JP2925542B1 - 磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents

磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッド

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Abstract

【要約】 【課題】 反強磁性層の規則化温度を低下せしめ、スピ
ンバルブ膜特性（例えば、ＭＲ変化率(MR Ratio)）に悪
影響を及ばさないようできるだけ低い熱処理温度（例え
ば２５０℃以下）で、交換結合を生じさせることができ
る磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッドを提供す
る。 【解決手段】 スピンバルブ型の磁気抵抗効果膜におい
て、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に反
強磁性化プロモ−ト層を形成し、前記反強磁性層は、Ｃ
ｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＭｎ含有化合物から
なり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を
生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有
し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、（１
１１）結晶配向面に配向されており、前記反強磁性層の
（１１１）結晶配向面内の格子定数Ｌａに対する、前記
反強磁性化プロモ−ト層の最密面内の格子定数Ｌｐの比
Ｌｐ／Ｌａが、０．９〜１．１の範囲内にあるように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体等の
磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果膜の
うち、特に小さな磁場変化を大きな電気抵抗変化信号と
して読み取ることのできる磁気抵抗効果膜および、それ
を用いた磁気抵抗効果型ヘッドに関する。これらは、主
として、例えばハードディスクドライブ装置に組み込ま
れて使用される。
【０００２】
【従来の技術】近年、ハードディスク（ＨＤＤ）の高密
度化に伴い、高感度、高出力のヘッドが要求されてきて
いる。この要求に答えるべくして、スピンバルブヘッド
の開発が進められている。
【０００３】スピンバルブヘッドは、非磁性金属層を介
して強磁性層がそれぞれ２層形成されており、一方の強
磁性層に接して反強磁性層が配置された構成をなしてい
る。反強磁性層と接している強磁性層は、反強磁性層と
交換結合しており、これにより強磁性層の磁化方向は、
一方向に固着（ピン止め）されている。もう一方の強磁
性層は、外部磁界の変化に追従して自由に回転する。ス
ピンバルブにおいては、この２つの強磁性層間のスピン
の相対角度の差異により、ＭＲ変化を実現しており、反
強磁性層と、これに接している強磁性層との交換結合が
スピンバルブの本質といえる。
【０００４】従来より、スピンバルブに用いられている
反強磁性層としては、ＦｅＭｎ，ＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ等
の材料がよく知られている。
【０００５】反強磁性層としてＦｅＭｎを用いた場合、
成膜直後に強磁性層との間に交換結合が生じる。そのた
めに、成膜後に交換結合を生じさせるための熱処理は不
要となるが、強磁性層の成膜後に反強磁性層を成膜させ
なければならないという、成膜順の制約が生じる。ま
た、ＦｅＭｎを用いた場合、ブロッキング温度が１５０
〜１７０℃程度と低いという問題がある。ブロッキング
温度とは磁性層をピンニングしている交換結合が消失す
る温度である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一方、反強磁性層とし
てＮｉＭｎやＰｔＭｎを用いた場合、ブロッキング温度
は３００℃以上と高く、しかも、反強磁性層と強磁性層
の成膜順の制約はない。しかしながら、反強磁性層と強
磁性層の関係において、交換結合を生じさせるために
は、双方積層成膜後に別途、磁界中での熱処理が必要と
なる。これは、ＮｉＭｎおよびＰｔＭｎが反強磁性を示
すためには、面心正方晶（ｆｃｔ）構造を有するＣｕＡ
ｕ−Ｉ型の規則結晶構造を形成しなければならないため
である。磁界中での熱処理は、通常、２５０〜３５０℃
の温度条件で行われ、温度が高いほど交換結合の程度は
大きくなる傾向にある。しかしながら、高い温度での熱
処理をスピンバルブ膜に施すと、スピンバルブ膜の重要
な膜特性であるＭＲ変化率(MRRatio)が低下してしま
う。そのため、反強磁性層とそれに接している強磁性層
とを交換結合させるための熱処理は、所望レベルの交換
結合が発現できる範囲で、できるだけ低い温度で行うこ
とが望まれる。
【０００７】このような実状のもとに本発明は創案され
たものであり、その目的は、反強磁性層としてＮｉＭｎ
やＰｔＭｎを用いた場合において、反強磁性層の規則化
温度を低下せしめ、スピンバルブ膜特性（例えば、ＭＲ
変化率(MR Ratio)）に悪影響を及ばさないようできるだ
け低い熱処理温度（例えば２５０℃以下）で、交換結合
を生じさせることができる磁気抵抗効果膜および磁気抵
抗効果型ヘッドを提供することにある。
【０００８】なお、本願に関連する先行技術文献とし
て、U.S.P. 5,608,593号および特開平９−６３０２１号
公報がある。
【０００９】U.S.P. 5,608,593号には、基板の上に形成
された下地層の上に、ＣｕまたはＮｉＣｒからなるバッ
ファ層と、ＦｅＭｎ，ＮｉＭｎ，またはＮｉＣｏＯから
なる反強磁性層と、この反強磁性層にピン止めされた強
磁性層が順次形成されたスピンバルブ膜が開示されてい
る。ここで、バッファ層は、適度なマイクロストラクチ
ャ（microstracture) と反強磁性膜の相を促進(promot
e) するために、さらには、下地層と反強磁性層との間
の相互拡散を防止する機能を有しているとされる。しか
しながら、本願との関係において、Ｃｕからなるバッフ
ァ層とＮｉＭｎからなる反強磁性層との単なる組み合わ
せのみでは、本願の目的を解決する上で必ずしも十分な
作用効果を発現し得ない。つまり、結晶の規則化のため
の温度があまり低下しないという問題がある。
【００１０】また、特開平９−６３０２１号公報には、
下地層として、ＴａとＮｉＦｅを積層した膜を用い、こ
の上に、ＮｉＭｎからなる反強磁性層と、この反強磁性
層にピン止めされた強磁性層が順次形成されたスピンバ
ルブ膜が開示されている。この中で、積層構造の下地層
のうちＴａは、界面を平滑にするために、また、下地層
のうちＮｉＦｅは、ＮｉＭｎがｆｃｔ構造を形成しやす
くするために用いている旨の開示がなされている。しか
しながら、本願との関係において、ＮｉＦｅからなる下
地層を用いると、この強磁性体がスピンバルブ膜に磁気
的な悪影響を及ぼすという不都合が生じてしまう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述したような本願の課
題を解決するために、本発明は、非磁性金属層と、非磁
性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金
属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層
の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性
金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層
と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形
成された反強磁性化プロモ−ト層と、を有する多層膜を
備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であって、
前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をも
つＭｎ含有化合物からなり、当該反強磁性層は、前記強
磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を
必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記
反強磁性層は、（１１１）結晶配向面に配向されてお
り、前記反強磁性層の（１１１）結晶配向面内の格子定
数Ｌａに対する、前記反強磁性化プロモ−ト層の最密面
の内格子定数Ｌｐの比Ｌｐ／Ｌａが、０．９〜１．１の
範囲内にあるように構成される。
【００１２】好ましい態様として、前記（１１１）結晶
配向面に配向された反強磁性層は、ＰｔＭｎあるいはＰ
ｔＭｎを少なくとも８０ａｔ％以上含む合金であり、前
記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒ
ｈ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ａｌ，Ｃｕ，ＡｕおよびＡｇの
中から選定された少なくとも１種からなるように構成さ
れる。
【００１３】好ましい態様として、前記反強磁性化プロ
モ−ト層は、Ｐｄ，Ｐｔ，ＲｈおよびＲｅの中から選定
された少なくとも１種からなるように構成される。
【００１４】好ましい態様として、前記（１１１）結晶
配向面に配向された反強磁性層は、ＮｉＭｎあるいはＮ
ｉＭｎを少なくとも８０ａｔ％以上含む合金であり、前
記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒ
ｈ，Ｒｕ，ＲｅおよびＯｓの中から選定された少なくと
も１種からなるように構成される。
【００１５】好ましい態様として、前記反強磁性化プロ
