JP3325853B2 - スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド及びスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フリー磁性層の厚
さ方向両側に非磁性導電層と固定磁性層と反強磁性層と
が積層されてなるスピンバルブ型薄膜磁気素子及びこの
スピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド及
びスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗効果型の磁気ヘッドには、磁気
抵抗効果を示す素子を備えたＭＲ（Magnetoresistive）
ヘッドと巨大磁気抵抗効果を示す素子を備えたＧＭＲ
（GiantMagnetoresistive）ヘッドとがある。ＭＲヘッ
ドにおいては、磁気抵抗効果を示す素子が磁性体からな
る単層構造とされている。一方、ＧＭＲヘッドにおいて
は、磁気抵抗効果を示す素子が複数の材料が積層されて
なる多層構造とされている。巨大磁気抵抗効果を生み出
す構造にはいくつかの種類があるが、比較的構造が単純
で、外部磁界に対して抵抗変化率が高いものとしてスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子がある。スピンバルブ型薄膜磁
気素子には、シングルスピンバルブ薄膜磁気素子とデュ
アルスピンバルブ型薄膜磁気素子とがある。

【０００３】図２４は、従来のスピンバルブ型薄膜磁気
素子を磁気記録媒体側からみた断面図である。図２４に
示すスピンバルブ型薄膜磁気素子の上下には、ギャップ
層を介してシールド層が形成されており、前記スピンバ
ルブ型薄膜磁気素子、ギャップ層、及びシールド層で、
再生用のＧＭＲヘッドが構成されている。なお前記再生
用のＧＭＲへッドの上に、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。このＧＭＲヘッドは、イン
ダクティブヘッドと共に浮上式スライダのトレーリング
側端部などに設けられて薄膜磁気ヘッドを構成し、ハー
ドディスク等の磁気記録媒体の記録磁界を検出するもの
である。なお、図２４において、磁気記録媒体の移動方
向は図示Ｚ方向であり、磁気記録媒体からの漏れ磁界の
方向はＹ方向である。

【０００４】図２４において、符号９はスピンバルブ型
薄膜磁気素子を示している。このスピンバルブ型薄膜磁
気素子９は、フリー磁性層の厚さ方向両側に、非磁性導
電層、固定磁性層及び反強磁性層が一層ずつ順に積層さ
れた、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子で
ある。図２４において符号１５０は、基板１１９に積層
されて例えばＴａ（タンタル）等からなる下地層を示し
ている。この下地層１５０には反強磁性層１１６が積層
され、この反強磁性層１１６には、固定磁性層１１１、
Ｃｕ等からなる非磁性導電層１１２、フリー磁性層１１
３、Ｃｕ等からなる非磁性導電層１１４、固定磁性層１
１５、反強磁性層１１７が順次積層され、反強磁性層１
１７には、Ｔａ等からなる保護層１５１が積層されてい
る。このように、下地層１５０から保護層１５１までが
順次積層されて積層体１１０を構成している。

【０００５】積層体１１０は、断面視略台形状とされ、
図示Ｘ1方向両側には基板１１９から離れる方向に向け
て互いに接近するように傾斜する傾斜側面１１０ａ、１
１０ａが設けられている。また、反強磁性層１１６、１
１７は固定磁性層１１１、１１５にそれぞれ接して積層
され、反強磁性層１１６と固定磁性層１１１及び反強磁
性層１１７と固定磁性層１１５のそれぞれの界面にて交
換結合磁界（交換異方性磁界）が発生し、固定磁性層１
１１、１１５の磁化方向がそれぞれ図示Ｙ方向に固定さ
れている。

【０００６】積層体１１０の図示Ｘ1方向両側には、例
えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金からなるバイア
ス層１１７、１１７が形成されている。このバイアス層
１１７、１１７は、フリー磁性層１１３の磁化方向を図
示Ｘ1方向に揃えてフリー磁性層１１３を単磁区化さ
せ、バルクハウゼンノイズを抑制するためのものであ
る。これにより、フリー磁性層１１３の磁化方向と固定
磁性層１１１、１１５の磁化方向とが交差する関係とな
る。

【０００７】なお、符号１７０は、Ｃｕなどで形成され
た導電層を示している。また、バイアス層１１７と基板
１１９との間、及び、バイアス層１１７と積層体１１０
との間には、例えば非磁性金属であるＣｒからなるバイ
アス下地層１１６が設けられている。更に、バイアス層
１１７と導電層１７０との間には、例えば非磁性金属で
あるＴａ若しくはＣｒからなる中間層１１８が設けられ
ている。

【０００８】このスピンバルブ型薄膜磁気素子９では、
ハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界により、
図示Ｘ1方向に揃えられたフリー磁性層１１３の磁化方
向が変動すると、図示Ｙ方向に固定された固定磁性層１
１１、１１５の磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、
この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒
体からの洩れ磁界が検出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子９においては、前記ハードバイ
アス層１１７、１１７の一部が、バイアス下地層１１
６、１１６を介して積層体１１０の傾斜側面１１０ａ、
１１０ａに乗り上げて、基板１１９から離れる方向に向
けて突出している。この部分の断面形状は、基板１１９
から離れるにつれて厚さが薄くなり、そして積層体１１
０の上面付近にあるバイアス層１１７、１１７の先端１
１７ａ、１１７ａは、尖った断面形状となっている。

【００１０】このため、図２５に示すように、一方のバ
イアス層１１７の先端部１１７ａからの漏れ磁束が、ス
ピンバルブ型薄膜磁気素子９上に積層されている上部シ
ールド層を経て、もう一方のバイアス層１１７に至る磁
界（図示矢印Ａ）となりやすく、フリー磁性層１１３に
印加されるバイアス磁界が減少するという不都合があっ
た。このため、フリー磁性層１１３の磁区制御を良好に
行うことが困難となり、スピンバルブ型薄膜磁気素子９
の安定性が低いという課題があった。

【００１１】また、バイアス層１１７、１１７の先端部
１１７ａ、１１７ａからの別の漏れ磁界が、前記バイア
ス層１１７の反磁界（図示矢印Ｂ及び矢印Ｃ）となって
フリー磁性層１１３の両端に印加され、この反磁界（矢
印Ｂ及び矢印Ｃ）の方向は、バイアス層１１７、１１７
により揃えられたフリー磁性層１１３の磁化の方向（図
示矢印Ｄ）と異なるので、フリー磁性層１１３が多磁区
化されてバルクハウゼンノイズが増加してしまうという
課題があった。

【００１２】更に、バイアス層１１７、１１７は、バイ
アス下地層１１６、１１６を介して基板１１９上に積層
されているために、反強磁性層１１６のＸ1方向両側に
隣接することになり、そのためフリー磁性層１１３にバ
イアス磁界を十分に印加することができず、フリー磁性
層１１３の磁区制御を良好に行うことが困難となって、
スピンバルブ型薄膜磁気素子９の安定性が低くなるとい
う課題があった。

