的に示したが、第１の領域２０ａにおける磁性層の
層数は１層〜１０層、第２の領域２０ｂにおける磁性層
の層数は１層〜１０層であることが好ましい。第１の領
域２０ａの厚さは、例えば６ｎｍ〜１５ｎｍであり、第
２の領域２０ｂの厚さは、例えば６ｎｍ〜３０ｎｍであ
る。
【００４３】第１の領域２０ａは例えば第１シールド層
１２の上にほぼ十字形状に形成され、第２の領域２０ｂ
は例えば第１の領域２０ａのほぼ中心部の上にほぼ直方
体形状に形成されている。すなわち、第１の領域２０ａ
は、例えば、第２の領域２０ｂよりもエアベアリング面
２ｅ側つまり信号磁場取り込み側である磁気媒体３側に
突出された突出部２０ｃと、この突出部２０ｃの反対側
に延長された延長部２０ｄと、この延長部２０ｄの延長
方向に対して垂直な方向に拡張された一対の拡張部２０
ｅ，２０ｆとを有している。
【００４４】突出部２０ｃの端面２０ｇは例えばエアベ
アリング面２ｅに達しており、外部に露出されて磁気媒
体３に対向している。これにより、突出部２０ｃは、磁
気媒体３の信号磁場を取り込む磁場取込部として機能す
るようになっている。突出部２０ｃの突出方向における
長さ、すなわち端面２０ｇと第２の領域２０ｂとの間の
距離は、例えば０．１μｍ以下であることが好ましい。
これよりも長いと信号磁場を取り込みにくくなり、出力
が低下してしまうからである。
【００４５】延長部２０ｄは例えば第１ギャップ層３１
よりも長く延長され、端部において第１シールド層１２
と接触している。但し、延長部２０ｄにおける下地層２
１ａの長さは他の５層（磁性層２２ａ〜２２ｃおよび非
磁性層２１ｂ〜２１ｃ）に比べて短くなっており、第１
シールド層１２とは磁性層２２ａが接触している。すな
わち、延長部２０ｄにおいて積層体２０と第１シールド
層１２とを磁気的に連結することにより、信号磁場をよ
り容易に取り込むことができるようになっている。延長
部２０ｄの延長方向における長さは、例えば０．１μｍ
以下であることが好ましい。これよりも長いと信号磁場
の取り込みを容易とする効果が低下してしまうからであ
る。
【００４６】図７に示したように、第２の領域２０ｂの
エアベアリング面２ｅ側には、絶縁層１３を介して第２
シールド層１４の磁場取込制限部１４ａが設けられてい
る。この磁場取込制限部１４ａは、第２シールド層１４
の一部が延出されたものであり、第２の領域２０ｂのエ
アベアリング面２ｅ側に対応してそのほぼ全面を覆うこ
とにより第２の領域２０ｂにエアベアリング面２ｅ側か
ら信号磁場が取り込まれるのを制限するようになってい
る。すなわち、磁場取込制限部１４ａは、第２の領域２
０ｂが磁気媒体３の信号磁場を直接取り込まず、第１の
領域２０ａを経由して取り込まれた信号磁場を受けるよ
うにするためのものである。これによりこの積層体２０
では、磁場取込部として機能する第１の領域２０ａの厚
さを薄くしつつ、積層体２０全体の厚さを厚くし、抵抗
変化率および抵抗値を大きくできるようになっている。
磁場取込制限部１４ａは、例えば、第２シールド層１４
と同様にＮｉＦｅなどの磁性材料により構成されてい
る。磁場取込制限部１４ａと第１の領域２０ａの突出部
２０ｃとの間には絶縁層１３が介在しており、その間隔
は例えば０．５ｎｍ〜５ｎｍである。なお、絶縁層１３
は、第２シールド層１４と積層体２０との間の電気的絶
縁を確保するのみでなく、磁気的結合を遮断する機能も
有している。
【００４７】また、積層体２０と第２ギャップ層３２と
の間には、一定の方向に固定された磁化を有する磁化方
向固定層３３が設けられており、磁化方向固定層３３と
積層体２０との間には、挿入層３４が挿入されている。
【００４８】磁化方向固定層３３は、積層体２０の上に
積層された交換結合層３３ａと、その交換結合層３３ａ
の上に形成された反強磁性層３３ｂとを含んでいる。こ
の磁化方向固定層３３は、積層体２０の少なくとも磁性
層２２ｇ（最も磁化方向固定層３３に近い層）に一定の
磁場を与える磁場付与層として機能すると共に、これに
より、磁性層２２ａ〜２２ｇの磁化の方向を制御しバル
クハウゼンノイズを抑制する磁区制御層として機能する
ようになっている。なお、磁化方向固定層３３により発
せられる磁場は、バイアス磁場ともいう。
【００４９】交換結合層３３ａは、例えば厚さ３ｎｍ〜
３０ｎｍであり、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉを含む磁性材料によ
り構成されている。この交換結合層３３ａでは、反強磁
性層３３ｂとの界面における交換結合によって、磁化の
方向が固定されている。
【００５０】反強磁性層３３ｂは、例えば、厚さ５ｎｍ
〜２０ｎｍであり、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｒ，ＣｒおよびＦｅからなる群のう
ちの少なくとも１種ＭIIと、Ｍｎとを含む反強磁性材料
により構成されている。このうちＭｎの含有量は４５原
子％以上９５原子％以下、その他の元素ＭIIの含有量は
５原子％以上６５原子％以下であることが好ましい。こ
の反強磁性材料には、熱処理しなくても反強磁性を示
し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処
理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁性を示すよう
になる熱処理系反強磁性材料とがある。この反強磁性層
３３ｂは、そのどちらにより構成されていてもよい。非
熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金などが
あり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ（ルテニウムロジウム
マンガン合金），ＦｅＭｎ（鉄マンガン合金）あるいは
ＩｒＭｎ（イリジウムマンガン合金）などがある。熱処
理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金な
どがあり、具体的には、ＰｔＭｎ（白金マンガン合
金），ＮｉＭｎ（ニッケルマンガン合金）およびＰｔＲ
ｈＭｎ（白金ロジウムマンガン合金）などがある。
【００５１】なお、磁化方向固定層３３は、例えばＣｏ
Ｐｔ（コバルト白金合金）あるいはＣｏＰｔＣｒ（コバ
ルト白金クロム合金）などの硬磁性材料（いわゆる永久
磁石）により構成されてもよい。但し、交換結合層３３
ａと反強磁性層３３ｂとにより構成した方が、積層体２
０の磁性層２２ａ〜２２ｇに及ぼす磁場の強さを適切に
調整することができるため、より好ましい。また、交換
結合層３３ａと反強磁性層３３ｂとを用いると、硬磁性
材料よりも薄い厚さで、適切な磁場の強さを得ることが
できるという利点もある。
【００５２】挿入層３４は、磁化方向固定層３３と積層
体２０との磁気的結合を遮断し、積層体２０に及ぶ磁化
方向固定層３３の磁場の強さを調整するためのものであ
る。挿入層３４は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｒｅ，ＰｔおよびＷからなる群のうち少なくとも１
