JP2003008100A - 磁気検出素子及び前記磁気検出素子を用いた薄膜磁気ヘッド - Google Patents
磁気検出素子及び前記磁気検出素子を用いた薄膜磁気ヘッドInfo
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- G11B5/3954—Heads comprising more than one sensitive element the sensitive elements being active read-out elements the active elements being arranged on several parallel planes the active elements transducing on a single track
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＣＰＰ型のデュアルスピンバルブ型薄
膜素子では、再生出力の向上と抵抗変化率の向上を共に
図ることはできなかった。 【解決手段】 フリー磁性層２４を磁性層５４、５６、
５８と中間層５５、５７との積層構造にし人工フェリ状
態にする。これに前記フリー磁性層２４の物理的な膜厚
を厚くすると共に、磁気的な膜厚を薄くして合成磁気モ
ーメントを低下させることができるので、バルク散乱効
果を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を図
ることができると共に、前記フリー磁性層２４の外部磁
界に対する磁化変動は良好になり再生出力の向上を図る
ことが可能になる。
膜素子では、再生出力の向上と抵抗変化率の向上を共に
図ることはできなかった。 【解決手段】 フリー磁性層２４を磁性層５４、５６、
５８と中間層５５、５７との積層構造にし人工フェリ状
態にする。これに前記フリー磁性層２４の物理的な膜厚
を厚くすると共に、磁気的な膜厚を薄くして合成磁気モ
ーメントを低下させることができるので、バルク散乱効
果を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を図
ることができると共に、前記フリー磁性層２４の外部磁
界に対する磁化変動は良好になり再生出力の向上を図る
ことが可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＰＰ（current
perpendicular to the plane）型の磁気検出素子に
係り、特に抵抗変化率の向上と再生感度が高く高出力を
得ることが可能な磁気検出素子及び前記磁気検出素子を
用いた薄膜磁気ヘッドに関する。
perpendicular to the plane）型の磁気検出素子に
係り、特に抵抗変化率の向上と再生感度が高く高出力を
得ることが可能な磁気検出素子及び前記磁気検出素子を
用いた薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１４は従来における磁気検出素子の構
造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０００３】図１４に示す符号６はＴａなどの下地層で
あり、その上にＰｔＭｎ合金などの反強磁性層４が形成
されている。さらに前記反強磁性層４の上にはＮｉＦｅ
合金などで形成された固定磁性層３が形成され、前記固
定磁性層３の上にはＣｕなどで形成された非磁性中間層
２が形成され、さらに前記非磁性中間層２の上にはＮｉ
Ｆｅ合金などで形成されたフリー磁性層１が形成されて
いる。
あり、その上にＰｔＭｎ合金などの反強磁性層４が形成
されている。さらに前記反強磁性層４の上にはＮｉＦｅ
合金などで形成された固定磁性層３が形成され、前記固
定磁性層３の上にはＣｕなどで形成された非磁性中間層
２が形成され、さらに前記非磁性中間層２の上にはＮｉ
Ｆｅ合金などで形成されたフリー磁性層１が形成されて
いる。
【０００４】また前記フリー磁性層１の上には前記非磁
性中間層２、固定磁性層３、および反強磁性層４が順次
積層されている。前記反強磁性層４の上にはＴａなどで
形成された保護層７が形成されている。
性中間層２、固定磁性層３、および反強磁性層４が順次
積層されている。前記反強磁性層４の上にはＴａなどで
形成された保護層７が形成されている。
【０００５】前記下地層６から保護層７までの各層で多
層膜１０が構成され、前記多層膜１０のトラック幅方向
（図示Ｘ方向）における両側にはハードバイアス層５が
形成され、前記ハードバイアス層５の上には電極層１１
が形成されている。
層膜１０が構成され、前記多層膜１０のトラック幅方向
（図示Ｘ方向）における両側にはハードバイアス層５が
形成され、前記ハードバイアス層５の上には電極層１１
が形成されている。
【０００６】この磁気検出素子は、フリー磁性層１の上
下に非磁性中間層２を介して固定磁性層３、および反強
磁性層４が設けられたデュアルスピンバルブ型薄膜素子
と呼ばれる構造である。
下に非磁性中間層２を介して固定磁性層３、および反強
磁性層４が設けられたデュアルスピンバルブ型薄膜素子
と呼ばれる構造である。
【０００７】図１４に示す磁気検出素子では、前記固定
磁性層３の磁化は反強磁性層４との間で発生する交換結
合磁界によってハイト方向（図示Ｙ方向）に固定され、
前記フリー磁性層１の磁化は前記ハードバイアス層５か
らの縦バイアス磁界によってトラック幅方向（図示Ｘ方
向）に揃えられる。
磁性層３の磁化は反強磁性層４との間で発生する交換結
合磁界によってハイト方向（図示Ｙ方向）に固定され、
前記フリー磁性層１の磁化は前記ハードバイアス層５か
らの縦バイアス磁界によってトラック幅方向（図示Ｘ方
向）に揃えられる。
【０００８】図１４のデュアルスピンバルブ型薄膜素子
では、反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、および
フリー磁性層がそれぞれ１層づつ設けられたシングルス
ピンバルブ型薄膜素子に比べて、電子散乱が起こる界面
が倍に増えることから、抵抗変化率の向上を図ることが
できると期待された。
では、反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、および
フリー磁性層がそれぞれ１層づつ設けられたシングルス
ピンバルブ型薄膜素子に比べて、電子散乱が起こる界面
が倍に増えることから、抵抗変化率の向上を図ることが
できると期待された。
【０００９】ところで図１４に示す磁気検出素子のセン
ス電流の流れの向きは、多層膜１０の各層の膜面に対し
ほぼ平行な方向に流れるＣＩＰ（current in the pl
ane）型と呼ばれるものである。
ス電流の流れの向きは、多層膜１０の各層の膜面に対し
ほぼ平行な方向に流れるＣＩＰ（current in the pl
ane）型と呼ばれるものである。
【００１０】一方、多層膜１０の各層の膜面に対し垂直
方向からセンス電流を流すタイプのものは、ＣＰＰ（cu
rrent perpendicular to the plane）型と呼ばれ
る。
方向からセンス電流を流すタイプのものは、ＣＰＰ（cu
rrent perpendicular to the plane）型と呼ばれ
る。
【００１１】最近の高記録密度化に伴って素子サイズの
狭小化が進み、特に各層の膜面と平行な方向における素
子面積が０．１μｍ角よりも小さくなると、ＣＩＰ型よ
りもＣＰＰ型にする方が、再生出力を高くできることが
わかった。
狭小化が進み、特に各層の膜面と平行な方向における素
子面積が０．１μｍ角よりも小さくなると、ＣＩＰ型よ
りもＣＰＰ型にする方が、再生出力を高くできることが
わかった。
【００１２】このため今後の高記録密度化に伴い、再生
出力及び抵抗変化率の双方の向上を図るには、磁気検出
素子をＣＰＰ型にし、且つデュアル型構造にすることが
望ましいと考えられた。
出力及び抵抗変化率の双方の向上を図るには、磁気検出
素子をＣＰＰ型にし、且つデュアル型構造にすることが
望ましいと考えられた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】図１５は、ＣＰＰ型の
デュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造を模式図的に示
したものである。
デュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造を模式図的に示
したものである。
【００１４】ところで磁気検出素子における巨大磁気抵
抗ＧＭＲ効果は、主として電子の「スピンに依存した散
乱」によるものである。つまり磁性材料、ここではフリ
ー磁性層の磁化方向に平行なスピン（例えばアップスピ
ン）を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋と、磁化方向に
逆方向なスピン（例えばダウンスピン）を持つ伝導電子
の平均自由行程λ−の差を利用したものである。
抗ＧＭＲ効果は、主として電子の「スピンに依存した散
乱」によるものである。つまり磁性材料、ここではフリ
ー磁性層の磁化方向に平行なスピン（例えばアップスピ
ン）を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋と、磁化方向に
逆方向なスピン（例えばダウンスピン）を持つ伝導電子
の平均自由行程λ−の差を利用したものである。
【００１５】ＣＰＰ型においては、各層の膜面と垂直方
向に電流が流れることから、磁気抵抗効果に関与するフ
リー磁性層、非磁性中間層及び固定磁性層の部分を流れ
るセンス電流の電流経路の長さは、各層の膜面とほぼ平
行に電流が流れるＣＩＰ型に比べて短くなる。
向に電流が流れることから、磁気抵抗効果に関与するフ
リー磁性層、非磁性中間層及び固定磁性層の部分を流れ
るセンス電流の電流経路の長さは、各層の膜面とほぼ平
行に電流が流れるＣＩＰ型に比べて短くなる。
【００１６】このためＣＰＰ型において、固定磁性層や
フリー磁性層の膜厚が薄いと、ＣＩＰ型においては本来
通り抜けることができないはずの例えばダウンスピンを
持つ伝導電子が、アップスピンを持つ伝導電子とともに
前記磁性層を通り抜けてしまい、アップスピンを持つ伝
導電子の平均自由行程λ＋と、ダウンスピンを持つ伝導
電子の平均自由行程λ−との差を大きくすることができ
ず、抵抗変化率の向上を図ることができないといった問
題があった。
フリー磁性層の膜厚が薄いと、ＣＩＰ型においては本来
通り抜けることができないはずの例えばダウンスピンを
持つ伝導電子が、アップスピンを持つ伝導電子とともに
前記磁性層を通り抜けてしまい、アップスピンを持つ伝
導電子の平均自由行程λ＋と、ダウンスピンを持つ伝導
電子の平均自由行程λ−との差を大きくすることができ
ず、抵抗変化率の向上を図ることができないといった問
題があった。
【００１７】そのため、前記固定磁性層及びフリー磁性
層の膜厚を厚くし、これによりバルク散乱効果が有効に
発揮されて、抵抗変化率の向上を図ることができると期
待されたが、前記フリー磁性層の膜厚を厚くすると磁気
モーメントの増大によって、前記フリー磁性層の外部磁
界に対する磁化変動が鈍るといった問題が発生した。
層の膜厚を厚くし、これによりバルク散乱効果が有効に
発揮されて、抵抗変化率の向上を図ることができると期
待されたが、前記フリー磁性層の膜厚を厚くすると磁気
モーメントの増大によって、前記フリー磁性層の外部磁
界に対する磁化変動が鈍るといった問題が発生した。
【００１８】前記磁気モーメントは、前記フリー磁性層
の飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ１で求めることができる。そし
て磁気モーメントの値は、外部磁界に対する磁性層の磁
化の動きやすさの指標となる。すなわち前記磁気モーメ
ントの値が大きくなるほど、その磁気モーメントを有す
る磁性層の磁化は外部磁界に対して動き難くなる。
の飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ１で求めることができる。そし
て磁気モーメントの値は、外部磁界に対する磁性層の磁
化の動きやすさの指標となる。すなわち前記磁気モーメ
ントの値が大きくなるほど、その磁気モーメントを有す
る磁性層の磁化は外部磁界に対して動き難くなる。
【００１９】磁気検出素子においては、固定磁性層の磁
化は一定の方向に固定され、フリー磁性層の磁化が外部
磁界に対して変動することで電気抵抗が変化して、外部
信号を検出するものである。このため前記フリー磁性層
は外部磁界に対し感度良く磁化変動できる必要がある
が、ＣＰＰ型では、バルク散乱効果を発揮させるべくフ
リー磁性層の膜厚を厚くすると、前記フリー磁性層の磁
気モーメントは大きくなり、その結果、外部磁界に対す
る感度が鈍り再生出力の向上を適切に図ることができな
かった。
化は一定の方向に固定され、フリー磁性層の磁化が外部
磁界に対して変動することで電気抵抗が変化して、外部
信号を検出するものである。このため前記フリー磁性層
は外部磁界に対し感度良く磁化変動できる必要がある
が、ＣＰＰ型では、バルク散乱効果を発揮させるべくフ
リー磁性層の膜厚を厚くすると、前記フリー磁性層の磁
気モーメントは大きくなり、その結果、外部磁界に対す
る感度が鈍り再生出力の向上を適切に図ることができな
かった。
【００２０】このように、ＣＰＰ型の磁気検出素子で
は、再生出力と抵抗変化率を共に向上させることはでき
なかった。
は、再生出力と抵抗変化率を共に向上させることはでき
なかった。
【００２１】またＣＰＰ型におけるデュアルスピンバル
ブ型薄膜素子は、シングルスピンバルブ型薄膜素子に比
べて、全層数を増やすことができ電子散乱の起こる界面
を増やすことができるから抵抗変化率の向上が期待され
たが、今後の高記録密度化においては、さらなる抵抗変
化率の向上が要望されている。
ブ型薄膜素子は、シングルスピンバルブ型薄膜素子に比
べて、全層数を増やすことができ電子散乱の起こる界面
を増やすことができるから抵抗変化率の向上が期待され
たが、今後の高記録密度化においては、さらなる抵抗変
化率の向上が要望されている。
【００２２】そこで本発明は上記従来の課題を解決する
ためのものであり、ＣＰＰ型の磁気検出素子において、
抵抗変化率の向上とともに再生感度に優れ高出力を得る
ことが可能な磁気検出素子を提供することを目的として
いる。
ためのものであり、ＣＰＰ型の磁気検出素子において、
抵抗変化率の向上とともに再生感度に優れ高出力を得る
ことが可能な磁気検出素子を提供することを目的として
いる。
【００２３】加えて本発明は、磁気検出素子の総合膜厚
が厚く形成されても、ＭＲヘッドのギャップの狭小化を
図ることができ、今後の高記録密度化に適切に対応可能
な薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
が厚く形成されても、ＭＲヘッドのギャップの狭小化を
図ることができ、今後の高記録密度化に適切に対応可能
な薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明は、フリー磁性層
の上下に積層された非磁性中間層と、一方の前記非磁性
中間層の上および他方の前記非磁性中間層の下に位置す
る固定磁性層と、一方の前記固定磁性層の上および他方
の前記固定磁性層の下に位置して、交換結合磁界により
それぞれの固定磁性層の磁化方向を一定の方向に固定す
る反強磁性層とを有する多層膜が設けられ、前記多層膜
の各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気検出素子に
おいて、前記フリー磁性層は、少なくとも２層以上の磁
性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで構成されて
いることを特徴とするものである。
の上下に積層された非磁性中間層と、一方の前記非磁性
中間層の上および他方の前記非磁性中間層の下に位置す
る固定磁性層と、一方の前記固定磁性層の上および他方
の前記固定磁性層の下に位置して、交換結合磁界により
それぞれの固定磁性層の磁化方向を一定の方向に固定す
る反強磁性層とを有する多層膜が設けられ、前記多層膜
の各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気検出素子に
おいて、前記フリー磁性層は、少なくとも２層以上の磁
性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで構成されて
いることを特徴とするものである。
【００２５】本発明における磁気検出素子は、前記多層
膜の各層の膜面をセンス電流が垂直方向に流れるＣＰＰ
型のデュアルスピンバルブ型薄膜素子である。
膜の各層の膜面をセンス電流が垂直方向に流れるＣＰＰ
型のデュアルスピンバルブ型薄膜素子である。
【００２６】本発明では、前記フリー磁性層の物理的な
膜厚を厚くすると共に、磁気的な膜厚を薄くして合成磁
気モーメントの低下を図るべく、前記フリー磁性層を、
少なくとも２層以上の磁性層と、前記磁性層間に介在す
る中間層とで構成した。すなわち前記フリー磁性層を構
成する各磁性層が、対向する磁性層の磁化方向に対して
反平行に磁化される、いわゆるフェリ構造で構成されて
いる。
膜厚を厚くすると共に、磁気的な膜厚を薄くして合成磁
気モーメントの低下を図るべく、前記フリー磁性層を、
少なくとも２層以上の磁性層と、前記磁性層間に介在す
る中間層とで構成した。すなわち前記フリー磁性層を構
成する各磁性層が、対向する磁性層の磁化方向に対して
反平行に磁化される、いわゆるフェリ構造で構成されて
いる。
【００２７】このような構成であるとＣＰＰ型磁気検出
素子では、前記磁性層の膜厚を厚くしてバルク散乱効果
を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を図る
ことができると共に、全ての磁性層の磁気モーメントの
ベクトル和で求められる合成磁気モーメントを低下させ
ることができ、前記フリー磁性層の外部磁界に対する磁
化変動は良好になり再生出力の向上を図ることが可能に
なるのである。
素子では、前記磁性層の膜厚を厚くしてバルク散乱効果
を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を図る
ことができると共に、全ての磁性層の磁気モーメントの
ベクトル和で求められる合成磁気モーメントを低下させ
ることができ、前記フリー磁性層の外部磁界に対する磁
化変動は良好になり再生出力の向上を図ることが可能に
なるのである。
【００２８】また後で図を参照しながら詳しく説明する
が、本発明のようにデュアルスピンバルブ型薄膜素子の
構造であってフリー磁性層がフェリ構造であり、且つＣ
ＰＰ型である場合、電気抵抗が変化して磁気抵抗効果を
発揮する箇所を等価回路で表わすと直列回路になる。
が、本発明のようにデュアルスピンバルブ型薄膜素子の
構造であってフリー磁性層がフェリ構造であり、且つＣ
ＰＰ型である場合、電気抵抗が変化して磁気抵抗効果を
発揮する箇所を等価回路で表わすと直列回路になる。
【００２９】一方、デュアルスピンバルブ型薄膜素子の
構造であってフリー磁性層がフェリ構造であり、且つＣ
ＩＰ型である場合、電気抵抗が変化して磁気抵抗効果を
発揮する箇所を等価回路で表わすと並列回路になる。
構造であってフリー磁性層がフェリ構造であり、且つＣ
ＩＰ型である場合、電気抵抗が変化して磁気抵抗効果を
発揮する箇所を等価回路で表わすと並列回路になる。
【００３０】したがってＣＰＰ型のデュアルスピンバル
ブ型薄膜素子の方がＣＩＰ型のデュアルスピンバルブ型
薄膜素子に比べて、効果的に抵抗変化率の大きい磁気検
出素子を製造することが可能である。
ブ型薄膜素子の方がＣＩＰ型のデュアルスピンバルブ型
薄膜素子に比べて、効果的に抵抗変化率の大きい磁気検
出素子を製造することが可能である。
【００３１】また本発明は、反強磁性層と、前記反強磁
性層との間で発生する交換結合磁界によって磁化方向が
一定にされる固定磁性層と、非磁性中間層とフリー磁性
層とを有し、各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気
検出素子において、前記フリー磁性層を中心としてその
上下に積層された前記非磁性中間層と、一方の前記非磁
性中間層の上および他方の非磁性中間層の下に位置する
固定磁性層とで構成される多層膜が、少なくとも２つ以
上設けられ、前記反強磁性層は、各多層膜の間と、最も
下側に位置する前記多層膜の下面と、最も上側に位置す
る前記多層膜の上面とに設けられていることを特徴とす
るものである。
性層との間で発生する交換結合磁界によって磁化方向が
一定にされる固定磁性層と、非磁性中間層とフリー磁性
層とを有し、各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気
検出素子において、前記フリー磁性層を中心としてその
上下に積層された前記非磁性中間層と、一方の前記非磁
性中間層の上および他方の非磁性中間層の下に位置する
固定磁性層とで構成される多層膜が、少なくとも２つ以
上設けられ、前記反強磁性層は、各多層膜の間と、最も
下側に位置する前記多層膜の下面と、最も上側に位置す
る前記多層膜の上面とに設けられていることを特徴とす
るものである。
【００３２】この本発明の磁気検出素子の構造では、フ
リー磁性層が少なくとも２層以上設けられる。デュアル
スピンバルブ型薄膜素子では前記フリー磁性層は１層で
あるが、この発明のようにフリー磁性層を２層以上設け
ることで、全層数を増して電子散乱が起こる界面をさら
に増やすことができ、デュアルスピンバルブ型薄膜素子
の構造に比べて、より効果的に抵抗変化率の向上を図る
ことができる磁気検出素子を製造することが可能であ
る。
リー磁性層が少なくとも２層以上設けられる。デュアル
スピンバルブ型薄膜素子では前記フリー磁性層は１層で
あるが、この発明のようにフリー磁性層を２層以上設け
ることで、全層数を増して電子散乱が起こる界面をさら
に増やすことができ、デュアルスピンバルブ型薄膜素子
の構造に比べて、より効果的に抵抗変化率の向上を図る
ことができる磁気検出素子を製造することが可能であ
る。
【００３３】また本発明では、前記フリー磁性層は、少
なくとも２層以上の磁性層と、前記磁性層間に介在する
中間層とで形成されることが好ましい。これにより前記
フリー磁性層をフェリ構造で構成することができる。よ
って前記フリー磁性層の物理的な膜厚を厚くできると共
に、磁気的な膜厚を薄くでき、抵抗変化率のさらなる向
上と再生出力のさらなる向上を図ることが可能である。
なくとも２層以上の磁性層と、前記磁性層間に介在する
中間層とで形成されることが好ましい。これにより前記
フリー磁性層をフェリ構造で構成することができる。よ
って前記フリー磁性層の物理的な膜厚を厚くできると共
に、磁気的な膜厚を薄くでき、抵抗変化率のさらなる向
上と再生出力のさらなる向上を図ることが可能である。
【００３４】また本発明では、前記磁性層のうち、前記
非磁性中間層に接する前記磁性層の膜厚は４０Å以上で
１００Å以下であることが好ましい。これによりバルク
散乱効果を有効に発揮させることができ、抵抗変化率の
さらなる向上を図ることが可能である。