【００１３】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、フリー磁性層に印加されるバイアス磁界
の減少が起こりにくく、また、フリー磁性層が多磁区化
されることがなく、フリー磁性層の磁区制御を良好に行
うことができる安定性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気
素子を提供することを目的する。また、このスピンバル
ブ型薄膜磁気素子の製造方法を提供することを目的とす
る。さらに、このスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明のスピン
バルブ型薄膜磁気素子は、基板と、該基板に積層された
一方の反強磁性層と、フリー磁性層と前記フリー磁性層
の厚さ方向両側に各々非磁性導電層と固定磁性層とが積
層されてなり、前記一方の反強磁性層上に形成された断
面視略台形状の積層体と、前記一方の反強磁性層上に設
けられ、前記積層体の両側に位置して前記フリー磁性層
の磁化方向を一方向に揃える一対のバイアス層と、前記
積層体及び前記バイアス層上に設けられる強磁性薄膜
と、前記強磁性薄膜上に前記積層体及び前記バイアス層
を覆う他方の反強磁性層と、前記フリー磁性層に検出電
流を与える一対の導電層とを具備してなり、前記一対の
バイアス層が、前記基板を基準として前記積層体と同じ
階層に位置して設けられるとともに、その上面が前記積
層体の上面と略同一面を構成するように形成され、前記
他方の反強磁性層が、前記一対のバイアス層の少なくと
も一部に積層されるとともに前記強磁性薄膜に接してい
ることを特徴とする。また本発明のスピンバルブ型薄膜
磁気素子は、基板と、該基板に積層された一方の反強磁
性層と、フリー磁性層と前記フリー磁性層の厚さ方向両
側に各々非磁性導電層と固定磁性層とが積層され、更に
前記フリー磁性層よりも前記基板から離れて位置する固
定磁性層上に反強磁性薄膜が積層されてなり、前記一方
の反強磁性層上に形成された断面視略台形状の積層体
と、前記一方の反強磁性層上に設けられ、前記積層体の
両側に位置して前記フリー磁性層の磁化方向を一方向に
揃える一対のバイアス層と、前記積層体及び前記バイア
ス層を覆う他方の反強磁性層と、前記フリー磁性層に検
出電流を与える一対の導電層とを具備してなり、前記一
対のバイアス層が、前記基板を基準として前記積層体と
同じ階層に位置して設けられるとともに、その上面が前
記積層体の上面と略同一面を構成するように形成され、
前記他方の反強磁性層が、前記一対のバイアス層の少な
くとも一部に積層されるとともに前記積層体の前記反強
磁性薄膜に接していることを特徴とする。また、前記バ
イアス層は、その厚さ方向両側の面が前記積層体の厚さ
方向両側の面と略同一面を構成するように形成されてい
ることが好ましい。更に、前記他方の反強磁性層が、前
記バイアス層全体及び前記積層体に積層されていること
が好ましい。更にまた、前記反強磁性層が、前記積層体
の上面に接して前記積層体よりも幅広に形成され、かつ
前記一対のバイアス層の一部に積層されていても良い。

【００１５】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子におい
ては、バイアス層が、前記積層体と同じ階層に位置する
と共にその厚さ方向両側の面が前記積層体の厚さ方向両
側の面と略同一面を形成するように構成され、また他方
の反強磁性層が前記バイアス層と前記積層体とを覆って
積層されているので、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素
子のように、バイアス層の断面形状が突出して尖ったも
のとはならず、バイアス層からの漏れ磁界によってフリ
ー磁性層が多磁区化されることがなく、フリー磁性層の
バルクハウゼンノイズを低減することが可能になる。な
お、ここで、「バイアス層が前記積層体と同じ階層に位
置し、」とは、バイアス層及び積層体が、基板を基準と
してほぼ同じ階層に積層されていることを意味し、ま
た、バイアス層の厚さが積層体の厚さより薄い場合も含
まれる。

【００１６】また、反強磁性薄膜と他方の反強磁性層を
構成する材料は、同一の組成からなるものであることが
好ましい。

【００１７】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子におい
ては、積層体に反強磁性薄膜が積層されるのでこれらの
界面に不純物が混入することがなく、この反強磁性薄膜
と他方の反強磁性層とが一体化すれば、積層体の固定磁
性層と反強磁性薄膜との界面にて大きな交換結合磁界が
容易に発現して固定磁性層の磁化方向を所定の方向に強
固に固定することが可能になる。

【００１８】

【００１９】また上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいては、強磁性薄膜と他方の反強磁性層とが同時に積
層されるのでこれらの界面に不純物が混入することがな
く、またこの強磁性薄膜は積層体の固定磁性層と接して
いるので、他方の反強磁性層と強磁性薄膜との間で交換
結合磁界が容易に発現し、この交換結合磁界が強磁性薄
膜を介して固定磁性層に印加されて、固定磁性層の磁化
方向を所定の方向に固定することが可能になる。

【００２０】前記一方及び前記他方の反強磁性層は、Ｘ
−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒ
ｈ、Ｏｓのうちから選択される１種の元素を示す。）の
式で示される合金からなり、Ｘが３７原子％以上６３原
子％以下の範囲であることが好ましい。また、前記一方
及び前記他方の反強磁性層は、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただ
し、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏ
ｓ、Ａｕ、Ａｇのうちから選択される１種または２種以
上の元素を示す。）の式で示される合金からなり、Ｘ’
とＰｔの合計量が３７原子％以上６３原子％以下の範囲
であっても良い。更に、前記反強磁性薄膜は、Ｘ−Ｍｎ
（ただし、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ
のうちから選択される１種の元素を示す。）の式で示さ
れる合金からなり、Ｘが３７原子％以上６３原子％以下
の範囲であることが好ましい。更に、前記反強磁性薄膜
は、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｃｒ、
Ｒｕ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇのうちから
選択される１種または２種以上の元素を示す。）の式で
示される合金からなり、Ｘ’とＰｔの合計量が３７原子
％以上６３原子％以下の範囲であっても良い。

【００２１】反強磁性層及び反強磁性薄膜に、Ｘ−Ｍｎ
の式で示される合金またはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示さ
れる合金を用いたスピンバルブ型薄膜磁気素子とするこ
とで、反強磁性層に従来から使用されているＮｉＯ合
金、ＦｅＭｎ合金、ＮｉＭｎ合金などを用いたものと比
較して、交換結合磁界が大きく、またブロッキング温度
が高く、さらに耐食性に優れているなどの優れた特性を
有するスピンバルブ型薄膜磁気素子とすることが可能に
なる。