種を６０原子％以上含む非磁性材料により構成されてい
る。挿入層３４の厚さは、積層体２０に及ぼす磁化方向
固定層３３の磁場の強さに応じて調整され、例えば１ｎ
ｍ〜１０ｎｍであることが好ましい。
【００５３】記録ヘッド部１ｂは、例えば、図３および
図５に示したように、再生ヘッド部１ａの絶縁層１５の
上に、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなる厚さ０．５μｍ
〜３μｍの下部磁極４１を有している。下部磁極４１の
上には、Ａｌ2Ｏ3などの絶縁膜よりなる厚さ０．０５μ
ｍ〜０．３μｍの記録ギャップ層４２が形成されてい
る。この記録ギャップ層４２は、後述する薄膜コイル４
４，４６の中心部に対応する位置に開口部４２ａを有し
ている。この記録ギャップ層４２の上には、スロートハ
イトを決定する厚さ１．０μｍ〜５．０μｍのＡｌ2Ｏ3
などよりなる絶縁層４３が形成されており、その絶縁層
４３の上には、厚さ１μｍ〜３μｍの薄膜コイル４４お
よびこれを覆うフォトレジスト層４５がそれぞれ形成さ
れている。このフォトレジスト層４５の上には、厚さ１
μｍ〜３μｍの薄膜コイル４６およびこれを覆うフォト
レジスト層４７がそれぞれ形成されている。なお、本実
施の形態では薄膜コイルが２層積層された例を示した
が、薄膜コイルの積層数は１層または３層以上であって
もよい。
【００５４】記録ギャップ層４２，絶縁層４３およびフ
ォトレジスト層４５，４７の上には、例えば、ＮｉＦｅ
またはＦｅＮ（窒化鉄）などの高飽和磁束密度を有する
磁性材料よりなる厚さ約３μｍの上部磁極４８が形成さ
れている。この上部磁極４８は、薄膜コイル４４，４６
の中心部に対応して設けられた記録ギャップ層４２の開
口部４２ａを介して下部磁極４１と接触しており、磁気
的に連結している。この上部磁極４８の上には、図３な
いし図５では図示しないが、例えば、Ａｌ2Ｏ3よりなる
厚さ２０μｍ〜３０μｍのオーバーコート層（図１６に
おけるオーバーコート層４９）が全体を覆うように形成
されている。なお、本実施の形態では、下部磁極４１か
らオーバーコート層までの層構造が記録ヘッド部１ｂに
対応している。この記録ヘッド部１ｂは、薄膜コイル４
４，４６に流れる電流によって下部磁極４１と上部磁極
４８との間に磁束を生じ、記録ギャップ層４２の近傍に
生ずる磁束によって磁気媒体３を磁化し、情報を記録す
るようになっている。
【００５５】＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの動作＞
次に、このように構成されたＭＲ素子１１０および薄膜
磁気ヘッド１による再生動作について、図６，図７およ
び図１２を参照して説明する。
【００５６】この薄膜磁気ヘッド１では、再生ヘッド部
１ａにより磁気媒体３に記録された情報を読み出す。図
１２（Ａ）は、再生ヘッド部１ａの積層体２０に信号磁
場が与えられていないときの各磁性層２２ａ〜２２ｇに
おける磁化の方向を表す図である。ここでは、磁化方向
固定層３３の発生する磁場により最上層の磁性層２２ｇ
が単磁区化（層内における磁化の方向がほぼ一定の方向
に揃うこと）され、その磁化の方向が、図中矢印Ｂで示
したようにエアベアリング面に対して垂直になっている
ものとする。磁性層２２ｇが単磁区化されると、他の磁
性層２２ａ〜２２ｆは、非磁性層を挟んで隣り合う磁性
層間に生じる反強磁性結合によってそれぞれ単磁区化さ
れる。磁化方向固定層３３に近いところほど磁化方向固
定層３３の影響が強く、磁性層２２ａ〜２２ｇの磁化の
方向がＢ方向に近くなる。一方、磁化方向固定層３３か
ら離れるほど磁化方向固定層３３の影響が低下し、隣り
合う磁性層２２ａ〜２２ｇの磁化の方向は、その磁性層
間に生じる反強磁性結合のため、互いに約１８０度を向
くようになっている。
【００５７】情報を読み出す際には、積層体２０には、
第１シールド層１２および第２シールド層１４を介して
積層方向の電流が流される。この電流は、第１シールド
層１２，第１ギャップ層３１，積層体２０，挿入層３
４，磁化方向固定層３３，第２ギャップ層３２および第
２シールド層１４の順に、あるいはその逆に流れる。
【００５８】積層体２０に信号磁場が与えられると、信
号磁場は突出部２０ｃから取り込まれ、第２の領域２０
ｂまで及ぶ。
【００５９】図１２（Ｂ）は、積層体２０に信号磁場が
与えられたときの磁性層２２ａ〜２２ｇの磁化の方向を
表す図である。積層体２０において、突出部２０ｃを有
する第１の領域２０ａの磁性層２２ａ〜２２ｃにおける
磁化の方向は、図１２（Ａ）に示した状態から信号磁場
によって大きく変化する。これに対し、第２の領域２０
ｂでは、信号磁場の影響が小さくなり、かつ磁化方向固
定層３３の影響が強くなるため、信号磁場による磁化の
方向の変化は比較的小さい。
【００６０】このような積層体２０における磁性層２２
ａ〜２２ｇの磁化の方向の変化により、積層体２０の電
気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化は、第１シール
ド層１２および第２シールド層１４の間の電圧の変化量
として検出され、これにより磁気媒体３の信号磁場が検
出され、記録された情報が読み出される。
【００６１】ここでは、磁化方向固定層３３により磁性
層２２ａ〜２２ｇの単磁区化が促進されるため、バルク
ハウゼンノイズを抑制し、良好な出力を得ることができ
る。
【００６２】＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの製造方
法＞続いて、図６および図１３ないし図１６を参照し
て、ＭＲ素子１１０および薄膜磁気ヘッド１の製造方法
について簡単に説明する。なお、図１３ないし図１６
は、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面と同一
の断面における断面構造を表している。
【００６３】本実施の形態に係る製造方法では、まず、
図１３（Ａ）に示したように、例えば、Ａｌ2Ｏ3・Ｔｉ
Ｃよりなる基体２ｄの一側面上に、スパッタリング法に
より、絶縁層１１を構成の欄で述べた材料を用いて形成
する。次に、この絶縁層１１の上に、例えば、めっき法
により、第１シールド層１２を構成の欄で述べた材料を
用いて形成する。続いて、図１３（Ｂ）に示したよう
に、例えば第１シールド層１２のエアベアリング面側
に、スパッタリング法により構成の欄で述べた材料を用
いて第１ギャップ層３１および下地層２１ａを順次成膜
する。第１ギャップ層３１および下地層２１ａは、例え
ばｉ線、ＫｒＦ（フッ化クリプトン），ＡｒＦ（フッ化
アルゴン）などを用いたフォトリソグラフィーおよび電
子線リソグラフィー法によりパターニングする。
【００６４】第１ギャップ層３１および下地層２１ａを
パターニングしたのち、図１３（Ｃ）に示したように、
第１ギャップ層３１の上に、例えばスパッタリング法に
より、磁性層２２ａ〜２２ｇと非磁性層２１ｂ〜２１ｇ
とを交互に成膜し、その上に、挿入層３４，交換結合層