非磁性中間層に接する前記磁性層の膜厚は４０Å以上で
１００Å以下であることが好ましい。これによりバルク
散乱効果を有効に発揮させることができ、抵抗変化率の
さらなる向上を図ることが可能である。
【００３５】また本発明では、前記磁性層が２層のと
き、前記磁性層の総合膜厚は、８５Å以上で１９５Å以
下であることが好ましい。これにより前記フリー磁性層
の物理的な膜厚を大きくすることができ、抵抗変化率の
さらなる向上を図ることが可能である。
き、前記磁性層の総合膜厚は、８５Å以上で１９５Å以
下であることが好ましい。これにより前記フリー磁性層
の物理的な膜厚を大きくすることができ、抵抗変化率の
さらなる向上を図ることが可能である。
【００３６】また本発明では、前記磁性層が２層のと
き、前記フリー磁性層の合成磁気モーメント（飽和磁化
Ｍｓ×膜厚ｔ）は、５（Ｔ・Å）以上で６０（Ｔ・Å）
以下であることが好ましい。これにより前記フリー磁性
層の磁気的な膜厚を小さくでき、外部磁界に対して感度
良く磁化変動し再生出力の高い磁気検出素子を得ること
ができる。
き、前記フリー磁性層の合成磁気モーメント（飽和磁化
Ｍｓ×膜厚ｔ）は、５（Ｔ・Å）以上で６０（Ｔ・Å）
以下であることが好ましい。これにより前記フリー磁性
層の磁気的な膜厚を小さくでき、外部磁界に対して感度
良く磁化変動し再生出力の高い磁気検出素子を得ること
ができる。
【００３７】また本発明では、前記合成磁気モーメント
は３０（Ｔ・Å）以下であることがより好ましい。
は３０（Ｔ・Å）以下であることがより好ましい。
【００３８】また本発明では、前記フリー磁性層を構成
する磁性層は３層であり、前記非磁性中間層と接する２
つの磁性層は、共に同一方向に磁化されていることが好
ましい。このような磁化状態であると、磁気検出素子の
製造を容易化することができる。
する磁性層は３層であり、前記非磁性中間層と接する２
つの磁性層は、共に同一方向に磁化されていることが好
ましい。このような磁化状態であると、磁気検出素子の
製造を容易化することができる。
【００３９】また本発明では、このとき前記磁性層の総
合膜厚は、８５Å以上で２９５Å以下であることが好ま
しく、また前記フリー磁性層の合成磁気モーメント（飽
和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、４５（Ｔ・Å）以上で１９５
（Ｔ・Å）以下であることが好ましい。これにより前記
フリー磁性層の物理的な膜厚を大きくすることができ、
抵抗変化率のさらなる向上を図ることが可能であり、ま
た前記フリー磁性層の磁気的な膜厚を小さくでき、外部
磁界に対して感度良く磁化変動し再生出力の高い磁気検
出素子を得ることができる。
合膜厚は、８５Å以上で２９５Å以下であることが好ま
しく、また前記フリー磁性層の合成磁気モーメント（飽
和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、４５（Ｔ・Å）以上で１９５
（Ｔ・Å）以下であることが好ましい。これにより前記
フリー磁性層の物理的な膜厚を大きくすることができ、
抵抗変化率のさらなる向上を図ることが可能であり、ま
た前記フリー磁性層の磁気的な膜厚を小さくでき、外部
磁界に対して感度良く磁化変動し再生出力の高い磁気検
出素子を得ることができる。
【００４０】また本発明では、前記固定磁性層は、２層
の磁性層と、前記磁性層間に中間層が介在して形成され
ることが好ましい。前記固定磁性層はいわゆるフェリ構
造で構成される。これにより前記固定磁性層の物理的な
膜厚を厚くできると共に、反強磁性層との間で発生する
交換結合磁界を見かけ上大きくすることができ、抵抗変
化率の向上と前記固定磁性層の磁化を適切に固定するこ
とができる。
の磁性層と、前記磁性層間に中間層が介在して形成され
ることが好ましい。前記固定磁性層はいわゆるフェリ構
造で構成される。これにより前記固定磁性層の物理的な
膜厚を厚くできると共に、反強磁性層との間で発生する
交換結合磁界を見かけ上大きくすることができ、抵抗変
化率の向上と前記固定磁性層の磁化を適切に固定するこ
とができる。
【００４１】また本発明では、前記磁気検出素子は、記
録媒体との対向面よりもハイト方向後方に位置し、前記
フリー磁性層の記録媒体との対向面側の前端面からは、
前記フリー磁性層と一体となった、あるいは前記フリー
磁性層に磁気的に接続されたフラックスガイド層が、前
記記録媒体との対向面まで延出形成され、前記フラック
スガイド層は前記記録媒体との対向面で露出しているこ
とが好ましい。
録媒体との対向面よりもハイト方向後方に位置し、前記
フリー磁性層の記録媒体との対向面側の前端面からは、
前記フリー磁性層と一体となった、あるいは前記フリー
磁性層に磁気的に接続されたフラックスガイド層が、前
記記録媒体との対向面まで延出形成され、前記フラック
スガイド層は前記記録媒体との対向面で露出しているこ
とが好ましい。
【００４２】また本発明では、前記フラックスガイド層
の前記記録媒体との対向面におけるトラック幅方向への
幅寸法は、前記フリー磁性層の前記トラック幅方向への
幅寸法に比べて小さいことが好ましい。
の前記記録媒体との対向面におけるトラック幅方向への
幅寸法は、前記フリー磁性層の前記トラック幅方向への
幅寸法に比べて小さいことが好ましい。
【００４３】また本発明における薄膜磁気ヘッドは、前
記記録媒体との対向面では、上記に記載されたフラック
スガイド層の上下にギャップ層を介してシールド層が設
けられていることを特徴とするものである。
記記録媒体との対向面では、上記に記載されたフラック
スガイド層の上下にギャップ層を介してシールド層が設
けられていることを特徴とするものである。
【００４４】このように本発明における薄膜磁気ヘッド
では、前記磁気検出素子は記録媒体との対向面よりもハ
イト方向後方に後退して形成され、前記対向面から露出
するのは前記フラックスガイド層の前端面である。前記
フラックスガイド層から外部磁界が導入されると、前記
フラックスガイド層と磁気的に接続されたフリー磁性層
の磁化が変動してＧＭＲ効果が発揮される。
では、前記磁気検出素子は記録媒体との対向面よりもハ
イト方向後方に後退して形成され、前記対向面から露出
するのは前記フラックスガイド層の前端面である。前記
フラックスガイド層から外部磁界が導入されると、前記
フラックスガイド層と磁気的に接続されたフリー磁性層
の磁化が変動してＧＭＲ効果が発揮される。
【００４５】そして本発明によれば、前記フラックスガ
イド層の上下にギャップ層を介してシールド層が設けら
れているから、適切に狭ギャップ化を図ることができ今
後の高記録密度化に適切に対応可能な薄膜磁気ヘッドを
製造することができる。
イド層の上下にギャップ層を介してシールド層が設けら
れているから、適切に狭ギャップ化を図ることができ今
後の高記録密度化に適切に対応可能な薄膜磁気ヘッドを
製造することができる。
【００４６】また本発明では、前記対向面側と逆面側
に、前記フリー磁性層と一体となった、あるいは前記フ
リー磁性層と磁気的に接続されたバックヨーク層が設け
られ、前記フラックスガイド層よりも上側に位置するシ
ールド層の基端部は、前記バックヨーク層上で磁気的に
接合されていてもよい。
に、前記フリー磁性層と一体となった、あるいは前記フ
リー磁性層と磁気的に接続されたバックヨーク層が設け
られ、前記フラックスガイド層よりも上側に位置するシ
ールド層の基端部は、前記バックヨーク層上で磁気的に
接合されていてもよい。
【００４７】かかる構成の場合、前記フラックスガイド
層、フリー磁性層、バックヨーク層及び上部シールド層
で、記録用のインダクティブヘッドを構成することがで
きる。
層、フリー磁性層、バックヨーク層及び上部シールド層
で、記録用のインダクティブヘッドを構成することがで
きる。
【００４８】すなわち本発明では、狭ギャップ化を実現
できると共に、少ない層数で、再生用のＭＲヘッドと記
録用のインダクティブヘッドとを形成することができ、
製造工程の簡略化を図ることが可能になる。
できると共に、少ない層数で、再生用のＭＲヘッドと記
録用のインダクティブヘッドとを形成することができ、
製造工程の簡略化を図ることが可能になる。
【００４９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態の磁
気検出素子（デュアルスピンバルブ型薄膜素子）の全体
構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図であ
る。なお、図１ではＸ方向に延びる素子の中央部分のみ
を破断して示している。
気検出素子（デュアルスピンバルブ型薄膜素子）の全体
構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図であ
る。なお、図１ではＸ方向に延びる素子の中央部分のみ
を破断して示している。
【００５０】図１に示す磁気検出素子の上下には、ギャ
ップ層（図示しない）を介してシールド層（図示しな
い）が設けられており、前記磁気検出素子、ギャップ層
及びシールド層を合わせてＭＲヘッドと呼ばれる。ＭＲ
ヘッドは、記録媒体に記録された外部信号を再生するた
めのものである。また本発明では、前記ＭＲヘッドの上
に記録用のインダクティブヘッドが積層されていてもよ
い。前記磁気検出素子の上側に形成されたシールド層
（上部シールド層）は、前記インダクティブヘッドの下
部コア層として兼用されてもよい。
ップ層（図示しない）を介してシールド層（図示しな
い）が設けられており、前記磁気検出素子、ギャップ層
及びシールド層を合わせてＭＲヘッドと呼ばれる。ＭＲ
ヘッドは、記録媒体に記録された外部信号を再生するた
めのものである。また本発明では、前記ＭＲヘッドの上
に記録用のインダクティブヘッドが積層されていてもよ
い。前記磁気検出素子の上側に形成されたシールド層
（上部シールド層）は、前記インダクティブヘッドの下
部コア層として兼用されてもよい。
【００５１】また前記ＭＲヘッドは、例えばアルミナ−
チタンカーバイト（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）で形成されたス
ライダのトレーリング端面上に形成される。前記スライ
ダは、記録媒体との対向面と逆面側で、ステンレス材な
どによる弾性変形可能な支持部材と接合され、磁気ヘッ
ド装置が構成される。
チタンカーバイト（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）で形成されたス
ライダのトレーリング端面上に形成される。前記スライ
ダは、記録媒体との対向面と逆面側で、ステンレス材な
どによる弾性変形可能な支持部材と接合され、磁気ヘッ
ド装置が構成される。
【００５２】図１に示す符号２０は、第１の電極層であ
る。前記第１の電極層２０は、例えばα−Ｔａ、Ａｕ、
Ｃｒ、Ｃｕ（銅）やＷ（タングステン）などで形成され
ている。
る。前記第１の電極層２０は、例えばα−Ｔａ、Ａｕ、
Ｃｒ、Ｃｕ（銅）やＷ（タングステン）などで形成され
ている。
【００５３】前記第１の電極層２０の中央上面には、下
側反強磁性層２１が形成される。前記下側反強磁性層２
１は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，
Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）と
Ｍｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ま
しい。あるいは前記下側反強磁性層２１は、元素Ｘと元
素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，
Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，
Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，
Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２
種以上の元素である）とＭｎを含有する反強磁性材料に
より形成されることが好ましい。
側反強磁性層２１が形成される。前記下側反強磁性層２
１は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，
Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）と
Ｍｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ま
しい。あるいは前記下側反強磁性層２１は、元素Ｘと元
素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，
Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，
Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，
Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２
種以上の元素である）とＭｎを含有する反強磁性材料に
より形成されることが好ましい。
【００５４】これらの反強磁性材料は、耐食性に優れし
かもブロッキング温度も高く次に説明する下側固定磁性
層２２との界面で大きな交換結合磁界を発生し得る。ま
た前記下側反強磁性層２１は５０Å以上で２５０Å以下
の膜厚で形成されることが好ましい。
かもブロッキング温度も高く次に説明する下側固定磁性
層２２との界面で大きな交換結合磁界を発生し得る。ま
た前記下側反強磁性層２１は５０Å以上で２５０Å以下
の膜厚で形成されることが好ましい。
【００５５】なお前記第１の電極層２０と下側反強磁性
層２１との間には、Ｔａなどで形成された下地層と、Ｎ
ｉＦｅ合金などで形成されたシードレイヤが形成されて
いてもよい。前記シードレイヤは、主として面心立方晶
から成り、前記下側反強磁性層２１との界面と平行な方
向に（１１１）面が優先配向されている。前記シードレ
イヤは、ＮｉＦｅ合金以外に、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｙ合金（た
だしＹは、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ
から選ばれる少なくとも１種以上）で形成されてもよ
い。これらの材質で形成されたシードレイヤはＴａ等で
形成された下地層上に形成されることにより下側反強磁
性層２１との界面と平行な方向に（１１１）面が優先配
向しやすくなる。前記シードレイヤは、例えば３０Å程
度で形成される。
層２１との間には、Ｔａなどで形成された下地層と、Ｎ
ｉＦｅ合金などで形成されたシードレイヤが形成されて
いてもよい。前記シードレイヤは、主として面心立方晶
から成り、前記下側反強磁性層２１との界面と平行な方
向に（１１１）面が優先配向されている。前記シードレ
イヤは、ＮｉＦｅ合金以外に、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｙ合金（た
だしＹは、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ
から選ばれる少なくとも１種以上）で形成されてもよ
い。これらの材質で形成されたシードレイヤはＴａ等で
形成された下地層上に形成されることにより下側反強磁
性層２１との界面と平行な方向に（１１１）面が優先配
向しやすくなる。前記シードレイヤは、例えば３０Å程
度で形成される。
【００５６】なお本発明における磁気検出素子は各層の
膜面と垂直方向にセンス電流が流れるＣＰＰ型であるた
め、前記シードレイヤにも適切にセンス電流が流れる必
要性がある。よって前記シードレイヤは比抵抗の高い材
質でないことが好ましい。すなわちＣＰＰ型では前記シ
ードレイヤはＮｉＦｅ合金などの比抵抗の低い材質で形
成されることが好ましい。
膜面と垂直方向にセンス電流が流れるＣＰＰ型であるた
め、前記シードレイヤにも適切にセンス電流が流れる必
要性がある。よって前記シードレイヤは比抵抗の高い材
質でないことが好ましい。すなわちＣＰＰ型では前記シ
ードレイヤはＮｉＦｅ合金などの比抵抗の低い材質で形
成されることが好ましい。
【００５７】次に前記下側反強磁性層２１の上には下側
固定磁性層２２が形成されている。この実施形態では前
記下側固定磁性層２２は３層構造で形成されている。
固定磁性層２２が形成されている。この実施形態では前
記下側固定磁性層２２は３層構造で形成されている。
【００５８】前記下側固定磁性層２２を構成する符号５
１及び５３の層は磁性層であり、例えばＣｏ、ＣｏＦｅ
合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＮｉＦｅ合金などで形成され
る。前記磁性層５１，５３間には非磁性導電材料で、具
体的には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た中間層５２が介
在し、この構成により、前記磁性層５１と前記磁性層５
３の磁化方向は互いに反平行状態にされる。これはいわ
ゆるフェリ状態と呼ばれる。
１及び５３の層は磁性層であり、例えばＣｏ、ＣｏＦｅ
合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＮｉＦｅ合金などで形成され
る。前記磁性層５１，５３間には非磁性導電材料で、具
体的には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た中間層５２が介
在し、この構成により、前記磁性層５１と前記磁性層５
３の磁化方向は互いに反平行状態にされる。これはいわ
ゆるフェリ状態と呼ばれる。
【００５９】前記下側反強磁性層２１と前記下側固定磁
性層２２の前記下側反強磁性層２１と接する磁性層５１
間には磁場中熱処理によって交換結合磁界が発生し、例
えば前記磁性層５１の磁化がハイト方向（図示Ｙ方向）
に固定された場合、もう一方の磁性層５３はＲＫＫＹ相
互作用によりハイト方向とは逆方向（図示Ｙ方向と逆方
向）に磁化され固定される。この構成により前記下側固
定磁性層２２の磁化を安定した状態にでき、また前記下
側固定磁性層２２と前記下側反強磁性層２１との界面で
発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることができ
る。
性層２２の前記下側反強磁性層２１と接する磁性層５１
間には磁場中熱処理によって交換結合磁界が発生し、例
えば前記磁性層５１の磁化がハイト方向（図示Ｙ方向）
に固定された場合、もう一方の磁性層５３はＲＫＫＹ相
互作用によりハイト方向とは逆方向（図示Ｙ方向と逆方
向）に磁化され固定される。この構成により前記下側固
定磁性層２２の磁化を安定した状態にでき、また前記下
側固定磁性層２２と前記下側反強磁性層２１との界面で
発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることができ
る。
【００６０】なお例えば、前記磁性層５１、５３の膜厚
はそれぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また中間層
５２の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
はそれぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また中間層
５２の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【００６１】また前記磁性層５１、５３はそれぞれ磁気
モーメントが異なるように、前記磁性層５１、５３の材
質や膜厚がそれぞれ異なっている。前記磁気モーメント
は飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔで設定され、例えば前記磁性層
５１、５３を共に同じ材質で同じ組成の材料で形成する
とき、前記磁性層５１、５３の膜厚を異ならせること
で、前記磁性層５１、５３の磁気モーメントを異ならせ
ることができる。これによって適切に前記磁性層５１、
５３をフェリ構造にすることが可能である。
モーメントが異なるように、前記磁性層５１、５３の材
質や膜厚がそれぞれ異なっている。前記磁気モーメント
は飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔで設定され、例えば前記磁性層
５１、５３を共に同じ材質で同じ組成の材料で形成する
とき、前記磁性層５１、５３の膜厚を異ならせること
で、前記磁性層５１、５３の磁気モーメントを異ならせ
ることができる。これによって適切に前記磁性層５１、
５３をフェリ構造にすることが可能である。
【００６２】なお本発明では前記下側固定磁性層２２は
フェリ構造ではなくＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、
あるいはＣｏＦｅ合金、Ｃｏなどの単層膜あるいは積層
膜で形成されていても良い。
フェリ構造ではなくＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、
あるいはＣｏＦｅ合金、Ｃｏなどの単層膜あるいは積層
膜で形成されていても良い。
【００６３】前記下側固定磁性層２２の上には下側非磁
性中間層２３が形成されている。前記下側非磁性中間層
２３は例えばＣｕなどの電気抵抗の低い導電性材料によ
って形成される。前記下側非磁性中間層２３は例えば２
５Å程度の膜厚で形成される。
性中間層２３が形成されている。前記下側非磁性中間層
２３は例えばＣｕなどの電気抵抗の低い導電性材料によ
って形成される。前記下側非磁性中間層２３は例えば２
５Å程度の膜厚で形成される。
【００６４】次に前記非磁性中間層２３の上にはフリー
磁性層２４が形成される。図１に示す実施形態では前記
フリー磁性層２４は５層の積層構造である。
磁性層２４が形成される。図１に示す実施形態では前記
フリー磁性層２４は５層の積層構造である。
【００６５】符号５４、５６、５８は磁性層である。前
記磁性層５４、５６、５８は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ
Ｎｉ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏなどで形成されている。
一方、前記磁性層５４と５６、および磁性層５６と５８
間に形成されている符号５５、５７の層は中間層であ
り、前記中間層５５、５７は非磁性導電材料で、具体的
には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ることが好ましい。
記磁性層５４、５６、５８は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ
Ｎｉ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏなどで形成されている。
一方、前記磁性層５４と５６、および磁性層５６と５８
間に形成されている符号５５、５７の層は中間層であ