【００２２】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子は、
先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子であり、前記他
方の反強磁性層は、前記バイアス層全体及び前記積層体
に積層され、前記一対の導電層は、互いに離間して前記
他方の反強磁性層上に積層されてなることを特徴とす
る。この導電層は、積層体と重ならない位置に積層され
ることが好ましい。一対の導電層が、積層体に重ならな
い位置にて互いに離間されて形成されれば、検出電流を
確実に積層体に含まれる非磁性導電層に印加することが
可能になる。

【００２３】また、前記他方の反強磁性層は、前記積層
体の上面に接して前記積層体よりも幅広に形成され、か
つ前記一対のバイアス層の一部に積層され、前記一対の
導電層は、前記他方の反強磁性層の両側に隣接し、かつ
前記バイアス層に積層されていてもよい。この場合の他
方の反強磁性層は、断面視略台形状とされ、その両側に
は基板から離れる方向に向けて接近する傾斜側面が設け
られていることが好ましく、導電層は、この傾斜側面と
接するように構成されることが好ましい。導電層は他方
の反強磁性層に接すると共にバイアス層に積層され、ま
たバイアス層は非磁性導電層を含む積層体と隣接してい
るので、導電層からの検出電流を、比抵抗の大きい他方
の反強磁性層を介すことなく非磁性導電層に与えること
が可能となり、外部磁界による磁気抵抗の変化量を大き
くしてスピンバルブ型薄膜磁気素子の検出感度を高くす
ることが可能になる。

【００２４】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子は、先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子であり、
前記バイアス層と前記導電層との間および／または前記
バイアス層と前記他方の反強磁性層との間に、Ｔａまた
はＣｒからなる中間層が設けられたことを特徴とする。
Ｔａ、Ｃｒのような非磁性体からなる中間層を設けるこ
とにより、バイアス層と他方の反強磁性層との間で磁気
結合が発生することなく、フリー磁性層の単磁区化に必
要なバイアス磁界を増大させることができる。また、後
工程であるインダクティブヘッドの製造工程での熱処理
（ＵＶキュア）により起きる導電層とバイアス層の間で
の熱拡散を防止して、バイアス層の磁気特性の劣化を防
止することができる。

【００２５】更に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子は、先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子であり、
前記バイアス層と前記積層体との間および前記バイアス
層と前記基板との間に、Ｃｒからなるバイアス下地層が
設けられたことを特徴とする。体心立方構造（ｂｃｃ構
造）であるＣｒからなるバイアス下地層を設けることに
より、前記バイアス層がバイアス下地層上でエピタキシ
ャル成長して、バイアス層の磁化容易軸を所定の方向に
揃えることが可能になって、バイアス層の保磁力および
角形比が大きくなり、フリー磁性層の単磁区化に必要な
バイアス磁界を増大させることができる。

【００２６】また、前記フリー磁性層は、非磁性中間層
と、前記非磁性中間層を挟む第１フリー磁性層及び第２
フリー磁性層とからなり、前記第１フリー磁性層と前記
第２フリー磁性層が互いに反強磁性的に結合されて、前
記第１フリー磁性層の磁化方向と前記第２フリー磁性層
の磁化方向が互いに反平行とされているものであっても
良い。このとき、第１、第２フリー磁性層の厚さは、僅
かに異なる厚さとすることが好ましい。更に、前記固定
磁性層は、別の非磁性中間層と、前記別の非磁性中間層
を挟む第１固定磁性層及び第２固定磁性層とからなり、
前記第１固定磁性層と前記第２固定磁性層が互いに反強
磁性的に結合されて、前記第１固定磁性層の磁化方向と
前記第２固定磁性層の磁化方向が互いに反平行とされて
いるものであっても良い。このとき、第１、第２固定磁
性層の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好まし
い。

【００２７】フリー磁性層が、非磁性中間層を介して反
強磁性的に結合された第１、第２フリー磁性層からなる
場合、第１、第２フリー磁性層が交換結合磁界によって
磁気的に結合されてフェリ磁性状態となる。この時例え
ば、第２フリー磁性層の厚さを、第１フリー磁性層より
も僅かに大とすると、第２フリー磁性層の磁化方向がバ
イアス層の磁化によって一定方向に揃えられ、第１フリ
ー磁性層の磁化方向が第２フリー磁性層の磁化方向の反
対方向とされる。従って、第１、第２フリー磁性層の磁
気モーメントが相互に打ち消し合うことになるが、第２
フリー磁性層の厚さが第１フリー磁性層より大とされて
いるので、この厚さの差分に相当する磁化がフリー磁性
層の磁化となり、この磁化が小さくなるので、外部磁界
の変化によってフリー磁性層の磁化方向が感度よく変動
するものとなる。

【００２８】また、固定磁性層が、非磁性中間層を介し
て反強磁性的に結合された第１、第２固定磁性層からな
る場合、第１、第２固定磁性層が交換結合磁界によって
磁気的に結合されてフェリ磁性状態となる。このとき、
第１、第２固定磁性層の厚さを僅かに異ならしめると、
第１、第２固定磁性層の磁気モーメントが相互に打ち消
し合っても、固定磁性層の自発磁化が僅かに残り、この
自発磁化が反強磁性層との交換結合磁界によって更に増
幅され、固定磁性層の磁化方向を強固に固定することが
可能になる。

【００２９】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、スライ
ダに、請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子が備えられてなることを特徴
とする。

【００３０】次に本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法は、基板に一方の反強磁性層を積層し、該一
方の反強磁性層に、一方の固定磁性層と一方の非磁性導
電層とフリー磁性層と他方の非磁性導電層と他方の固定
磁性層と反強磁性薄膜とを順次積層して積層前駆体を形
成し、前記反強磁性薄膜上に第１リフトオフレジストを
形成し、前記第１リフトオフレジストに覆われていない
前記積層前駆体を除去して前記一方の反強磁性層を露出
させて断面視略台形状の積層体を形成し、露出した前記
一方の反強磁性層上であって前記基板を基準として前記
積層体と同じ階層にバイアス層を積層して、該バイアス
層の上面を前記積層体の上面とほぼ同一面とし、前記第
１リフトオフレジストを除去し、前記バイアス層及び前
記反強磁性薄膜の上に他方の反強磁性層を積層し、前記
他方の反強磁性層に接する一対の導電層を形成すること
を特徴とする。

【００３１】また、上記の製造法においては、他方の反
強磁性層を積層する前に、積層体（他方の固定磁性層）
の上面をイオンミリングまたは逆スパッタ等の手段によ
りエッチングすることが好ましい。即ち、他方の反強磁
性層を積層する前に反強磁性薄膜の上面をスパッタ等の
手段によりエッチングすることが好ましい。 このとき、
反強磁性薄膜と他方の反強磁性層の材質は、同一のもの
であることが好ましい。