モ−ト層は、Ｐｄ，ＩｒおよびＲｈの中から選定された
少なくとも１種からなるように構成される。
【００１６】好ましい態様として、前記反強磁性化プロ
モ−ト層の厚さは、０．１〜１０ｎｍとされる。
【００１７】好ましい態様として、基板の上に直接また
は下地層を介して、前記反強磁性化プロモ−ト層、前記
反強磁性層、前記強磁性層、前記非磁性金属層、および
前記軟磁性層が順次、積層された構造を有してなるよう
に構成される。
【００１８】好ましい態様として、基板の上に下地層を
設け、この下地層の上に、前記反強磁性化プロモ−ト
層、前記反強磁性層、前記強磁性層、前記非磁性金属
層、および前記軟磁性層が順次、積層された構造を有
し、前記下地層が、Ｔａ，Ｈｆ，ＺｒおよびＴｉの中か
ら選定された少なくとも１種からなるように構成され
る。
【００１９】また、本発明は、磁気抵抗効果膜と、導体
膜と、電極部とを含む磁気抵抗効果型ヘッドであって、
前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果膜
と導通しており、前記磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層
と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、
非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記
強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層
の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反
強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側
の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層とを有する多
層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であ
り、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造
をもつＭｎ含有化合物からなり、当該反強磁性層は、前
記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操
作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の
前記反強磁性層は、（１１１）結晶配向面に配向されて
おり、前記反強磁性層の（１１１）結晶配向面内の格子
定数Ｌａに対する、前記反強磁性化プロモ−ト層の最密
面内の格子定数Ｌｐの比Ｌｐ／Ｌａが、０．９〜１．１
の範囲内にあるように構成される。
【００２０】好ましい態様として、前記（１１１）結晶
配向面に配向された反強磁性層は、ＰｔＭｎあるいはＰ
ｔＭｎを少なくとも８０ａｔ％以上含む合金であり、前
記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒ
ｈ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ａｌ，Ｃｕ，ＡｕおよびＡｇの
中から選定された少なくとも１種からなるように構成さ
れる。
【００２１】好ましい態様として、前記反強磁性化プロ
モ−ト層は、Ｐｄ，Ｐｔ，ＲｈおよびＲｅの中から選定
された少なくとも１種からなるように構成される。
【００２２】好ましい態様として、前記（１１１）結晶
配向面に配向された反強磁性層は、ＮｉＭｎあるいはＮ
ｉＭｎを少なくとも８０ａｔ％以上含む合金であり、前
記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒ
ｈ，Ｒｕ，ＲｅおよびＯｓの中から選定された少なくと
も１種からなるように構成される。
【００２３】好ましい態様として、前記反強磁性化プロ
モ−ト層は、Ｐｄ，ＩｒおよびＲｈの中から選定された
少なくとも１種からなるように構成される。
【００２４】好ましい態様として、前記反強磁性化プロ
モ−ト層の厚さは、０．１〜１０ｎｍとされる。
【００２５】好ましい態様として、前記磁気抵抗効果膜
は、基板の上に直接または下地層を介して、前記反強磁
性化プロモ−ト層、前記反強磁性層、前記強磁性層、前
記非磁性金属層、および前記軟磁性層が順次、積層され
た構造を有してなるように構成される。
【００２６】好ましい態様として、基板の上に下地層を
設け、この下地層の上に、前記反強磁性化プロモ−ト
層、前記反強磁性層、前記強磁性層、前記非磁性金属
層、および前記軟磁性層が順次、積層された構造を有
し、前記下地層が、Ｔａ，Ｈｆ，ＺｒおよびＴｉの中か
ら選定された少なくとも１種からなるように構成され
る。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
について詳細に説明する。
【００２８】図１は、本発明の磁気抵抗効果膜２の好適
な一例を示す断面図である。この実施の態様において、
磁気抵抗効果膜２は、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバ
ルブ膜としての磁性多層膜１を備えている。
【００２９】図１に示されるように、磁性多層膜１は、
非磁性金属層３０と、この非磁性金属層３０の一方の面
に形成された強磁性層４０と、非磁性金属層３０の他方
の面に形成された軟磁性層２０と、強磁性層４０の磁化
の向きをピン止めするために強磁性層４０の非磁性金属
層３０と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層
５０と、この反強磁性層５０の強磁性層４０と接する面
と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層１９
とを有する積層体構造をなしている。
【００３０】これらの積層体は、図１に示される好適な
実施の態様では、基板１５の上に形成されており、基板
１５側から、下地層１７を介して、反強磁性化プロモ−
ト層１９、反強磁性層５０、強磁性層４０、非磁性金属
層３０、軟磁性層２０の順に積層されている。軟磁性層
２０の上には、図示のごとく、さらに保護層８０が形成
されている。
【００３１】この実施の態様における磁性多層膜１（ス
ピンバルブ膜）では、外部から加わる信号磁界の向きに
応じて非磁性金属層３０を介して、その両側に隣接して
形成された軟磁性層２０と強磁性層４０との互いの磁化
の向きが実質的に異なることが必要である。その理由
は、本発明の原理が、非磁性金属層３０を介して形成さ
れた軟磁性層２０と強磁性層４０の磁化の向きがズレて
いるとき、伝導電子がスピンに依存した散乱を受け、抵
抗が増え、磁化の向きが互いに逆向きに向いたとき、最
大の抵抗を示すことにあるからである。すなわち、本発
明では、図２に示されるように外部からの信号磁場がプ
ラス（記録媒体９０の記録面９３から向かって上向き
（符号９２で表される）であるとき、隣合った磁性層の
磁化の方向が互いに逆向きの成分が生じ、抵抗が増大す
るのである。
【００３２】ここで、本発明の磁気抵抗効果膜に用いら
れる（スピンバルブ）磁性多層膜における、磁気記録媒
体からの外部信号磁場と、軟磁性層２０と強磁性層４０
の互いの磁化の方向、及び電気抵抗の変化の関係を説明
する。
【００３３】今、本発明の理解を容易にするために、図
１に示されるごとく、１つの非磁性金属層３０を介して
１組の軟磁性層２０と強磁性層４０とが存在する最もシ
ンプルな磁性多層膜の場合について、図２を参照しつつ
説明する。
【００３４】図２に示されるように、強磁性層４０は後
に述べる方法によって媒体面に向かって下向き方向にそ
の磁化をピン止めされている（符号４１）。もう一方の
軟磁性層２０は、非磁性金属層３０を介して形成されて
いるので、その磁化方向は外部からの信号磁界によって
向きを変える（符号２１）。このとき、軟磁性層２０と
強磁性層４０の磁化の相対角度は、磁気記録媒体９０か
らの信号磁界の向きによって大きく変化する。その結
果、磁性層内に流れる伝導電子が散乱される度合いが変
化し、電気抵抗が大きく変化する。
【００３５】これによってパーマロイの異方性磁気抵抗
効果とはメカニズムが本質的に異なる大きなＭＲ（Magn
eto-Resistance) 効果が得られる。これは特にＧＭＲ
（Giant-Magneto-Resistance) 効果と呼ばれる。
【００３６】軟磁性層２０，強磁性層４０と、ピン止め
効果を示す反強磁性層５０の磁化の向きが外部磁場に対
して相対的に変化する。それらの磁化の向きの変化が磁
化曲線とＭＲ曲線とに対応させて図３に示される。ここ
では、反強磁性層５０により、強磁性層４０の磁化は全
てマイナス方向（記録媒体９０の記録面から向かって下
向き）に固定されている。外部信号磁場がマイナスの時
は軟磁性層２０の磁化もマイナス方向を向く。いま、説
明を簡単にするために軟磁性層２０，強磁性層４０の保
磁力を０に近い値とする。信号磁場ＨがＨ＜０の領域
（Ｉ）では、まだ軟磁性層２０および強磁性層４０両磁
性層の磁化方向は一方向を向いている。
【００３７】外部磁場を上げてＨが軟磁性層２０の保磁
力を超えると軟磁性層の磁化方向は信号磁場の方向に回
転し、軟磁性層２０および強磁性層４０のそれぞれの磁
化の向きが反平行となるのにつれて磁化と電気抵抗が増
加をする。そして一定値となる（領域（II）の状態）。
このとき反強磁性層５０により、あるピン止め磁場Ｈua
が働いている。信号磁場がこのＨuaを越えると強磁性層
４０の磁化も信号磁場の方向に回転し、領域（III)で軟
磁性層２０および強磁性層４０のそれぞれの磁化方向
は、一方向に揃って向く。このとき、磁化はある一定値
に、ＭＲ曲線は０となる。
【００３８】逆に信号磁場Ｈが減少するときは、今まで
と同様に、軟磁性層２０および強磁性層４０の磁化反転
に伴い、領域（III)から（II）、（I)と順次変化する。
ここで領域（II）のはじめの部分で、伝導電子がスピン