り、前記中間層５５、５７は非磁性導電材料で、具体的
には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ることが好ましい。
【００６６】この実施形態におけるフリー磁性層２４は
磁性層と中間層とが交互に積層されたフェリ構造であ
る。図１に示すように最も下側に形成された磁性層５４
が図示Ｘ方向に磁化されているとき、その上に形成され
た磁性層５６は図示Ｘ方向とは反対方向に磁化される。
また最も上側に形成された磁性層５８は図示Ｘ方向に磁
化されている。
磁性層と中間層とが交互に積層されたフェリ構造であ
る。図１に示すように最も下側に形成された磁性層５４
が図示Ｘ方向に磁化されているとき、その上に形成され
た磁性層５６は図示Ｘ方向とは反対方向に磁化される。
また最も上側に形成された磁性層５８は図示Ｘ方向に磁
化されている。
【００６７】次に図１に示すように前記フリー磁性層２
４の上には上側非磁性中間層２５が形成されている。前
記上側非磁性中間層２５は、下側非磁性中間層２３と同
じようにＣｕなどで形成される。
４の上には上側非磁性中間層２５が形成されている。前
記上側非磁性中間層２５は、下側非磁性中間層２３と同
じようにＣｕなどで形成される。
【００６８】前記上側非磁性中間層２５の上には上側固
定磁性層２６が形成されている。前記上側固定磁性層２
６は、下側固定磁性層２２と同じようにフェリ構造で構
成されている。
定磁性層２６が形成されている。前記上側固定磁性層２
６は、下側固定磁性層２２と同じようにフェリ構造で構
成されている。
【００６９】符号５９、および６１の層は磁性層であ
り、符号６０の層は中間層である。前記磁性層５９、６
１は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合
金、Ｃｏなどで形成されている。また前記中間層６０
は、非磁性導電材料で、具体的にはＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、
Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で
形成される。
り、符号６０の層は中間層である。前記磁性層５９、６
１は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合
金、Ｃｏなどで形成されている。また前記中間層６０
は、非磁性導電材料で、具体的にはＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、
Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で
形成される。
【００７０】この実施形態では、前記上側固定磁性層２
６のうち、上側非磁性中間層２５と対向する磁性層５９
はハイト方向とは逆方向に磁化され、また磁性層６１は
ハイト方向に磁化され、前記磁性層５９、６１の磁化は
反平行状態にされている。
６のうち、上側非磁性中間層２５と対向する磁性層５９
はハイト方向とは逆方向に磁化され、また磁性層６１は
ハイト方向に磁化され、前記磁性層５９、６１の磁化は
反平行状態にされている。
【００７１】次に前記上側固定磁性層２６の上には上側
反強磁性層２７が形成されている。前記上側反強磁性層
２７は下側反強磁性層２１と同様に、元素Ｘ（ただしＸ
は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種ま
たは２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁
性材料で形成されることが好ましい。あるいは前記上側
反強磁性層２７は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′
は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍ
ｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａ
ｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、
及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素であ
る）とＭｎを含有する反強磁性材料により形成されるこ
とが好ましい。
反強磁性層２７が形成されている。前記上側反強磁性層
２７は下側反強磁性層２１と同様に、元素Ｘ（ただしＸ
は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種ま
たは２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁
性材料で形成されることが好ましい。あるいは前記上側
反強磁性層２７は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′
は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍ
ｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａ
ｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、
及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素であ
る）とＭｎを含有する反強磁性材料により形成されるこ
とが好ましい。
【００７２】この実施形態では、前記上側反強磁性層２
７と上側固定磁性層２６の磁性層５９、６１のうち、前
記上側反強磁性層２７と対向する磁性層６１との間で交
換結合磁界が発生することにより、前記磁性層６１の磁
化はハイト方向（図示Ｙ方向）に固定される。一方、前
記磁性層５９の磁化は前記磁性層６１とのＲＫＫＹ相互
作用により、ハイト方向とは逆方向に固定される。
７と上側固定磁性層２６の磁性層５９、６１のうち、前
記上側反強磁性層２７と対向する磁性層６１との間で交
換結合磁界が発生することにより、前記磁性層６１の磁
化はハイト方向（図示Ｙ方向）に固定される。一方、前
記磁性層５９の磁化は前記磁性層６１とのＲＫＫＹ相互
作用により、ハイト方向とは逆方向に固定される。
【００７３】なお前記上側固定磁性層２６の磁性層５
９、６１も、前記下側固定磁性層２２の磁性層５１、５
３と同じように、それぞれ磁気モーメント（飽和磁化Ｍ
ｓ×膜厚ｔ）が異なるように、異なる材質や膜厚が選択
されて形成されている。
９、６１も、前記下側固定磁性層２２の磁性層５１、５
３と同じように、それぞれ磁気モーメント（飽和磁化Ｍ
ｓ×膜厚ｔ）が異なるように、異なる材質や膜厚が選択
されて形成されている。
【００７４】図１に示す実施形態では、下側反強磁性層
２１から上側反強磁性層２７の各層で多層膜２８が構成
される。
２１から上側反強磁性層２７の各層で多層膜２８が構成
される。
【００７５】次に図１に示すように前記多層膜２８のト
ラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面には、前
記第１の電極層２０上に、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などで形
成された絶縁層２９が形成されている。なおこの実施形
態では、前記絶縁層２９の上面は、フリー磁性層２４の
最も下側に位置する磁性層５４の下面よりも下側に位置
している。
ラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面には、前
記第１の電極層２０上に、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などで形
成された絶縁層２９が形成されている。なおこの実施形
態では、前記絶縁層２９の上面は、フリー磁性層２４の
最も下側に位置する磁性層５４の下面よりも下側に位置
している。
【００７６】前記絶縁層２９の上にはバイアス下地層３
０が形成されている。そして前記バイアス下地層３０の
上にはハードバイアス層３１が形成されている。
０が形成されている。そして前記バイアス下地層３０の
上にはハードバイアス層３１が形成されている。
【００７７】前記バイアス下地層３０は、結晶構造が体
心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜で形成されることが
好ましい。なおこのとき前記バイアス下地層３０の結晶
配向は（１１０）面が優先配向する。
心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜で形成されることが
好ましい。なおこのとき前記バイアス下地層３０の結晶
配向は（１１０）面が優先配向する。
【００７８】また前記ハードバイアス層３１は、ＣｏＰ
ｔ合金やＣｏＰｔＣｒ合金などで形成される。これら合
金の結晶構造は、面心立方構造（ｆｃｃ）と稠密六方構
造（ｈｃｐ）の混相となっている。
ｔ合金やＣｏＰｔＣｒ合金などで形成される。これら合
金の結晶構造は、面心立方構造（ｆｃｃ）と稠密六方構
造（ｈｃｐ）の混相となっている。
【００７９】ここで上記の金属膜で形成されたバイアス
下地層３０とハードバイアス層３１を構成するＣｏＰｔ
系合金のｈｃｐ構造の格子定数は近い値となるために、
ＣｏＰｔ系合金はｆｃｃ構造を形成しづらくｈｃｐ構造
で形成されやすくなる。このときｈｃｐ構造のｃ軸はＣ
ｏＰｔ系合金の境界面内に優先配向される。前記ｈｃｐ
構造はｆｃｃ構造に比べて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３１に磁界を与えたと
きの保磁力Ｈｃは大きくなるのである。さらにｈｃｐの
ｃ軸はＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層３０との境界面
内で優先配向となっているため、残留磁化が増大し、残
留磁化／飽和磁束密度で求められる角形比Ｓは大きくな
る。その結果、前記ハードバイアス層３１の特性を向上
させることができ、前記ハードバイアス層３１から発生
するバイアス磁界を増大させることができる。
下地層３０とハードバイアス層３１を構成するＣｏＰｔ
系合金のｈｃｐ構造の格子定数は近い値となるために、
ＣｏＰｔ系合金はｆｃｃ構造を形成しづらくｈｃｐ構造
で形成されやすくなる。このときｈｃｐ構造のｃ軸はＣ
ｏＰｔ系合金の境界面内に優先配向される。前記ｈｃｐ
構造はｆｃｃ構造に比べて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３１に磁界を与えたと
きの保磁力Ｈｃは大きくなるのである。さらにｈｃｐの
ｃ軸はＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層３０との境界面
内で優先配向となっているため、残留磁化が増大し、残
留磁化／飽和磁束密度で求められる角形比Ｓは大きくな
る。その結果、前記ハードバイアス層３１の特性を向上
させることができ、前記ハードバイアス層３１から発生
するバイアス磁界を増大させることができる。
【００８０】本発明では、結晶構造が体心立方構造（ｂ
ｃｃ構造）の金属膜は、Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎ
ｂ，Ｔａのいずれか１種または２種以上の元素で形成さ
れることが好ましい。なお本発明では前記バイアス下地
層３０が形成されていなくてもよい。
ｃｃ構造）の金属膜は、Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎ
ｂ，Ｔａのいずれか１種または２種以上の元素で形成さ
れることが好ましい。なお本発明では前記バイアス下地
層３０が形成されていなくてもよい。
【００８１】またこの実施形態では、前記ハードバイア
ス層３１の上面は、前記フリー磁性層２４の中間に位置
する磁性層５６の下面よりも下側に位置する。すなわち
前記ハードバイアス層３１から発生する縦バイアス磁界
は前記フリー磁性層２４の最も下側に位置する磁性層５
４のみに供給される。
ス層３１の上面は、前記フリー磁性層２４の中間に位置
する磁性層５６の下面よりも下側に位置する。すなわち
前記ハードバイアス層３１から発生する縦バイアス磁界
は前記フリー磁性層２４の最も下側に位置する磁性層５
４のみに供給される。
【００８２】次に図１に示す実施形態では、前記ハード
バイアス層３１の上にＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁層
３２が形成されている。
バイアス層３１の上にＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁層
３２が形成されている。
【００８３】この実施形態では前記絶縁層３２の上面は
前記上側反強磁性層２７の上面と同一面上で形成されて
いるが、そうでなくてもよい。
前記上側反強磁性層２７の上面と同一面上で形成されて
いるが、そうでなくてもよい。
【００８４】そして前記絶縁層３２上から前記上側反強
磁性層２７上にかけて第２の電極層３３が形成されてい
る。前記第２の電極層３３の材質は第１の電極層２０と
同じように、例えばα−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）
やＷ（タングステン）などで形成されている。
磁性層２７上にかけて第２の電極層３３が形成されてい
る。前記第２の電極層３３の材質は第１の電極層２０と
同じように、例えばα−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）
やＷ（タングステン）などで形成されている。
【００８５】次にこの実施形態における特徴的部分につ
いて以下に説明する。本発明では、多層膜２８の上下に
電極層２０、３３が形成され、前記電極層２０、３３か
らのセンス電流は、前記多層膜２８の各層の膜面と垂直
方向に流れ、このような電流流れの方向はＣＰＰ型と呼
ばれるものである。
いて以下に説明する。本発明では、多層膜２８の上下に
電極層２０、３３が形成され、前記電極層２０、３３か
らのセンス電流は、前記多層膜２８の各層の膜面と垂直
方向に流れ、このような電流流れの方向はＣＰＰ型と呼
ばれるものである。
【００８６】そして本発明では、図１に示すように、フ
リー磁性層２４の上下に１層づつ、固定磁性層、非磁性
中間層、および反強磁性層が設けられたデュアルスピン
バルブ型薄膜素子と呼ばれる膜構成である。
リー磁性層２４の上下に１層づつ、固定磁性層、非磁性
中間層、および反強磁性層が設けられたデュアルスピン
バルブ型薄膜素子と呼ばれる膜構成である。
【００８７】本発明では、図１に示すように前記フリー
磁性層２４が３層の磁性層５４、５６、５８とその間に
介在する中間層５５、５７とで構成されており、前記磁
性層５４、５６、５８はそれぞれ対向する磁性層の磁化
方向に対し反平行に磁化された、フェリ構造となってい
る。この実施形態では、前記フリー磁性層２４の磁性層
５４にハードバイアス層３１からの縦バイアス磁界が供
給されて前記磁性層５４が図示Ｘ方向に磁化され、前記
磁性層５６は前記磁性層５４とのＲＫＫＹ相互作用によ
り図示Ｘ方向とは逆方向に磁化される。また磁性層５８
は前記磁性層５６とのＲＫＫＹ相互作用により図示Ｘ方
向に磁化される。
磁性層２４が３層の磁性層５４、５６、５８とその間に
介在する中間層５５、５７とで構成されており、前記磁
性層５４、５６、５８はそれぞれ対向する磁性層の磁化
方向に対し反平行に磁化された、フェリ構造となってい
る。この実施形態では、前記フリー磁性層２４の磁性層
５４にハードバイアス層３１からの縦バイアス磁界が供
給されて前記磁性層５４が図示Ｘ方向に磁化され、前記
磁性層５６は前記磁性層５４とのＲＫＫＹ相互作用によ
り図示Ｘ方向とは逆方向に磁化される。また磁性層５８
は前記磁性層５６とのＲＫＫＹ相互作用により図示Ｘ方
向に磁化される。
【００８８】従って本発明では、前記磁性層５４、５
６、５８の膜厚をそれぞれ厚く形成しても、各磁性層５
４、５６、５８が持つ磁気モーメントのベクトル和とな
る合成磁気モーメントを、前記フリー磁性層２４を前記
磁性層５４、５６、５８の総合膜厚で形成した単層構造
の場合に比べて小さくすることができる。
６、５８の膜厚をそれぞれ厚く形成しても、各磁性層５
４、５６、５８が持つ磁気モーメントのベクトル和とな
る合成磁気モーメントを、前記フリー磁性層２４を前記
磁性層５４、５６、５８の総合膜厚で形成した単層構造
の場合に比べて小さくすることができる。
【００８９】既に説明したように、磁気モーメントは、
飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔで求めることができる。したがっ
て膜厚ｔが大きくなれば前記磁気モーメントは大きくな
るが、フェリ構造であると、対向する磁性層は反平行に
磁化されているから、対向する磁性層どうしは、互いの
磁気モーメントを打ち消し合うため、フェリ構造であれ
ば、全ての磁性層５４、５６、５８の磁気モーメントを
合成した合成磁気モーメントを小さくすることができる
のである。
飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔで求めることができる。したがっ
て膜厚ｔが大きくなれば前記磁気モーメントは大きくな
るが、フェリ構造であると、対向する磁性層は反平行に
磁化されているから、対向する磁性層どうしは、互いの
磁気モーメントを打ち消し合うため、フェリ構造であれ
ば、全ての磁性層５４、５６、５８の磁気モーメントを
合成した合成磁気モーメントを小さくすることができる
のである。
【００９０】従って本発明では、各磁性層５４、５６、
５８の膜厚を厚くして、フリー磁性層２４の物理的な膜
厚を厚く形成しても、合成磁気モーメントが小さくなっ
て磁気的な膜厚を小さくすることができるから、バルク
散乱効果を有効に発揮させることができ、抵抗変化率の
向上を図ることができると共に、前記フリー磁性層２４
を外部磁界に対し感度良く磁化反転させることができ、
再生出力の向上を図ることができる。
５８の膜厚を厚くして、フリー磁性層２４の物理的な膜
厚を厚く形成しても、合成磁気モーメントが小さくなっ
て磁気的な膜厚を小さくすることができるから、バルク
散乱効果を有効に発揮させることができ、抵抗変化率の
向上を図ることができると共に、前記フリー磁性層２４
を外部磁界に対し感度良く磁化反転させることができ、
再生出力の向上を図ることができる。
【００９１】ここで前記フリー磁性層２４の膜厚につい
て説明する。本発明では、フリー磁性層２４の前記磁性
層５４、５６、５８のうち、前記非磁性中間層２３、２
５に接する前記磁性層５４、５８の膜厚ｔ２、ｔ３は４
０Å以上で１００Å以下であることが好ましい。
て説明する。本発明では、フリー磁性層２４の前記磁性
層５４、５６、５８のうち、前記非磁性中間層２３、２
５に接する前記磁性層５４、５８の膜厚ｔ２、ｔ３は４
０Å以上で１００Å以下であることが好ましい。
【００９２】図１に示すようなフリー磁性層２４がフェ
リ構造で構成されるとき、磁気抵抗効果に関与する磁性
層は、前記非磁性中間層２３、２５に接する磁性層５４
と５８である。
リ構造で構成されるとき、磁気抵抗効果に関与する磁性
層は、前記非磁性中間層２３、２５に接する磁性層５４
と５８である。
【００９３】従って前記磁性層５４、５８で特にバルク
散乱効果が有効に発揮されるようにすることが好まし
い。このため前記磁性層５４、５８の膜厚をバルク散乱
効果が有効に発揮される程度の膜厚で形成する必要があ
る。それが４０Å以上であり、また上限値となる１００
Åは、この膜厚よりも厚くなると、合成磁気モーメント
の低下を図るには、中間に位置する磁性層５６の膜厚も
厚くする必要があり、その結果、多層膜２８の総合膜厚
が厚くなって磁気検出素子を容易にしかも適切に製造で
きなくなるといった問題が発生する。
散乱効果が有効に発揮されるようにすることが好まし
い。このため前記磁性層５４、５８の膜厚をバルク散乱
効果が有効に発揮される程度の膜厚で形成する必要があ
る。それが４０Å以上であり、また上限値となる１００
Åは、この膜厚よりも厚くなると、合成磁気モーメント
の低下を図るには、中間に位置する磁性層５６の膜厚も
厚くする必要があり、その結果、多層膜２８の総合膜厚
が厚くなって磁気検出素子を容易にしかも適切に製造で
きなくなるといった問題が発生する。
【００９４】次に本発明では、前記フリー磁性層２４を
構成する前記磁性層５４、磁性層５６及び磁性層５８の
総合膜厚は８５Å以上で２９５Å以下であることが好ま
しい。例えば磁性層５４と磁性層５８が膜厚４０Åで、
磁性層５６が膜厚５Åとなる膜厚（総合膜厚は８５
Å）、磁性層５４と磁性層５８が膜厚１００Åで、磁性
層５６が膜厚９５Åとなる形態（総合膜厚は２９５Å）
を例示できる。
構成する前記磁性層５４、磁性層５６及び磁性層５８の
総合膜厚は８５Å以上で２９５Å以下であることが好ま
しい。例えば磁性層５４と磁性層５８が膜厚４０Åで、
磁性層５６が膜厚５Åとなる膜厚（総合膜厚は８５
Å）、磁性層５４と磁性層５８が膜厚１００Åで、磁性
層５６が膜厚９５Åとなる形態（総合膜厚は２９５Å）
を例示できる。
【００９５】これにより前記フリー磁性層２４の物理的
な膜厚を厚くすることができるから、バルク散乱効果を
有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を適切に
図ることが可能になる。また上記範囲内であれば前記フ
リー磁性層２４の形成を容易化することが可能である。
な膜厚を厚くすることができるから、バルク散乱効果を
有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を適切に
図ることが可能になる。また上記範囲内であれば前記フ
リー磁性層２４の形成を容易化することが可能である。
【００９６】次に本発明では、前記フリー磁性層２４の
合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、４５
（Ｔ・Å）以上で１９５（Ｔ・Å）以下であることが好
ましい。
合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、４５
（Ｔ・Å）以上で１９５（Ｔ・Å）以下であることが好
ましい。
【００９７】図１に示す実施形態では、各磁性層５４、
５６、５８の磁気モーメントのベクトル和が合成磁気モ
ーメントとなる。上記の範囲内に収めるには、前記フリ
ー磁性層２４を構成する磁性層５４、５６、５８の材質
や膜厚を適切に調整する必要性がある。
５６、５８の磁気モーメントのベクトル和が合成磁気モ
ーメントとなる。上記の範囲内に収めるには、前記フリ
ー磁性層２４を構成する磁性層５４、５６、５８の材質
や膜厚を適切に調整する必要性がある。
【００９８】上記の合成磁気モーメントを有するフリー
磁性層２４であれば外部磁界に対し感度良く磁化変動し
再生出力の向上を適切に図ることが可能である。
磁性層２４であれば外部磁界に対し感度良く磁化変動し
再生出力の向上を適切に図ることが可能である。