３３ａ，反強磁性層３３ｂおよび第２ギャップ層３２を
順次成膜する。磁性層、非磁性層、挿入層３４，交換結
合層３３ａ，反強磁性層３３ｂおよび第２ギャップ層３
２の材料は、構成の欄で述べたとおりである。そのの
ち、例えば電子線リソグラフィー法により所定パターン
のレジストマスクを形成し、例えばイオンミリング法に
よりミリングを行う。ミリング深さを制御することによ
り、第１の領域２０ａ，第２の領域２０ｂ，挿入層３
４，交換結合層３３ａ，反強磁性層３３ｂおよび第２ギ
ャップ層３２が形成される。ここでは、積層体２０の上
に磁化方向固定層３３を形成するようにしたので、積層
体２０の両側に磁化方向固定層３３を形成する場合に比
較して、製造工程が簡単になる。
【００６５】第２ギャップ層３２を形成したのち、図１
４（Ａ）に示したように、第１シールド層１２の表面、
積層体２０および磁化方向固定層３３を覆い、かつ、第
２ギャップ層３２の表面を露出させて、例えばスパッタ
リング法により、絶縁層１３を構成の欄で説明した材料
を用いて選択的に形成する。
【００６６】絶縁層１３を形成したのち、例えば図１４
（Ｂ）に示したように、例えばスパッタリング法によ
り、絶縁層１３の上に、第２シールド層１４を構成の欄
で説明した材料を用いて成膜する。このとき、絶縁層１
３を形成した際に自然に形成された凹部が、第２シール
ド層１４の成膜に伴って埋められ、これが磁場取込制限
部１４ａとなる。そののち、第２シールド層１４の上
に、例えばスパッタリング法により、絶縁層１５を構成
の欄で説明した材料を用いて成膜する。絶縁層１５を形
成したのち、図１５（Ａ）に示したように、絶縁層１５
の上に、例えばスパッタリング法により、下部磁極４１
を構成の欄で説明した材料を用いて成膜する。次いで、
下部磁極４１の上に、例えばスパッタリング法により、
記録ギャップ層４２を形成し、その上に、絶縁層４３を
所定のパターンに形成する。絶縁層４３を形成したの
ち、この絶縁層４３の上に、薄膜コイル４４を構成の欄
で説明した材料を用いて形成し、この薄膜コイル４４を
覆うようにフォトレジスト層４５を所定のパターンに形
成する。フォトレジスト層４５を形成したのち、このフ
ォトレジスト層４５の上に、薄膜コイル４６を構成の欄
で説明した材料を用いて形成し、この薄膜コイル４６を
覆うようにフォトレジスト層４７を所定のパターンに形
成する。
【００６７】フォトレジスト層４７を形成したのち、図
１５（Ｂ）に示したように、例えば、薄膜コイル４４，
４６の中心部に対応する位置において、記録ギャップ層
４２を部分的にエッチングし、磁路形成のための開口部
４２ａを形成する。そののち、例えば、記録ギャップ層
４２、開口部４２ａ，絶縁層４３およびフォトレジスト
層４５，４７の上に上部磁極４８を構成の欄で説明した
材料を用いて形成する。上部磁極４８を形成したのち、
例えば、この上部磁極４８をマスクとして、イオンミリ
ングにより、記録ギャップ層４２および下部磁極４１を
選択的にエッチングする。そののち、図１６に示したよ
うに、上部磁極４８の上に、オーバーコート層４９を構
成の欄で説明した材料を用いて形成する。最後に、例え
ば、スライダ２ａの機械加工によりエアベアリング面を
形成し、薄膜磁気ヘッド１が完成する。
【００６８】なお、磁化方向固定層３３の反強磁性層３
３ｂが熱処理系反強磁性材料である場合には、反強磁性
層３３ｂと交換結合層３３ａとの間に交換結合を生じさ
せるための熱処理を行う。具体的には、薄膜磁気ヘッド
１を、例えば磁場発生装置などを利用して一定の方向に
磁場を印加した状態で約２００〜３００度（℃）に加熱
し、１時間〜５時間保持する。これにより、交換結合層
３３ａの磁化の方向が印加磁場の方向に固定される。一
方、反強磁性層３３ｂが非熱処理系反強磁性材料である
場合には、熱処理系反強磁性材料のような熱処理は不要
である。この場合、所定の方向に磁場を印加した状態
で、反強磁性層３３ｂを成膜すれば、交換結合層３３ａ
の磁化が印加磁場の方向に固定される。
【００６９】＜第１の実施の形態による効果＞このよう
に、本実施の形態によれば、磁化方向固定層３３によ
り、積層体２０の磁性層２２ａ〜２２ｇの単磁区化を行
うようにしたので、バルクハウゼンノイズを抑制し、良
好な出力を得ることが可能になる。さらに、積層体２０
の上に磁化方向固定層３３を設けるようにしたので、積
層体２０の両側に磁化方向固定層３３を形成する場合に
比べて製造工程が簡単になる。また、磁化方向固定層３
３と積層体２０との間に絶縁層などを介在させる必要が
ないため、磁性層２２ａ〜２２ｇの単磁区化を十分に行
うことができ、バルクハウゼンノイズをより確実に抑制
することができる。
【００７０】さらに、磁化方向固定層３３を、反強磁性
層３３ｂと交換結合層３３ａとにより構成すれば、積層
体２０の磁性層２２ａ〜２２ｇに及ぶ磁場の強さを適切
に調整することが可能になる。
【００７１】また、信号磁場を取り込む突出部２０ｃに
対し積層方向において離れた位置に磁化方向固定層３３
を設けるようにすれば、各磁性層における磁化の方向の
変化を制限しすぎないようにすることができる。
【００７２】また、反強磁性層３３ｂをＰｔ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｃｒおよび
Ｆｅからなる群のうちの少なくとも１種と、Ｍｎとを含
む材料により構成すれば、また、交換結合層３３ａをＦ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉよりなる群のうち少なくとも１種を含む
材料により構成すれば、適度な磁場を発生し、磁性層２
２ａ〜２２ｇの磁化の方向を確実に制御することが可能
になる。
【００７３】さらに、磁化方向固定層３３と積層体２０
との間に挿入層３４を設けるようにすれば、積層体２０
の磁性層２２ａ〜２２ｇに及ぶ磁化方向固定層３３の磁
場の強さを適切に調整することが可能になる。
【００７４】また、積層体２０の突出部２０ｃによって
磁気媒体３の信号磁場を取り込むようにすれば、隣接す
る信号磁場の誤検出を防止しつつ、抵抗変化率および抵
抗値を大きくすることができる。さらに、積層体２０の
磁気媒体３側の一部に対応して磁場取込制限部１４ａを
設け、第２の領域２０ｂが信号磁場を取り込むのを制限
する。これにより、積層体２０が信号磁場を取り込むの
を一部において制限するようにすれば、より確実に、隣
接する信号磁場の誤検知を防止することができる。
【００７５】また、積層体２０が延長部２０ｄにおいて
第１シールド層１２と接触するようにすれば、信号磁場
をより効果的に取り込むことができ、抵抗変化率をさら
に向上することができる。さらに、突出部２０ｃの端面
２０ｇから第２の領域２０ｂまでの距離を０．１μｍ以
下とすれば、信号磁場が第２の領域２０ｂまで確実に及
ぶので、信号磁場を確実に取り込むことができる。
【００７６】また、磁性層２２ａ〜２２ｇを、Ｃｏ，Ｆ
ｅ，Ｎｉからなる群のうちの少なくともＣｏを含む材
料、あるいは、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｒｈ，