【００３２】上記の製造方法においては、積層体の両側
にバイアス層を設ける際に、バイアス層の上面が積層体
の上面とほぼ同じ位置になるようにバイアス層を積層
し、この上に他方の反強磁性層を積層するので、従来の
ようにバイアス層の断面形状が突出して尖ったものとは
ならず、バイアス層からの漏れ磁界によってフリー磁性
層が多磁区化されることがなく、フリー磁性層が単磁区
化されたスピンバルブ型薄膜磁気素子を製造することが
可能になる。

【００３３】

【００３４】また、上記の製造方法においては、他方の
固定磁性層に反強磁性薄膜を積層するためにこれらの界
面には酸素等の不純物が混入せず、また反強磁性薄膜に
他方の反強磁性層を積層してこれらを一体化することに
よって反強磁性薄膜が実質的に他方の反強磁性層に含ま
れることになるので、他方の固定磁性層と反強磁性薄膜
との界面にて交換結合磁界が発現し、この交換結合磁界
により磁化方向が強固に固定された固定磁性層を備えた
スピンバルブ型薄膜磁気素子を製造することができる。
また、他方の反強磁性層の積層前に積層体（反強磁性薄
膜）の上面をエッチングすることにより、酸素などの不
純物が除去され、他方の反強磁性層の交換結合磁界の劣
化が防止される。

【００３５】次に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法は、基板に一方の反強磁性層を積層し、該
一方の反強磁性層に、一方の固定磁性層と一方の非磁性
導電層とフリー磁性層と他方の非磁性導電層と他方の固
定磁性層とを順次積層して積層前駆体を形成し、前記積
層前駆体上に第１リフトオフレジストを形成し、前記第
１リフトオフレジストに覆われていない前記積層前駆体
を除去して前記一方の反強磁性層を露出させて断面視略
台形状の積層体を形成し、露出した前記一方の反強磁性
層上であって前記基板を基準として前記積層体と同じ階
層にバイアス層を積層して、該バイアス層の上面を前記
積層体の上面とほぼ同一面とし、前記第１リフトオフレ
ジストを除去した後に、前記積層体及び前記バイアス層
上に強磁性薄膜を積層し、該強磁性薄膜の上に他方の反
強磁性層を積層し、前記他方の反強磁性層に接する一対
の導電層を形成することを特徴とする。このとき、積層
体の上面を構成する他方の固定磁性層と強磁性薄膜の材
質は、同一であることが好ましい。またこの場合にも、
強磁性薄膜を積層する前に、積層体（他方の固定磁性
層）の上面をイオンミリングまたは逆スパッタ等の手段
によりエッチングすることが好ましい。

【００３６】上記の製造方法においては、強磁性薄膜に
他方の反強磁性層を積層するためにこれらの界面には酸
素等の不純物が混入せず、強磁性薄膜と他方の反強磁性
層との界面にて交換結合磁界が発現しやすくなり、また
この強磁性薄膜が他方の固定磁性層上に積層されてこれ
らが一体化して強磁性薄膜が実質的に他方の固定磁性層
に含まれることになるので、発現した交換結合磁界が他
方の固定磁性層の磁化方向を強固に固定することが可能
になる。また、強磁性薄膜の積層前に、積層体（他方の
固定磁性層）の上面をエッチングすることにより、酸素
などの不純物が除去されて他方の固定磁性層と強磁性薄
膜とを実質的に一体化し、固定磁性層の磁化方向を強固
に固定することが可能になる。

【００３７】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法は、先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法であって、前記他方の反強磁性層上に第２
リフトオフレジストを形成し、前記第２リフトオフレジ
ストに覆われていない前記他方の反強磁性層に前記一対
の導電層を積層し、前記第２リフトオフレジストを除去
することを特徴とする。ここで第２リフトオフレジスト
は、積層体と重なるように形成することが好ましい。

【００３８】上記の製造方法においては、導電層を積層
した後に第２リフトオフレジストを除去するので、導電
層を、第２リフトオフレジストが形成されなかった部分
のみに積層することができる。特に、第２リフトオフレ
ジストを積層体と重なる位置に形成すれば、導電層を積
層体の両側に位置するように形成することが可能とな
る。

【００３９】更に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法は、先に記載のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法であって、前記反強磁性層上に第３リフト
オフレジストを形成し、前記第３リフトオフレジストに
覆われていない前記他方の反強磁性層を除去し、残存し
た前記他方の反強磁性層の両側に前記一対の導電層を積
層し、前記第３リフトオフレジストを除去することを特
徴とする。ここで第３リフトオフレジストは、積層体と
重なるように形成することが好ましい。

【００４０】上記の製造方法においては、第３リフトオ
フレジストを用いて他方の反強磁性層の一部を除去して
バイアス層を露出させ、ここに導電層を積層するので、
導電層を他方の反強磁性層の両側に隣接させ、しかもバ
イアス層上に積層することが可能となり、導電層からの
検出電流を、比抵抗が大きい他方の反強磁性層を介さず
に非磁性導電層に与えることができ、外部磁界による磁
気抵抗の変化量が大きくなって検出感度が高いスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子を製造することができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１及び図２に本発明の第１の実施
形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図を示
し、図３及び図４に本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子を備えた薄膜磁気ヘッドを示す。

【００４２】図３に示す薄膜磁気ヘッド１５０は、スラ
イダ１５１と、スライダ１５１の端面１５１ｄに備えら
れたＧＭＲヘッドｈ１及びインダクティブヘッドｈ２を
主体として構成されている。符号１５５は、スライダ１
５１の磁気記録媒体の移動方向の上流側であるリーディ
ング側を示し、符号１５６は、トレーリング側を示す。
このスライダ１５１の媒体対向面１５２には、レール１
５１ａ、１５１ａ、１５１ｂが形成され、各レール同士
間は、エアーグルーブ１５１ｃ、１５１ｃとされてい
る。

【００４３】図４に示すように、ＧＭＲヘッドｈ１は、
スライダ１５１の端面１５１ｄ上に形成された磁性合金
からなる下部シールド層１６３と、下部シールド層１６
３に積層された下部ギャップ層１６４と、媒体対向面１
５２から露出する本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子
１と、スピンバルブ型薄膜磁気素子１及び下部ギャップ
層１６４を覆う上部ギャップ層１６６と、上部ギャップ
層１６６を覆う上部シールド層１６７とから構成されて
いる。上部シールド層１６７は、インダクティブヘッド
ｈ２の下部コア層と兼用とされている。

【００４４】インダクティブヘッドｈ２は、下部コア層
（上部シールド層）１６７と、下部コア層１６７に積層
されたギャップ層１７４と、コイル１７６と、コイル１
７６を覆う上部絶縁層１７７と、ギャップ層１７４に接
合され、かつコイル１７６側にて下部コア層１６７に接
合される上部コア層１７８とから構成されている。コイ
ル１７６は、平面的に螺旋状となるようにパターン化さ
れている。また、コイル１７６のほぼ中央部分にて上部
コア層１７８の基端部１７８ｂが下部コア層１６７に磁
気的に接続されている。また、上部コア層１７８には、
アルミナなどからなる保護層１７９が積層されている。