【００９９】次にフリー磁性層２４をフェリ構造にした
場合、ＣＰＰ構造に比べてＣＩＰ構造の優位性について
説明する。
場合、ＣＰＰ構造に比べてＣＩＰ構造の優位性について
説明する。
【０１００】フリー磁性層２４がフェリ構造であると、
磁性層５４、５６、５８間に介在する中間層５５、５７
との界面で伝導電子は散乱を起しやすくなる。この現象
はＣＰＰ構造であってもＣＩＰ構造であっても同じよう
に起こるが、ＣＩＰ構造のように各層の膜面と平行な方
向からセンス電流を流した場合、磁気抵抗効果に関与す
る、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間
層２５、およびフリー磁性層２４の磁性層５８の３層部
分Ａでの抵抗変化量（ΔＲ）と、下側固定磁性層２２の
磁性層５３、下側非磁性中間層２３、およびフリー磁性
層２４の磁性層５４の３層部分Ｂでの抵抗変化量（Δ
Ｒ）は並列接続の和となる。
磁性層５４、５６、５８間に介在する中間層５５、５７
との界面で伝導電子は散乱を起しやすくなる。この現象
はＣＰＰ構造であってもＣＩＰ構造であっても同じよう
に起こるが、ＣＩＰ構造のように各層の膜面と平行な方
向からセンス電流を流した場合、磁気抵抗効果に関与す
る、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間
層２５、およびフリー磁性層２４の磁性層５８の３層部
分Ａでの抵抗変化量（ΔＲ）と、下側固定磁性層２２の
磁性層５３、下側非磁性中間層２３、およびフリー磁性
層２４の磁性層５４の３層部分Ｂでの抵抗変化量（Δ
Ｒ）は並列接続の和となる。
【０１０１】一方、各層の膜面に対し垂直方向からセン
ス電流を流すＣＰＰ型であると、磁気抵抗効果に関与す
る、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間
層２５、およびフリー磁性層２４の磁性層５８の３層部
分Ａでの抵抗変化量（ΔＲ）と、下側固定磁性層２２の
磁性層５３、下側非磁性中間層２３、およびフリー磁性
層２４の磁性層５４の３層部分Ｂでの抵抗変化量（Δ
Ｒ）は、図２に示すように直列接続の和となる。
ス電流を流すＣＰＰ型であると、磁気抵抗効果に関与す
る、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間
層２５、およびフリー磁性層２４の磁性層５８の３層部
分Ａでの抵抗変化量（ΔＲ）と、下側固定磁性層２２の
磁性層５３、下側非磁性中間層２３、およびフリー磁性
層２４の磁性層５４の３層部分Ｂでの抵抗変化量（Δ
Ｒ）は、図２に示すように直列接続の和となる。
【０１０２】従って、フリー磁性層２４がフェリ構造で
あるとき、ＣＰＰ型デュアルスピンバルブ型薄膜素子の
方が、ＣＩＰ型デュアルスピンバルブ型薄膜素子に比べ
て抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくすることができる。
あるとき、ＣＰＰ型デュアルスピンバルブ型薄膜素子の
方が、ＣＩＰ型デュアルスピンバルブ型薄膜素子に比べ
て抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくすることができる。
【０１０３】次に前記フリー磁性層２４のより好ましい
形態について説明する。前記非磁性中間層２３、２５と
接する前記フリー磁性層２４の磁性層５４、５８は、２
層構造で形成され、前記非磁性中間層２３、２５と接す
る側にＣｏ膜が形成されていることが好ましい。これに
より前記非磁性中間層２３、２５との界面での金属元素
等の拡散を防止でき、抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きく
することができる。また前記Ｃｏ膜以外の磁性層２３、
２５の部分は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、、ＣｏＦ
ｅＮｉ合金などの磁性材料により形成される。
形態について説明する。前記非磁性中間層２３、２５と
接する前記フリー磁性層２４の磁性層５４、５８は、２
層構造で形成され、前記非磁性中間層２３、２５と接す
る側にＣｏ膜が形成されていることが好ましい。これに
より前記非磁性中間層２３、２５との界面での金属元素
等の拡散を防止でき、抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きく
することができる。また前記Ｃｏ膜以外の磁性層２３、
２５の部分は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、、ＣｏＦ
ｅＮｉ合金などの磁性材料により形成される。
【０１０４】また本発明では前記フリー磁性層２４を構
成する磁性層、および磁性層の一部がＣｏＦｅＮｉ合金
で形成されるとき、組成比はＣ０95〜75Ｆｅ15〜5Ｎｉ
10〜0であることが好ましい。これによりフリー磁性層
２４の軟磁気特性の向上を図ることができる。具体的に
は保磁力Ｈｃを低下させ、前記保磁力Ｈｃと比例関係に
あるフリー磁性層２４の結晶磁気異方性エネルギーＫを
低下させ、前記フリー磁性層２４の外部磁界に対する磁
化回転を良好にできる。
成する磁性層、および磁性層の一部がＣｏＦｅＮｉ合金
で形成されるとき、組成比はＣ０95〜75Ｆｅ15〜5Ｎｉ
10〜0であることが好ましい。これによりフリー磁性層
２４の軟磁気特性の向上を図ることができる。具体的に
は保磁力Ｈｃを低下させ、前記保磁力Ｈｃと比例関係に
あるフリー磁性層２４の結晶磁気異方性エネルギーＫを
低下させ、前記フリー磁性層２４の外部磁界に対する磁
化回転を良好にできる。
【０１０５】次に前記フリー磁性層２４とハードバイア
ス層３１との位置関係について説明する。この実施形態
では、前記フリー磁性層２４を構成する磁性層のうち最
も下側に位置する磁性層５４の両側にのみ前記ハードバ
イアス層３１が設けられている。
ス層３１との位置関係について説明する。この実施形態
では、前記フリー磁性層２４を構成する磁性層のうち最
も下側に位置する磁性層５４の両側にのみ前記ハードバ
イアス層３１が設けられている。
【０１０６】従ってこの実施形態では前記磁性層５４の
みが前記ハードバイアス層３１からの縦バイアス磁界を
受けることができ、前記磁性層５４がトラック幅方向に
磁化される。それ以外の磁性層５６、５８はＲＫＫＹ相
互作用によって互いに反平行に磁化される。
みが前記ハードバイアス層３１からの縦バイアス磁界を
受けることができ、前記磁性層５４がトラック幅方向に
磁化される。それ以外の磁性層５６、５８はＲＫＫＹ相
互作用によって互いに反平行に磁化される。
【０１０７】ところで、前記ハードバイアス層３１は、
磁性層５４のみならず、残り２つの磁性層５６、５８の
両側にも対向して形成されていてもよいが、このように
ハードバイアス層３１が２層以上の磁性層の両側に形成
される場合、前記ハードバイアス層３１と対向する磁性
層は、それぞれ磁気モーメントが異なるように形成され
ていなければならない。これによって磁気モーメントが
大きい方の磁性層が前記ハードバイアス層３１からの縦
バイアス磁界の影響を強く受けてトラック幅方向に磁化
されると、磁気モーメントが小さい方の磁性層は、前記
磁気モーメントが大きい磁性層との間で発生するＲＫＫ
Ｙ相互作用によってトラック幅方向とは逆方向に磁化さ
れ、磁化分散量が少ない適切なフェリ構造を確保するこ
とが可能になるのである。
磁性層５４のみならず、残り２つの磁性層５６、５８の
両側にも対向して形成されていてもよいが、このように
ハードバイアス層３１が２層以上の磁性層の両側に形成
される場合、前記ハードバイアス層３１と対向する磁性
層は、それぞれ磁気モーメントが異なるように形成され
ていなければならない。これによって磁気モーメントが
大きい方の磁性層が前記ハードバイアス層３１からの縦
バイアス磁界の影響を強く受けてトラック幅方向に磁化
されると、磁気モーメントが小さい方の磁性層は、前記
磁気モーメントが大きい磁性層との間で発生するＲＫＫ
Ｙ相互作用によってトラック幅方向とは逆方向に磁化さ
れ、磁化分散量が少ない適切なフェリ構造を確保するこ
とが可能になるのである。
【０１０８】なおハードバイアス層３１の形成位置は図
１のような形態に限らず、例えばフリー磁性層２４を構
成する磁性層のうち最も上側に位置する磁性層５８の両
側のみに前記ハードバイアス層３１を設けてもよいし、
あるいは中間に位置する磁性層５６の両側のみに前記ハ
ードバイアス層３１を設けてもよい。
１のような形態に限らず、例えばフリー磁性層２４を構
成する磁性層のうち最も上側に位置する磁性層５８の両
側のみに前記ハードバイアス層３１を設けてもよいし、
あるいは中間に位置する磁性層５６の両側のみに前記ハ
ードバイアス層３１を設けてもよい。
【０１０９】または、中間の磁性層５６を除いて最も上
側の磁性層５８と最も下側の磁性層５４の両側にハード
バイアス層３１を設けてもよい。かかる構成の場合、前
記磁性層５８、５４の双方の磁気モーメントは同じ値で
あってもよい。
側の磁性層５８と最も下側の磁性層５４の両側にハード
バイアス層３１を設けてもよい。かかる構成の場合、前
記磁性層５８、５４の双方の磁気モーメントは同じ値で
あってもよい。
【０１１０】さらには前記フリー磁性層２４を構成する
磁性層５４、５６、５８の全ての両側にハードバイアス
層３１を対向させてもよい。かかる場合、中間に位置す
る磁性層５６の磁気モーメントと、上側に位置する磁性
層５８及び下側に位置する磁性層５４の磁気モーメント
とが異なる値となるように各磁性層の膜厚などを適切に
調整する。
磁性層５４、５６、５８の全ての両側にハードバイアス
層３１を対向させてもよい。かかる場合、中間に位置す
る磁性層５６の磁気モーメントと、上側に位置する磁性
層５８及び下側に位置する磁性層５４の磁気モーメント
とが異なる値となるように各磁性層の膜厚などを適切に
調整する。
【０１１１】また図１のように、前記ハードバイアス層
３１の上下に絶縁層２９、３２を形成することで、前記
電極層２０、３３間に流れるセンス電流は適切に多層膜
２８内のみを流れ、前記多層膜２８の両側領域への分流
を抑制することができる。
３１の上下に絶縁層２９、３２を形成することで、前記
電極層２０、３３間に流れるセンス電流は適切に多層膜
２８内のみを流れ、前記多層膜２８の両側領域への分流
を抑制することができる。
【０１１２】また前記バイアス下地層３０は前記ハード
バイアス層３１の下のみに設けられていると、前記ハー
ドバイアス層３１とフリー磁性層２４の磁性層５４とを
磁気的に連続体とでき前記フリー磁性層２４の磁区制御
を良好にできて好ましいが、前記バイアス下地層３０
は、前記ハードバイアス層３１と前記磁性層５４間に若
干介在していてもよい。その介在する部分での前記バイ
アス下地層３０の図示Ｘ方向における膜厚は１ｎｍ以下
であることが好ましい。これ以上、膜厚が大きくなると
前記フリー磁性層２４の磁性層５４に反磁界が影響し
て、バックリング現象が生じ易くなり、前記磁性層５４
の磁区制御が困難になるからである。
バイアス層３１の下のみに設けられていると、前記ハー
ドバイアス層３１とフリー磁性層２４の磁性層５４とを
磁気的に連続体とでき前記フリー磁性層２４の磁区制御
を良好にできて好ましいが、前記バイアス下地層３０
は、前記ハードバイアス層３１と前記磁性層５４間に若
干介在していてもよい。その介在する部分での前記バイ
アス下地層３０の図示Ｘ方向における膜厚は１ｎｍ以下
であることが好ましい。これ以上、膜厚が大きくなると
前記フリー磁性層２４の磁性層５４に反磁界が影響し
て、バックリング現象が生じ易くなり、前記磁性層５４
の磁区制御が困難になるからである。
【０１１３】また本発明は前記下側固定磁性層２２及び
上側固定磁性層２６はフェリ構造にされているが、これ
により前記固定磁性層２２、２６を構成する磁性層５
１、５３、５９、６１の膜厚を厚くして前記固定磁性層
２２、２６の物理的な膜厚を厚くできると共に前記反強
磁性層２１、２７との間で発生する交換結合磁界を見か
け上大きくできる。具体的には前記固定磁性層２２、２
６のそれぞれを構成する磁性層の総合膜厚を４５Å以上
で１９５以下にすることが好ましい。具体的には例え
ば、磁性層５１、６１を５Åで、磁性層５３、５９を４
０Åで形成したり、磁性層５１、６１を９５Åで、磁性
層５３、５９を１００Åで形成する。これによりバルク
散乱効果を有効に発揮させて抵抗変化率の向上を図るこ
とができるとともに固定磁性層２２、２６の磁化制御を
適切に行うことが可能である。
上側固定磁性層２６はフェリ構造にされているが、これ
により前記固定磁性層２２、２６を構成する磁性層５
１、５３、５９、６１の膜厚を厚くして前記固定磁性層
２２、２６の物理的な膜厚を厚くできると共に前記反強
磁性層２１、２７との間で発生する交換結合磁界を見か
け上大きくできる。具体的には前記固定磁性層２２、２
６のそれぞれを構成する磁性層の総合膜厚を４５Å以上
で１９５以下にすることが好ましい。具体的には例え
ば、磁性層５１、６１を５Åで、磁性層５３、５９を４
０Åで形成したり、磁性層５１、６１を９５Åで、磁性
層５３、５９を１００Åで形成する。これによりバルク
散乱効果を有効に発揮させて抵抗変化率の向上を図るこ
とができるとともに固定磁性層２２、２６の磁化制御を
適切に行うことが可能である。
【０１１４】次に図１に示す磁気検出素子の製造方法に
ついて以下に説明する。図１のようなデュアルスピンバ
ルブ型薄膜素子の場合、フリー磁性層２４を構成する磁
性層５４、５８は共にΔＧＭＲに関与する層であり、前
記磁性層５４、５８の磁化変動と、固定磁性層２２、２
６を構成する磁性層５３、５９の固定磁化との関係で電
気抵抗が変化する。前記フリー磁性層２４の磁性層５４
と下側固定磁性層２２の磁性層５３との抵抗変化、およ
び前記フリー磁性層２４の磁性層５８と上側固定磁性層
２６の磁性層５９との抵抗変化が、共に同じ変動を見せ
るように、前記下側固定磁性層２２の磁性層５３と、上
側固定磁性層２６の磁性層５９の磁化方向を制御する必
要性がある。
ついて以下に説明する。図１のようなデュアルスピンバ
ルブ型薄膜素子の場合、フリー磁性層２４を構成する磁
性層５４、５８は共にΔＧＭＲに関与する層であり、前
記磁性層５４、５８の磁化変動と、固定磁性層２２、２
６を構成する磁性層５３、５９の固定磁化との関係で電
気抵抗が変化する。前記フリー磁性層２４の磁性層５４
と下側固定磁性層２２の磁性層５３との抵抗変化、およ
び前記フリー磁性層２４の磁性層５８と上側固定磁性層
２６の磁性層５９との抵抗変化が、共に同じ変動を見せ
るように、前記下側固定磁性層２２の磁性層５３と、上
側固定磁性層２６の磁性層５９の磁化方向を制御する必
要性がある。
【０１１５】図１では、前記フリー磁性層２４を構成す
る磁性層５４、５８の磁化が共に図示Ｘ方向に向いてい
る。このため、下側固定磁性層２２の磁性層５３と上側
固定磁性層２６の磁性層５９を共に同じ方向に磁化し、
この実施形態では前記磁性層５３、５９の磁化は共にハ
イト方向とは逆方向（図示Ｙ方向と逆方向）に固定され
ている。
る磁性層５４、５８の磁化が共に図示Ｘ方向に向いてい
る。このため、下側固定磁性層２２の磁性層５３と上側
固定磁性層２６の磁性層５９を共に同じ方向に磁化し、
この実施形態では前記磁性層５３、５９の磁化は共にハ
イト方向とは逆方向（図示Ｙ方向と逆方向）に固定され
ている。
【０１１６】図１に示す実施形態では、下側固定磁性層
２２の磁性層５１の膜厚を磁性層５３の膜厚よりも薄く
している。したがって前記磁性層５１の磁気モーメント
（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性層５３の磁気モーメントよりも
小さくなっている。
２２の磁性層５１の膜厚を磁性層５３の膜厚よりも薄く
している。したがって前記磁性層５１の磁気モーメント
（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性層５３の磁気モーメントよりも
小さくなっている。
【０１１７】一方、上側固定磁性層２６の磁性層６１の
膜厚を磁性層５９の膜厚よりも薄くしている。従って前
記磁性層６１の磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性
層５９の磁気モーメントよりも小さくなっている。
膜厚を磁性層５９の膜厚よりも薄くしている。従って前
記磁性層６１の磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性
層５９の磁気モーメントよりも小さくなっている。
【０１１８】このようにして前記下側固定磁性層２２及
び上側固定磁性層２６を形成した後、磁場中熱処理を施
す。
び上側固定磁性層２６を形成した後、磁場中熱処理を施
す。
【０１１９】ここで前記磁性層５１、５３（及び５９、
６１）間で発生するＲＫＫＹ相互作用の大きさは、７９
（Ａ／ｍ）〜３９５（Ａ／ｍ）程度である。
６１）間で発生するＲＫＫＹ相互作用の大きさは、７９
（Ａ／ｍ）〜３９５（Ａ／ｍ）程度である。
【０１２０】従って、図示Ｙ方向に、前記ＲＫＫＹ相互
作用よりも大きな磁場、すなわち具体的には３９５（Ａ
／ｍ）よりも大きい磁場を印加すると、固定磁性層２
２、２６を構成する磁性層５１、５３、５９、６１はす
べて図示Ｙ方向に一旦向けられる。
作用よりも大きな磁場、すなわち具体的には３９５（Ａ
／ｍ）よりも大きい磁場を印加すると、固定磁性層２
２、２６を構成する磁性層５１、５３、５９、６１はす
べて図示Ｙ方向に一旦向けられる。
【０１２１】このとき熱処理が施されることによって前
記反強磁性層２１、２７との間で発生する交換結合磁界
によって、前記下側固定磁性層２２の磁性層５１、およ
び上側固定磁性層２６の磁性層６１の磁化は共に図示Ｙ
方向に固定される。
記反強磁性層２１、２７との間で発生する交換結合磁界
によって、前記下側固定磁性層２２の磁性層５１、およ
び上側固定磁性層２６の磁性層６１の磁化は共に図示Ｙ
方向に固定される。
【０１２２】磁場を取り除くと、下側固定磁性層２２の
磁性層５３の磁化は、前記磁性層５１との間で発生する
ＲＫＫＹ相互作用によって、図示Ｙ方向とは反対方向に
磁化されて固定される。同様に、上側固定磁性層２６の
磁性層５９は、前記磁性層６１との間で発生するＲＫＫ
Ｙ相互作用によって、図示Ｙ方向とは反対方向に磁化さ
れて固定されるのである。
磁性層５３の磁化は、前記磁性層５１との間で発生する
ＲＫＫＹ相互作用によって、図示Ｙ方向とは反対方向に
磁化されて固定される。同様に、上側固定磁性層２６の
磁性層５９は、前記磁性層６１との間で発生するＲＫＫ
Ｙ相互作用によって、図示Ｙ方向とは反対方向に磁化さ
れて固定されるのである。
【０１２３】上記のように、ＲＫＫＹ相互作用よりも大
きな磁場を与えるときは、図１の実施形態の場合、固定
磁性層２２、２６の磁性層５１、５３、５９、６１の磁
気モーメントの大小に関わらず、図１に示すように、フ
リー磁性層２４に対向する磁性層５３、５９を共に同じ
方向に磁化することが可能である。従って、フリー磁性
層２４をフェリ構造とする場合、前記フリー磁性層２４
を構成する磁性層を３層や５層の奇数で形成すること
が、固定磁性層の磁化方向の制御を簡単にでき好まし
い。また奇数の場合は、各磁性層の膜厚を同じ膜厚で形
成してもフェリ構造にできる。ただしあまりフリー磁性
層２４を構成する磁性層の数が増えると製造が煩雑化す
るので、前記フリー磁性層２４を構成する磁性層の数は
３層であることが好ましい。
きな磁場を与えるときは、図１の実施形態の場合、固定
磁性層２２、２６の磁性層５１、５３、５９、６１の磁
気モーメントの大小に関わらず、図１に示すように、フ
リー磁性層２４に対向する磁性層５３、５９を共に同じ
方向に磁化することが可能である。従って、フリー磁性
層２４をフェリ構造とする場合、前記フリー磁性層２４
を構成する磁性層を３層や５層の奇数で形成すること
が、固定磁性層の磁化方向の制御を簡単にでき好まし
い。また奇数の場合は、各磁性層の膜厚を同じ膜厚で形
成してもフェリ構造にできる。ただしあまりフリー磁性
層２４を構成する磁性層の数が増えると製造が煩雑化す
るので、前記フリー磁性層２４を構成する磁性層の数は
３層であることが好ましい。
【０１２４】また図１に示す実施形態では、下側固定磁
性層２２の磁性層５３は磁性層５１よりも大きな磁気モ
ーメントを有しているから前記磁性層５１、５３の磁気
モーメントのベクトル和となる合成磁気モーメントは図
示Ｙ方向とは逆方向を向き、同様に上側固定磁性層２６
の磁性層５９は磁性層６１よりも大きな磁気モーメント
を有しているから、前記磁性層５９、６１の磁気モーメ
ントのベクトル和となる合成磁気モーメントも図示Ｙ方
向とは逆方向を向いているが、これら合成磁気モーメン
トの方向が、上側固定磁性層２６と下側固定磁性層２２
で反平行となるようにすれば、前記フリー磁性層２４に
対する反磁界の影響を弱くでき、前記フリー磁性層２４
の磁区制御を適正化することが可能である。すなわち、
例えば、下側固定磁性層２２の磁性層５３の磁気モーメ
ントを磁性層５１の磁気モーメントよりも小さくして前
記下側固定磁性層２２の合成磁気モーメントを図示Ｙ方
向に向かせ、また上側固定磁性層２６の磁性層５９の磁
気モーメントを磁性層５９の磁気モーメントよりも大き
くして、前記上側固定磁性層２６の合成磁気モーメント
を図示Ｙ方向と逆方向に向かせる。
性層２２の磁性層５３は磁性層５１よりも大きな磁気モ
ーメントを有しているから前記磁性層５１、５３の磁気
モーメントのベクトル和となる合成磁気モーメントは図
示Ｙ方向とは逆方向を向き、同様に上側固定磁性層２６
の磁性層５９は磁性層６１よりも大きな磁気モーメント
を有しているから、前記磁性層５９、６１の磁気モーメ
ントのベクトル和となる合成磁気モーメントも図示Ｙ方
向とは逆方向を向いているが、これら合成磁気モーメン
トの方向が、上側固定磁性層２６と下側固定磁性層２２
で反平行となるようにすれば、前記フリー磁性層２４に
対する反磁界の影響を弱くでき、前記フリー磁性層２４
の磁区制御を適正化することが可能である。すなわち、
例えば、下側固定磁性層２２の磁性層５３の磁気モーメ
ントを磁性層５１の磁気モーメントよりも小さくして前
記下側固定磁性層２２の合成磁気モーメントを図示Ｙ方
向に向かせ、また上側固定磁性層２６の磁性層５９の磁
気モーメントを磁性層５９の磁気モーメントよりも大き
くして、前記上側固定磁性層２６の合成磁気モーメント
を図示Ｙ方向と逆方向に向かせる。
【０１２５】また図１のように、下側固定磁性層２２の
磁性層５３の磁気モーメントを磁性層５１の磁気モーメ
ントよりも大きくし、且つ上側固定磁性層２６の磁性層
５９の磁気モーメントを磁性層６１の磁気モーメントよ
りも大きくした場合、あるいは、下側固定磁性層２２の
磁性層５３の磁気モーメントを磁性層５１の磁気モーメ
ントよりも小さくし、且つ上側固定磁性層２６の磁性層
５９の磁気モーメントを磁性層６１の磁気モーメントよ
りも小さくした場合、ＲＫＫＹ相互作用より小さい磁
場、すなわち具体的には７９（Ａ／ｍ）よりも小さい磁
場を与えても、図１のように、磁性層５３、５９を共に
同じ方向に磁化させることが可能である。これは大きい
磁気モーメントを持つ磁性層が磁場方向に磁化され、小