Ｍｏ，ＺｒおよびＮｂからなる群のうちの少なくともＮ
ｉを含む材料により構成すれば、大きな抵抗変化率ある
いは大きな抵抗値が得られる。加えて、磁性層２２ａ〜
２２ｇが、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉからなる群のうちの少なく
ともＣｏを含む材料よりなるコバルト含有層と、Ｎｉ，
Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｍｏ，ＺｒおよびＮｂ
からなる群のうちの少なくともＮｉを含む材料よりなる
ニッケル含有層とを含むようにすれば、大きな抵抗変化
率および大きな抵抗値が得られる。さらに、磁性層の数
を２層以上２０層以下とすれば、磁化の方向のばらつき
を抑制することができる。
【００７７】また、非磁性層２１ｂ〜２１ｇの厚さを、
その非磁性層を介して隣り合う２つの磁性層の間に生じ
る反強磁性結合が極大になるように設定すれば、抵抗変
化率を大きくできる。また、その反強磁性結合エネルギ
ーが０．１×１０-4Ｊ／ｍ2〜２．０×１０-4Ｊ／ｍ2の
範囲内とすれば、検出感度を低くすることなく抵抗変化
率を大きくすることができる。
【００７８】さらに、非磁性層２１ｂ〜２１ｇの少なく
とも１つを、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｐ
ｔおよびＷからなる群のうち少なくとも１種を含む材料
により構成すれば、その非磁性層２１を挟んで隣り合う
２つの磁性層の間に反強磁性結合を生じさせることがで
きる。さらに、非磁性層２１ｂ〜２１ｇの少なくとも１
つを、ＮｉおよびＣｒを含む材料により構成すれば、抵
抗変化率を大きくし、熱安定性を向上させることができ
る。特に、下地層２１ａをＮｉおよびＣｒを含む材料に
より構成すれば、抵抗変化率をより大きくし、熱安定性
をより向上させることができる。
【００７９】また、積層体２０の積層方向に電流を流す
ようにすれば、層面に平行に電流を流すようにした場合
に比較して、抵抗変化率および抵抗値をさらに大きくす
ることができる。加えて、シールド層１２，１４，ギャ
ップ層３１，３２，挿入層３４および磁化方向固定層３
３を介して積層体２０に電流を流すようにすれば、リー
ド層を別途形成する必要がなくなり、製造コストを低減
できる。
【００８０】［第２の実施の形態］次に、図１７を参照
して、本発明の第２の実施の形態について説明する。な
お、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、積層体１２
０の非磁性層１２１ｂ〜１２１ｇを他の材料で構成した
ことを除き、第１の実施の形態と同様である。図１７に
は、積層体１２０，挿入層３４および磁化方向固定層３
３のみを示す。また、ここでは、第１の実施の形態と同
一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を
省略する。
【００８１】本実施の形態における積層体１２０では、
非磁性層１２１ｂ〜１２１ｇは、ＮｉおよびＣｒを含む
材料により構成されていることが好ましい。具体的に
は、下地層２１ａと同様に、（ＮｉaＣｒ100-a）bＡ
100-bにより構成されていることが好ましい。式中、
Ａ，ａおよびｂは、第１の実施の形態で述べたとおりで
ある。なお、非磁性層１２１ｂ〜１２１ｇの組成は、下
地層２１ａと同じであってもよいし、異なっていてもよ
い。
【００８２】本実施の形態によれば、非磁性層１２１ｂ
〜１２１ｇがＮｉおよびＣｒを含む材料により構成され
ているので、磁性層２２ａ〜２２ｇと非磁性層１２１ｂ
〜１２１ｇとの間における構成要素の拡散を抑えること
ができ、よって熱安定性をより向上することができる。
【００８３】なお、本実施の形態では、非磁性層１２１
ｂ〜１２１ｇの全てをＮｉおよびＣｒを含む材料により
構成したが、非磁性層１２１ｂ〜１２１ｇのうちの少な
くとも１層を、ＮｉおよびＣｒを含む材料により構成し
てもよい。
【００８４】［第３の実施の形態］次に、図１８を参照
して、本発明の第３の実施の形態について説明する。な
お、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、積層体２２
０の第１の領域２２０ａに含まれる磁性層２２２ａ〜２
２２ｃと第２の領域２２０ｂに含まれる磁性層２２２ｄ
〜２２２ｇとを、互いに異なる材質または組成で構成し
たことを除き、第１の実施の形態と同様である。図１８
では、積層体２２０，挿入層３４および磁化方向固定層
３３のみを示す。
【００８５】第１の領域２２０ａの磁性層２２２ａ〜２
２２ｃは、例えば、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｒ
ｈ，Ｍｏ，ＺｒおよびＮｂからなる群のうちの少なくと
もＮｉを含む材料により構成されていることが好まし
い。具体的には、［ＮｉsＣｏtＦｅ100-(s+t)］100-uＭ
uにより構成されることが好ましい。式中、ｓ，ｔおよ
びｕは、第１の実施の形態で述べたとおりである。
【００８６】第２の領域２２０ｂの磁性層２２２ｄ〜２
２２ｇは、例えば、Ｃｏ，ＦｅおよびＮｉからなる群の
うち少なくともＣｏを含む材料により構成されているこ
とが好ましく、具体的には、ＣｏxＦｅyＮｉzにより構
成されていることが好ましい。式中、式中、ｘ，ｙおよ
びｚは、第１の実施の形態で述べたとおりである。
【００８７】本実施の形態によれば、第１の領域２２０
ａに含まれる磁性層２２２ａ〜２２２ｃと第２の領域２
２０ｂに含まれる磁性層２２２ｄ〜２２２ｇとをそれぞ
れ上記の材質により構成するようにしたので、抵抗値お
よび抵抗変化率を共に大きくすることができる。
【００８８】なお、本実施の形態では、第１の領域の磁
性層２２２ａ〜２２２ｃの厚さを例えば１ｎｍ〜６ｎｍ
とし、第２の領域の磁性層２２２ｄ〜２２２ｇの厚さを
例えば１ｎｍ〜４ｎｍとしてもよい。
【００８９】また、本実施の形態では、非磁性層２１ｂ
〜２１ｇを、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｐ
ｔおよびＷからなる群のうち少なくとも１種を含む材料
により構成するようにしたが、非磁性層２１ｂ〜２１ｇ
を、ＮｉおよびＣｒを含む材料により構成するようにし
てもよい。
【００９０】［第４の実施の形態］次に、図１９を参照
して、本発明の第４の実施の形態について説明する。な
お、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、積層体３２
０の第１の領域３２０ａに含まれる非磁性層３２１ｂ，
３２１ｃと第２の領域３２０ｂに含まれる磁性層３２１
ｄ〜３２１ｇとを、互いに異なる材質または組成で構成
したことを除き、第３の実施の形態と同様である。図１
９では、積層体３２０，挿入層３４および磁化方向固定
層３３のみを示す。
【００９１】本実施の形態における積層体３２０では、
第１の領域３２０ａに含まれる非磁性層３２１ｂ，３２
１ｃは、ＮｉおよびＣｒを含む材料により構成されてい