に依存した散乱を受け、抵抗は大きくなる。領域（II）
のうち、強磁性層４０はピン止めされているため、ほと
んど磁化反転はしないが、軟磁性層２０は直線的にその
磁化を増加させるため、軟磁性層２０の磁化変化に対応
し、スピンに依存した散乱を受ける伝導電子の割合が徐
々に大きくなる。すなわち、軟磁性層２０に例えばＨｃ
の小さなＮｉ0.8 Ｆｅ0.2 を選び、適当な一方向異方性
磁場Ｈｋを付与することにより、Ｈｋ付近以下の数Oe〜
数１０Oeの範囲の小外部磁場で抵抗変化が直線的、かつ
大きな抵抗変化率を示す磁性多層膜が得られる。
【００３９】以下、上述してきた磁気抵抗効果膜２の各
構成について詳細に説明する。この磁気抵抗効果膜にお
ける第一の特徴点は、反強磁性層５０を構成する材質
と、この反強磁性層５０の強磁性層４０と接する面と反
対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層１９を構
成する材質との組み合わせにある。
【００４０】すなわち、本発明における反強磁性層５０
は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＭｎ含有化合
物からなり、しかも当該反強磁性層５０は、前記強磁性
層４０との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を
必要とする特性を有している。ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結
晶構造に関しては、磁性体ハンドブック（朝倉書店）４
０１〜４０３頁に記載されており、例えば、ＰｔＭｎ、
ＮｉＭｎ、ＰｄＭｎがとる結晶構造として定義される。
【００４１】反強磁性層５０としては、ＰｔＭｎ、Ｎｉ
Ｍｎ、ＰｄＭｎが挙げられ、中でも、ＰｔＭｎ、ＮｉＭ
ｎが好ましく、さらには、ＰｔＭｎが最も好ましい。よ
り大きな交換結合エネルギーＪｋを得ることができるか
らである。
【００４２】さらに、ＰｔＭｎ系の反強磁性層５０とし
て、ＰｔＭｎを８０ａｔ％以上含む合金でもよい。この
ような好適なＰｔＭｎ系材料としては、Ｐｔx1Ｍy1Ｍｎ
z1で表示される材料が挙げられる。ここで、ＭはＲｕ、
Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少な
くとも一種であり、中でも特に、Ｒｕ、Ｒｈが好まし
い。上記ｘ１の範囲は、３０≦ｘ１≦６０、上記ｙ１の
範囲は０≦ｙ１≦３０、上記ｚ１の範囲は４０≦ｚ１≦
６０とされる。ｘ１，ｙ１，ｚ１の単位はそれぞれ原子
％である。
【００４３】さらに、ＮｉＭｎ系の反強磁性層５０とし
て、ＮｉＭｎを８０ａｔ％以上含む合金でもよい。この
ような好適なＮｉＭｎ系材料としては、Ｎｉx2Ｍy2Ｍｎ
z2で表示される材料が挙げられる。ここで、ＭはＲｕ、
Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれ
た少なくとも一種であり、中でも特に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄが好ましい。上記ｘ２の範囲は、３０≦ｘ２≦６０、
上記ｙ２の範囲は０≦ｙ２≦３０、上記ｚ２の範囲は４
０≦ｚ２≦６０とされる。ｘ２，ｙ２，ｚ２の単位はそ
れぞれ原子％である。
【００４４】このような反強磁性層５０は、後に詳述す
る反強磁性化プロモ−ト層１９の存在を前提として、強
磁性層４０との交換結合を生じさせるための熱処理操作
が行なわれ、この熱処理操作によって反強磁性層５０を
構成する規則結晶は、（１１１）結晶配向面に配向され
ることが必要である。反強磁性層５０の（１１１）結晶
配向面の配向がなされないと、反強磁性層の規則化温度
があまり低下しないという不都合が生じる。
【００４５】反強磁性化プロモ−ト層１９として、例え
ば、Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ａ
ｌ，Ｃｕ，ＡｕおよびＡｇ等が用いられ得るが、反強磁
性化プロモ−ト層１９の選定に際しては、反強磁性層５
０との関係において、反強磁性層の（１１１）結晶配向
面内の格子定数Ｌａに対する、前記反強磁性化プロモ−
ト層１９の最密面内の格子定数Ｌｐの比Ｌｐ／Ｌａが、
０．９〜１．１、より好ましくは、０．９７〜１．０７
の範囲内にあることを必要とする。この値が０．９未満
となったり、１．１を超えたりすると、プロモ−ト層を
設けた効果が発現せず、規則化温度を下げることができ
ないという不都合が生じる。
【００４６】本発明においては、反強磁性層５０の材質
との関係で上記所定の要件を満たす反強磁性化プロモ−
ト層１９の材質が選定される。本発明の所定の要件を備
える反強磁性化プロモ−ト層１９を設けることにより、
比較的低い熱処理温度（例えば、２５０℃以下、特に、
２２０〜２５０℃）で、反強磁性層５０と強磁性層４０
との交換結合を図ることができる。
【００４７】以下、反強磁性層５０の好適材料としてＰ
ｔＭｎ（ＰｔＭｎを８０ａｔ％以上含有する合金を含
む）を用いた場合と、ＮｉＭｎ（ＮｉＭｎを８０ａｔ％
以上含有する合金を含む）を用いた場合について、反強
磁性化プロモ−ト層１９の具体的材質をいかように選定
すべきかを詳細に説明する。
【００４８】（１）反強磁性層５０として、ＰｔＭｎを
用いた場合 反強磁性層５０として用いられるＰｔＭｎの組成割合
（原子％）は、通常、Ｍｎが、４０〜６０ａｔ％とされ
る。Ｍｎ含有量がこの範囲を外れると、一般に、規則結
晶構造を形成できなくなり、反強磁性を示さなくなって
しまう。
【００４９】反強磁性層５０として、ＰｔＭｎを用いた
場合、反強磁性化プロモ−ト層１９は、Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕおよび
Ａｇの中から選定された少なくとも１種から構成され
る。
【００５０】このように選定された反強磁性化プロモ−
ト層１９の最密面内の格子定数Ｌｐは、ＰｔＭｎからな
る反強磁性層の（１１１）結晶配向面内の格子定数Ｌｐ
（この場合、Ｌｐ＝２．７２Å）との関係において、Ｌ
ｐ／Ｌａ比が、０．９〜１．１の範囲内という要件を満
たしている。上記元素の中で、より好ましい材料は、Ｐ
ｔ，Ｐｄ，ＲｈおよびＲｅであり、さらに最も好ましい
材料は、Ｐｔ，Ｐｄである。反強磁性化プロモ−ト層１
９は上記の元素を含む合金でも良く、合金の好適例とし
ては、例えば、ＰｔＲｈ，ＮｉＲｈなどが挙げられ、こ
れらの中では、特に、ＰｔＲｈが好ましい。
【００５１】このような反強磁性化プロモ−ト層１９の
厚さは、０．１〜１０ｎｍ、好ましくは１〜１０ｎｍ、
より好ましくは、２〜５ｎｍとされる。この値が０．１
未満となると、反強磁性化プロモ−ト層１９そのものの
効果が発現しなくなってしまう。また、この値が１０ｎ
ｍを超えて層厚が厚くなりすぎると、反強磁性化プロモ
−ト層１９の電気抵抗が小さくなり、本来この部分に流
れてほしくないセンス電流が流れてしまい、出力低下に
つながるという不都合がある。
【００５２】（２）反強磁性層５０として、ＮｉＭｎを
用いた場合 反強磁性層５０として用いられるＮｉＭｎの組成割合
（原子％）は、通常、Ｍｎが、４０〜６０ａｔ％とされ
る。Ｍｎ含有量がこの範囲を外れると、一般に、規則結
晶構造を形成できなくなり、反強磁性を示さなくなって
しまう。
【００５３】反強磁性層５０として、ＮｉＭｎを用いた
場合、反強磁性化プロモ−ト層１９は、Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，ＲｅおよびＯｓの中から選定された少
なくとも１種から構成される。
【００５４】このように選定された反強磁性化プロモ−
ト層１９の最密面内の格子定数Ｌｐは、ＮｉＭｎからな
る反強磁性層の（１１１）結晶配向面内の格子定数Ｌｐ
（この場合、Ｌｐ＝２．５７Å）との関係において、Ｌ
ｐ／Ｌａ比が、０．９〜１．１の範囲内という要件を満
たしている。上記元素の中で、より好ましい材料は、Ｐ
ｄ，ＩｒおよびＲｈであり、さらに最も好ましい材料
は、Ｒｈ，Ｐｄである。反強磁性化プロモ−ト層１９は
上記の元素を含む合金でも良く、合金の好適例として
は、例えば、ＰｔＲｈ，ＮｉＲｈなどが挙げられ、これ
らの中では、特に、ＰｔＲｈが好ましい。
【００５５】このような反強磁性化プロモ−ト層１９の
厚さは、上記（１）の場合と同様に、０．１〜１０ｎ
ｍ、好ましくは１〜１０ｎｍ、より好ましくは、２〜５
ｎｍとされる。この値が０．１未満となると、反強磁性
化プロモ−ト層１９そのものの効果が発現しなくなって
しまう。また、この値が１０ｎｍを超えて層厚が厚くな
りすぎると、反強磁性化プロモ−ト層１９の電気抵抗が
小さくなり、本来この部分に流れてほしくないセンス電
流が流れてしまい、出力低下につながるという不都合が
ある。
【００５６】反強磁性層５０の厚さは、５〜１００ｎ
ｍ、好ましくは５〜８０ｎｍ、より好ましくは５〜５０
ｎｍ、更に好ましくは５〜３０ｎｍの範囲とするのがよ
い。反強磁性層５０の厚さが、５ｎｍより薄くなると交
換結合磁界Ｈuaやブロッキング温度Ｔｂが急激に小さく
なってしまう。逆に厚い分は余り問題がないが、あまり
厚すぎるとＭＲヘッドとしてのギャップ長（シールド−
シールド間の長さ）が大きくなってしまい、超高密度磁
気記録に適さなくなってしまう。従って、１００ｎｍよ
り小さいほうがよい。
【００５７】強磁性層４０は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍ
ｎ，Ｃｒ，Ｄｙ，Ｅｒ，Ｎｄ，Ｔｂ，Ｔｍ，Ｃｅ，Ｇｄ
等やこれらの元素を含む合金や化合物から構成される
が、特に、（Ｃｏz Ｎｉ1-z ）w Ｆｅ1-w （ただし、重
量で０．４≦ｚ≦１．０、０．５≦ｗ≦１．０である）
で表される組成で構成することが好ましい。これらの組
成範囲を外れると、大きな電気抵抗の変化が得られなく
なるという不都合が生じる。
【００５８】このような強磁性層４０の厚さは、１．６
〜１０ｎｍ、より好ましくは、２〜６ｎｍとされる。こ
の値が、１．６ｎｍ未満となると、磁性層としての特性
が失われる。この一方で、この値が１０ｎｍを超える