【００４５】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子１
は、フリー磁性層の厚さ方向両側に、非磁性導電層、固
定磁性層及び反強磁性層が１層づつ積層された、いわゆ
るデュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子である。図１に
示すスピンバルブ型薄膜磁気素子１において、符号５０
は、基板１９上に積層されたＴａ（タンタル）等からな
る下地層を示している。この下地層５０の上には反強磁
性層６０（一方の反強磁性層）が積層されている。ま
た、この反強磁性層６０には、積層体１０が形成されて
いる。積層体１０は、固定磁性層１１、非磁性導電層１
２、フリー磁性層１３、非磁性導電層１４、固定磁性層
１５が順次積層されてなるものであり、この積層体１０
は断面視略台形状とされ、積層体１０の図示Ｘ1方向
（トラック幅方向）両側は２つの傾斜側面１０ａ、１０
ａとされている。傾斜側面１０ａ、１０ａは、基板１９
から離れる方向、即ち図示Ｚ方向に向けて互いに接近す
るように傾斜している。なお、図１及び図２において、
図示Ｚ方向は磁気記録媒体の移動方向を示し、図示Ｙ方
向は磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向を示す。

【００４６】積層体１０の図示Ｘ1方向両側には、一対
のバイアス層１７、１７が隣接している。バイアス層１
７、１７は、バイアス下地層１６、１６を介して反強磁
性層６０上に設けられて積層体１０と同じ階層に位置し
ている。また、その上面１７ｂが積層体１０の上面１０
ｂと同一面を形成し、その下面１７ｃが積層体１０の下
面１０ｃと同一面を形成している。また、バイアス層１
７、１７の一部が積層体１０の傾斜側面１０ａ、１０ａ
に乗り上げている。また、積層体１０及びバイアス層１
７、１７の上には、反強磁性層６１（他方の反強磁性
層）が積層されている。反強磁性層６１は、固定磁性層
１５と接して積層されている。

【００４７】なお、ここで、「バイアス層１７、１７が
積層体１０と同じ階層に位置し、」とは、バイアス層１
７、１７及び積層体１０が、基板１９を基準としてＺ方
向に対してほぼ同じ階層に積層されていることを意味
し、また、バイアス層の厚さが積層体の厚さより薄い場
合も含まれる。

【００４８】尚、図１においては、バイアス層１７、１
７の上面１７ｂ、１７ｂが積層体１０の上面１０ｂより
も基板１９側に位置し、バイアス層１７、１７の下面１
７ｃ、１７ｃが積層体１０の下面１０ｃよりも基板１９
から離れて位置しているように見えるが、これはバイア
ス層１７、１７の上下に積層されたバイアス下地層１
６、１６及び中間層１８、１８を図示しているためであ
り、実際のバイアス下地層１６、１６及び中間層１８、
１８の厚さはバイアス層１７、１７の厚さの５分の１程
度であってその厚さが極めて薄く、積層体１０及びバイ
アス層１７、１７の上面１０ｂ、１７ｂ、１７ｂ及び下
面１０ｃ、１７ｃ、１７ｃによりそれぞれ略同一平面が
構成される。従って反強磁性層６１は、中間層１８、１
８を介して上述の略同一平面上に積層されることにな
る。よって、図１に示すバイアス層１７、１７は、その
一部が積層体１０の傾斜側面１０ａ、１０ａに乗り上げ
ているものの、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のよ
うに、図示Ｚ方向に向けて突出した形状にはならない。

【００４９】従って、図２に示すように、一方のバイア
ス層１７（図中右側のバイアス層）からの磁束（矢印
Ｅ）が、フリー磁性層１３を通過して他方のバイアス層
１７（図示左側のバイアス層）に入り（矢印Ｆ）、これ
らのバイアス層１７、１７のバイアス磁界によってフリ
ー磁性層１３の磁化方向が図示Ｘ1方向に揃えられ（矢
印Ｇ）、フリー磁性層１３が単磁区化される。バイアス
層１７、１７の傾斜側面１０ａに乗り上げている部分
は、突出した形状ではないので、バイアス層１７、１７
の反磁界がフリー磁性層１３に印加することがなく、フ
リー磁性層１３が多磁区化されることがない。

【００５０】反強磁性層６０、６１は、ＰｔＭｎ合金で
形成されていることが好ましい。ＰｔＭｎ合金は、従来
から反強磁性層として使用されているＮｉＭｎ合金やＦ
ｅＭｎ合金などに比べて耐食性に優れ、しかもブロッキ
ング温度が高く、交換結合磁界も大きい。また、ＰｔＭ
ｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒ
ｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選択される１種の元素
を示す。）の式で示される合金あるいはＸ’−Ｐｔ−Ｍ
ｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、
Ａｕ、Ａｇのうちから選択される１種または２種以上の
元素を示す。）の式で示される合金で形成されていても
よい。

【００５１】また、前記ＰｔＭｎ合金および前記Ｘ−Ｍ
ｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７
〜６３原子％の範囲であることが望ましい。より好まし
くは、４７〜５７原子％の範囲である。さらにまた、
Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金において、Ｘ’＋
Ｐｔが３７〜６３原子％の範囲であることが望ましい。
より好ましくは、４７〜５７原子％の範囲である。さら
に、前記Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金として
は、Ｘ’が０．２〜１０原子％の範囲であることが望ま
しい。反強磁性層６０、６１として、上記した適正な組
成範囲の合金を使用し、これをアニール処理すること
で、大きな交換結合磁界を発生する反強磁性層６０、６
１を得ることができる。とくに、ＰｔＭｎ合金であれ
ば、８００（Ｏｅ）を越える交換結合磁界を有し、交換
結合磁界を失うブロッキング温度が３８０℃と極めて高
い優れた反強磁性層６０、６１を得ることができる。

【００５２】反強磁性層６０、６１は固定磁性層１１、
１５にそれぞれ接しているので、反強磁性層６０、６１
と固定磁性層１１、１５とのそれぞれの界面にて交換結
合磁界（交換異方性磁界）が発現し、固定磁性層１１、
１５の磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。従って、フ
リー磁性層１３の磁化方向と固定磁性層１１、１５の磁
化方向は、交差する関係となる。