ることが好ましい。具体的には、（ＮｉaＣｒ100-a）b
Ａ100-bにより構成されていることが好ましい。式中、
Ａ，ａおよびｂは、第１の実施の形態で述べたとおりで
ある。なお、非磁性層３２１ｂ，３２１ｃの組成は、下
地層２１ａと同じであってもよいし、異なっていてもよ
い。
【００９２】第２の領域３２０ｂに含まれる非磁性層３
２１ｄ〜３２１ｇは、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，
Ｒｅ，ＰｔおよびＷからなる群のうち少なくとも１種を
６０原子％以上含む金属により構成されていることが好
ましい。
【００９３】本実施の形態によれば、非磁性層３２１
ｂ，３２１ｃがＮｉおよびＣｒを含む材料により構成さ
れ、非磁性層３２１ｄ〜３２１ｇがＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，
Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，ＰｔおよびＷからなる群のうち少な
くとも１種を含む材料により構成されているので、抵抗
変化率を大きくすることができると共に、熱安定性を向
上させることができる。
【００９４】＜実施例＞また、本発明の具体的な実施例
について詳細に説明する。
【００９５】［実施例１〜３］実施例１〜３として、図
５に示した薄膜磁気ヘッド１を作製した。まず、Ａｌ 2
Ｏ3・ＴｉＣよりなる基体２ｄ上に、スパッタリング法
によりＡｌ2Ｏ3を用いて厚さ３μｍの絶縁層１１を成膜
し、その上に、めっき法によりＮｉＦｅを用いて厚さ２
μｍの第１シールド層１２を形成した。続いて、第１シ
ールド層１２の上に、スパッタリング法により、Ｔａを
用いて厚さ１０ｎｍの第１ギャップ層３１を形成した。
続いて、第１ギャップ層３１の上に、スパッタリング法
により、Ｎｉ58Ｃｒ42を用いて厚さ５ｎｍの下地層２１
ａ形成したのち、第１ギャップ層３１および下地層２１
ａをｉ線フォトリソグラフィー法によりパターニングし
た。
【００９６】続いて、下地層２１ａの上に、スパッタリ
ング法により、積層体２０を構成する磁性層および非磁
性層を交互に成膜し、その上に、挿入層３４，交換結合
層３３ａ，反強磁性層３３ｂおよび第２ギャップ層３２
を形成した。その際、磁性層の材質はＮｉ75Ｆｅ20Ｃｏ
5とし、厚さは２ｎｍとした。非磁性層の材質はＣｕと
し、厚さは１．９ｎｍとした。挿入層３４の材質はＲｕ
とし、厚さは０．８ｎｍとした。交換結合層３３ａの材
質はＣｏ90Ｆｅ10とし、厚さは５ｎｍとした。反強磁性
層３３ｂの材質は、表１に示した通りとし、厚さは１２
ｎｍとした。第２ギャップ層３２の材質はＴａとし、厚
さは３ｎｍとした。第１の領域２０ａの磁性層の数は５
層とし、第２の領域２０ｂの磁性層の数は１０層とし
た。
【００９７】また、上記実施の形態で説明したように、
積層体２０の第１の領域２０ａには、突出部２０ｃ，延
長部２０ｄ，拡張部２０ｅ，２０ｆを設け、延長部２０
ｄの一部において磁性層を第１シールド層１２と接触さ
せた。第１の領域２０ａの端面２０ｇにおける積層方向
に対して垂直な方向の幅（ＭＲトラック幅）、第２の領
域２０ｂのエアベアリング面２ｅに対して垂直な方向の
長さ（ＭＲ高さ）、および突出部２０ｃの長さは、それ
ぞれ表１に示した通りとした。
【００９８】
【表１】
【００９９】次いで、基体２ｄの上に、スパッタリング
法により、Ａｌ2Ｏ3を用いて厚さ４０ｎｍの絶縁層１３
を形成し、絶縁層１３の上に、スパッタリング法によ
り、ＮｉＦｅを用いて磁場取込制限部１４ａを有する厚
さ４０μｍの第２シールド層１４を成膜した。次いで、
第２シールド層１４の上に、絶縁層１５を介して記録ヘ
ッド部１ｂを形成した。これにより、実施例１〜３の薄
膜磁気ヘッド１を得た。なお、本実施例における記録ヘ
ッド部１ｂの製造方法については、再生特性に与える影
響が少ないため、省略する。
【０１００】得られた実施例１〜３の薄膜磁気ヘッドに
ついて、積層体２０に電流を流しつつ外部から信号磁場
を与え、規格化出力、出力変動値（ＣＯＶ：Ｃｏｖａｒ
ｉａｔ）および耐熱試験による熱劣化率をそれぞれ求め
た。このうち規格化出力はトラック幅の単位長さにおけ
るヘッド出力である。出力変動値は記録と再生を１００
回繰り返し、その時のヘッド出力値のばらつきの標準偏
差σ（シグマ）をヘッド出力の平均値で割ったものであ
る。耐熱試験は１３０度で１００時間の熱処理とし、熱
劣化率は、耐熱試験前の規格化出力に対する耐熱試験後
の規格化出力の減少率である。なお、測定電流値は５ｍ
Ａとした。
【０１０１】表１から分かるように、本実施例によれ
ば、規格化出力は１３０００μＶ／μｍ以上であり、十
分に大きな値が得られた。また、出力変動値は１未満で
あり、熱劣化率は−５％以上であって、いずれも良好な
値が得られた。すなわち、積層体２０の積層方向の一方
の端部に磁化方向固定層３３を設けるようにすれば、簡
単に製造することができ、かつ、十分な特性を得られる
ことができることが分かった。
【０１０２】以上、いくつかの実施の形態および実施例
を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の
形態および実施例に限定されるものではなく、種々の変
形が可能である。例えば、磁化方向固定層３３の他に、
図２０に示したように、積層体２０をその積層方向に直
交する方向に挟み込むように、別の磁化方向固定層３
６，３７を設けてもよい。
【０１０３】また、上記の各実施の形態では、積層体２
０の基体２ｄ側に信号磁場を取り込む突出部２０ｃを設
け、基体２ｄと反対の側に磁化方向固定層３３を形成す
るようにしたが、積層体２０の基体２ｄ側に磁化方向固
定層３３を形成し、基体２ｄと反対の側に突出部２０ｃ
を設けてもよい。また、積層体２０の積層方向における
両側に磁化方向固定層を設けてもよい。
【０１０４】さらに、上記実施の形態では、基体２ｄ側
から第１の領域２０ａおよび第２の領域２０ｂをこの順
に積層したが、基体２ｄ側から第２の領域２０ｂおよび
第１の領域２０ａをこの順に積層するようにしてもよ
い。この場合には、第２の領域２０ｂ側の最外側になる
非磁性層を下地層とする。すなわち、積層体の一方の最
外側に位置する非磁性層を下地層とする。
【０１０５】また、積層体２０，１２０，２２０，３２
０は、非磁性層から順に積層するようにしたが、磁性層
から順に積層するようにしてもよい。また、上記の実施
の形態では、積層体が下地層を有するようにしたが、積
層体が下地層を有さないようにしてもよい。この場合、
非磁性層の少なくとも１つをＮｉおよびＣｒを含む材料
により構成するようにすることが好ましい。さらに、製
造の際により先に成膜する非磁性層を、ＮｉおよびＣｒ
を含む材料で構成することがより好ましい。
【０１０６】また、上記の実施の形態では、下地層また
は非磁性層の少なくとも１つがＮｉおよびＣｕを含むよ
うにしたが、下地層および非磁性層のいずれもＮｉおよ
びＣｕを含まないようにしてもよい。また、上記の実施