と、前記反強磁性層５０からのピン止め磁界が小さくな
り、この強磁性層のピン止め効果が十分に得られなくな
る。
【００５９】このような強磁性層４０は上述のごとく反
強磁性層５０と直接接しているため、所定の温度での熱
処理後、両者に直接層間相互作用が働き、強磁性層４０
の磁化回転が阻止される。一方、後に詳述する軟磁性層
２０は、外部からの信号磁場により、自由にその磁化を
回転させることができる。その結果、軟磁性層２０と強
磁性層４０との両者の磁化に相対的な角度が生み出さ
れ、この磁化の向きの違いに起因した大きなＭＲ効果が
得られる。
【００６０】軟磁性層２０は、軟磁性特性を示すＦｅ，
Ｎｉ，Ｃｏ等やこれらの元素を含む合金や化合物から構
成されるが、保磁力Ｈｃの小さな磁性層を用いた方がＭ
Ｒ曲線の立ち上がりが急峻となり、好ましい結果が得ら
れる。軟磁性層２０を下記に示すような２層構造にする
ことは、特に好ましい態様である。すなわち、非磁性金
属層３０側からＣｏ（コバルト）単体あるいはＣｏを８
０重量％以上含む合金より構成された第１の軟磁性層
と、（Ｎｉx Ｆｅ1-x ）y Ｃｏ1-y （ただし、重量で
０．７≦ｘ≦０．９、０．５≦ｙ≦１．０）で表わされ
る組成である第２の軟磁性層との２層積層体として構成
する。このような構成とすることにより、Ｃｏリッチな
第１の軟磁性層が拡散ブロッキング層として働き、第２
の軟磁性層側から非磁性金属層３０側へとＮｉの拡散を
防止することができる。また、Ｃｏリッチな第１の軟磁
性層は電子の散乱能力を増大させるため、ＭＲ変化率が
向上するという効果も発現する。なお、第２の軟磁性層
は、ソフト磁性を維持させるために上記組成範囲内で形
成される。
【００６１】このような軟磁性層２０の厚さは、２〜１
５ｎｍ、好ましくは、３〜１５ｎｍ、さらに好ましく
は、５〜１５ｎｍとされる。この値が、２ｎｍ未満とな
ると、良好な軟磁性層としての特性が得られない。この
一方で、この値が１５ｎｍを超えると、多層膜全体の厚
さが厚くなり、磁性多層膜全体の抵抗が大きくなり、Ｍ
Ｒ効果が減少してしまう。なお、軟磁性層２０を上記の
ように２層積層体とした場合には、Ｃｏリッチの第１の
軟磁性層の厚さを、０．４ｎｍ以上確保すればよい。
【００６２】このような軟磁性層２０と前記強磁性層４
０との間に介在される非磁性金属層３０は、効率的に電
子を導くために、伝導性のある金属が望ましい。より具
体的には、Ａｕ、Ａｇ、およびＣｕの中から選ばれた少
なくとも１種、またはこれらの少なくとも１種以上を６
０ｗｔ％以上含む合金等が挙げられる。
【００６３】このような非磁性金属層３０の厚さは、
１．５〜４ｎｍであることが好ましい。この値が１．５
ｎｍ以下になると、このものを介して配置されている軟
磁性層２０と強磁性層４０とが交換結合してしまい、軟
磁性層２０と強磁性層４０とのスピンがそれぞれ独立に
機能しなくなってしまうという不都合が生じる。この値
が４ｎｍを超えると、上下に位置する軟磁性層２０と強
磁性層４０の界面で散乱される電子の割合が減少してし
まい、ＭＲ変化率の減少が起こってしまうという不都合
が生じる。
【００６４】保護層８０は、通常、成膜プロセスの過程
での磁性多層膜表面の酸化を防止し、その上部に形成さ
れる電極材料とのぬれ性や、密着強度の向上という目的
のために形成される。保護層８０は、Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，
Ｃｒ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ等の材質から形成される。厚さ
は、通常、３〜３０ｎｍ程度とされる。
【００６５】基板１５は、ガラス、ケイ素、ＭｇＯ、Ｇ
ａＡｓ、フェライト、アルティック、ＣａＴｉＯ3 等の
材料により形成される。厚さは、通常、０．５〜１０ｍ
ｍ程度とされる。
【００６６】下地層１７は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｔｉ，Ｃｒ，
Ｚｒ、より好ましくはＴａ，Ｈｆ，Ｔｉ，Ｚｒの材質か
ら形成される。厚さは、１〜２０ｎｍ、好ましくは１〜
１０ｎｍ、さらに好ましくは、１〜５ｎｍとされる。こ
の下層層１７の厚さはうすい程よいが、その効果が十分
に発現されるためには、１ｎｍ以上がよい。１ｎｍ未満
では、連続した薄膜とすることが困難であり、下地層１
７そのものの効果がない。また、２０ｎｍを超えると、
高密度記録に適さなくなる。
【００６７】このような下地層１７と前記反強磁性化プ
ロモ−ト層１９と前記反強磁性層５０との組み合わせに
より、交換結合磁界の温度特性が良好となる。すなわ
ち、ＭＲヘッドに組み立てて実際にヘッドとして動作さ
せた場合に、ヘッド温度は、１００〜１５０℃程度に上
昇する（以下、動作温度という）が、この動作温度にお
いて交換結合磁界の劣化が極めて少なくなる。このこと
は後述する実験例より明らかになる。
【００６８】各層の材質及び層厚を上記のように規定
し、さらに、少なくとも軟磁性層２０の成膜時に、後述
する膜面内の一方向に外部磁場を印加して、異方性磁界
Ｈｋを２〜２０Oe、より好ましくは２〜１６Oe、特に２
〜１０Oe付与することが好ましい。
【００６９】軟磁性層の異方性磁界Ｈｋが２Oe未満とな
ると、保磁力と同程度となってしまい、０磁場を中心と
した直線的なＭＲ変化曲線が実質的に得られなくなるた
め、ＭＲ素子としての特性が劣化する。また２０Oeより
大きいと、この膜をＭＲヘッド等に適用した場合、出力
が低下しやすく、かつ分解能が低下する。ここでこれら
のＨｋは、外部磁場として成膜時に１０〜３００Oeの磁
場を印加することで得られる。外部磁場が１０Oe以下で
はＨｋを誘起するのに十分ではないし、また、３００Oe
を越えても効果は変わらないが、磁場発生のためのコイ
ルが大きくなってしまい、費用もかさんで非効率的であ
る。
【００７０】上述してきた磁性多層膜１をそれぞれ繰り
返し積層したものを、磁気抵抗効果膜とすることもでき
る。磁性多層膜の繰り返し積層回数ｎに特に制限はな
く、目的とする磁気抵抗変化率等に応じて適宜選択すれ
ばよい。昨今の磁気記録の超高密度化に対応するために
は、磁性多層膜の全層厚が薄いほど良い。しかし薄くな
ると通常、ＭＲ効果は同時に小さくなってしまうが、本
発明に用いられる磁性多層膜は、繰り返し積層回数ｎが
１の場合でも十分実用に耐えうる多層膜を得ることがで
きる。また、積層数を増加するに従って、抵抗変化率も
増加するが、生産性が悪くなり、さらにｎが大きすぎる
と素子全体の抵抗が低くなりすぎて実用上の不便が生じ
ることから、通常、ｎを１０以下とするのが好ましい。
ｎの好ましい範囲は１〜５である。
【００７１】前記磁性多層膜１の各層の成膜は、スパッ
タリングにて行なわれる。磁性多層膜１の成膜、特に、
反強磁性層５０の成膜に際して、真空成膜装置内の到達
圧力は２×１０-9Ｔｏｒｒ以下、好ましくは８×１０
-10 Ｔｏｒｒ以下、さらに好ましくは２×１０-10 Ｔｏ
ｒｒ以下に設定される。到達圧力とは、成膜開始前の成
膜装置内の圧力として定義され、成膜時の圧力とは異な
る。
【００７２】到達圧力２×１０-9Ｔｏｒｒ以下という範
囲は、膜質の向上という観点から、従来より提案されて
いない範囲のものである。到達圧力２×１０-9Ｔｏｒｒ
以下の条件を達成するためには、一般には行なわれてい
ないスパッタ装置の構成が必要となる。すなわち、真空
シール部分をすべて金属ガスケットとすること、装置を
全てステンレスもしくはＡｌで形成すること、装置の組
み上げ時に真空中高温でガス出しすること、および排気
動作の中で真空槽全体を高温にベーキングして残留ガ
ス、Ｈ2 Ｏ分を徹底的に強制排気すること、および２×
１０-9Ｔｏｒｒ以下での動作が可能な特殊な排気ポンプ
を使用することが必要である。
【００７３】また、スパッタリングで用いられるターゲ
ットに含有される酸素濃度は、反強磁性層５０の形成の
場合、１〜６００原子ｐｐｍ、好ましくは１〜５００原
子ｐｐｍ、より好ましくは１〜３００原子ｐｐｍに設定
するのがよい。ここで、ターゲットに含有される酸素濃
度とは、ターゲットの一部を用いて燃焼させ生成したＣ
Ｏ2 ガス量を用いて分析される。さらに、スパッタ時に
導入されるスパッタガス中の不純物（例えば、Ｈ2 Ｏ、
ＣＯ2 、Ｈｅ等）の濃度の合計は、０．１〜１００原子
ｐｐｂ、好ましくは、０．１〜５０原子ｐｐｂ、さらに
好ましくは０．１〜１０原子ｐｐｂ、またさらに好まし
くは０．１〜５原子ｐｐｂに設定するのがよい。特に、
スパッタガス中のＨ2 Ｏ不純物濃度は、膜質に影響を及
ぼしやすく４０原子ｐｐｂ以下、好ましくは１０原子ｐ
ｐｂ以下、さらに好ましくは５原子ｐｐｂ以下に設定す
るのがよい。なお、実際の成膜が行われている間の真空
成膜装置内の運転圧力は、通常、１×１０-4〜１×１０
-2Ｔｏｒｒに設定される。
【００７４】本発明における磁性多層膜１の各層の成膜
は、それぞれ、上記の成膜条件に従って行うことが、磁
気抵抗効果膜の特性をさらに向上させるために望まし
い。
【００７５】基板１５としては、前述したようにガラ
ス、ケイ素、ＭｇＯ、ＧａＡｓ、フェライト、アルティ
ック、ＣａＴｉＯ3 等を用いることができる。成膜に際
しては、前述したように軟磁性層２０成膜時に、膜面内
の一方向に１０〜３００Oeの外部磁場を印加することが
好ましい。これにより、軟磁性層２０に異方性磁場Ｈｋ
を付与することができる。なお、外部磁場の印加方法
は、軟磁性層２０成膜時のみ、磁場の印加時期を容易に
制御できる。例えば電磁石等を備えた装置を用いて印加
し、反強磁性層５０成膜時は印加しない方法であっても
よい。あるいは、成膜時を通して常に一定の磁場を印加
する方法であってもよい。
【００７６】また、前述したように、少なくとも軟磁性
層２０の成膜時に膜面内の一方向に外部磁場を印加して
異方性磁場Ｈｋを誘起することで、さらに高周波特性を
優れたものとすることができる。
【００７７】さらに、反強磁性層５０を成膜する際に
は、軟磁性層２０を成膜する際の印加磁場の方向と垂直
方向に磁場を印加すると良い。つまり磁性多層膜の膜面
内でかつ、測定電流と直角方向となる。ここで印加する