さい磁気モーメントを持つ磁性層がＲＫＫＹ相互作用に
よって磁場方向とは逆方向に磁化されるからである。そ
して磁性層５１、６１の磁化が反強磁性層２１、２７と
の間で発生する交換結合磁界によって固定されると、も
う一方の磁性層５３、５９の磁化も前記磁性層５１、６
１の磁化と反平行状態で固定されるのである。
磁性層５３の磁気モーメントを磁性層５１の磁気モーメ
ントよりも大きくし、且つ上側固定磁性層２６の磁性層
５９の磁気モーメントを磁性層６１の磁気モーメントよ
りも大きくした場合、あるいは、下側固定磁性層２２の
磁性層５３の磁気モーメントを磁性層５１の磁気モーメ
ントよりも小さくし、且つ上側固定磁性層２６の磁性層
５９の磁気モーメントを磁性層６１の磁気モーメントよ
りも小さくした場合、ＲＫＫＹ相互作用より小さい磁
場、すなわち具体的には７９（Ａ／ｍ）よりも小さい磁
場を与えても、図１のように、磁性層５３、５９を共に
同じ方向に磁化させることが可能である。これは大きい
磁気モーメントを持つ磁性層が磁場方向に磁化され、小
さい磁気モーメントを持つ磁性層がＲＫＫＹ相互作用に
よって磁場方向とは逆方向に磁化されるからである。そ
して磁性層５１、６１の磁化が反強磁性層２１、２７と
の間で発生する交換結合磁界によって固定されると、も
う一方の磁性層５３、５９の磁化も前記磁性層５１、６
１の磁化と反平行状態で固定されるのである。
【０１２６】図３は本発明における第２実施形態の磁気
検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図で
ある。なお図１と同じ符号が付けられている層は図１と
同じ層を示している。
検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図で
ある。なお図１と同じ符号が付けられている層は図１と
同じ層を示している。
【０１２７】この実施形態でも電極層２０、３３が多層
膜３６の上下に形成されたＣＰＰ型のデュアルスピンバ
ルブ型薄膜素子である。
膜３６の上下に形成されたＣＰＰ型のデュアルスピンバ
ルブ型薄膜素子である。
【０１２８】図１との相違点は、図３ではフリー磁性層
３４が２層の磁性層６２、６４とその間で形成された中
間層６３の３層で構成されている点である。前記磁性層
６２、６４の材質、および中間層６３の材質は、図１に
おけるフリー磁性層２４の磁性層５４、５６、５８の材
質、および中間層５５、５７の材質と同じである。
３４が２層の磁性層６２、６４とその間で形成された中
間層６３の３層で構成されている点である。前記磁性層
６２、６４の材質、および中間層６３の材質は、図１に
おけるフリー磁性層２４の磁性層５４、５６、５８の材
質、および中間層５５、５７の材質と同じである。
【０１２９】この実施形態でも前記フリー磁性層３４の
前記磁性層６２、６４の膜厚は４０Å以上で１００Å以
下であることが好ましい。
前記磁性層６２、６４の膜厚は４０Å以上で１００Å以
下であることが好ましい。
【０１３０】また本発明では、前記フリー磁性層３４を
構成する前記磁性層６２、６４の総合膜厚は８５Å以上
で１９５Å以下であることが好ましい。具体的には、例
えば磁性層６２を４５Åで、磁性層６４を４０Åで形成
し、あるいは磁性層６２を１００Åで、磁性層６４を９
５Åで形成する。
構成する前記磁性層６２、６４の総合膜厚は８５Å以上
で１９５Å以下であることが好ましい。具体的には、例
えば磁性層６２を４５Åで、磁性層６４を４０Åで形成
し、あるいは磁性層６２を１００Åで、磁性層６４を９
５Åで形成する。
【０１３１】またこの実施形態では、前記フリー磁性層
３４を適切にフェリ構造とすべく、磁性層６２の磁気モ
ーメントと磁性層６４の磁気モーメントは異なるように
形成されている。図３では磁性層６４の膜厚が磁性層６
２の膜厚よりも小さく形成されており、前記磁性層６４
の磁気モーメントが前記磁性層６２の磁気モーメントよ
りも小さくなっている。
３４を適切にフェリ構造とすべく、磁性層６２の磁気モ
ーメントと磁性層６４の磁気モーメントは異なるように
形成されている。図３では磁性層６４の膜厚が磁性層６
２の膜厚よりも小さく形成されており、前記磁性層６４
の磁気モーメントが前記磁性層６２の磁気モーメントよ
りも小さくなっている。
【０１３２】本発明ではフリー磁性層３４はフェリ構造
であるから、磁性層６２、６４の膜厚を上記範囲内に厚
くして前記フリー磁性層３４の物理的な膜厚を厚く形成
しても磁気的な膜厚を薄くできるので、バルク散乱効果
を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を適切
に図ることが可能になるとともに感度に優れた磁気検出
素子を製造することができる。
であるから、磁性層６２、６４の膜厚を上記範囲内に厚
くして前記フリー磁性層３４の物理的な膜厚を厚く形成
しても磁気的な膜厚を薄くできるので、バルク散乱効果
を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を適切
に図ることが可能になるとともに感度に優れた磁気検出
素子を製造することができる。
【０１３３】次に本発明では、前記フリー磁性層３４の
合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、５
（Ｔ・Å）以上で６０（Ｔ・Å）以下であることが好ま
しい。
合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、５
（Ｔ・Å）以上で６０（Ｔ・Å）以下であることが好ま
しい。
【０１３４】図３に示す実施形態では、各磁性層６２、
６４の磁気モーメントのベクトル和が合成磁気モーメン
トとなる。上記の範囲内に収めるには、前記フリー磁性
層３４を構成する磁性層６２、６４の材質や膜厚を適切
に調整する必要性がある。
６４の磁気モーメントのベクトル和が合成磁気モーメン
トとなる。上記の範囲内に収めるには、前記フリー磁性
層３４を構成する磁性層６２、６４の材質や膜厚を適切
に調整する必要性がある。
【０１３５】上記の合成磁気モーメントを有するフリー
磁性層３４であれば外部磁界に対し感度良く磁化変動し
再生出力の向上を適切に図ることが可能である。
磁性層３４であれば外部磁界に対し感度良く磁化変動し
再生出力の向上を適切に図ることが可能である。
【０１３６】なお本発明では、前記合成磁気モーメント
は３０（Ｔ・Å）以下であることがより好ましい。
は３０（Ｔ・Å）以下であることがより好ましい。
【０１３７】また図３における実施形態はＣＰＰ型であ
るから、抵抗変化量（ΔＲ）を直列接続の和とすること
ができ（図２を参照のこと）、抵抗変化量が並列接続の
和となるＣＩＰ型に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大
きくすることができる。
るから、抵抗変化量（ΔＲ）を直列接続の和とすること
ができ（図２を参照のこと）、抵抗変化量が並列接続の
和となるＣＩＰ型に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大
きくすることができる。
【０１３８】また図３に示す実施形態では、フリー磁性
層３４を構成する磁性層６２のトラック幅方向（図示Ｘ
方向）における両側のみにハードバイアス層３１、３１
が形成されており、前記ハードバイアス層３１からの縦
バイアス磁界によって前記磁性層６２の磁化は例えば図
示Ｘ方向に向けられる。これによりもう一方の磁性層６
４の磁化は、前記磁性層６２とのＲＫＫＹ相互作用によ
って図示Ｘ方向とは逆方向に磁化され、前記磁性層６
２、６４の磁化が互いに反平行状態にされる。
層３４を構成する磁性層６２のトラック幅方向（図示Ｘ
方向）における両側のみにハードバイアス層３１、３１
が形成されており、前記ハードバイアス層３１からの縦
バイアス磁界によって前記磁性層６２の磁化は例えば図
示Ｘ方向に向けられる。これによりもう一方の磁性層６
４の磁化は、前記磁性層６２とのＲＫＫＹ相互作用によ
って図示Ｘ方向とは逆方向に磁化され、前記磁性層６
２、６４の磁化が互いに反平行状態にされる。
【０１３９】なおこの実施形態では、前記フリー磁性層
３４の磁性層６２、６４は互いに異なる磁気モーメント
を有しているから、前記磁性層６２、６４の両側にハー
ドバイアス層３１が対向して形成されても、大きな磁気
モーメントを持つ磁性層６２が前記ハードバイアス層３
１からの縦バイアス磁界を強く受けて図示Ｘ方向に磁化
されると共に、もう一方の磁性層６４は前記磁性層６２
とのＲＫＫＹ相互作用によって図示Ｘ方向とは逆方向に
磁化されるようになっている。
３４の磁性層６２、６４は互いに異なる磁気モーメント
を有しているから、前記磁性層６２、６４の両側にハー
ドバイアス層３１が対向して形成されても、大きな磁気
モーメントを持つ磁性層６２が前記ハードバイアス層３
１からの縦バイアス磁界を強く受けて図示Ｘ方向に磁化
されると共に、もう一方の磁性層６４は前記磁性層６２
とのＲＫＫＹ相互作用によって図示Ｘ方向とは逆方向に
磁化されるようになっている。
【０１４０】またこの実施形態のように前記ハードバイ
アス層３１の上下に絶縁層２９、３２を形成すること
で、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は適切
に多層膜３６内のみを流れ、前記多層膜３６の両側領域
への分流を抑制することができる。
アス層３１の上下に絶縁層２９、３２を形成すること
で、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は適切
に多層膜３６内のみを流れ、前記多層膜３６の両側領域
への分流を抑制することができる。
【０１４１】次にこの実施形態では、上側反強磁性層２
７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端部上にまで
絶縁層３５が延出形成され、前記絶縁層３５間には所定
の間隔Ｔ１が開けられている。このように、前記上側反
強磁性層２７の両側端部と第２の電極層３３間に絶縁層
３５が介在すると、前記第２の電極層３３からのセンス
電流は、前記間隔Ｔ１の多層膜３６内のみを流れる。
７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端部上にまで
絶縁層３５が延出形成され、前記絶縁層３５間には所定
の間隔Ｔ１が開けられている。このように、前記上側反
強磁性層２７の両側端部と第２の電極層３３間に絶縁層
３５が介在すると、前記第２の電極層３３からのセンス
電流は、前記間隔Ｔ１の多層膜３６内のみを流れる。
【０１４２】したがって前記多層膜３６の実際の素子サ
イズを大きく形成しても、前記多層膜３６内への電流経
路を絞り込むことができ、実質的に磁気抵抗効果に関与
する素子サイズ（実効的な素子サイズ）を小さくできる
から、一般的なフォトリソグラフィー技術の精度を用い
て素子サイズの大きい前記多層膜３６を形成しても、再
生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能であ
る。なお絶縁層３５を介在させる形態は図１でも適用で
きる。
イズを大きく形成しても、前記多層膜３６内への電流経
路を絞り込むことができ、実質的に磁気抵抗効果に関与
する素子サイズ（実効的な素子サイズ）を小さくできる
から、一般的なフォトリソグラフィー技術の精度を用い
て素子サイズの大きい前記多層膜３６を形成しても、再
生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能であ
る。なお絶縁層３５を介在させる形態は図１でも適用で
きる。
【０１４３】次に図３に示す磁気検出素子の製造方法に
ついて以下に説明する。図３のようなデュアルスピンバ
ルブ型薄膜素子の場合、フリー磁性層３４を構成する磁
性層６２、６４は共にΔＧＭＲに関与する層であり、前
記磁性層６２、６４の磁化変動と、固定磁性層２２、２
６を構成する磁性層５３、５９の固定磁化との関係で電
気抵抗が変化する。前記フリー磁性層３４の磁性層６２
と下側固定磁性層２２の磁性層５３との抵抗変化、およ
び前記フリー磁性層３４の磁性層６４と上側固定磁性層
２６の磁性層５９との抵抗変化が、共に同じ変動を見せ
るように、前記下側固定磁性層２２の磁性層５３と、上
側固定磁性層２６の磁性層５９の磁化方向を制御する必
要性がある。
ついて以下に説明する。図３のようなデュアルスピンバ
ルブ型薄膜素子の場合、フリー磁性層３４を構成する磁
性層６２、６４は共にΔＧＭＲに関与する層であり、前
記磁性層６２、６４の磁化変動と、固定磁性層２２、２
６を構成する磁性層５３、５９の固定磁化との関係で電
気抵抗が変化する。前記フリー磁性層３４の磁性層６２
と下側固定磁性層２２の磁性層５３との抵抗変化、およ
び前記フリー磁性層３４の磁性層６４と上側固定磁性層
２６の磁性層５９との抵抗変化が、共に同じ変動を見せ
るように、前記下側固定磁性層２２の磁性層５３と、上
側固定磁性層２６の磁性層５９の磁化方向を制御する必
要性がある。
【０１４４】図３では、前記フリー磁性層３４を構成す
る磁性層６２、６４はトラック幅方向と平行な方向に対
して反平行状態で磁化されている。このため、下側固定
磁性層２２の磁性層５３と上側固定磁性層２６の磁性層
５９の磁化をハイト方向と平行な方向に対し反平行状態
に磁化し、この実施形態では前記磁性層５３の磁化は図
示Ｙ方向に、磁性層５９の磁化は図示Ｙ方向とは逆方向
に固定されている。
る磁性層６２、６４はトラック幅方向と平行な方向に対
して反平行状態で磁化されている。このため、下側固定
磁性層２２の磁性層５３と上側固定磁性層２６の磁性層
５９の磁化をハイト方向と平行な方向に対し反平行状態
に磁化し、この実施形態では前記磁性層５３の磁化は図
示Ｙ方向に、磁性層５９の磁化は図示Ｙ方向とは逆方向
に固定されている。
【０１４５】図３に示す実施形態では、下側固定磁性層
２２の磁性層５１の膜厚を磁性層５３の膜厚よりも薄く
している。したがって前記磁性層５１の磁気モーメント
（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性層５３の磁気モーメントよりも
小さくなっている。
２２の磁性層５１の膜厚を磁性層５３の膜厚よりも薄く
している。したがって前記磁性層５１の磁気モーメント
（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性層５３の磁気モーメントよりも
小さくなっている。
【０１４６】一方、上側固定磁性層２６の磁性層６１の
膜厚を磁性層５９の膜厚よりも厚くしている。従って前
記磁性層６１の磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性
層５９の磁気モーメントよりも大きくなっている。
膜厚を磁性層５９の膜厚よりも厚くしている。従って前
記磁性層６１の磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性
層５９の磁気モーメントよりも大きくなっている。
【０１４７】このようにして前記下側固定磁性層２２及
び上側固定磁性層２６を形成した後、磁場中熱処理を施
す。
び上側固定磁性層２６を形成した後、磁場中熱処理を施
す。
【０１４８】ここで前記磁性層５１、５３（及び５９、
６１）で発生するＲＫＫＹ相互作用の大きさは、７９
（Ａ／ｍ）〜３９５（Ａ／ｍ）程度である。
６１）で発生するＲＫＫＹ相互作用の大きさは、７９
（Ａ／ｍ）〜３９５（Ａ／ｍ）程度である。
【０１４９】そして図示Ｙ方向に、前記ＲＫＫＹ相互作
用よりも小さい磁場、すなわち具体的には７９（Ａ／
ｍ）よりも小さい磁場を印加する。これによって磁気モ
ーメントの大きい下側固定磁性層２２の磁性層５３、お
よび上側固定磁性層２６の磁性層６１は共に図示Ｙ方向
に向けられる。
用よりも小さい磁場、すなわち具体的には７９（Ａ／
ｍ）よりも小さい磁場を印加する。これによって磁気モ
ーメントの大きい下側固定磁性層２２の磁性層５３、お
よび上側固定磁性層２６の磁性層６１は共に図示Ｙ方向
に向けられる。
【０１５０】するとＲＫＫＹ相互作用によって、前記下
側固定磁性層２２の磁性層５１は図示Ｙ方向と逆方向に
磁化され、前記磁性層５１の磁化は、下側反強磁性層２
１との間で発生する交換結合磁界によって前記図示Ｙ方
向と逆方向に固定され、前記磁性層５３の磁化は図示Ｙ
方向に固定される。
側固定磁性層２２の磁性層５１は図示Ｙ方向と逆方向に
磁化され、前記磁性層５１の磁化は、下側反強磁性層２
１との間で発生する交換結合磁界によって前記図示Ｙ方
向と逆方向に固定され、前記磁性層５３の磁化は図示Ｙ
方向に固定される。
【０１５１】同様にＲＫＫＹ相互作用によって、前記上
側固定磁性層２６の磁性層５９は図示Ｙ方向と逆方向に
磁化される。前記磁性層６１の磁化は、上側反強磁性層
２７との間で発生する交換結合磁界によって前記図示Ｙ
方向に固定され、前記磁性層５９の磁化は図示Ｙ方向と
逆方向に固定される。
側固定磁性層２６の磁性層５９は図示Ｙ方向と逆方向に
磁化される。前記磁性層６１の磁化は、上側反強磁性層
２７との間で発生する交換結合磁界によって前記図示Ｙ
方向に固定され、前記磁性層５９の磁化は図示Ｙ方向と
逆方向に固定される。
【０１５２】あるいは、下側固定磁性層２２の磁性層５
１の磁気モーメントを磁性層５３の磁気モーメントより
も大きくし、且つ上側固定磁性層２６の磁性層６１の磁
気モーメントを磁性層５９の磁気モーメントよりも小さ
くする。これによってフリー磁性層３４に対向する側の
磁性層５３、５９を互いにハイト方向に平行な方向に反
平行に磁化することが可能である。
１の磁気モーメントを磁性層５３の磁気モーメントより
も大きくし、且つ上側固定磁性層２６の磁性層６１の磁
気モーメントを磁性層５９の磁気モーメントよりも小さ
くする。これによってフリー磁性層３４に対向する側の
磁性層５３、５９を互いにハイト方向に平行な方向に反
平行に磁化することが可能である。
【０１５３】なお図１では前記フリー磁性層２４を構成
する磁性層５４、５６、５８は３層であり、図３では前
記フリー磁性層３４を構成する磁性層６２、６４は２層
であるが、本発明では前記磁性層が２層以上であれば、
前記磁性層の層数は問わない。
する磁性層５４、５６、５８は３層であり、図３では前
記フリー磁性層３４を構成する磁性層６２、６４は２層
であるが、本発明では前記磁性層が２層以上であれば、
前記磁性層の層数は問わない。
【０１５４】図４は本発明における第３実施形態の磁気
検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断
面図である。なお図１と同じ符号が付けられている層は
図１と同じ層を示している。
検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断
面図である。なお図１と同じ符号が付けられている層は
図１と同じ層を示している。
【０１５５】図４では、図１及び図３と同様に電極層２
０、３３からのセンス電流が多層膜３７の各層の膜面と
垂直方向に流れるＣＰＰ型であるが、図１及び図３と異
なり、デュアルスピンバルブ型薄膜素子よりも層数が多
い構成となっている。
０、３３からのセンス電流が多層膜３７の各層の膜面と
垂直方向に流れるＣＰＰ型であるが、図１及び図３と異
なり、デュアルスピンバルブ型薄膜素子よりも層数が多
い構成となっている。
【０１５６】この実施形態では、多層膜ＣとＤ間に反強
磁性層４１が形成され、また前記多層膜Ｃの下面に下側
反強磁性層３８と、前記多層膜Ｄの上面に上側反強磁性
層４２が設けられている。
磁性層４１が形成され、また前記多層膜Ｃの下面に下側
反強磁性層３８と、前記多層膜Ｄの上面に上側反強磁性
層４２が設けられている。
【０１５７】前記多層膜ＣとＤは、共に同じ膜構成であ
る。すなわち前記多層膜ＣとＤは、フリー磁性層３９、
４０を中心として、その上下に積層された前記非磁性中
間層２３、２５と、前記フリー磁性層３９、４０上の前
記非磁性中間層２５の上に位置する上側固定磁性層２６
と、前記フリー磁性層３９、４０下の前記非磁性中間層
２３の下に位置する下側固定磁性層２２とで構成され
る。
る。すなわち前記多層膜ＣとＤは、フリー磁性層３９、
４０を中心として、その上下に積層された前記非磁性中
間層２３、２５と、前記フリー磁性層３９、４０上の前
記非磁性中間層２５の上に位置する上側固定磁性層２６
と、前記フリー磁性層３９、４０下の前記非磁性中間層
２３の下に位置する下側固定磁性層２２とで構成され
る。
【０１５８】図１及び図３に示すデュアルスピンバルブ
型薄膜素子では、フリー磁性層は１層のみ設けられ、磁
気抵抗効果に関与する箇所は３層部分Ａ、Ｂの２ヶ所で
あったが、図４に示す磁気検出素子では、フリー磁性層
３９、４０は２層設けられ、磁気抵抗効果に関与する箇
所は、多層膜Ｃのうち、下側固定磁性層２２の磁性層５
３、下側非磁性中間層２３、フリー磁性層３９の３層部
分Ｅ、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中
間層２５、フリー磁性層３９の３層部分Ｆ、および多層
膜Ｄのうち、下側固定磁性層２２の磁性層５３、下側非
磁性中間層２３、フリー磁性層４０の３層部分Ｇ、上側
固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間層２５、
フリー磁性層４０の３層部分Ｈの４ヶ所である。
型薄膜素子では、フリー磁性層は１層のみ設けられ、磁
気抵抗効果に関与する箇所は３層部分Ａ、Ｂの２ヶ所で
あったが、図４に示す磁気検出素子では、フリー磁性層
３９、４０は２層設けられ、磁気抵抗効果に関与する箇
所は、多層膜Ｃのうち、下側固定磁性層２２の磁性層５
３、下側非磁性中間層２３、フリー磁性層３９の３層部
分Ｅ、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中
間層２５、フリー磁性層３９の３層部分Ｆ、および多層
膜Ｄのうち、下側固定磁性層２２の磁性層５３、下側非
磁性中間層２３、フリー磁性層４０の３層部分Ｇ、上側
固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間層２５、
フリー磁性層４０の３層部分Ｈの４ヶ所である。
【０１５９】従って図４の磁気検出素子の構造は、図１
及び図３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子に比べ
て、約２倍の抵抗変化率を得ることが可能である。
及び図３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子に比べ
て、約２倍の抵抗変化率を得ることが可能である。
【０１６０】この実施形態では前記フリー磁性層３９、
４０の膜厚ｔ６、ｔ７は、４０Å以上で１００Å以下で
あることが好ましい。この実施形態では、図１及び図３
に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子よりも層数を増
やすことができるので、前記フリー磁性層３９、４０の
膜厚が上記程度に薄く形成されても伝導電子の平均自由
行程を伸ばすことができ、よって、フリー磁性層３９、
４０の磁気モーメントを小さくして感度を良好にでき再