の形態では、積層体は、非磁性層から順に積層するよう
にしたが、磁性層から順に積層するようにしてもよい。
さらに、第４の実施の形態では、第１の領域と第２の領
域とで、磁性層および非磁性層の材料または組成が異な
っているが、第１の領域と第２の領域とで、非磁性層の
みの材料または組成を異ならせてもよい。
【０１０７】また、磁場取込制限部１４ａを第２シール
ド層１４に設けるようにしたが、第１シールド層１２に
設けても良いし、第１シールド層１２および第２シール
ド層１４の両方に設けてもよい。また、上記の実施の形
態では、積層体２０が第１シールド層１２に接触するよ
うにしたが、第２シールド層１４に接触するようにして
も良いし、第１シールド層１２および第２シールド層１
４の両方に接触するようにしても良い。
【０１０８】また、上記実施の形態では、本発明の磁気
変換素子を複合型薄膜磁気ヘッドに用いる場合について
説明したが、再生専用の薄膜磁気ヘッドに用いることも
可能である。また、記録ヘッド部と再生ヘッド部の積層
順序を逆にしても良い。加えて、本発明の磁気変換素子
は、上記実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッドのほか
に、例えば、磁気信号を検知するセンサ（加速度センサ
など）や、磁気信号を記憶するメモリ等に適用すること
も可能である。
【０１０９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の磁
気変換素子または請求項２４記載の薄膜磁気ヘッドによ
れば、積層体の積層方向の少なくとも一方側に、積層体
の磁性層の磁化の方向を制御する磁区制御層を設けるよ
うにしたので、磁性層の磁化の方向を揃え、ノイズの少
ない良好な出力を得ることができる。また、硬磁性膜な
どを積層体の積層方向に直交する方向における両側に配
置する場合に比べ、製造工程が簡単になる。
【０１１０】また、請求項２記載の磁気変換素子または
請求項２４記載の薄膜磁気ヘッドによれば、積層体の積
層方向の少なくとも一方側に、積層体の少なくとも一部
に一定の方向の磁場を与える磁場付与層を設けるように
したので、この磁場により磁性層の磁化の方向を揃え、
ノイズの少ない良好な出力を得ることができる。また、
硬磁性膜などを積層体の積層方向に直交する方向におけ
る両側に配置する場合に比べ、製造工程が簡単になる。
【０１１１】さらに、請求項３ないし請求項２３のいず
れか１に記載の磁気変換素子または請求項２４記載の薄
膜磁気ヘッドによれば、積層体の積層方向の少なくとも
一方側に、一定の方向に固定された磁化を有する磁化方
向固定層を設けるようにしたので、この固定された磁化
により磁性層の磁化の方向を揃え、ノイズの少ない良好
な出力を得ることができる。また、硬磁性膜などを積層
体の積層方向に直交する方向における両側に配置する場
合に比べ、製造工程が簡単になる。
【０１１２】特に、請求項４記載の磁気変換素子によれ
ば、磁化方向固定層が、反強磁性層と、この反強磁性層
に交換結合された交換結合層とを有するようにしたの
で、積層体の磁性層に及ぼす磁場の強さを適切に調整す
ることができる。
【０１１３】加えて、請求項５または請求項６に記載の
磁気変換素子によれば、反強磁性層をＰｔ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｃｒおよび
Ｆｅからなる群のうちの少なくとも１種と、Ｍｎとを含
む材料により構成するようにしたので、また、交換結合
層をＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉよりなる群の少なくとも１つを含
む材料により構成するようにしたので、反強磁性層と交
換結合層との間の交換結合により適切な強さの磁場を発
生させることが可能になる。
【０１１４】さらに、請求項７記載の磁気変換素子によ
れば、磁化方向固定層と積層体との間に非磁性材料より
なる挿入層を設けるようにしたので、積層体の磁性層に
及ぶ磁化方向固定層の磁場の強さを適切に調整すること
ができる。
【０１１５】加えて、請求項８または請求項９に記載の
磁気変換素子によれば、挿入層をＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒ
ｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，ＰｔおよびＷからなる群のうち少なく
とも１種を含む材料により構成するようにしたので、ま
た、挿入層の厚さを１ｎｍ〜１０ｎｍとなるようにした
ので、積層体の磁性層の磁化の方向を拘束しすぎないよ
うにすることができる。
【０１１６】また、請求項１０または請求項１１に記載
の磁気変換素子によれば、積層体の信号磁場に面する突
出部を設けるようにしたので、また、この突出部の突出
方向における長さが０．１μｍ以下となるようにしたの
で、隣接する信号磁場の誤検出を防止することができ
る。
【０１１７】加えて、請求項１２記載の磁気変換素子に
よれば、積層体の信号磁場に面する側の領域に、積層体
が信号磁場を取り込むのを一部において制限する磁場取
込制限部を設けるようにしたので、隣接する信号磁場の
誤検出をより確実に防止することができる。
【０１１８】また、請求項１４記載の磁気変換素子によ
れば、磁性層の少なくとも１つを、Ｎｉ，ＣｏおよびＦ
ｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む材料、また
は、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｚｒ
およびＮｂからなる群のうちの少なくともＮｉを含む材
料により構成するようにしたので、抵抗変化率または抵
抗値を大きくすることができる。
【０１１９】さらに、請求項１５記載の磁気変換素子に
よれば、磁性層の少なくとも１つが、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆ
ｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｍｏ，ＺｒおよびＮｂからなる
群のうちの少なくともＮｉを含む材料により構成された
ニッケル含有層と、Ｃｏ，ＦｅおよびＮｉからなる群の
うちの少なくともＣｏを含むコバルト含有層とを含む積
層構造を有するようにしたので、抵抗変化率および抵抗
値を大きくすることができる。
【０１２０】また、請求項１６記載の磁気変換素子によ
れば、磁性層の厚さを１ｎｍ以上６ｎｍ以下としたの
で、隣接する磁性層の間に生じる反強磁性結合エネルギ
ーを最適範囲にすることができる。
【０１２１】加えて、請求項１７記載の磁気変換素子に
よれば、積層体の磁性層の数が２層以上２０層以下であ
るようにすれば、抵抗変化率を大きく、磁化の方向のば
らつきを抑制することができる。
【０１２２】また、請求項１８記載の磁気変換素子によ
れば、非磁性層の少なくとも１つを、Ａｕ，Ａｇ，Ｃ
ｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，ＰｔおよびＷからなる群のうち