【００５３】固定磁性層１１、１５は、強磁性体の薄膜
からなり、例えば、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ
合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などで形成されるこ
とが好ましい。また、非磁性導電層１２、１４は、Ｃ
ｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇなどに代表される非磁性体からな
ることが好ましい。フリー磁性層１３は、固定磁性層１
１、１５と同様の材質で形成されることが好ましい。
尚、図１においてはフリー磁性１３は単一層とされてい
るが、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金膜を積層してなる多層構造
であっても良い。非磁性導電層１２、１４を固定磁性層
１１、１５とフリー磁性層１３とで挟む構造の巨大磁気
抵抗効果発生機構にあっては、固定磁性層１１、１５と
フリー磁性層１３を同種の材質で構成する方が、異種の
材質で構成するよりも、伝導電子のスピン依存散乱以外
の因子が生じる可能性が低く、より高い磁気抵抗効果を
得ることが可能である。また、バイアス層１７、１７
は、Ｃｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金等からなる
ことが好ましい。

【００５４】反強磁性層６１には、例えばＴａなどから
なる保護層５１が積層され、保護層５１には、Ｃｒ、Ｔ
ａ、Ａｕ、Ｃｕなどからなる一対の導電層７０、７０が
積層されている。導電層７０、７０は、積層体１０と重
ならない位置に配置されて互いに離間して積層されるこ
とが好ましい。このように一対の導電層７０、７０が積
層体１０の両側に位置するように積層されれば、検出電
流を確実に積層体１０に含まれる非磁性導電層１２、１
４に印加することが可能になる。

【００５５】また、バイアス層１７、１７と基板１９と
の間、及び、バイアス層１７、１７と積層体１０との間
には、例えば非磁性金属であるＣｒからなるバイアス下
地層１６が設けられている。体心立方構造（ｂｃｃ構
造）であるＣｒからなるバイアス下地層１６を設けるこ
とにより、バイアス層１７、１７がバイアス下地層１６
上でエピタキシャル成長してバイアス層１７、１７の磁
化容易軸を所定の方向に揃えることが可能になり、これ
によりバイアス層１７、１７の保磁力及び角形比が大き
くなり、フリー磁性層１３を単磁区化するためのバイア
ス磁界を増大させることができる。

【００５６】更に、バイアス層１７、１７と反強磁性層
６１との間には、例えば非磁性金属であるＴａ若しくは
Ｃｒからなる中間層１８が設けられている。中間層１８
を設けることにより、バイアス層１７、１７と反強磁性
層６１との間で磁気結合が生じることがなく、フリー磁
性層１３を単磁区化するためのバイアス磁界を増大させ
ることができる。

【００５７】このスピンバルブ型薄膜磁気素子１では、
ハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界によって
フリー磁性層１３の磁化方向が変動すると、図示Ｙ方向
に固定された固定磁性層１１、１５の磁化との関係で電
気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変
化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。

【００５８】次に、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
１の製造方法を図１２〜図１９を参照して説明する。ま
ず、図１２に示すように、基板１９上に下地層５０、反
強磁性層６０（一方の反強磁性層）及び積層前駆体１０
ｄを順次積層する。積層前駆体１０ｄは、固定磁性層１
１、非磁性導電層１２、フリー磁性層１３、非磁性導電
層１４、固定磁性層１５を順に積層してなるものであ
る。次に図１３に示すように、積層前駆体１０ｄ上に第
１リフトオフレジスト８０を形成する。第１リフトオフ
レジスト８０は、ＰＥＢ（Post Expose Bake）法などの
手段により形成することが好ましい。次に図１４に示す
ように、第１リフトオフレジスト８０に覆われていない
部分を、イオンミリング法（物理的イオンビームエッチ
ング法）により除去して反強磁性層６０を露出させて、
傾斜側面１０ａ、１０ａを具備する断面視略台形状の積
層体１０を形成する。

【００５９】次に、図１５に示すように、バイアス下地
層１６、バイアス層１７及び中間層１８を、先の工程で
露出させた反強磁性層６０と傾斜側面１０ａ、１０ａと
第１リフトオフレジスト８０とに順次積層する。ここ
で、第１リフトオフレジスト８０の周囲には、バイアス
下地層１６、バイアス層１７及び中間層１８の各層の構
成材料の付着層８０ａが付着する。バイアス層１７は、
その一部が傾斜側面１０ａに乗り上げると共に、その上
面１７ｂが積層体１０の上面１０ｂとほぼ同じ位置にな
るように形成することが好ましい。また、これらの各層
１６、１７、１８は、スパッタリング法にて積層するこ
とが好ましい。

【００６０】次に、第１リフトオフレジスト８０を除去
可能なエッチング液に全体を侵漬して第１リフトオフレ
ジスト８０と積層体１０とが接合されている境界部分に
エッチング液を侵入させて第１リフトオフレジスト８０
と積層体１０とを分離させて、図１６示すように、第１
リフトオフレジスト８０を除去する。次に、図１７に示
すように、積層体１０及び中間層１８、１８の上に、反
強磁性層６１（他方の反強磁性層）及び保護層５１を順
次積層する。尚、反強磁性層６１を積層する前に、少な
くとも積層体１０の上面１０ｂをイオンミリングまたは
逆スパッタ等の手段によりエッチングする必要がある。
これは、先の第１リフトオフレジスト８０の除去工程を
スパッタリング装置等の外部にてエッチング処理にて行
うために、基板１９等が一時的に大気圧雰囲気に曝さ
れ、このとき雰囲気中の酸素等の不純物により積層体１
０（固定磁性層１５）の上面１０ｂが汚染される。そし
て、この汚染された固定磁性層１５の上面に反強磁性層
６１を積層しても、これらの層の界面では交換結合磁界
が発現し得ないので、反強磁性層６１を積層する前に積
層体１０（固定磁性層１５）の上面１０ｂをエッチング
して不純物を除去する必要があるからである。

【００６１】次に、図１８に示すように、保護層５１上
に第２リフトオフレジスト８１を形成し、続いて保護層
５１及び第２リフトオフレジスト８１に導電層７０を積
層する。ここで、第２リフトオフレジスト８１の周囲に
は、導電層７０の構成材料の付着層８１ａが付着する。
第２リフトオフレジスト８１は、積層体１０と重なる位
置に形成することが、積層体１０の両側に導電層７０を
位置させることができる点で好ましい。そして図１９に
示すように、第２リフトオフレジスト８１を除去して、
図１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子１が得られる。

【００６２】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子１にお
いては、バイアス層１７、１７が、積層体１０と同じ階
層に位置してその上面１７ｂと積層体１０の上面１０ｂ
とがほぼ同じ位置とされ、また反強磁性層６１がこのバ
イアス層１７、１７と積層体１０を覆って積層されてい
るので、バイアス層１７、１７の傾斜側面１０ａ、１０
ａに乗り上げている部分がその他の部分より図示Ｚ方向
に突出することがなく、バイアス層１７、１７の反磁界
がフリー磁性層１３を多磁区化することがなく、バルク
ハウゼンノイズの発生が抑制されてスピンバルブ型薄膜
磁気素子１の感度を高くすることができる。