磁場の大きさは１０〜３００Oeの範囲にあればよい。こ
の直角化処理を予め施しておくことにより、磁気抵抗効
果膜の成膜後に熱処理を行えば、反強磁性層５０により
強磁性層４０の磁化の方向が確実に印加磁場方向（測定
電流と直角方向）に固着され、信号磁場によってその向
きを容易に変えうる軟磁性層２０の磁化と最も合理的に
反平行状態を作り出すことができる。もっともこれは必
要条件ではなく、反強磁性層を成膜する際、および軟磁
性層を成膜する際に印加する磁場の方向が同じ向きであ
っても良い。この時は磁性多層膜の成膜後、工程中で１
５０〜３００℃、特に２００℃程度の熱処理を行う際
に、短冊短辺方向（軟磁性層２０を成膜する際の印加磁
場の方向と垂直方向）に磁場を印加しながら、温度を下
げていくと良い。
【００７８】また、本発明においては、用いる反強磁性
層５０の材質の関係上、磁性多層膜の成膜完了時点で
は、反強磁性層５０と強磁性層４０との交換結合は生じ
ていない。そのため、磁性多層膜の成膜後に交換結合を
生じさせるための熱処理が必要になるが、本発明の場
合、反強磁性層５０に接して特定の材質からなる反強磁
性化プロモ−ト層１９を形成しているために、この熱処
理温度は従来の処理温度に比べて極めて低く設定でき
る。例えば、２５０℃以下、特に、２２０〜２５０℃の
範囲の熱処理温度で、所望の大きさの交換結合が生じ
る。このように比較的低い温度での熱処理操作で交換結
合が可能になるため、スピンバルブ膜そのものに及ぼす
熱ダメージが極めて小さく、重要な膜特性であるＭＲ変
化率(MR Ratio)の劣化は極めて少ない。
【００７９】図４には、磁気抵抗効果膜の他の実施形態
が示される。図中、上述してきた符号と同一符号は、同
一の構成部材を示す。図４に示される磁気抵抗効果膜４
（磁性多層膜３）が上述してきた図１に示される磁気抵
抗効果膜２（磁性多層膜１）と異なる点は、基板１５と
反強磁性化プロモ−ト層１９との間の下地層１７を省略
した点にある。この場合には、磁気抵抗効果膜全体の膜
厚を薄くすることができるために、高密度磁気記録に対
応したＭＲヘッドの狭ギャップ化に有利となるというメ
リットがある。
【００８０】上記の実施の態様で説明した、磁性多層膜
を備える磁気抵抗効果膜は、磁気抵抗効果型ヘッド（Ｍ
Ｒヘッド）、ＭＲセンサ、強磁性メモリ素子、角度セン
サ等に応用される。
【００８１】以下、磁気抵抗効果膜２（図１）を磁気抵
抗効果型ヘッドに応用した例を挙げて説明する。本発明
における磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）として
は、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を示す磁性多層膜を備
えるスピンバルブヘッドが好適例として挙げられる。
【００８２】以下、磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッ
ド）としてスピンバルブヘッドを採り挙げて説明する。
【００８３】図５に示されるように磁気抵抗効果型ヘッ
ド（ＭＲヘッド）１５０は、信号磁場を感磁するための
感磁部分としての磁気抵抗効果膜２００と、この磁気抵
抗効果膜２００の両端部２００ａ，２００ａに形成され
た電極部１００，１００とを有している。そして、感磁
部分としての磁気抵抗効果膜２００の端部２００ａ，２
００ａは、その両端部全体が電極部１００，１００に接
する状態で接続されていることが好ましい。なお、導体
膜１２０，１２０は、前記電極部１００，１００を介し
て磁気抵抗効果膜２００と導通している。本発明では、
後の説明をわかりやすくするために、便宜上、導体膜１
２０と電極部１００とに分けているが、導体膜１２０と
電極部１００は、本来一体的に薄膜形成法により形成さ
れている場合が多く、これらは一つ部材と考えてもよ
い。
【００８４】ＭＲヘッドにおける感磁部分としての磁気
抵抗効果膜２００は、前記図１に示される磁性多層膜１
を有する磁気抵抗効果膜２と実質的に同様な積層構造の
ものが用いられる。すなわち、磁気抵抗効果膜２００
は、実質的に図１に示される磁性多層膜を有する磁気抵
抗効果膜２に置換され、その結果、磁気抵抗効果膜２０
０は、非磁性金属層３０と、非磁性金属層３０の一方の
面に形成された強磁性層４０と、非磁性金属層３０の他
方の面に形成された軟磁性層２０と、前記強磁性層４０
の磁化の向きをピン止めするために強磁性層４０の非磁
性金属層３０と接する面と反対側の面に形成された反強
磁性層５０と、この反強磁性層５０の強磁性層４０と接
する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト
層１９を有している。
【００８５】磁気抵抗効果膜２００は、いわゆるスピン
バルブ型の磁気抵抗変化を示す。スピンバルブ型の磁気
抵抗変化とは、非磁性金属層３０と、非磁性金属層３０
の一方の面に形成された強磁性層４０と、非磁性金属層
３０の他方の面に形成された軟磁性層２０と、前記強磁
性層４０の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の
上に形成された反強磁性層５０とを有する磁性多層膜に
おいて、外部の信号磁界が０の時に軟磁性層２０とピン
止めされた強磁性層４０のスピンの成す角度が、鋭角方
向から見てほぼ、９０度に近く設定されているものをい
う。実際は４５〜９０度の角度であることが多いが、特
に好ましくは９０度（磁化の直交化）に設定するのがよ
い。磁気抵抗効果曲線（ＭＲ曲線）が、外部磁場が０の
ときを中心にしてプラス、マイナスの外部磁場に対し、
左右非対称となるようにするためである。
【００８６】この磁化の直交化を図るために、磁性多層
膜１を磁場中で真空熱処理を行う必要がある。この処理
を直交化熱処理と呼び、この時の温度を直交化温度と呼
ぶ。この直交化熱処理の際、反強磁性層５０の磁化方向
のみ変化させることが望ましい。この直交化温度は、軟
磁性層２０の誘導磁気異方向性が消失する温度よりも低
いことが望ましい。軟磁性層２０の誘導磁気異方向性が
消失する温度よりも高い温度で、直交化熱処理を行う
と、軟磁性層２０の磁化方向が外部磁界に対して磁化容
易軸方向となり、外部磁界に対する磁気抵抗効果曲線に
ヒステリシスを持ってしまい線形性に問題が生じる。同
時に出力が低下してしまう。また、軟磁性層２０の誘導
磁気異方向性が消失する温度よりも低過ぎる場合には、
磁気記録システム内のＭＲセンサ動作中、およびスピン
バルブヘッド作製プロセス時に加わる温度により交換結
合磁界Ｈuaの劣化が生じ、スピンバルブ膜として機能で
きないという問題がある。
【００８７】本発明では、上述したように反強磁性層５
０に接して特定の材質からなる反強磁性化プロモ−ト層
１９を形成しているために、比較的低い温度での熱処理
操作で交換結合が可能になる。そのため、スピンバルブ
膜そのものに及ぼす熱ダメージが極めて小さく、重要な
膜特性であるＭＲ変化率(MR Ratio)の劣化は極めて少な
い。
【００８８】図５に示されるように磁気抵抗効果型ヘッ
ド（ＭＲヘッド）１５０には、磁気抵抗効果膜２００お
よび電極部１００，１００を上下にはさむようにシール
ド層３００，３００が形成されるとともに、磁気抵抗効
果膜２００とシールド層３００，３００との間の部分に
は非磁性絶縁層４００が形成される。
【００８９】ここで感磁部分としての磁気抵抗効果膜２
００に用いられる強磁性層４０、非磁性金属層３０、軟
磁性層２０、反強磁性層５０、および反強磁性化プロモ
−ト層１９は、それぞれ、前記磁性多層膜の実施例で述
べたものと同様の材質、厚さのものを用いることが望ま
しい。
【００９０】図５に示すように、電流を流す電極部１０
０を磁気抵抗効果膜２００の積層方向にその端部２００
ａ，２００ａ全体が接する構造とする。すると、電子は
軟磁性層２０と強磁性層４０に挟まれた部分を中心に流
れつつ、軟磁性層２０と強磁性層４０とのスピンの方向
によって磁気散乱され、素子の抵抗が大きく変化する。
したがって微小な外部磁場の変化を大きな電気抵抗の変
化として検出することができるのである。
【００９１】また、本願発明のスピンバルブ膜を備える
ＭＲヘッドは、図６に示されるようなヘッド構造とする
ことが特に好ましい。すなわち、感磁部分である磁気抵
抗効果膜２００と測定電流を流すための電極部１００と
の間に、図示のごとく磁気抵抗効果膜２００側から連結
用軟磁性層５２０および反強磁性層８００（ないしは硬
磁性層８００）を順次介在させる。しかも、連結用軟磁
性層５２０および反強磁性層８００（ないしは硬磁性層
８００）の一方端側は、磁気抵抗効果膜２００の上部２
００ａ（軟磁性層に近い方向）の一部分を覆うように、
かつ他方端側は図示のごとく電極部１００下面１０１ま
で潜り込んで形成される。さらに、電極部１００のヘッ
ド中央側に位置する端部１０２は、磁気抵抗効果膜２０
０の上部２００ａ（軟磁性層に近い方向）の一部分を覆
い、かつ、連結用軟磁性層５２０および反強磁性層８０
０の上部端部５２０ａ，８００ａをもそれぞれ覆うよう
に形成される。なお、連結用軟磁性層５２０としては、
例えば、ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＣｒ，ＮｉＦｅＲｈ，Ｎｉ
ＦｅＲｕ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＡｌＳｉ，ＦｅＺｒＮ等
（厚さ１０ｎｍ程度）が用いられ、反強磁性層８００と
しては、Ｒｕ5 Ｒｈ15Ｍｎ，ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ，Ｐｔ
Ｍｎ，α−Ｆｅ2 Ｏ3 等（厚さ５０ｎｍ程度）が用いら
れ、硬磁性層８００としては、ＣｏＰｔ，ＣｏＰｔＣｒ
等（厚さ５０ｎｍ程度）が用いられる。
【００９２】このような構成とすることにより、磁気抵
抗効果膜２００に形成される連結用軟磁性層５２０およ
び反強磁性層８００の両方の効果によって極めて効率的
に縦バイアスを付与することができ、バルクハウゼンノ
イズを抑制したＭＲヘッド特性が得られる。また、電極