少なくとも１種を含む材料により構成すれば、抵抗変化
率を大きくすることができる。
【０１２３】また、請求項１９記載の磁気変換素子によ
れば、非磁性層のうち１以上の層を、ＮｉおよびＣｒを
含む材料により構成するようにしたので、熱安定性が向
上する。
【０１２４】また、請求項２０記載の磁気変換素子によ
れば、非磁性層の厚さを、その非磁性層を介して隣り合
う２つの磁性層の間に生じる反強磁性結合が極大になる
ように設定するようにしたので、抵抗変化率を大きくす
ることができる。
【０１２５】加えて、請求項２１記載の磁気変換素子に
よれば、非磁性層を介して隣り合う２つの磁性層の間に
生じる反強磁性結合エネルギーが、０．１×１０-4Ｊ／
ｍ2以上２．０×１０-4Ｊ／ｍ2以下になるようにしたの
で、信号磁場に対する検出感度を低下させることなく、
抵抗変化率を大きくすることができる。
【０１２６】また、請求項２２記載の磁気変換素子によ
れば、積層体が積層方向において分割された複数の領域
を有するようにし、少なくとも２つの領域間で磁性層を
構成する材料または組成が異なるようにしたので、抵抗
変化率および抵抗値をいずれも大きくすることができ
る。
【０１２７】加えて、請求項２３記載の磁気変換素子に
よれば、第１の領域の磁性層がＮｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃ
ｒ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｍｏ，ＺｒおよびＮｂからなる群のう
ちの少なくともＮｉを含む材料よりなり、第２の領域の
磁性層がＣｏ，ＦｅおよびＮｉからなる群のうちの少な
くともＣｏを含む材料よりなるようにしたので、抵抗変
化率および抵抗値をいずれも大きくすることができる。
【０１２８】請求項２５記載の薄膜磁気ヘッドによれ
ば、積層体の積層方向に電流を流すための電流経路をさ
らに設けたので、積層体の積層方向に直交する方向に電
流を流した場合に比較して、抵抗値および抵抗変化率を
大きくすることができる。
【０１２９】また、請求項２６記載の薄膜磁気ヘッドに
よれば、シールド層およびギャップ層を電流経路とした
ので、リード線を別途設ける必要がなくなり、部品点数
が低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る磁気変換素子
を含む薄膜磁気ヘッドを備えたアクチュエータアームの
構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示したアクチュエータアームにおけるス
ライダの構成を表す斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成
を表す分解斜視図である。
【図４】図３に示した薄膜磁気ヘッドのＩＶ矢視方向か
ら見た構造を表す平面図である。
【図５】図４に示した薄膜磁気ヘッドの図４におけるＶ
−Ｖ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。
【図６】図５に示した薄膜磁気ヘッドにおける磁気変換
素子の概略構成を表す斜視図である。
【図７】図６に示した磁気変換素子の図６におけるＶＩ
Ｉ−ＶＩＩ線に沿った矢視方向の断面構造を表す断面図
である。
【図８】図６に示した磁気変換素子を取り出して表す図
である。
【図９】図７に示した磁気変換素子の図７におけるＩＸ
−ＩＸ線に沿った矢視方向の断面構造を表す断面図であ
る。
【図１０】図７に示した磁気変換素子の図７におけるＸ
−Ｘ線に沿った矢視方向の断面構造を表す断面図であ
る。
【図１１】非磁性層の厚さと抵抗変化率との関係を表す
特性図である。
【図１２】図７に示した薄膜磁気ヘッドの積層体におけ
る磁性層の磁化の方向を表す図である。
【図１３】図７に示した薄膜磁気ヘッドの製造方法にお
ける１工程を説明するための断面図である。
【図１４】図１３に続く工程を説明するための断面図で
ある。
【図１５】図１４に続く工程を説明するための断面図で
ある。
【図１６】図１５に続く工程を説明するための断面図で
ある。
【図１７】第２の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁
気変換素子の概略構成を表す図である。
【図１８】第３の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁
気変換素子の概略構成を表す図である。
【図１９】第４の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁
気変換素子の概略構成を表す図である。
【図２０】薄膜磁気ヘッドの磁気変換素子の他の構成例
を表す図である。
【符号の説明】
１…薄膜磁気ヘッド、１ａ…再生ヘッド部、１ｂ…記録
ヘッド部、２…アクチュエータアーム、３…磁気媒体、
１１…絶縁層、１２…第１シールド層、１３…絶縁層、
１４…第２シールド層、１５…絶縁層、２０…積層体、
２０ａ…第１の領域、２０ｂ…第２の領域、２１ａ…下
地層、２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１
ｇ…非磁性層、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２
ｅ，２２ｆ，２２ｇ…磁性層、４１…下部磁極、４２…
記録ギャップ層、４３絶縁層、４４，４６…薄膜コイ
ル、４７…フォトレジスト層、４８…上部磁極。

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交互に積層された複数の磁性層と複数の
    非磁性層とを有する積層体と、 この積層体の積層方向における少なくとも一方側に設け
    られ、磁性層の磁化の方向を制御する磁区制御層とを備
    えたことを特徴とする磁気変換素子。
  2. 【請求項２】 交互に積層された複数の磁性層と複数の
    非磁性層とを有する積層体と、 この積層体の積層方向における少なくとも一方側に設け
    られ、前記積層体の少なくとも一部に一定方向の磁場を
    付与する磁場付与層とを備えたことを特徴とする磁気変
    換素子。
  3. 【請求項３】 交互に積層された複数の磁性層と複数の
    非磁性層とを有する積層体と、 この積層体の積層方向における少なくとも一方側に設け
    られ、一定の方向に固定された磁化を有する磁化方向固
    定層とを備えたことを特徴とする磁気変換素子。
  4. 【請求項４】 前記磁化方向固定層は、反強磁性層と、
    この反強磁性層と交換結合された交換結合層とを有する
    ことを特徴とする請求項３記載の磁気変換素子。
  5. 【請求項５】 前記反強磁性層は、白金（Ｐｔ），ルテ
    ニウム（Ｒｕ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐ
    ｄ），ニッケル（Ｎｉ），金（Ａｕ），銀（Ａｇ），銅