【００６３】また、反強磁性層６０、６１は、ＰｔＭｎ
合金またはＸ−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉ
ｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選択される１種の元素を示
す。）の式で示される合金あるいはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎ
（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａ
ｕ、Ａｇのうちから選択される１種または２種以上の元
素を示す。）の式で示される合金で形成されているの
で、大きな交換結合磁界を発生する反強磁性層６０、６
１を得ることができ、特にＰｔＭｎ合金であれば、８０
０（Ｏｅ）を越える交換結合磁界を有し、交換結合磁界
を失うブロッキング温度が３８０℃と極めて高い優れた
反強磁性層６０、６１を得ることができる。

【００６４】また、上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法においては、バイアス層１７、１７を、その
上面１７ｂ、１７ｂが積層体１０の上面１０ｂとほぼ同
じ位置になるように形成するので、バイアス層１７、１
７の傾斜側面１０ａ、１０ａに乗り上げた部分がその他
の部分より突出することがなく、バイアス層１７、１７
からの反磁界がフリー磁性層１３に印加されることな
く、フリー磁性層１３が単磁区化されたスピンバルブ型
薄膜磁気素子１を製造することができる。

【００６５】また、第２リフトオフレジスト８１を積層
体１０と重ならない位置に形成し、続いて導電層７０を
積層した後に、第２リフトオフレジスト８１を除去する
ので、導電層７０を積層体１０の両側に位置するように
形成することができる。

【００６６】（第２の実施形態）図５に本発明の第２の
実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図を
示を示す。尚、図５において、前述した図１に示した構
成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、当該構成
要素については簡略に説明するか若しくはその説明を省
略する。

【００６７】図５に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子２
においては、基板１９に下地層５０と反強磁性層６０が
積層されると共に、反強磁性層６０上に積層体９０が形
成されている。積層体９０は、固定磁性層２４、非磁性
導電層２５、フリー磁性層１３、非磁性導電層３０、固
定磁性層３４が順次積層されてなるものであり、この積
層体９０は断面視略台形状とされ、積層体９０の図示Ｘ
1方向両側は２つの傾斜側面９０ａ、９０ａとされてい
る。傾斜側面９０ａ、９０ａは、基板１９から離れる方
向、即ち図示Ｚ方向に向けて互いに接近するように傾斜
している。なお、図５において、図示Ｚ方向は磁気記録
媒体の移動方向を示し、図示Ｙ方向は磁気記録媒体から
の洩れ磁界の方向を示す。

【００６８】一方の固定磁性層２４は、非磁性中間層２
２と、非磁性中間層２２を挟む第１固定磁性層２１及び
第２固定磁性層２３とからなる。第１、第２固定磁性層
２１、２３の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好
ましく、図５においては、第２固定磁性層２３の膜厚が
第１固定磁性層２１より大とされている。また、第１固
定磁性層２１は反強磁性層６０に接している。

【００６９】第１固定磁性層２１の磁化方向は、反強磁
性層６０との交換結合磁界により図示Ｙ方向の反対方向
に固定され、第２固定磁性層２３は、第１固定磁性層２
１と反強磁性的に結合してその磁化方向が図示Ｙ方向に
固定されている。第１、第２固定磁性層２１、２３の磁
化方向が互いに反平行とされているので、第１、第２固
定磁性層２１、２３の磁気モーメントが相互に打ち消し
合う関係にあるが、第２固定磁性層２３の厚さが僅かに
大きいために、固定磁性層２４自体の自発磁化が僅かに
残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層６０との交
換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層２４の磁
化方向が図示Ｙ方向に固定される。

【００７０】また、他方の固定磁性層３４は、非磁性中
間層３２と、非磁性中間層３２を挟む第１固定磁性層３
１及び第２固定磁性層３３とからなる。第１、第２固定
磁性層３１、３３の厚さは、僅かに異なる厚さとするこ
とが好ましく、図５においては、第２固定磁性層３３の
膜厚が第１固定磁性層３１より大とされている。また、
第２固定磁性層３３は反強磁性層６１に接している。

【００７１】第２固定磁性層３３の磁化方向は、反強磁
性層６１との交換結合磁界により図示Ｙ方向に固定さ
れ、第１固定磁性層３１は、第２固定磁性層３３と反強
磁性的に結合してその磁化方向が図示Ｙ方向の反対方向
に固定されている。第１、第２固定磁性層３１、３３の
磁化方向が互いに反平行とされているので、第１、第２
固定磁性層３１、３３の磁気モーメントが相互に打ち消
し合う関係にあるが、第２固定磁性層３３の厚さが僅か
に大きいために、固定磁性層３４自体の自発磁化が僅か
に残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層６１との
交換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層３４の
磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。

【００７２】積層体９０の図示Ｘ1方向両側には、一対
のバイアス層１７、１７が隣接している。バイアス層１
７、１７は、バイアス下地層１６、１６を介して反強磁
性層６０上に設けられて積層体９０と同じ階層に位置し
ている。また、その上面１７ｂが積層体９０の上面９０
ｂと同一面を形成し、その下面１７ｃが積層体９０の下
面９０ｃと同一面を形成している。また、バイアス層１
７、１７の一部が積層体９０の傾斜側面９０ａ、９０ａ
に乗り上げている。また、積層体９０及びバイアス層１
７、１７の上には、反強磁性層６１（他方の反強磁性
層）が積層されている。反強磁性層６１は、固定磁性層
３４と接して積層されている。

【００７３】上記の第１固定磁性層２１、３１及び第２
固定磁性層２３、３３は、例えば、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合
金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＮ
ｉ合金等からなることが好ましい。また、上記の非磁性
中間層２２、３２は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｃｒ、
Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金からなる
ことが好ましい。また、非磁性導電層２５、３０は、図
１に示した非磁性導電層１２、１４と同様の材質からな
る。

【００７４】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子２は、
反強磁性層６０上に固定磁性層２４と非磁性導電層２５
とフリー磁性層１３と非磁性導電層３０と固定磁性層３
４とが積層されて積層前駆体が形成されること以外は、
前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子１と同様にして製
造される。

【００７５】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子２にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子１と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子２においては、固定磁性層２
４、３４が、非磁性中間層２２、３２と第１固定磁性層
２１、３１及び第２固定磁性層２３、３３とからそれぞ
れなり、第２固定磁性層２３、３３の磁化方向が図示Ｙ
方向に固定され、第１固定磁性層２１、３１の磁化方向
が図示Ｙ方向の反対方向に固定されているので、第１、
第２固定磁性層２１、３１、２３、３３の磁気モーメン
トが相互に打ち消し合う関係にあるが、第２固定磁性層
２３、３３の厚さが僅かに大きく、固定磁性層２４、３
４自体の自発磁化が僅かに残る結果となり、この自発磁
化が反強磁性層６０、６１との交換結合磁界によって更
に増幅され、固定磁性層２４、３４の磁化方向が図示Ｙ
方向に強固に固定され、スピンバルブ型薄膜磁気素子２
の安定性を向上させることができる。