部１００の端部１０２が、前述のように磁気抵抗効果膜
２００を覆うように形成されていることにより、素子端
部での信号磁場の低下がなく、しかも１μｍ以下のよう
な狭トラック幅の形成が容易なＭＲヘッドが提供でき
る。
【００９３】
【実施例】上述してきた磁気抵抗効果膜の発明、および
これを用いた磁気抵抗効果型ヘッドの発明を以下に示す
具体的実験例によりさらに詳細に説明する。
【００９４】〔実験例Ｉ〕ＤＣマグネトロンスパッタリ
ング装置を用い、ガラス基板１５の上に下地層１７（Ｔ
ａ；厚さ５ｎｍ）、反強磁性化プロモ−ト層１９（厚さ
５ｎｍ）、ピン止め層としての反強磁性層５０（ＰｔＭ
ｎ；厚さ３０ｎｍ）、強磁性層４０（Ｃｏ；厚さ１０ｎ
ｍ）、保護層８０（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）を順次積層し
て、試作サンプルを作製した。なお、反強磁性層５０の
ＰｔＭｎは、Ｍｎ＝４９ａｔ％とした。
【００９５】反強磁性化プロモ−ト層の組成は、下記表
１に示される種々の材料を用い、各種の試作サンプルを
作製した。表１中、Ｌａは反強磁性層５０（ＰｔＭｎ）
の（１１１）結晶配向面内の格子定数（単位Å）であ
り、Ｌｐは反強磁性化プロモ−ト層１９の最密面内の格
子定数（単位Å）である。
【００９６】サンプル作製後、下記表１に示される種々
の熱処理条件で、磁界中熱処理を施し、当該熱処理完了
後、各サンプルの磁化曲線の測定を行ない、反強磁性層
と強磁性層との交換結合の大きさを下記の要領で評価し
た。さらに、熱処理完了後、各サンプルのＸ線プロファ
イルを測定し、反強磁性層５０の結晶配向面を確認し
た。
【００９７】（１）交換結合による交換結合磁界Ｈuaお
よび交換結合エネルギーＪk 交換結合磁界Ｈuaは、例えば、図７に示されるような磁
化曲線において、原点ＦからシフトしたＥ点（Ｃ点とＤ
点の中間）の磁界として定義される。図中、磁化曲線Ａ
は磁化容易軸方向（熱処理時に磁場を印加した方向）、
磁化曲線Ｂは磁化困難軸方向を示している。
【００９８】交換結合エネルギーＪk は、Ｊk ＝Ｍs ・
Ｈua・ ｄ の式より算出され、ここで、Ｍs は強磁性層
の飽和磁化、ｄは強磁性層の厚さを示す。ピンニングさ
れる強磁性層に同じ材料と層厚を用いた場合、Ｊk の値
が大きいほどシフトする磁場Ｈuaが大きくなり、ＭＲヘ
ッドとしての動作が安定となる。
【００９９】（２）反強磁性層５０の結晶配向面 熱処理完了後、各サンプルのＸ線プロファイルを測定
し、反強磁性層５０の結晶配向面を確認した。本発明で
は、（１１１）結晶配向面に配向していることが必要で
ある。Ｘ線プロファイルの測定チャートの一例を図１０
に示す。図１０の例では、反強磁性層としてＰｔＭｎ
を、反強磁性化プロモ−ト層としてＰｔを用いている。
図１０において、本発明の反強磁性層は、２θ＝４０de
g.近傍でピーク強度が極めて大きくなっており、（１１
１）結晶配向面に配向していることが確認できる。
【０１００】結果を下記表１に示す。
【０１０１】
【表１】 表１に示される結果より、反強磁性層５０組成がＰｔＭ
ｎの場合であって、本発明の反強磁性化プロモ−ト層が
形成されているサンプルは、いずれも２２０℃の比較的
低い温度といえる熱処理により、交換結合エネルギーＪ
k は、０．２ｅｒｇ／ｃｍ2 以上の値となっていること
がわかる。なかでも特に、Ｐｔからなる反強磁性化プロ
モ−ト層を用いた場合は、交換結合エネルギーが０．２
４ｅｒｇ／ｃｍ2 を超え、極めて優れた効果を発現して
いることがわかる。次いで、０．２３ｅｒｇ／ｃｍ2 以
上の交換結合エネルギーが得られるＰｄ，ＰｔＲｈ，Ｒ
ｈからなる反強磁性化プロモ−ト層が良好であることが
わかる。なお、交換結合エネルギーＪk 値の判断基準を
０．２ｅｒｇ／ｃｍ2 以上とするのは、ヘッドとしてア
センブリした時に、反強磁性層５０と強磁性層４０との
交換結合が十分大きく、十分な品質特性が保証できるよ
うにするためである。
【０１０２】〔実験例ＩＩ〕ＤＣマグネトロンスパッタ
リング装置を用い、ガラス基板１５の上に下地層１７
（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）、反強磁性化プロモ−ト層１９
（厚さ５ｎｍ）、ピン止め層としての反強磁性層５０
（ＮｉＭｎ；厚さ３０ｎｍ）、強磁性層４０（Ｃｏ；厚
さ１０ｎｍ）、保護層８０（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）を順次
積層して、試作サンプルを作製した。なお、反強磁性層
５０のＮｉＭｎは、Ｍｎ＝５５ａｔ％とした。
【０１０３】反強磁性化プロモ−ト層の組成は、下記表
２に示される種々の材料を用い、各種の試作サンプルを
作製した。反強磁性化プロモ−ト層の組成は、下記表１
に示される種々の材料を用い、各種の試作サンプルを作
製した。表１中、Ｌａは反強磁性層５０（ＮｉＭｎ）の
（１１１）結晶配向面内の格子定数（単位Å）であり、
Ｌｐは反強磁性化プロモ−ト層１９の最密面内の格子定
数（単位Å）である。
【０１０４】サンプル作製後、下記表２に示される種々
の熱処理条件で、磁界中熱処理を施し、当該熱処理完了
後、各サンプルの磁化曲線の測定を行ない、反強磁性層
と強磁性層との交換結合の大きさを上記実験例Ｉの場合
と同様の要領で評価した。さらに、熱処理完了後、上記
実験例Ｉの場合と同様の要領でＸ線プロファイルを測定
し、反強磁性層５０の結晶配向面を確認した。
【０１０５】結果を下記表２に示す。
【０１０６】
【表２】 表２に示される結果より、反強磁性層５０組成がＮｉＭ
ｎの場合であって、本発明の反強磁性化プロモ−ト層が
形成されているサンプルは、いずれも２２０℃の比較的
低い温度といえる熱処理により、交換結合エネルギーＪ
k は、０．１９ｅｒｇ／ｃｍ2 以上の値となっているこ
とがわかる。なかでも特に、Ｒｈからなる反強磁性化プ
ロモ−ト層を用いた場合は、交換結合エネルギーが０．
２２ｅｒｇ／ｃｍ2 を超え、極めて優れた効果を発現し
ていることがわかる。次いで、０．２１ｅｒｇ／ｃｍ2
を超える交換結合エネルギーが得られるＰｄ、次いで、
０．２０ｅｒｇ／ｃｍ2 以上の交換結合エネルギーが得
られるＰｔＲｈ，Ｐｔからなる反強磁性化プロモ−ト層
が良好であることがわかる。
【０１０７】〔実験例ＩＩＩ〕上記実験例Ｉの結果、特
に、好ましい結果が得られた反強磁性化プロモ−ト層の
組成Ｐｔ，Ｐｄ，ＰｔＰｈ，Ｐｈについて、膜厚の影響
を調べる実験を行った。すなわち、ＤＣマグネトロンス
パッタリング装置を用い、ガラス基板１５の上に下地層
１７（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）、反強磁性化プロモ−ト層１
９、ピン止め層としての反強磁性層５０（ＰｔＭｎ；厚
さ３０ｎｍ）、強磁性層４０（Ｃｏ；厚さ１０ｎｍ）、
保護層８０（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）を順次積層して、試作
サンプルを作製した。
【０１０８】反強磁性化プロモ−ト層の組成および膜厚
は、下記表３に示される通りとした。
【０１０９】サンプル作製後、２２０℃−５時間の熱処
理条件で磁場中アニール処理を施し、さらに当該熱処理
完了後、各サンプルの磁化曲線の測定を行ない、反強磁
性層と強磁性層との交換結合の大きさを上記と同様の要
領で評価した。
【０１１０】結果を下記表３に示す。
【０１１１】
【表３】 表３に示される結果より、反強磁性化プロモ−ト層の好
適な膜厚は、１〜１０ｎｍであることがわかる。なお、
膜厚が１ｎｍ未満となると、膜厚の成膜制御および測定
精度が十分とはいえなくなり、測定のかなりのばらつき
が生じるが、多くのデータを蓄積して検討した結果、膜
厚の下限は０．１ｎｍ程度まで、十分な効果が期待でき
ることが確認できた。また、Ｔａからなる下地層１７を
設けないサンプルについても、表３と同様な結果が得ら
れることが確認できた。
【０１１２】〔実験例ＩＶ〕上記実験例ＩＩの結果、特
に、好ましい結果が得られた反強磁性化プロモ−ト層の
組成Ｐｈ，Ｐｄ，Ｐｔ，ＰｔＰｈについて、膜厚の影響
を調べる実験を行った。すなわち、ＤＣマグネトロンス
パッタリング装置を用い、ガラス基板１５の上に下地層
１７（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）、反強磁性化プロモ−ト層、
ピン止め層としての反強磁性層５０（ＮｉＭｎ；厚さ３
０ｎｍ）、強磁性層４０（Ｃｏ；厚さ１０ｎｍ）、保護
層８０（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）を順次積層して、試作サン
プルを作製した。
【０１１３】反強磁性化プロモ−ト層の組成および膜厚
は、下記表４に示される通りとした。
【０１１４】サンプル作製後、２２０℃−５時間の熱処
理条件で磁場中アニール処理を施し、さらに当該熱処理
完了後、各サンプルの磁化曲線の測定を行ない、反強磁
性層と強磁性層との交換結合の大きさを上記と同様の要
領で評価した。
【０１１５】結果を下記表４に示す。
【０１１６】
【表４】 表４に示される結果より、反強磁性化プロモ−ト層の好
適な膜厚は、１〜１０ｎｍであることがわかる。なお、
膜厚が１ｎｍ未満となると、膜厚の成膜制御および測定
精度が十分とはいえなくなり、測定のかなりのばらつき
が生じるが、多くのデータを蓄積して検討した結果、膜
厚の下限は０．１ｎｍ程度まで、十分な効果が期待でき
ることが確認できた。また、Ｔａからなる下地層１７を
設けないサンプルについても、表４と同様な結果が得ら
れることが確認できた。
【０１１７】〔実験例Ｖ〕以下の要領で実際に、図６に
示されるようなスピンバルブ（ＳＶ）タイプの磁気抵抗
効果型ヘッドを作製した。
【０１１８】まず、最初にスピンバルブ型の磁気抵抗効
果膜を作製した。すなわち、基板１５（Ａｌ2 Ｏ3 付き
のＡｌＴｉＣ）の上に、下地層１７（Ｔａ；厚さ５ｎ
ｍ）、反強磁性化プロモ−ト層１９（Ｐｔ；厚さ５ｎ
ｍ）、ピン止め層としての反強磁性層５０（ＰｔＭｎ；