    （Ｃｕ），イリジウム（Ｉｒ），クロム（Ｃｒ）および
    鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種と、マン
    ガン（Ｍｎ）とを含む材料よりなることを特徴とする請
    求項４記載の磁気変換素子。
  6. 【請求項６】 前記交換結合層は、鉄，コバルト（Ｃ
    ｏ）およびニッケルからなる群のうちの少なくとも１種
    を含む材料よりなることを特徴とする請求項４または請
    求項５に記載の磁気変換素子。
  7. 【請求項７】 さらに、前記磁化方向固定層と前記積層
    体との間に、非磁性材料よりなる挿入層を有することを
    特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか１に記載
    の磁気変換素子。
  8. 【請求項８】 前記挿入層は、金，銀，銅，ルテニウ
    ム，ロジウム，レニウム（Ｒｅ），白金およびタングス
    テン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を含む材
    料よりなることを特徴とする請求項７記載の磁気変換素
    子。
  9. 【請求項９】 前記挿入層の厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ
    以下であることを特徴とする請求項７または請求項８に
    記載の磁気変換素子。
  10. 【請求項１０】 前記積層体は、信号磁場に面する突出
    部を有することを特徴とする請求項３ないし請求項９の
    いずれか１に記載の磁気変換素子。
  11. 【請求項１１】 前記突出部の突出方向における長さ
    は、０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１０
    記載の磁気変換素子。
  12. 【請求項１２】 さらに、前記積層体の信号磁場に面す
    る側の領域に、積層体が信号磁場を取り込むのを一部に
    おいて制限する磁場取込制限部を有することを特徴とす
    る請求項３ないし請求項１１のいずれか１に記載の磁気
    変換素子。
  13. 【請求項１３】 さらに、前記積層体の信号磁場に面す
    る側における、前記積層体の一部に対応した領域に、磁
    性材料よりなる磁場取込制限部を有することを特徴とす
    る請求項３ないし請求項１２のいずれか１に記載の磁気
    変換素子。
  14. 【請求項１４】 前記複数の磁性層のうちの少なくとも
    １つは、コバルト，鉄，ニッケルからなる群のうちの少
    なくともコバルトを含む材料、または、ニッケル，コバ
    ルト，鉄，クロム，タンタル（Ｔａ），ロジウム，モリ
    ブデン（Ｍｏ），ジルコニウム（Ｚｒ）およびニオブ
    （Ｎｂ）からなる群のうちの少なくともニッケルを含む
    材料よりなることを特徴とする請求項３ないし請求項１
    ３のいずれか１に記載の磁気変換素子。
  15. 【請求項１５】 前記複数の磁性層のうちの少なくとも
    １つは、 ニッケル，コバルト，鉄，クロム，タンタル，ロジウ
    ム，モリブデン，ジルコニウムおよびニオブからなる群
    のうちの少なくともニッケルを含む材料よりなるニッケ
    ル含有層と、 コバルト，鉄およびニッケルからなる群のうちの少なく
    ともコバルトを含む材料よりなるコバルト含有層とを含
    む積層構造を有することを特徴とする請求項３ないし請
    求項１４のいずれか１に記載の磁気変換素子。
  16. 【請求項１６】 前記複数の磁性層の厚さは、それぞれ
    １ｎｍ以上６ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３
    ないし請求項１５のいずれか１に記載の磁気変換素子。
  17. 【請求項１７】 前記複数の磁性層の層数は、２層以上
    ２０層以下であることを特徴とする請求項３ないし請求
    項１６のいずれか１に記載の磁気変換素子。
  18. 【請求項１８】 前記複数の非磁性層のうちの少なくと
    も１つは、金，銀，銅，ルテニウム，ロジウム，レニウ
    ム，白金およびタングステンからなる群のうちの少なく
    とも１種を含む材料、または、ニッケルおよびクロムを
    含む材料よりなることを特徴とする請求項３ないし請求
    項１７のいずれか１に記載の磁気変換素子。
  19. 【請求項１９】 前記複数の非磁性層のうち積層方向に
    おける一方の最外側に位置する層は、ニッケルおよびク
    ロムを含む材料よりなることを特徴とする請求項３ない
    し請求項１８のいずれか１に記載の磁気変換素子。
  20. 【請求項２０】 前記複数の非磁性層の厚さは、その非
    磁性層を介して隣り合う２つの磁性層の間に生じる反強
    磁性結合エネルギーが極大となるように設定されている
    ことを特徴とする請求項３ないし請求項１９のいずれか
    １に記載の磁気変換素子。
  21. 【請求項２１】 前記複数の非磁性層を介して隣り合う
    ２つの磁性層の間に生じる反強磁性結合エネルギーは、
    ０．１×１０-4Ｊ／ｍ2以上２．０×１０-4Ｊ／ｍ2以下
    であることを特徴とする請求項３ないし請求項２０のい
    ずれか１に記載の磁気変換素子。
  22. 【請求項２２】 前記積層体は、積層方向において分割
    された複数の領域を有しており、 この領域のうちの少なくとも２つの領域間で磁性層を構
    成する材料または組成が異なることを特徴とする請求項
    ３ないし請求項２１のいずれか１に記載の磁気変換素
    子。
  23. 【請求項２３】 前記積層体は、 磁性層がニッケル，コバルト，鉄，クロム，タンタル，
    ロジウム，モリブデン，ジルコニウムおよびニオブから
    なる群のうちの少なくともニッケルを含む材料よりなる
    第１の領域と、 磁性層がニッケル，コバルトおよび鉄からなる群のうち
    の少なくともコバルトを含む材料よりなる第２の領域と
    を有することを特徴とする請求項２２記載の磁気変換素
    子。
  24. 【請求項２４】 請求項１ないし請求項２３のいずれか
    １に記載の磁気変換素子を有することを特徴とする薄膜
    磁気ヘッド。
  25. 【請求項２５】 さらに、前記積層体に対して積層方向
    に電流を流すための電流経路を備えたことを特徴とする
    請求項２４記載の薄膜磁気ヘッド。
  26. 【請求項２６】 さらに、前記積層体を一対のギャップ
    層を介して挟み込むよう設けられた一対のシールド層を
    備えると共に、 このギャップ層およびシールド層が、前記積層体に対し
    て積層方向に電流を流すための電流経路を構成している
    ことを特徴とする請求項２４記載の薄膜磁気ヘッド。
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