生出力を大きくすることができると共に、抵抗変化率の
向上を図ることが可能である。
４０の膜厚ｔ６、ｔ７は、４０Å以上で１００Å以下で
あることが好ましい。この実施形態では、図１及び図３
に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子よりも層数を増
やすことができるので、前記フリー磁性層３９、４０の
膜厚が上記程度に薄く形成されても伝導電子の平均自由
行程を伸ばすことができ、よって、フリー磁性層３９、
４０の磁気モーメントを小さくして感度を良好にでき再
生出力を大きくすることができると共に、抵抗変化率の
向上を図ることが可能である。
【０１６１】また図４における実施形態はＣＰＰ型であ
るから、多層膜Ｃ、Ｄ間に介在する反強磁性層４１の付
近で、スピンが保存されない散乱が起こっても、抵抗変
化量（ΔＲ）を直列接続の和とすることができ（図２を
参照のこと）、一方、抵抗変化量が並列接続の和となる
ＣＩＰ型に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくする
ことができる。
るから、多層膜Ｃ、Ｄ間に介在する反強磁性層４１の付
近で、スピンが保存されない散乱が起こっても、抵抗変
化量（ΔＲ）を直列接続の和とすることができ（図２を
参照のこと）、一方、抵抗変化量が並列接続の和となる
ＣＩＰ型に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくする
ことができる。
【０１６２】また図４に示す実施形態では、フリー磁性
層３９、４０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における
両側のみにハードバイアス層３１、４３が形成されてお
り、前記ハードバイアス層３１、４３からの縦バイアス
磁界によって前記フリー磁性層３９、４０の磁化は例え
ば図示Ｘ方向に向けられる。
層３９、４０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における
両側のみにハードバイアス層３１、４３が形成されてお
り、前記ハードバイアス層３１、４３からの縦バイアス
磁界によって前記フリー磁性層３９、４０の磁化は例え
ば図示Ｘ方向に向けられる。
【０１６３】なおこの実施形態では、２層のフリー磁性
層３９、４０の両側に局部的にハードバイアス層３１、
４３が設けられ、前記ハードバイアス層３１、４３間に
は絶縁層４４が形成されているが、前記絶縁層４４を設
けず、下側のフリー磁性層３９から上側のフリー磁性層
４０までの各層の両側に対向するハードバイアス層を設
けてもよい。
層３９、４０の両側に局部的にハードバイアス層３１、
４３が設けられ、前記ハードバイアス層３１、４３間に
は絶縁層４４が形成されているが、前記絶縁層４４を設
けず、下側のフリー磁性層３９から上側のフリー磁性層
４０までの各層の両側に対向するハードバイアス層を設
けてもよい。
【０１６４】またこの実施形態のように前記ハードバイ
アス層３１、４３の上下に絶縁層２９、３２を形成する
ことで、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は
適切に多層膜３７内のみを流れ、前記多層膜３７の両側
領域への分流を抑制することができる。
アス層３１、４３の上下に絶縁層２９、３２を形成する
ことで、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は
適切に多層膜３７内のみを流れ、前記多層膜３７の両側
領域への分流を抑制することができる。
【０１６５】次にこの実施形態では、上側反強磁性層４
２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端部上にまで
絶縁層３５が延出形成され、前記絶縁層３５間には所定
の間隔Ｔ１が開けられている。このように、前記上側反
強磁性層４２の両側端部と第２の電極層３３間に絶縁層
３５が介在すると、前記第２の電極層３３からのセンス
電流は、前記間隔Ｔ１の多層膜３７内のみを流れる。
２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端部上にまで
絶縁層３５が延出形成され、前記絶縁層３５間には所定
の間隔Ｔ１が開けられている。このように、前記上側反
強磁性層４２の両側端部と第２の電極層３３間に絶縁層
３５が介在すると、前記第２の電極層３３からのセンス
電流は、前記間隔Ｔ１の多層膜３７内のみを流れる。
【０１６６】したがって前記多層膜３７の実際の素子サ
イズを大きく形成しても、前記多層膜３７内への電流経
路を絞り込むことができ、実質的に磁気抵抗効果に関与
する素子サイズ（実効的な素子サイズ）を小さいできる
から、一般的なフォトリソグラフィー技術の精度を用い
て素子サイズの大きい前記多層膜３７を形成しても、再
生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能であ
る。
イズを大きく形成しても、前記多層膜３７内への電流経
路を絞り込むことができ、実質的に磁気抵抗効果に関与
する素子サイズ（実効的な素子サイズ）を小さいできる
から、一般的なフォトリソグラフィー技術の精度を用い
て素子サイズの大きい前記多層膜３７を形成しても、再
生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能であ
る。
【０１６７】次に図４に示す磁気検出素子の製造方法に
ついて以下に説明する。製造方法は図１の磁気検出素子
の製造方法とよく似ている。
ついて以下に説明する。製造方法は図１の磁気検出素子
の製造方法とよく似ている。
【０１６８】すなわち下側固定磁性層２２を構成する磁
性層５１、５３を異なる磁気モーメントとなるように形
成し、同様に上側固定磁性層２６を構成する磁性層５
９、６１を異なる磁気モーメントとなるように形成す
る。
性層５１、５３を異なる磁気モーメントとなるように形
成し、同様に上側固定磁性層２６を構成する磁性層５
９、６１を異なる磁気モーメントとなるように形成す
る。
【０１６９】次にＲＫＫＹ相互作用よりも大きい磁場、
すなわち具体的には３９５（Ａ／ｍ）よりも大きい磁場
で、磁場中熱処理し、例えば図４では図示Ｙ方向に磁場
を印加する。これにより反強磁性層３８、４１、４２と
接する磁性層５１、６１の磁化は、前記反強磁性層との
交換結合磁界によって図示Ｙ方向に固定される。
すなわち具体的には３９５（Ａ／ｍ）よりも大きい磁場
で、磁場中熱処理し、例えば図４では図示Ｙ方向に磁場
を印加する。これにより反強磁性層３８、４１、４２と
接する磁性層５１、６１の磁化は、前記反強磁性層との
交換結合磁界によって図示Ｙ方向に固定される。
【０１７０】そして上記の磁場を取り除くと、前記固定
磁性層２２、２６のもう一方の磁性層５３、５９の磁化
は前記磁性層５１、６１とのＲＫＫＹ相互作用によって
図示Ｙ方向と逆方向に向けられ固定される。
磁性層２２、２６のもう一方の磁性層５３、５９の磁化
は前記磁性層５１、６１とのＲＫＫＹ相互作用によって
図示Ｙ方向と逆方向に向けられ固定される。
【０１７１】あるいは、反強磁性層３８、４１、４２と
接する固定磁性層の磁性層５１、６１の磁気モーメント
を全て、もう一方の磁性層５３、５９の磁気モーメント
よりも小さくし、あるいは大きくして、ＲＫＫＹ相互作
用よりも小さい磁場、すなわち具体的には７９（Ａ／
ｍ）よりも小さい磁場を印加しても図４の磁化方向を有
する磁気検出素子を製造することができる。
接する固定磁性層の磁性層５１、６１の磁気モーメント
を全て、もう一方の磁性層５３、５９の磁気モーメント
よりも小さくし、あるいは大きくして、ＲＫＫＹ相互作
用よりも小さい磁場、すなわち具体的には７９（Ａ／
ｍ）よりも小さい磁場を印加しても図４の磁化方向を有
する磁気検出素子を製造することができる。
【０１７２】次に図５は本発明における第４実施形態の
磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部
分断面図である。なお図４と同じ符号が付けられた層は
図４と同じ層を示している。
磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部
分断面図である。なお図４と同じ符号が付けられた層は
図４と同じ層を示している。
【０１７３】図５に示す実施形態の磁気検出素子でのフ
リー磁性層３９、４０は３層のフェリ構造であり、図４
の磁気検出素子の構造と比較するとこの点のみが相違し
ている。
リー磁性層３９、４０は３層のフェリ構造であり、図４
の磁気検出素子の構造と比較するとこの点のみが相違し
ている。
【０１７４】この実施形態でも前記フリー磁性層３９、
４０の前記磁性層６２、６４の膜厚は４０Å以上で１０
０Å以下であることが好ましい。
４０の前記磁性層６２、６４の膜厚は４０Å以上で１０
０Å以下であることが好ましい。
【０１７５】また本発明では、前記フリー磁性層３９、
４０を構成する前記磁性層６２、６４の総合膜厚は８５
Å以上で１９５Å以下であることが好ましい。
４０を構成する前記磁性層６２、６４の総合膜厚は８５
Å以上で１９５Å以下であることが好ましい。
【０１７６】またこの実施形態では、前記フリー磁性層
３９、４０を適切にフェリ構造とすべく、磁性層６２の
磁気モーメントと磁性層６４の磁気モーメントは異なる
ように形成されている。図５では磁性層６４の膜厚が磁
性層６２の膜厚よりも小さく形成されており、前記磁性
層６４の磁気モーメントが前記磁性層６２の磁気モーメ
ントよりも小さくなっている。
３９、４０を適切にフェリ構造とすべく、磁性層６２の
磁気モーメントと磁性層６４の磁気モーメントは異なる
ように形成されている。図５では磁性層６４の膜厚が磁
性層６２の膜厚よりも小さく形成されており、前記磁性
層６４の磁気モーメントが前記磁性層６２の磁気モーメ
ントよりも小さくなっている。
【０１７７】本発明ではフリー磁性層３９、４０はフェ
リ構造であるから、磁性層６２、６４の膜厚を厚くして
前記フリー磁性層３９、４０の物理的な膜厚を厚く形成
しても磁気的な膜厚を薄くでき、したがってバルク散乱
効果を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を
適切に図ることが可能になるとともに感度に優れた磁気
検出素子を製造することができる。
リ構造であるから、磁性層６２、６４の膜厚を厚くして
前記フリー磁性層３９、４０の物理的な膜厚を厚く形成
しても磁気的な膜厚を薄くでき、したがってバルク散乱
効果を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を
適切に図ることが可能になるとともに感度に優れた磁気
検出素子を製造することができる。
【０１７８】次に本発明では、前記フリー磁性層３９、
４０の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）
は、５（Ｔ・Å）以上で６０（Ｔ・Å）以下であること
が好ましい。
４０の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）
は、５（Ｔ・Å）以上で６０（Ｔ・Å）以下であること
が好ましい。
【０１７９】図５に示す実施形態では、各磁性層６２、
６４の磁気モーメントのベクトル和が合成磁気モーメン
トとなる。上記の範囲内に収めるには、前記フリー磁性
層３９、４０を構成する磁性層６２、６４の材質や膜厚
を適切に調整する必要性がある。
６４の磁気モーメントのベクトル和が合成磁気モーメン
トとなる。上記の範囲内に収めるには、前記フリー磁性
層３９、４０を構成する磁性層６２、６４の材質や膜厚
を適切に調整する必要性がある。
【０１８０】上記の合成磁気モーメントを有するフリー
磁性層３９、４０であれば外部磁界に対し感度良く磁化
変動し再生出力の向上を適切に図ることが可能である。
磁性層３９、４０であれば外部磁界に対し感度良く磁化
変動し再生出力の向上を適切に図ることが可能である。
【０１８１】なお本発明では、前記合成磁気モーメント
は３０（Ｔ・Å）以下であることがより好ましい。
は３０（Ｔ・Å）以下であることがより好ましい。
【０１８２】また図５における実施形態はＣＰＰ型であ
るから、抵抗変化量（ΔＲ）を直列接続の和とすること
ができ（図２を参照のこと）、抵抗変化量が並列接続の
和となるＣＩＰ型に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大
きくすることができる。
るから、抵抗変化量（ΔＲ）を直列接続の和とすること
ができ（図２を参照のこと）、抵抗変化量が並列接続の
和となるＣＩＰ型に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大
きくすることができる。
【０１８３】また図５に示す実施形態では、フリー磁性
層３９、４０を構成する磁性層６２のトラック幅方向
（図示Ｘ方向）における両側のみにハードバイアス層３
１、４３が形成されており、前記ハードバイアス層３
１、４３からの縦バイアス磁界によって前記磁性層６２
の磁化は例えば図示Ｘ方向に向けられる。これによりも
う一方の磁性層６４の磁化は、前記磁性層６２とのＲＫ
ＫＹ相互作用によって図示Ｘ方向とは逆方向に磁化さ
れ、前記磁性層６２、６４の磁化が互いに反平行状態に
される。
層３９、４０を構成する磁性層６２のトラック幅方向
（図示Ｘ方向）における両側のみにハードバイアス層３
１、４３が形成されており、前記ハードバイアス層３
１、４３からの縦バイアス磁界によって前記磁性層６２
の磁化は例えば図示Ｘ方向に向けられる。これによりも
う一方の磁性層６４の磁化は、前記磁性層６２とのＲＫ
ＫＹ相互作用によって図示Ｘ方向とは逆方向に磁化さ
れ、前記磁性層６２、６４の磁化が互いに反平行状態に
される。
【０１８４】なおこの実施形態では、前記フリー磁性層
３９、４０の磁性層６２、６４は互いに異なる磁気モー
メントを有しているから、前記磁性層６２、６４の両側
にハードバイアス層３１、４３が対向して形成されて
も、大きな磁気モーメントを持つ磁性層６２が前記ハー
ドバイアス層３１、４３からの縦バイアス磁界を受けて
図示Ｘ方向に磁化されると共に、もう一方の磁性層６４
は前記磁性層６２とのＲＫＫＹ相互作用によって図示Ｘ
方向とは逆方向に磁化されるようになっている。
３９、４０の磁性層６２、６４は互いに異なる磁気モー
メントを有しているから、前記磁性層６２、６４の両側
にハードバイアス層３１、４３が対向して形成されて
も、大きな磁気モーメントを持つ磁性層６２が前記ハー
ドバイアス層３１、４３からの縦バイアス磁界を受けて
図示Ｘ方向に磁化されると共に、もう一方の磁性層６４
は前記磁性層６２とのＲＫＫＹ相互作用によって図示Ｘ
方向とは逆方向に磁化されるようになっている。
【０１８５】あるいは前記ハードバイアス層は下側のフ
リー磁性層３９から上側のフリー磁性層４０までの各層
の両側に配置されていてもよい。
リー磁性層３９から上側のフリー磁性層４０までの各層
の両側に配置されていてもよい。
【０１８６】またこの実施形態のように前記ハードバイ
アス層３１、４３の上下に絶縁層２９、３２を形成する
ことで、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は
適切に多層膜４６内のみを流れ、前記多層膜４６の両側
領域への分流を抑制することができる。
アス層３１、４３の上下に絶縁層２９、３２を形成する
ことで、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は
適切に多層膜４６内のみを流れ、前記多層膜４６の両側
領域への分流を抑制することができる。
【０１８７】なおこの実施形態でも図４のように、前記
上側反強磁性層４２の両側端部上に絶縁層３５、３５が
延出形成されていてもよい。
上側反強磁性層４２の両側端部上に絶縁層３５、３５が
延出形成されていてもよい。
【０１８８】次に図５に示す磁気検出素子の製造方法に
ついて以下に説明する。図５の構造の磁気検出素子の場
合、フリー磁性層３９、４０を構成する磁性層６２、６
４は共にΔＧＭＲに関与する層であり、前記磁性層６
２、６４の磁化変動と、固定磁性層２２、２６を構成す
る磁性層５３、５９の固定磁化との関係で電気抵抗が変
化する。前記フリー磁性層３９、４０の磁性層６２と下
側固定磁性層２２の磁性層５３との抵抗変化、および前
記フリー磁性層３９、４０の磁性層６４と上側固定磁性
層２６の磁性層５９との抵抗変化が、共に同じ変動を見
せるように、前記下側固定磁性層２２の磁性層５３と、
上側固定磁性層２６の磁性層５９の磁化方向を制御する
必要性がある。
ついて以下に説明する。図５の構造の磁気検出素子の場
合、フリー磁性層３９、４０を構成する磁性層６２、６
４は共にΔＧＭＲに関与する層であり、前記磁性層６
２、６４の磁化変動と、固定磁性層２２、２６を構成す
る磁性層５３、５９の固定磁化との関係で電気抵抗が変
化する。前記フリー磁性層３９、４０の磁性層６２と下
側固定磁性層２２の磁性層５３との抵抗変化、および前
記フリー磁性層３９、４０の磁性層６４と上側固定磁性
層２６の磁性層５９との抵抗変化が、共に同じ変動を見
せるように、前記下側固定磁性層２２の磁性層５３と、
上側固定磁性層２６の磁性層５９の磁化方向を制御する
必要性がある。
【０１８９】図５では、前記フリー磁性層３９、４０を
構成する磁性層６２、６４はトラック幅方向に対して反
平行状態で磁化されている。このため、下側固定磁性層
２２の磁性層５３と上側固定磁性層２６の磁性層５９の
磁化をハイト方向に対し反平行状態に磁化し、この実施
形態では前記磁性層５３の磁化は図示Ｙ方向に、磁性層
５９の磁化は図示Ｙ方向とは逆方向に固定されている。
構成する磁性層６２、６４はトラック幅方向に対して反
平行状態で磁化されている。このため、下側固定磁性層
２２の磁性層５３と上側固定磁性層２６の磁性層５９の
磁化をハイト方向に対し反平行状態に磁化し、この実施
形態では前記磁性層５３の磁化は図示Ｙ方向に、磁性層
５９の磁化は図示Ｙ方向とは逆方向に固定されている。
【０１９０】図５に示す実施形態では、下側固定磁性層
２２の磁性層５１の膜厚を磁性層５３の膜厚よりも薄く
している。したがって前記磁性層５１の磁気モーメント
（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性層５３の磁気モーメントよりも
小さくなっている。
２２の磁性層５１の膜厚を磁性層５３の膜厚よりも薄く
している。したがって前記磁性層５１の磁気モーメント
（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性層５３の磁気モーメントよりも
小さくなっている。
【０１９１】一方、上側固定磁性層２６の磁性層６１の
膜厚を磁性層５９の膜厚よりも厚くしている。従って前
記磁性層６１の磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性
層５９の磁気モーメントよりも大きくなっている。
膜厚を磁性層５９の膜厚よりも厚くしている。従って前
記磁性層６１の磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性
層５９の磁気モーメントよりも大きくなっている。
【０１９２】このようにして前記下側固定磁性層２２及
び上側固定磁性層２６を形成した後、磁場中熱処理を施
す。磁場中熱処理行程では、例えば図示Ｙ方向に、前記
ＲＫＫＹ相互作用よりも小さい磁場、すなわち具体的に
は７９（Ａ／ｍ）よりも小さい磁場を印加する。これに
よって磁気モーメントの大きい下側固定磁性層２２の磁
性層５３、および上側固定磁性層２６の磁性層６１は共
に図示Ｙ方向に向けられる。
び上側固定磁性層２６を形成した後、磁場中熱処理を施
す。磁場中熱処理行程では、例えば図示Ｙ方向に、前記
ＲＫＫＹ相互作用よりも小さい磁場、すなわち具体的に
は７９（Ａ／ｍ）よりも小さい磁場を印加する。これに
よって磁気モーメントの大きい下側固定磁性層２２の磁
性層５３、および上側固定磁性層２６の磁性層６１は共
に図示Ｙ方向に向けられる。
【０１９３】するとＲＫＫＹ相互作用によって、前記下
側固定磁性層２２の磁性層５１は図示Ｙ方向と逆方向に
磁化され、前記磁性層５１の磁化は、下側反強磁性層３
８との間で発生する交換結合磁界によって前記図示Ｙ方
向と逆方向に固定され、前記磁性層５３の磁化は図示Ｙ
方向に固定される。
側固定磁性層２２の磁性層５１は図示Ｙ方向と逆方向に
磁化され、前記磁性層５１の磁化は、下側反強磁性層３
８との間で発生する交換結合磁界によって前記図示Ｙ方
向と逆方向に固定され、前記磁性層５３の磁化は図示Ｙ
方向に固定される。
【０１９４】同様にＲＫＫＹ相互作用によって、前記上
側固定磁性層２６の磁性層５９は図示Ｙ方向と逆方向に
磁化される。前記磁性層６１の磁化は、上側反強磁性層
４２との間で発生する交換結合磁界によって前記図示Ｙ
方向に固定され、前記磁性層５９の磁化は図示Ｙ方向と
逆方向に固定される。
側固定磁性層２６の磁性層５９は図示Ｙ方向と逆方向に
磁化される。前記磁性層６１の磁化は、上側反強磁性層
４２との間で発生する交換結合磁界によって前記図示Ｙ
方向に固定され、前記磁性層５９の磁化は図示Ｙ方向と
逆方向に固定される。
【０１９５】あるいは、下側固定磁性層２２の磁性層５
１の磁気モーメントを磁性層５３の磁気モーメントより
も大きくし、且つ上側固定磁性層２６の磁性層６１の磁
気モーメントを磁性層５９の磁気モーメントよりも小さ
くする。これによってフリー磁性層３９、４０に対向す
る側の磁性層５３、５９を互いに反平行に磁化すること
が可能である。
１の磁気モーメントを磁性層５３の磁気モーメントより
も大きくし、且つ上側固定磁性層２６の磁性層６１の磁
気モーメントを磁性層５９の磁気モーメントよりも小さ
くする。これによってフリー磁性層３９、４０に対向す
る側の磁性層５３、５９を互いに反平行に磁化すること
が可能である。
【０１９６】なお図５に示す実施形態では、前記フリー
磁性層３９、４０を構成する磁性層が２層で構成されて
いるが、これが図１のように３層であってもよいし、さ
らに３層よりも多い磁性層で構成されていてもよい。
磁性層３９、４０を構成する磁性層が２層で構成されて
いるが、これが図１のように３層であってもよいし、さ
らに３層よりも多い磁性層で構成されていてもよい。
【０１９７】図６は本発明における第５実施形態の磁気
検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断
面図である。なお図４と同じ符号が付けられた層は、図
４と同じ層を示している。
検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断
面図である。なお図４と同じ符号が付けられた層は、図
４と同じ層を示している。
【０１９８】この実施形態では、多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋ間に
反強磁性層４１が形成され、また最も下側に位置する多
層膜Ｉの下面に下側反強磁性層３８と、最も上側に位置
する多層膜Ｋの上面に上側反強磁性層４２が設けられて
いる。
反強磁性層４１が形成され、また最も下側に位置する多