厚さ３０ｎｍ）、強磁性層４０（Ｃｏ；厚さ１０ｎ
ｍ）、非磁性金属層３０（Ｃｕ；厚さ２．５ｎｍ）、軟
磁性層２０（ＮｉＦｅ；厚さ７ｎｍ）および保護層８０
（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）を順次積層して磁気抵抗効果型ヘ
ッドを作製した。
【０１１９】この磁気抵抗効果型ヘッドには、Ａｌ2 Ｏ
3 ギャップ膜を介して上部シールド層と下部シールド層
が形成されている。
【０１２０】この磁気抵抗効果型ヘッドには、図６に示
されるようなＭＲヘッド部を形成した。すなわち、連結
用軟磁性層５２０としてＮｉＦｅを厚さ１０ｎｍに形成
し、この連結用軟磁性層５２０の上に、反強磁性層８０
０としてＲｕ5 Ｒｈ15Ｍｎ20を厚さ１０ｎｍに形成し、
この上に、さらに、Ｔａからなる電極部１００を形成し
て図７に示される構成のスピンバルブ（ＳＶ）タイプの
磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。その後、１０-7Torr
の真空中で、測定電流方向と直角かつ面内方向に５００
Oeの磁界を印加しながら２２０℃から冷却し、強磁性層
のピン止め効果を誘起した（交換結合のための熱処理操
作）。
【０１２１】磁気抵抗効果型ヘッドのトラック幅は２μ
ｍとした。このときのＭＲ素子高さは１μｍ、感知電流
は４ｍＡとした。
【０１２２】この磁気抵抗効果型ヘッドサンプルＶ−１
を用いて、ＭＲ変化率（MR ratio)およびヘッド出力電
圧を確認したところ、ＭＲ変化率が７．８％，ヘッド出
力電圧３．０ｍＶが確認された。このヘッド出力は、通
常のスピンバルブヘッドの約１．５倍という極めて大き
な値である。
【０１２３】この磁気抵抗効果型ヘッドサンプルＶ−１
に準じて、下記表６に示されるように下地層および反強
磁性化プロモ−ト層の材質を種々変えた磁気抵抗効果型
ヘッドサンプルを作製し、これらについてＭＲ変化率
（MR ratio) およびヘッド出力電圧を測定した。結果を
下記表５に示した。
【０１２４】
【表５】 また、表５におけるサンプルＮｏ．Ｖ−２（下地層：Ｔ
ａ，反強磁性化プロモ−ト層：Ｒｈ）と、サンプルＮ
ｏ．Ｖ−１２（下地層：なし，反強磁性化プロモ−ト
層：Ｒｈ）と、比較サンプルＮｏ．Ｖ−１３（下地層：
Ｔａ，反強磁性化プロモ−ト層：なし）の各サンプルに
おける交換結合磁界の温度特性を調べて図１１のグラフ
に示した。図１１において横軸は、サンプル（スピンバ
ルブ膜）の温度である。縦軸は、各温度におけるサンプ
ルの結合磁界Ｈua（Ｔ）を、２５℃の室温における結合
磁界Ｈua（25）に対する比、Ｈua（Ｔ）／Ｈua（25）で
示したものである。サンプルＮｏ．Ｖ−２のグラフ曲線
が符号（１）で示され、サンプルＮｏ．Ｖ−１２のグラ
フ曲線が符号（２）で示され、サンプルＮｏ．Ｖ−１３
のグラフ曲線が符号（３）で示される。実際の動作環境
におけるヘッド（スピンバルブ膜）温度は、１００〜１
５０℃程度になり、特にこのような温度領域でＨua
（Ｔ）／Ｈua（25）の値が、できるだけ１に近い方が良
い。つまり、ヘッド温度が上昇しようとも、結合磁界Ｈ
uaが変化しないスピンバルブ膜が良い。このような観点
から、図１１のグラフを考察するに、符号（１）で示さ
れるサンプルＮｏ．Ｖ−２が交換結合磁界の温度特性が
最も好ましい。サンプルＮｏ．Ｖ−１およびサンプルＮ
ｏ．Ｖ−３〜サンプルＮｏ．Ｖ−１１についても、サン
プルＮｏ．Ｖ−２と同様にグラフ曲線（１）に近いもの
が得られた。この結果から分かるように、本発明で開示
される下地層材質と、反強磁性化プロモ−ト層材質と、
反強磁性層材質を備えるスピンバルブ膜は、極めて交換
結合磁界の温度特性が良く、実際の動作環境における耐
熱性が極めて良いことがわかる。
【０１２５】〔実験例ＶＩ〕上記実験例Ｖの磁気抵抗効
果型ヘッドサンプルＶ−１において、反強磁性化プロモ
−ト層をＲｈに、ピン止め層としての反強磁性層５０を
ＮｉＭｎに変えた。それ以外は、上記実験例Ｖのサンプ
ルＶ−１と同様にしてスピンバルブ（ＳＶ）タイプの磁
気抵抗効果型ヘッドサンプルＶＩ−１を作製した。この
磁気抵抗効果型ヘッドサンプルＶＩ−１を用いて、ＭＲ
変化率（MR ratio) およびヘッド出力電圧を確認したと
ころ、ＭＲ変化率が６。３％，ヘッド出力電圧３．０ｍ
Ｖが確認された。このヘッド出力は、通常のスピンバル
ブヘッドの約１．５倍という極めて大きな値である。
【０１２６】この磁気抵抗効果型ヘッドサンプルＶＩ−
１に準じて、下記表６に示されるように下地層および反
強磁性化プロモ−ト層の材質を種々変えた磁気抵抗効果
型ヘッドサンプルを作製し、これらについてＭＲ変化率
（MR ratio) およびヘッド出力電圧を確認した。結果を
下記表６に示した。
【０１２７】
【表６】 また、表６におけるサンプルＮｏ．ＶＩ−１（下地層：
Ｔａ，反強磁性化プロモ−ト層：Ｒｈ）と、サンプルＮ
ｏ．ＶＩ−１０（下地層：なし，反強磁性化プロモ−ト
層：Ｒｈ）と、比較サンプルＮｏ．ＶＩ−１１（下地
層：Ｔａ，反強磁性化プロモ−ト層：なし）の各サンプ
ルにおける交換結合磁界の温度特性を調べたところ、上
記図１１のグラフと同様な傾向が見られ、サンプルＮ
ｏ．ＶＩ−１が交換結合磁界の温度特性が最も好ましい
ことが確認できた。さらに、サンプルＮｏ．ＶＩ−２〜
サンプルＮｏ．ＶＩ−９についても、サンプルＮｏ．Ｖ
Ｉ−１と同様に良好な交換結合磁界の温度特性が得られ
ることが確認できた。この結果から分かるように、本発
明で開示される下地層材質と、反強磁性化プロモ−ト層
材質と、反強磁性層材質を備えるスピンバルブ膜は、極
めて交換結合磁界の温度特性が良く、実際の動作環境に
おける耐熱性が極めて良いことがわかる。
【０１２８】〔実験例ＶＩＩ〕図８には、本発明の磁気
抵抗効果膜をヨーク型ＭＲヘッドに応用した例が示され
る。ここでは、磁束を導くヨーク６００、６００の一部
に切り欠きを設け、その間に磁気抵抗効果膜２００が薄
い絶縁膜４００を介して形成されている。この磁気抵抗
効果膜２００には、ヨーク６００、６００で形成される
磁路の方向と平行または直角方向に電流を流すための電
極（図示せず）が形成されている。
【０１２９】〔実験例ＶＩＩＩ〕図９には、本発明にお
ける磁気抵抗効果膜をフラックスガイド型ＭＲヘッドに
応用した１例が示される。磁気抵抗効果膜２００は、高
比抵抗、高透磁率なフラックスガイド層７００，７１０
と磁気的に結合して形成されている。このフラッスガイ
ド層７００，７１０が間接的に信号磁界を磁気抵抗効果
膜２００に伝導する。また、非磁性絶縁層４００を介し
て、フラックスバックガイド層６００（磁気抵抗効果膜
２００を通った磁束の逃げ道）が形成される。また、フ
ラックスバックガイド層６００は、非磁性絶縁層４００
を介して磁気抵抗効果膜２００の両側に設置されても良
い。このヘッドの特徴は、記録媒体に磁界検出部を、ほ
ぼ接触に近いレベルまで接近させることができ、高い出
力を得ることができることにある。
【０１３０】
【発明の効果】上記の結果より本発明の効果は明らかで
ある。すなわち、本発明は、スピンバルブ型の磁気抵抗
効果膜において、反強磁性層の強磁性層と接する面と反
対側の面に反強磁性化プロモ−ト層を形成し、前記反強
磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＭｎ含
有化合物からなり、当該反強磁性層は、前記強磁性層と
の交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とす
る特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性
層は、（１１１）結晶配向面に配向されており、前記反
強磁性層の（１１１）結晶配向面内の格子定数Ｌａに対
する、前記反強磁性化プロモ−ト層の最密面内の格子定
数Ｌｐの比Ｌｐ／Ｌａが、０．９〜１．１の範囲内にあ
るように構成している。
【０１３１】従って、反強磁性層の規則化温度を低下せ
しめ、できるだけ低い熱処理温度（例えば２５０℃以
下）で、強磁性層との交換結合を生じさせることができ
る。これにより得られたスピンバルブ膜は、そのスピン
バルブ膜特性（例えば、ＭＲ変化率(MR Ratio)）の劣化
が極めて少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の磁気抵抗効果膜の断面図であ
る。
【図２】図２は、本発明の作用を説明するための磁気抵
抗効果膜、特に磁性多層膜の構造の模式図である。
【図３】図３は、本発明の作用を説明するための磁化曲
線とＭＲ曲線の模式図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態を示す磁気抵抗
効果膜の断面図である。
【図５】図５は、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの一例
を示す概略斜視図である。
【図６】図６は、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの磁気
抵抗効果膜と電極部との好適な接続状態を示す概略斜視
図である。
【図７】図７は、本発明のＭ−Ｈループを示す図であ
る。
【図８】図８は、本発明の磁気抵抗効果素子（磁性多層
膜）をヨーク型ＭＲヘッドに応用した１例を示す一部省
略断面図である。
【図９】図９は、本発明の磁気抵抗効果素子（磁性多層
膜）をフラックスガイド型ＭＲヘッドに応用した１例を
示す一部省略断面図である。
【図１０】図１０は、Ｘ線プロファイルの測定チャート
の一例を示すグラフである。
【図１１】図１１は、交換結合磁界の温度特性を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
１，３…磁性多層膜 ２，４…磁気抵抗効果膜 １５…基板 １７…下地層 １９…反強磁性化プロモ−ト層 ２０…軟磁性層 ３０…非磁性金属層 ４０…強磁性層 ５０…反強磁性層 ８０…保護層 ９０…記録媒体 ９３…記録面 １５０…磁気抵抗効果型ヘッド ２００…磁気抵抗効果膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−124823（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−63021（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−147635（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11B 5/39

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の
    面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に
    形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピ
    ン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面
    と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の
    強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性
    化プロモ−ト層と、を有する多層膜を備えてなるスピン
    バルブ型の磁気抵抗効果膜であって、 前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をも
    つＭｎ含有化合物からなり、当該反強磁性層は、前記強
    磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を
    必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記
    反強磁性層は、（１１１）結晶配向面に配向されてお
    り、 前記反強磁性層の（１１１）結晶配向面内の格子定数Ｌ
    ａに対する、前記反強磁性化プロモ−ト層の最密面内の
    格子定数Ｌｐの比Ｌｐ／Ｌａが、０．９〜１．１の範囲
    内にあることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
  2. 【請求項２】 前記（１１１）結晶配向面に配向された
    反強磁性層は、ＰｔＭｎあるいはＰｔＭｎを少なくとも
    ８０ａｔ％以上含む合金であり、 前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒ
    ｈ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ａｌ，Ｃｕ，ＡｕおよびＡｇの
    中から選定された少なくとも１種からなる請求項１に記
    載の磁気抵抗効果膜。
  3. 【請求項３】 前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｐｄ，
    Ｐｔ，ＲｈおよびＲｅの中から選定された少なくとも１
    種からなる請求項２に記載の磁気抵抗効果膜。
  4. 【請求項４】 前記（１１１）結晶配向面に配向された
    反強磁性層は、ＮｉＭｎあるいはＮｉＭｎを少なくとも
    ８０ａｔ％以上含む合金であり、 前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒ
    ｈ，Ｒｕ，ＲｅおよびＯｓの中から選定された少なくと
    も１種からなる請求項１に記載の磁気抵抗効果膜。
  5. 【請求項５】 前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｐｄ，
    ＩｒおよびＲｈの中から選定された少なくとも１種から
    なる請求項４に記載の磁気抵抗効果膜。
  6. 【請求項６】 前記反強磁性化プロモ−ト層の厚さが、
    ０．１〜１０ｎｍである請求項１ないし請求項５のいず
    れかに記載の磁気抵抗効果膜。
  7. 【請求項７】 基板の上に直接または下地層を介して、
    前記反強磁性化プロモ−ト層、前記反強磁性層、前記強
    磁性層、前記非磁性金属層、および前記軟磁性層が順
    次、積層された構造を有してなる請求項１ないし請求項
    ６のいずれかに記載の磁気抵抗効果膜。
  8. 【請求項８】 基板の上に下地層を設け、この下地層の
    上に、前記反強磁性化プロモ−ト層、前記反強磁性層、
    前記強磁性層、前記非磁性金属層、および前記軟磁性層
    が順次、積層された構造を有し、 前記下地層が、Ｔａ，Ｈｆ，ＺｒおよびＴｉの中から選
    定された少なくとも１種からなる請求項１ないし請求項
    ６のいずれかに記載の磁気抵抗効果膜。
  9. 【請求項９】 磁気抵抗効果膜と、導体膜と、電極部と
    を含む磁気抵抗効果型ヘッドであって、 前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果膜
    と導通しており、 前記磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層
    の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他
    方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の
    向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と
    接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強
    磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された
    反強磁性化プロモ−ト層とを有する多層膜を備えてなる
    スピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であり、 前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をも
    つＭｎ含有化合物からなり、当該反強磁性層は、前記強
    磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を
    必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記
    反強磁性層は、（１１１）結晶配向面に配向されてお
    り、 前記反強磁性層の（１１１）結晶配向面内の格子定数Ｌ
    ａに対する、前記反強磁性化プロモ−ト層の最密面内の
    格子定数Ｌｐの比Ｌｐ／Ｌａが、０．９〜１．１の範囲
    内にあることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
  10. 【請求項１０】 前記（１１１）結晶配向面に配向され
    た反強磁性層は、ＰｔＭｎあるいはＰｔＭｎを少なくと
    も８０ａｔ％以上含む合金であり、 前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒ
    ｈ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ａｌ，Ｃｕ，ＡｕおよびＡｇの
    中から選定された少なくとも１種からなる請求項９に記
    載の磁気抵抗効果型ヘッド。
  11. 【請求項１１】 前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｐ
    ｄ，Ｐｔ，ＲｈおよびＲｅの中から選定された少なくと
    も１種からなる請求項１０に記載の磁気抵抗効果型ヘッ
    ド。
  12. 【請求項１２】 前記（１１１）結晶配向面に配向され
    た反強磁性層は、ＮｉＭｎあるいはＮｉＭｎを少なくと
    も８０ａｔ％以上含む合金であり、 前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒ
    ｈ，Ｒｕ，ＲｅおよびＯｓの中から選定された少なくと
    も１種からなる請求項９に記載の磁気抵抗効果型ヘッ
    ド。
  13. 【請求項１３】 前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｐ
    ｄ，ＩｒおよびＲｈの中から選定された少なくとも１種
    からなる請求項１２に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
  14. 【請求項１４】 前記反強磁性化プロモ−ト層の厚さ
    が、０．１〜１０ｎｍである請求項９ないし請求項１３
    のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
  15. 【請求項１５】 前記磁気抵抗効果膜は、基板の上に直
    接または下地層を介して、前記反強磁性化プロモ−ト
    層、前記反強磁性層、前記強磁性層、前記非磁性金属
    層、および前記軟磁性層が順次、積層された構造を有し
    てなる請求項９ないし請求項１４のいずれかに記載の磁
    気抵抗効果型ヘッド。
  16. 【請求項１６】 基板の上に下地層を設け、この下地層
    の上に、前記反強磁性化プロモ−ト層、前記反強磁性
    層、前記強磁性層、前記非磁性金属層、および前記軟磁
    性層が順次、積層された構造を有し、 前記下地層が、Ｔａ，Ｈｆ，ＺｒおよびＴｉの中から選
    定された少なくとも１種からなる請求項９ないし請求項
    １４のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
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