層膜Ｉの下面に下側反強磁性層３８と、最も上側に位置
する多層膜Ｋの上面に上側反強磁性層４２が設けられて
いる。
【０１９９】前記多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋは、共に同じ膜構成
である。すなわち前記多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋは、フリー磁性
層３９、４０、４７を中心として、その上下に積層され
た前記非磁性中間層２３、２５と、前記フリー磁性層３
９、４０、４７上の前記上側非磁性中間層２５の上に位
置する上側固定磁性層２６と、前記フリー磁性層３９、
４０、４７下の前記下側非磁性中間層２３の下に位置す
る下側固定磁性層２２とで構成される。
である。すなわち前記多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋは、フリー磁性
層３９、４０、４７を中心として、その上下に積層され
た前記非磁性中間層２３、２５と、前記フリー磁性層３
９、４０、４７上の前記上側非磁性中間層２５の上に位
置する上側固定磁性層２６と、前記フリー磁性層３９、
４０、４７下の前記下側非磁性中間層２３の下に位置す
る下側固定磁性層２２とで構成される。
【０２００】図１及び図３に示すデュアルスピンバルブ
型薄膜素子では、フリー磁性層は１層のみ設けられ、磁
気抵抗効果に関与する箇所は３層部分Ａ、Ｂの２ヶ所で
あったが、図５に示す磁気検出素子では、フリー磁性層
３９、４０、４７は３層設けられ、磁気抵抗効果に関与
する箇所は、多層膜Ｉのうち、下側固定磁性層２２の磁
性層５３、下側非磁性中間層２３、フリー磁性層３９の
３層部分Ｌ、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非
磁性中間層２５、フリー磁性層３９の３層部分Ｍ、およ
び多層膜Ｊのうち、下側固定磁性層２２の磁性層５３、
下側非磁性中間層２３、フリー磁性層４０の３層部分
Ｎ、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間
層２５、フリー磁性層４０の３層部分Ｏ、及び多層膜Ｋ
のうち、下側固定磁性層２２の磁性層５３、下側非磁性
中間層２３、フリー磁性層４７の３層部分Ｐ、上側固定
磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間層２５、フリ
ー磁性層４７の３層部分Ｑの６ヶ所である。
型薄膜素子では、フリー磁性層は１層のみ設けられ、磁
気抵抗効果に関与する箇所は３層部分Ａ、Ｂの２ヶ所で
あったが、図５に示す磁気検出素子では、フリー磁性層
３９、４０、４７は３層設けられ、磁気抵抗効果に関与
する箇所は、多層膜Ｉのうち、下側固定磁性層２２の磁
性層５３、下側非磁性中間層２３、フリー磁性層３９の
３層部分Ｌ、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非
磁性中間層２５、フリー磁性層３９の３層部分Ｍ、およ
び多層膜Ｊのうち、下側固定磁性層２２の磁性層５３、
下側非磁性中間層２３、フリー磁性層４０の３層部分
Ｎ、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間
層２５、フリー磁性層４０の３層部分Ｏ、及び多層膜Ｋ
のうち、下側固定磁性層２２の磁性層５３、下側非磁性
中間層２３、フリー磁性層４７の３層部分Ｐ、上側固定
磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間層２５、フリ
ー磁性層４７の３層部分Ｑの６ヶ所である。
【０２０１】従って図６の磁気検出素子の構造は、図１
及び図３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子に比べ
て、約３倍の抵抗変化率を得ることが可能である。
及び図３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子に比べ
て、約３倍の抵抗変化率を得ることが可能である。
【０２０２】この実施形態では前記フリー磁性層３９、
４０、４７の膜厚は４０Å以上で１００Å以下であるこ
とが好ましい。この実施形態では、図１及び図３に示す
デュアルスピンバルブ型薄膜素子よりも層数を増やすこ
とができるので、前記フリー磁性層３９、４０、４７の
膜厚が上記程度に薄く形成されても伝導電子の平均自由
行程を伸ばすことができ、よって、フリー磁性層３９、
４０、４７の磁気モーメントを小さくして感度を良好に
でき再生出力をすることができると共に、抵抗変化率の
向上を図ることが可能である。
４０、４７の膜厚は４０Å以上で１００Å以下であるこ
とが好ましい。この実施形態では、図１及び図３に示す
デュアルスピンバルブ型薄膜素子よりも層数を増やすこ
とができるので、前記フリー磁性層３９、４０、４７の
膜厚が上記程度に薄く形成されても伝導電子の平均自由
行程を伸ばすことができ、よって、フリー磁性層３９、
４０、４７の磁気モーメントを小さくして感度を良好に
でき再生出力をすることができると共に、抵抗変化率の
向上を図ることが可能である。
【０２０３】また図６における実施形態はＣＰＰ型であ
るから、多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋ間に介在する反強磁性層４１
の付近でスピンが保存されない散乱が起こっても、抵抗
変化量（ΔＲ）を直列接続の和とすることができ（図２
を参照のこと）、抵抗変化量が並列接続の和となるＣＩ
Ｐ型に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくすること
ができる。
るから、多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋ間に介在する反強磁性層４１
の付近でスピンが保存されない散乱が起こっても、抵抗
変化量（ΔＲ）を直列接続の和とすることができ（図２
を参照のこと）、抵抗変化量が並列接続の和となるＣＩ
Ｐ型に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくすること
ができる。
【０２０４】また図６に示す実施形態では、フリー磁性
層３９、４０、４７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）に
おける両側のみにハードバイアス層３１、４３、４８が
形成されており、前記ハードバイアス層３１、４３、４
８からの縦バイアス磁界によって前記フリー磁性層３
９、４０、４７の磁化は例えば図示Ｘ方向に向けられ
る。
層３９、４０、４７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）に
おける両側のみにハードバイアス層３１、４３、４８が
形成されており、前記ハードバイアス層３１、４３、４
８からの縦バイアス磁界によって前記フリー磁性層３
９、４０、４７の磁化は例えば図示Ｘ方向に向けられ
る。
【０２０５】なおこの実施形態では、３層のフリー磁性
層３９、４０、４７の両側に局部的にハードバイアス層
３１、４３、４８が設けられ、前記ハードバイアス層３
１、４３間、およびハードバイアス層４３、４８間には
絶縁層４４、４９が形成されているが、前記絶縁層４
４、４９を設けず、下側のフリー磁性層３９から上側の
フリー磁性層４７までの各層の両側に対向するハードバ
イアス層を設けてもよい。
層３９、４０、４７の両側に局部的にハードバイアス層
３１、４３、４８が設けられ、前記ハードバイアス層３
１、４３間、およびハードバイアス層４３、４８間には
絶縁層４４、４９が形成されているが、前記絶縁層４
４、４９を設けず、下側のフリー磁性層３９から上側の
フリー磁性層４７までの各層の両側に対向するハードバ
イアス層を設けてもよい。
【０２０６】またこの実施形態のように前記ハードバイ
アス層３１、４８の上下に絶縁層２９、３２を形成する
ことで、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は
適切に多層膜５０内のみを流れ、前記多層膜５０の両側
領域への分流を抑制することができる。
アス層３１、４８の上下に絶縁層２９、３２を形成する
ことで、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は
適切に多層膜５０内のみを流れ、前記多層膜５０の両側
領域への分流を抑制することができる。
【０２０７】なおこの実施形態でも図４と同様に前記上
側反強磁性層４２の両側端部上にまで延出する絶縁層３
５を設けてもよい。
側反強磁性層４２の両側端部上にまで延出する絶縁層３
５を設けてもよい。
【０２０８】次に図６に示す磁気検出素子の製造方法に
ついて以下に説明する。製造方法は図４の磁気検出素子
の製造方法とよく似ている。
ついて以下に説明する。製造方法は図４の磁気検出素子
の製造方法とよく似ている。
【０２０９】すなわち下側固定磁性層２２を構成する磁
性層５１、５３を異なる磁気モーメントとなるように形
成し、同様に上側固定磁性層２６を構成する磁性層５
９、６１を異なる磁気モーメントとなるように形成す
る。
性層５１、５３を異なる磁気モーメントとなるように形
成し、同様に上側固定磁性層２６を構成する磁性層５
９、６１を異なる磁気モーメントとなるように形成す
る。
【０２１０】次にＲＫＫＹ相互作用よりも大きい磁場、
すなわち具体的には３９５（Ａ／ｍ）よりも大きい磁場
で、磁場中熱処理し、例えば図６では図示Ｙ方向に磁場
を印加する。これにより反強磁性層３８、４１、４２と
接する磁性層５１、６１の磁化は、前記反強磁性層との
交換結合磁界によって図示Ｙ方向に固定される。
すなわち具体的には３９５（Ａ／ｍ）よりも大きい磁場
で、磁場中熱処理し、例えば図６では図示Ｙ方向に磁場
を印加する。これにより反強磁性層３８、４１、４２と
接する磁性層５１、６１の磁化は、前記反強磁性層との
交換結合磁界によって図示Ｙ方向に固定される。
【０２１１】そして上記の磁場を取り除くと、前記固定
磁性層２２、２６のもう一方の磁性層５３、５９の磁化
は前記磁性層５１、６１とのＲＫＫＹ相互作用によって
図示Ｙ方向と逆方向に向けられ固定される。
磁性層２２、２６のもう一方の磁性層５３、５９の磁化
は前記磁性層５１、６１とのＲＫＫＹ相互作用によって
図示Ｙ方向と逆方向に向けられ固定される。
【０２１２】あるいは、反強磁性層３８、４１、４２と
接する固定磁性層の磁性層５１、６１の磁気モーメント
を全て、もう一方の磁性層５３、５９の磁気モーメント
よりも小さくし、あるいは大きくして、ＲＫＫＹ相互作
用よりも小さい磁場、すなわち具体的には７９（Ａ／
ｍ）よりも小さい磁場を印加しても図４と同様の磁化方
向を有する磁気検出素子を製造することができる。
接する固定磁性層の磁性層５１、６１の磁気モーメント
を全て、もう一方の磁性層５３、５９の磁気モーメント
よりも小さくし、あるいは大きくして、ＲＫＫＹ相互作
用よりも小さい磁場、すなわち具体的には７９（Ａ／
ｍ）よりも小さい磁場を印加しても図４と同様の磁化方
向を有する磁気検出素子を製造することができる。
【０２１３】なお図４では、多層膜Ｃ、Ｄは２つ、図６
では多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋは３つ設けられているが、本発明
では、前記多層膜は２つ以上設けられていればよい。
では多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋは３つ設けられているが、本発明
では、前記多層膜は２つ以上設けられていればよい。
【０２１４】図７は本発明における磁気検出素子を有し
た薄膜磁気ヘッドの一実施形態である。図７は前記薄膜
磁気ヘッドを記録媒体との対向面から見た部分正面図で
あり、図８は図７に示す８−８線から前記薄膜磁気ヘッ
ドを切断したときの部分縦断面図である。なおこれらの
図では磁気検出素子の上下に接続される電極は、図面上
省略されている。
た薄膜磁気ヘッドの一実施形態である。図７は前記薄膜
磁気ヘッドを記録媒体との対向面から見た部分正面図で
あり、図８は図７に示す８−８線から前記薄膜磁気ヘッ
ドを切断したときの部分縦断面図である。なおこれらの
図では磁気検出素子の上下に接続される電極は、図面上
省略されている。
【０２１５】本発明では、図１ないし図６に示す磁気検
出素子の前端面を、前記記録媒体との対向面から露出さ
せることができるが、図７以降に示す薄膜磁気ヘッドの
ように、前記磁気検出素子をハイト方向（図示Ｙ方向）
後方に後退させて、前記磁気検出素子が前記対向面から
露出しないようにすることもできる。
出素子の前端面を、前記記録媒体との対向面から露出さ
せることができるが、図７以降に示す薄膜磁気ヘッドの
ように、前記磁気検出素子をハイト方向（図示Ｙ方向）
後方に後退させて、前記磁気検出素子が前記対向面から
露出しないようにすることもできる。
【０２１６】図７に示す符号７０は、ＮｉＦｅ合金など
の磁性材料で形成された下部シールド層である。前記下
部シールド層７０の上には下部ギャップ層７１、７２が
形成されている。前記ギャップ層７１、７２はＡｌ2Ｏ3
やＳｉＯ2などの絶縁材料または一部がＴａ、Ｃｒ、Ｃ
ｕなどの非磁性金属材料で形成される。
の磁性材料で形成された下部シールド層である。前記下
部シールド層７０の上には下部ギャップ層７１、７２が
形成されている。前記ギャップ層７１、７２はＡｌ2Ｏ3
やＳｉＯ2などの絶縁材料または一部がＴａ、Ｃｒ、Ｃ
ｕなどの非磁性金属材料で形成される。
【０２１７】この実施形態では前記下部ギャップ層７２
の上にフラックスガイド層７３が形成されている。前記
フラックスガイド層７３は、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合
金、ＣｏＦｅＮｉ合金あるいはＣｏなどの磁性材料で形
成される。
の上にフラックスガイド層７３が形成されている。前記
フラックスガイド層７３は、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合
金、ＣｏＦｅＮｉ合金あるいはＣｏなどの磁性材料で形
成される。
【０２１８】図８に示すように、図１ないし図６に示す
いずれかの形態で形成された磁気検出素子８１は、前記
下部ギャップ層７１の上に形成され、記録媒体との対向
面からハイト方向（図示Ｙ方向）後方に後退して形成さ
れている。したがって前記磁気検出素子８１の前端面は
前記対向面からは露出しない。
いずれかの形態で形成された磁気検出素子８１は、前記
下部ギャップ層７１の上に形成され、記録媒体との対向
面からハイト方向（図示Ｙ方向）後方に後退して形成さ
れている。したがって前記磁気検出素子８１の前端面は
前記対向面からは露出しない。
【０２１９】そしてこの実施形態では、前記フラックス
ガイド層７３が、前記磁気検出素子８１のフリー磁性層
８２と一体となって、あるいは少なくとも前記フリー磁
性層８２と磁気的に接続されて形成されている。
ガイド層７３が、前記磁気検出素子８１のフリー磁性層
８２と一体となって、あるいは少なくとも前記フリー磁
性層８２と磁気的に接続されて形成されている。
【０２２０】図７及び図８に示すように、前記フラック
スガイド層７３上から前記磁気検出素子８１、さらに前
記下部ギャップ層７２上にかけて上部ギャップ層７４が
形成されている。
スガイド層７３上から前記磁気検出素子８１、さらに前
記下部ギャップ層７２上にかけて上部ギャップ層７４が
形成されている。
【０２２１】さらに前記上部ギャップ層７４の上にはＮ
ｉＦｅ合金などの磁性材料で形成された上部シールド層
７５が形成されている。
ｉＦｅ合金などの磁性材料で形成された上部シールド層
７５が形成されている。
【０２２２】この実施形態では前記上部シールド層７５
は、記録用のインダクティブヘッドの下部コア層として
も兼用されている。
は、記録用のインダクティブヘッドの下部コア層として
も兼用されている。
【０２２３】図７及び図８に示すように前記上部シール
ド層（下部コア層）７５の上には、下から下部磁極層７
６、ギャップ層７７、および上部磁極層７８の３層膜が
積層されている。これら３層膜は記録媒体との対向面か
ら露出形成されている。
ド層（下部コア層）７５の上には、下から下部磁極層７
６、ギャップ層７７、および上部磁極層７８の３層膜が
積層されている。これら３層膜は記録媒体との対向面か
ら露出形成されている。
【０２２４】前記下部磁極層７６及び上部磁極層７８は
ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成される。前記ギャッ
プ層７７はＮｉＰ合金などの非磁性材料で形成される。
前記ギャップ層７７は非磁性金属材料で形成されること
が好ましく、これにより前記下部磁極層７６、ギャップ
層７７及び上部磁極層７８を連続メッキ形成することが
可能である。
ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成される。前記ギャッ
プ層７７はＮｉＰ合金などの非磁性材料で形成される。
前記ギャップ層７７は非磁性金属材料で形成されること
が好ましく、これにより前記下部磁極層７６、ギャップ
層７７及び上部磁極層７８を連続メッキ形成することが
可能である。
【０２２５】また図７及び図８に示すように、前記上部
シールド層７５上であって前記３層膜の周囲にはＡｌ2
Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁層７９が形成され、前記絶縁層
７９の上面と前記上部磁極層７８の上面とが同一面上で
形成されている。
シールド層７５上であって前記３層膜の周囲にはＡｌ2
Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁層７９が形成され、前記絶縁層
７９の上面と前記上部磁極層７８の上面とが同一面上で
形成されている。
【０２２６】さらに図８に示すように前記絶縁層７９の
上にはＣｕなどで形成されたコイル層８４が形成され、
前記コイル層８４は有機絶縁材料などの絶縁層８３で覆
われている。
上にはＣｕなどで形成されたコイル層８４が形成され、
前記コイル層８４は有機絶縁材料などの絶縁層８３で覆
われている。
【０２２７】そして前記上部磁極層７８上から前記絶縁
層８３上にかけてＮｉＦｅ合金などで形成された上部ヨ
ーク層８０が形成されている。前記上部ヨーク層８０は
ハイト方向後方で前記上部シールド層（下部コア層）７
５と磁気的に接続されている。また図７に示すように前
記上部ヨーク層８０のトラック幅方向における幅寸法
は、前記上部磁極層７８のトラック幅方向における幅寸
法（トラック幅Ｔｗ）よりも大きく形成されている。
層８３上にかけてＮｉＦｅ合金などで形成された上部ヨ
ーク層８０が形成されている。前記上部ヨーク層８０は
ハイト方向後方で前記上部シールド層（下部コア層）７
５と磁気的に接続されている。また図７に示すように前
記上部ヨーク層８０のトラック幅方向における幅寸法
は、前記上部磁極層７８のトラック幅方向における幅寸
法（トラック幅Ｔｗ）よりも大きく形成されている。
【０２２８】この図７及び図８に示す実施形態のよう
に、フラックスガイド層７３が少なくとも磁気検出素子
８１のフリー磁性層８２と磁気的に接続し、前記フラッ
クスガイド層７３が記録媒体との対向面から露出した構
成であると、外部磁界は前記フラックスガイド層７３内
に導かれ、やがて前記フリー磁性層８２にまで到達す
る。
に、フラックスガイド層７３が少なくとも磁気検出素子
８１のフリー磁性層８２と磁気的に接続し、前記フラッ
クスガイド層７３が記録媒体との対向面から露出した構
成であると、外部磁界は前記フラックスガイド層７３内
に導かれ、やがて前記フリー磁性層８２にまで到達す
る。
【０２２９】そして前記フラックスガイド層７３から導
かれた外部磁界の影響で前記フリー磁性層８２の磁化は
変動し、固定磁性層の固定磁化との関係で電気抵抗が変
化して外部信号が検出される。
かれた外部磁界の影響で前記フリー磁性層８２の磁化は
変動し、固定磁性層の固定磁化との関係で電気抵抗が変
化して外部信号が検出される。
【０２３０】図７及び図８に示すように、磁気検出素子
８１を記録媒体との対向面よりもハイト方向後方に後退
させ、外部磁界をフリー磁性層８２にまで導くためのフ
ラックスガイド層７３を設けると、前記対向面では、前
記フラックスガイド層７３の上下にギャップ層７１、７
２、７４を介してシールド層７０、７５を対向させるこ
とができる。
８１を記録媒体との対向面よりもハイト方向後方に後退
させ、外部磁界をフリー磁性層８２にまで導くためのフ
ラックスガイド層７３を設けると、前記対向面では、前
記フラックスガイド層７３の上下にギャップ層７１、７
２、７４を介してシールド層７０、７５を対向させるこ
とができる。
【０２３１】このため前記磁気検出素子が図１や図３に
示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子、あるいは図４な
いし図６に示すようなデュアルスピンバルブ型よりもさ
らに層数が多い磁気検出素子の場合であっても、シール
ド層７０、７５間の間隔Ｈ１を小さくすることができ、
よって本発明によれば今後の高記録密度化に伴い狭ギャ
ップ化に適切に対応することが可能な薄膜磁気ヘッドを
製造することが可能になる。
示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子、あるいは図４な
いし図６に示すようなデュアルスピンバルブ型よりもさ
らに層数が多い磁気検出素子の場合であっても、シール
ド層７０、７５間の間隔Ｈ１を小さくすることができ、
よって本発明によれば今後の高記録密度化に伴い狭ギャ
ップ化に適切に対応することが可能な薄膜磁気ヘッドを
製造することが可能になる。
【０２３２】なお前記フラックスガイド層７３は、前記
フリー磁性層８２と磁気的に接続されていればよく、前
記フラックスガイド層７３と前記フリー磁性層８２とが
接して形成されていてもよいし、あるいは前記フラック
スガイド層７３とフリー磁性層８２間に若干の間隔があ
ってもよい。
フリー磁性層８２と磁気的に接続されていればよく、前
記フラックスガイド層７３と前記フリー磁性層８２とが
接して形成されていてもよいし、あるいは前記フラック
スガイド層７３とフリー磁性層８２間に若干の間隔があ
ってもよい。
【０２３３】また前記フラックスガイド層７３は図１０
のように前記フリー磁性層８２と一体となって形成され
ていてもよい。
のように前記フリー磁性層８２と一体となって形成され
ていてもよい。
【０２３４】また前記フラックスガイド層７３は前記フ
リー磁性層８２のみに磁気的に接続されるようにするこ
とが好ましいが、例えば図７及び図８に示すギャップ層
７２を形成せず、図１１のように下部ギャップ層７１上
から前記フラックスガイド層７３を形成してもよい。
リー磁性層８２のみに磁気的に接続されるようにするこ
とが好ましいが、例えば図７及び図８に示すギャップ層
７２を形成せず、図１１のように下部ギャップ層７１上
から前記フラックスガイド層７３を形成してもよい。
【０２３５】かかる場合、前記フラックスガイド層７３
はフリー磁性層８２のみならず、反強磁性層や固定磁性
層などの各層とも対向することになる。
はフリー磁性層８２のみならず、反強磁性層や固定磁性
層などの各層とも対向することになる。
【０２３６】図９は図８に示す９−９線から前記薄膜磁
気ヘッドを切断した場合の部分断面図である。
気ヘッドを切断した場合の部分断面図である。
【０２３７】図９に示すように、前記フラックスガイド
層７３の記録媒体との対向面でのトラック幅方向（図示
Ｘ方向）における幅寸法（トラック幅）Ｔｗは、磁気検
出素子８１のトラック幅方向の幅寸法Ｔ２よりも小さい
ことが好ましい。
層７３の記録媒体との対向面でのトラック幅方向（図示
Ｘ方向）における幅寸法（トラック幅）Ｔｗは、磁気検
出素子８１のトラック幅方向の幅寸法Ｔ２よりも小さい
ことが好ましい。
【０２３８】またこの実施形態では、前記フラックスガ
イド層７３の前記幅寸法（トラック幅）Ｔｗがトラック
幅として規制される。
イド層７３の前記幅寸法（トラック幅）Ｔｗがトラック
幅として規制される。
【０２３９】このように前記フラックスガイド層７３の
前記幅寸法をトラック幅Ｔｗに小さく形成することで、
前記磁気検出素子８１の幅寸法Ｔ２を、前記トラック幅
Ｔｗよりも大きく形成することができる。従って前記磁
気検出素子８１を一般的なフォトリソグラフィー技術の
精度を用いて容易に形成することが可能である。
前記幅寸法をトラック幅Ｔｗに小さく形成することで、
前記磁気検出素子８１の幅寸法Ｔ２を、前記トラック幅
Ｔｗよりも大きく形成することができる。従って前記磁
気検出素子８１を一般的なフォトリソグラフィー技術の
精度を用いて容易に形成することが可能である。
【０２４０】また図９の一点鎖線で示すように、前記一
点鎖線の外側に図３や図４で説明した絶縁層３５を形成
し、前記絶縁層３５上から前記一点鎖線内から露出する
前記磁気検出素子８１上に重ねて第２の電極層３３を形
成することが好ましい。これによって前記第２の電極層
３３からのセンス電流は、前記磁気検出素子８１全体に
流れずに前記絶縁層３５が形成されていない一点鎖線内
のみに流れ、実効的な素子サイズを小さくすることが可
能である。
点鎖線の外側に図３や図４で説明した絶縁層３５を形成
し、前記絶縁層３５上から前記一点鎖線内から露出する
前記磁気検出素子８１上に重ねて第２の電極層３３を形
成することが好ましい。これによって前記第２の電極層
３３からのセンス電流は、前記磁気検出素子８１全体に
流れずに前記絶縁層３５が形成されていない一点鎖線内
のみに流れ、実効的な素子サイズを小さくすることが可
能である。
【０２４１】また図９に示すように前記フラックスガイ
ド層７３の両側端面は、点線で示すように、前記対向面
からハイト方向に向かうにしたがって徐々に幅寸法が広
がるような湾曲面で形成されていてもよい。
ド層７３の両側端面は、点線で示すように、前記対向面
からハイト方向に向かうにしたがって徐々に幅寸法が広
がるような湾曲面で形成されていてもよい。
【０２４２】なお図９に示す符号８５はハードバイアス
層であり、前記ハードバイアス層８５からの縦バイアス
磁界が前記フリー磁性層８２に供給されるようになって
いる。
層であり、前記ハードバイアス層８５からの縦バイアス
磁界が前記フリー磁性層８２に供給されるようになって
いる。
【０２４３】図１２は本発明における別の実施形態の薄
膜磁気ヘッドの構造を模式図的に示した部分斜視図であ
る。
膜磁気ヘッドの構造を模式図的に示した部分斜視図であ
る。
【０２４４】図１２では、前記磁気検出素子８１は記録
媒体との対向面よりもハイト方向（図示Ｙ方向）後方に
後退して形成されており、前記磁気検出素子８１の前端
面側にフラックスガイド層７３が設けられている。前記
フラックスガイド層７３は前記磁気検出素子８１と磁気
的に接続されている。そして前記フラックスガイド層７
３の前端面７３ａは記録媒体との対向面から露出してい
る。
媒体との対向面よりもハイト方向（図示Ｙ方向）後方に
後退して形成されており、前記磁気検出素子８１の前端
面側にフラックスガイド層７３が設けられている。前記
フラックスガイド層７３は前記磁気検出素子８１と磁気
的に接続されている。そして前記フラックスガイド層７
３の前端面７３ａは記録媒体との対向面から露出してい
る。
【０２４５】またこの実施形態では、前記磁気検出素子
８１の後端面側にバックヨーク層８６が設けられてい
る。前記バックヨーク層８６も前記磁気検出素子８１と
磁気的に接続されている。
８１の後端面側にバックヨーク層８６が設けられてい
る。前記バックヨーク層８６も前記磁気検出素子８１と
磁気的に接続されている。
【０２４６】前記フラックスガイド層７３、磁気検出素
子８１及びバックヨーク層８６の図示下方には下部ギャ
ップ層（図示しない）を介して下部シールド層７０が設
けられている。
子８１及びバックヨーク層８６の図示下方には下部ギャ
ップ層（図示しない）を介して下部シールド層７０が設
けられている。
【０２４７】さらにこの実施形態では、前記フラックス
ガイド層７３の上方に上部ギャップ層（図示しない）を
介して上部ヨーク層８０が対向し、前記上部ヨーク層８
０の前端面８０ａは記録媒体との対向面で露出形成され
るとともに、前記上部ヨーク層８０の基端部８０ｂは前
記バックヨーク層８６に磁気的に接続された状態になっ
ている。なお図１２のように上部ヨーク層８０がリング
型となり、小さな（磁気接続リラクタンスの小さな）閉
磁路を形成している場合は、いわゆるヨーク型の再生ヘ
ッドとして機能し、前端面８０ａと前端面７３ａ間の間
隔が再生ギャップとなるから、下部シールド層７０を省
略することができる。
ガイド層７３の上方に上部ギャップ層（図示しない）を
介して上部ヨーク層８０が対向し、前記上部ヨーク層８
０の前端面８０ａは記録媒体との対向面で露出形成され
るとともに、前記上部ヨーク層８０の基端部８０ｂは前
記バックヨーク層８６に磁気的に接続された状態になっ
ている。なお図１２のように上部ヨーク層８０がリング
型となり、小さな（磁気接続リラクタンスの小さな）閉
磁路を形成している場合は、いわゆるヨーク型の再生ヘ
ッドとして機能し、前端面８０ａと前端面７３ａ間の間
隔が再生ギャップとなるから、下部シールド層７０を省
略することができる。
【０２４８】また図示されていないが、前記上部ヨーク
層８０と、フラックスガイド層７３、磁気検出素子８
１、及びバックヨーク層８６との間に形成された空間部
８７にはコイル層や前記コイル層を覆う絶縁層が形成さ
れていてもよい。この場合、前端面８０ａと前端面７３
ａ間の間隔が記録ギャップと再生ギャップを兼ねること
になる。
層８０と、フラックスガイド層７３、磁気検出素子８
１、及びバックヨーク層８６との間に形成された空間部
８７にはコイル層や前記コイル層を覆う絶縁層が形成さ
れていてもよい。この場合、前端面８０ａと前端面７３
ａ間の間隔が記録ギャップと再生ギャップを兼ねること
になる。
【０２４９】この実施形態では、前記フラックスガイド
層７３が、前記磁気検出素子８１のフリー磁性層にまで
外部磁界を導くための導入層となっており、前記フラッ
クスガイド層７３から導かれた外部磁界の影響を受けて
前記フリー磁性層の磁化は変動する。これにより固定磁
性層の固定磁化との関係で電気抵抗が変化し、外部信号
が検出される。なお前記上部ヨーク層８０は上部シール
ド層として機能するという見方もできる。
層７３が、前記磁気検出素子８１のフリー磁性層にまで
外部磁界を導くための導入層となっており、前記フラッ
クスガイド層７３から導かれた外部磁界の影響を受けて
前記フリー磁性層の磁化は変動する。これにより固定磁
性層の固定磁化との関係で電気抵抗が変化し、外部信号
が検出される。なお前記上部ヨーク層８０は上部シール
ド層として機能するという見方もできる。
【０２５０】またこの実施形態では、前記フラックスガ
イド層７３を記録用のインダクティブヘッドの下部コア
層として機能させてもよい。すなわち上部ヨーク層８０
からバックヨーク層８６、磁気検出素子８１及びフラッ
クスガイド層７３を経る磁気回路が形成され、コイル層
から発生する記録磁界は、前記上部ヨーク層８０とフラ
ックスガイド層７３間から漏れ磁界となって記録媒体に
記録されるのである。
イド層７３を記録用のインダクティブヘッドの下部コア
層として機能させてもよい。すなわち上部ヨーク層８０
からバックヨーク層８６、磁気検出素子８１及びフラッ
クスガイド層７３を経る磁気回路が形成され、コイル層
から発生する記録磁界は、前記上部ヨーク層８０とフラ
ックスガイド層７３間から漏れ磁界となって記録媒体に
記録されるのである。
【０２５１】このように図１２に示す実施形態では、前
記フラックスガイド層７３をフリー磁性層にまで外部磁
界を導くための導入層としての機能のほかに、インダク
ティブヘッドの下部コア層としても機能させることがで
きるので、薄膜磁気ヘッドの全体の層数を減らすことが
で、前記薄膜磁気ヘッドの製造を簡略化することができ
る。
記フラックスガイド層７３をフリー磁性層にまで外部磁
界を導くための導入層としての機能のほかに、インダク
ティブヘッドの下部コア層としても機能させることがで
きるので、薄膜磁気ヘッドの全体の層数を減らすことが
で、前記薄膜磁気ヘッドの製造を簡略化することができ
る。
【０２５２】また図１３に示す実施形態のように、前記
フラックスガイド層７３を、磁気検出素子８１のフリー
磁性層８２の前端面にのみ対向させれば、前記記録媒体
との対向面から露出する前記フラックスガイド層７３の
厚みは小さくなり、したがって下部シールド層７０から
上部シールド層８０までのギャップ間隔Ｈ２を狭くする
ことができ、今後の高記録密度化に伴って適切に狭ギャ
ップ化に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することが可
能になる。この場合、上部シールド層８０はバックヨー
ク層８６と接続されておらず、上部シールド層８０はイ
ンダクティブヘッドのヨーク層としての機能を有しな
い。
フラックスガイド層７３を、磁気検出素子８１のフリー
磁性層８２の前端面にのみ対向させれば、前記記録媒体
との対向面から露出する前記フラックスガイド層７３の
厚みは小さくなり、したがって下部シールド層７０から
上部シールド層８０までのギャップ間隔Ｈ２を狭くする
ことができ、今後の高記録密度化に伴って適切に狭ギャ
ップ化に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することが可
能になる。この場合、上部シールド層８０はバックヨー
ク層８６と接続されておらず、上部シールド層８０はイ
ンダクティブヘッドのヨーク層としての機能を有しな
い。
【０２５３】なお図１０に示すように、前記フラックス
ガイド層７３を前記フリー磁性層８２と一体に形成して
もよい。また前記バックヨーク層８６を前記フリー磁性
層８２と一体に形成してもよい。また図１２及び図１３
では、前記磁気検出素子８１とフラックスガイド層７３
及びバックヨーク層８６間に磁気的に接続可能な程度の
隙間が形成されているが、前記磁気検出素子８１とフラ
ックスガイド層７３及びバックヨーク層８６とが接して
形成されていてもかまわない。この場合、バックヨーク
層８６を図１３に示されるような後方に向うにしたがっ
て幅が広がった形状とすることで、反磁界を低減でき、
再生感度を高めることができる。
ガイド層７３を前記フリー磁性層８２と一体に形成して
もよい。また前記バックヨーク層８６を前記フリー磁性
層８２と一体に形成してもよい。また図１２及び図１３
では、前記磁気検出素子８１とフラックスガイド層７３
及びバックヨーク層８６間に磁気的に接続可能な程度の
隙間が形成されているが、前記磁気検出素子８１とフラ
ックスガイド層７３及びバックヨーク層８６とが接して
形成されていてもかまわない。この場合、バックヨーク
層８６を図１３に示されるような後方に向うにしたがっ
て幅が広がった形状とすることで、反磁界を低減でき、
再生感度を高めることができる。
【０２５４】なお図４ないし図６に示す磁気検出素子の
ようにフリー磁性層が２層以上形成される場合、それぞ
れのフリー磁性層に対向させてフラックスガイド層を設
けてもよい。
ようにフリー磁性層が２層以上形成される場合、それぞ
れのフリー磁性層に対向させてフラックスガイド層を設
けてもよい。
【０２５５】なお本発明における磁気検出素子は、ハー
ドディスク装置に搭載される薄膜磁気ヘッドにのみ使用
可能なものではなく、テープ用磁気ヘッドや磁気センサ
などにも使用可能なものである。
ドディスク装置に搭載される薄膜磁気ヘッドにのみ使用
可能なものではなく、テープ用磁気ヘッドや磁気センサ
などにも使用可能なものである。
【０２５６】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、多層膜の
各層の膜面をセンス電流が垂直方向に流れるＣＰＰ型の
デュアルスピンバルブ型薄膜素子において、フリー磁性
層を人工フェリ構造とすることで、前記フリー磁性層の
物理的な膜厚を厚くすると共に、磁気的な膜厚を薄くし
て合成磁気モーメントを低下させることができるので、
バルク散乱効果を有効に発揮させることができ抵抗変化
率の向上を図ることができると共に、前記フリー磁性層
の外部磁界に対する磁化変動は良好になり再生出力の向
上を図ることが可能になる。
各層の膜面をセンス電流が垂直方向に流れるＣＰＰ型の
デュアルスピンバルブ型薄膜素子において、フリー磁性
層を人工フェリ構造とすることで、前記フリー磁性層の
物理的な膜厚を厚くすると共に、磁気的な膜厚を薄くし
て合成磁気モーメントを低下させることができるので、
バルク散乱効果を有効に発揮させることができ抵抗変化
率の向上を図ることができると共に、前記フリー磁性層
の外部磁界に対する磁化変動は良好になり再生出力の向
上を図ることが可能になる。
【０２５７】また本発明のようにデュアルスピンバルブ
型薄膜素子の構造であってフリー磁性層をフェリ構造と
し、且つＣＰＰ型とすると、電気抵抗が変化して磁気抵
抗効果を発揮する箇所を等価回路で表わすと直列回路に
でき、一方、ＣＩＰ型の場合は、前記磁気抵抗効果を発
揮する箇所を等価回路で表わすと並列回路になるので、
ＣＩＰ型に比べて効果的に抵抗変化率の大きい磁気検出
素子を製造できる。
型薄膜素子の構造であってフリー磁性層をフェリ構造と
し、且つＣＰＰ型とすると、電気抵抗が変化して磁気抵
抗効果を発揮する箇所を等価回路で表わすと直列回路に
でき、一方、ＣＩＰ型の場合は、前記磁気抵抗効果を発
揮する箇所を等価回路で表わすと並列回路になるので、
ＣＩＰ型に比べて効果的に抵抗変化率の大きい磁気検出
素子を製造できる。
【０２５８】また本発明では、フリー磁性層を少なくと
も２層以上設け、デュアルスピンバルブ型薄膜素子より
も全層数を増して電子散乱が起こる界面をさらに増やす
ことで、デュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造に比べ
て、より効果的に抵抗変化率の向上を図ることができる
磁気検出素子を製造することが可能である。
も２層以上設け、デュアルスピンバルブ型薄膜素子より
も全層数を増して電子散乱が起こる界面をさらに増やす
ことで、デュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造に比べ
て、より効果的に抵抗変化率の向上を図ることができる
磁気検出素子を製造することが可能である。
【図１】本発明における第１の実施形態の磁気検出素子
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図２】図１の磁気検出素子の抵抗変化量が発生する箇
所を等価回路で表わした電気回路図、
所を等価回路で表わした電気回路図、
【図３】本発明における第２の実施形態の磁気検出素子
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図４】本発明における第３の実施形態の磁気検出素子
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図５】本発明における第４の実施形態の磁気検出素子
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図６】本発明における第５の実施形態の磁気検出素子
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図７】本発明における薄膜磁気ヘッドの部分正面図、
【図８】図７に示す８−８線から切断した薄膜磁気ヘッ
ドの部分縦断面図、
ドの部分縦断面図、
【図９】図８に示す９―９線から切断した薄膜磁気ヘッ
ドの断面図、
ドの断面図、
【図１０】本発明における他の実施形態を示す薄膜磁気
ヘッドの部分縦断面図、
ヘッドの部分縦断面図、
【図１１】本発明における他の実施形態を示す薄膜磁気
ヘッドの部分断面図、
ヘッドの部分断面図、
【図１２】本発明における他の実施形態を示す薄膜磁気
ヘッドの部分斜視図、
ヘッドの部分斜視図、
【図１３】本発明における他の実施形態を示す薄膜磁気
ヘッドの部分斜視図、
ヘッドの部分斜視図、
【図１４】従来における磁気検出素子を記録媒体との対
向面側から見た部分断面図、
向面側から見た部分断面図、
【図１５】ＣＰＰ型デュアルスピンバルブ型薄膜素子の
構造において問題点を指摘するための部分模式図、
構造において問題点を指摘するための部分模式図、
２０ 第１の電極層
２１、３８ 下側反強磁性層
２２ 下側固定磁性層
２３ 下側非磁性中間層
２４、３４、３９、４０、４７、８２ フリー磁性層
２５ 上側非磁性中間層
２６ 上側固定磁性層
２７、４２ 上側反強磁性層
２８、３６、３７、４６、５０ 多層膜
３１ ハードバイアス層
３３ 第２の電極層
３５ 絶縁層
４１ 反強磁性層
５１、５３、５４、５６、５８、５９、６１、６２、６
４ 磁性層 ５２、５５、５７、６０、６３ 中間層 ７０ 下部シールド層 ７３ フラックスガイド層 ７５ 上部シールド層（下部コア層） ８０ 上部ヨーク層 ８１ 磁気検出素子 ８６ バックヨーク層
４ 磁性層 ５２、５５、５７、６０、６３ 中間層 ７０ 下部シールド層 ７３ フラックスガイド層 ７５ 上部シールド層（下部コア層） ８０ 上部ヨーク層 ８１ 磁気検出素子 ８６ バックヨーク層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AB07 AD55 AD65
5D034 BA03 BA04 BA05 BA12 BA18
BB02 BB08 CA04 CA08
5E049 AA01 AA04 AA07 AA09 AC05
BA12 CB02 DB12
Claims (15)
- 【請求項１】 フリー磁性層の上下に積層された非磁性
中間層と、一方の前記非磁性中間層の上および他方の前
記非磁性中間層の下に位置する固定磁性層と、一方の前
記固定磁性層の上および他方の前記固定磁性層の下に位
置して、交換結合磁界によりそれぞれの固定磁性層の磁
化方向を一定の方向に固定する反強磁性層とを有する多
層膜が設けられ、前記多層膜の各層の膜面と垂直方向に
電流が流れる磁気検出素子において、 前記フリー磁性層は、少なくとも２層以上の磁性層と、
前記磁性層間に介在する中間層とで構成されていること
を特徴とする磁気検出素子。 - 【請求項２】 反強磁性層と、前記反強磁性層との間で
発生する交換結合磁界によって磁化方向が一定にされる
固定磁性層と、非磁性中間層とフリー磁性層とを有し、
各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気検出素子にお
いて、 前記フリー磁性層を中心としてその上下に積層された前
記非磁性中間層と、一方の前記非磁性中間層の上および
他方の非磁性中間層の下に位置する固定磁性層とで構成
される多層膜が、少なくとも２つ以上設けられ、 前記反強磁性層は、各多層膜の間と、最も下側に位置す
る前記多層膜の下面と、最も上側に位置する前記多層膜
の上面とに設けられていることを特徴とする磁気検出素
子。 - 【請求項３】 前記フリー磁性層は、少なくとも２層以
上の磁性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで形成
される請求項２記載の磁気検出素子。 - 【請求項４】 前記磁性層のうち、前記非磁性中間層に
接する前記磁性層の膜厚は４０Å以上で１００Å以下で
ある請求項１または３に記載の磁気検出素子。 - 【請求項５】 前記磁性層が２層のとき、前記磁性層の
総合膜厚は、８５Å以上で１９５Å以下である請求項
１、３あるいは４に記載の磁気検出素子。 - 【請求項６】 前記磁性層が２層のとき、前記フリー磁
性層の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）
は、５（Ｔ・Å）以上で６０（Ｔ・Å）以下である請求
項１、３ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。 - 【請求項７】 前記合成磁気モーメントは３０（Ｔ・
Å）以下である請求項６記載の磁気検出素子。 - 【請求項８】 前記フリー磁性層を構成する磁性層は３
層であり、前記非磁性中間層と接する２つの磁性層は、
共に同一方向に磁化されている請求項１、３、４のいず
れかに記載の磁気検出素子。 - 【請求項９】 前記磁性層の総合膜厚は、８５Å以上で
２９５Å以下である請求項８記載の磁気検出素子。 - 【請求項１０】 前記フリー磁性層の合成磁気モーメン
ト（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、４５（Ｔ・Å）以上で
１９５（Ｔ・Å）以下である請求項８または９に記載の
磁気検出素子。 - 【請求項１１】 前記固定磁性層は、２層の磁性層と、
前記磁性層間に中間層が介在して形成される請求項１な
いし１０のいずれかに記載の磁気検出素子。 - 【請求項１２】 前記磁気検出素子は、記録媒体との対
向面よりもハイト方向後方に位置し、前記フリー磁性層
の記録媒体との対向面側の前端面からは、前記フリー磁
性層と一体となった、あるいは前記フリー磁性層に磁気
的に接続されたフラックスガイド層が、前記記録媒体と
の対向面まで延出形成され、前記フラックスガイド層は
前記記録媒体との対向面で露出している請求項１ないし
１１のいずれかに記載の磁気検出素子。 - 【請求項１３】 前記フラックスガイド層の前記記録媒
体との対向面におけるトラック幅方向への幅寸法は、前
記フリー磁性層の前記トラック幅方向への幅寸法に比べ
て小さい請求項１２記載の磁気検出素子。 - 【請求項１４】 前記記録媒体との対向面では、請求項
１２または１３に記載されたフラックスガイド層の上下
にギャップ層を介してシールド層が設けられていること
を特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項１５】 前記対向面側と逆面側に、前記フリー
磁性層と一体となった、あるいは前記フリー磁性層と磁
気的に接続されたバックヨーク層が設けられ、前記フラ
ックスガイド層よりも上側に位置するシールド層の基端
部は、前記バックヨーク層上で磁気的に接合されている
請求項１４記載の薄膜磁気ヘッド。
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