【００７６】（第３の実施形態）図６に本発明の第３の
実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図を
示を示す。尚、図６において、前述した図１に示した構
成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、当該構成
要素については簡略に説明するか若しくはその説明を省
略する。

【００７７】図６に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子３
においては、基板１９に下地層５０と反強磁性層６０が
積層されると共に、反強磁性層６０上に積層体２０が形
成されている。積層体２０は、固定磁性層２４、非磁性
導電層２５、フリー磁性層２９、非磁性導電層３０、固
定磁性層３４が順次積層されてなるものであり、この積
層体２０は断面視略台形状とされ、積層体２０の図示Ｘ
1方向両側は２つの傾斜側面２０ａ、２０ａとされてい
る。傾斜側面２０ａ、２０ａは、基板１９から離れる方
向、即ち図示Ｚ方向に向けて互いに接近するように傾斜
している。なお、図６において、図示Ｚ方向は磁気記録
媒体の移動方向を示し、図示Ｙ方向は磁気記録媒体から
の洩れ磁界の方向を示す。

【００７８】一方の固定磁性層２４は、非磁性中間層２
２と、非磁性中間層２２を挟む第１固定磁性層２１及び
第２固定磁性層２３とからなる。第１、第２固定磁性層
２１、２３の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好
ましく、図６においては、第２固定磁性層２３の膜厚が
第１固定磁性層２１より大とされている。また、第１固
定磁性層２１は反強磁性層６０に接している。

【００７９】第１固定磁性層２１の磁化方向は、反強磁
性層６０との交換結合磁界により図示Ｙ方向の反対方向
に固定され、第２固定磁性層２３は、第１固定磁性層２
１と反強磁性的に結合してその磁化方向が図示Ｙ方向に
固定されている。第１、第２固定磁性層２１、２３の磁
化方向が互いに反平行とされているので、第１、第２固
定磁性層２１、２３の磁気モーメントが相互に打ち消し
合う関係にあるが、第２固定磁性層２３の厚さが僅かに
大きいために、固定磁性層２４自体の自発磁化が僅かに
残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層６０との交
換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層２４の磁
化方向が図示Ｙ方向に固定される。

【００８０】また、他方の固定磁性層３４は、非磁性中
間層３２と、非磁性中間層３２を挟む第１固定磁性層３
１及び第２固定磁性層３３とからなる。第１、第２固定
磁性層３１、３３の厚さは、僅かに異なる厚さとするこ
とが好ましく、図６においては、第２固定磁性層３３の
膜厚が第１固定磁性層３１より大とされている。また、
第２固定磁性層３３は反強磁性層６１に接している。

【００８１】第２固定磁性層３３の磁化方向は、反強磁
性層６１との交換結合磁界により図示Ｙ方向に固定さ
れ、第１固定磁性層３１は、第２固定磁性層３３と反強
磁性的に結合してその磁化方向が図示Ｙ方向の反対方向
に固定されている。第１、第２固定磁性層３１、３３の
磁化方向が互いに反平行とされているので、第１、第２
固定磁性層３１、３３の磁気モーメントが相互に打ち消
し合う関係にあるが、第２固定磁性層３３の厚さが僅か
に大きいために、固定磁性層３４自体の自発磁化が僅か
に残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層６１との
交換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層３４の
磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。

【００８２】フリー磁性層２９は、非磁性中間層２７
と、非磁性中間層２７を挟む第１フリー磁性層２６及び
第２フリー磁性層２８とからなる。また、第１、第２フ
リー磁性層２６、２８の厚さは、僅かに異なる厚さとす
ることが好ましく、図６においては、第２フリー磁性層
２８の膜厚が第１フリー磁性層２６より大とされてい
る。

【００８３】第１、第２フリー磁性層２６、２８は、交
換結合磁界によって相互に磁気的に結合されてフェリ磁
性状態となる。即ち、第２フリー磁性層２８の磁化方向
はハードバイアス層１７、１７のバイアス磁界によって
図示Ｘ1方向に揃えられ、第１フリー磁性層２６は、第
２フリー磁性層２８と反強磁的に結合してその磁化方向
が図示Ｘ1方向の反対方向に揃えられる。第１、第２フ
リー磁性層２６、２８の磁化方向が互いに反平行とされ
ているので、第１、第２フリー磁性層の磁気モーメント
が相互に打ち消し合う関係にあるが、第２フリー磁性層
２８の厚さが第１フリー磁性層２６より大とされている
ので、この厚さの差分に相当する磁化がフリー磁性層２
９全体の磁化となり、フリー磁性層２９の磁化方向が図
示Ｘ1方向に揃えられ、またこの磁化の大きさが小さく
なるので、外部磁界の変化によってフリー磁性層２９の
磁化方向が感度よく変動するものとなる。

【００８４】積層体２０の図示Ｘ1方向両側には、一対
のバイアス層１７、１７が隣接している。バイアス層１
７、１７は、バイアス下地層１６、１６を介して反強磁
性層６０上に設けられて積層体２０と同じ階層に位置し
ている。また、その上面１７ｂが積層体２０の上面２０
ｂと同一面を形成し、その下面１７ｃが積層体２０の下
面２０ｃと同一面を形成している。また、バイアス層１
７、１７の一部が積層体２０の傾斜側面２０ａ、２０ａ
に乗り上げている。また、積層体２０及びバイアス層１
７、１７の上には、反強磁性層６１（他方の反強磁性
層）が積層されている。反強磁性層６１は、固定磁性層
３４と接して積層されている。

【００８５】上記の第１固定磁性層２１、３１及び第２
固定磁性層２３、３３は、例えば、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合
金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＮ
ｉ合金等からなることが好ましい。また、第１フリー磁
性層２６及び第２フリー磁性層２８についても、Ｃｏ、
ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合
金、ＣｏＮｉ合金等からなることが好ましい。また、上
記の非磁性中間層２２、２７、３２は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以
上の合金からなることが好ましい。また、非磁性導電層
２５、３０は、図１に示した非磁性導電層１２、１４と
同様の材質からなる。

【００８６】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子３は、
反強磁性層６０上に固定磁性層２４と非磁性導電層２５
とフリー磁性層２９と非磁性導電層３０と固定磁性層３
４とが積層されて積層前駆体が形成されること以外は、
前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子１と同様にして製
造される。

【００８７】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子３にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子１と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子３においては、固定磁性層２
４、３４が、非磁性中間層２２、３２と第１固定磁性層
２１、３１及び第２固定磁性層２３、３３とからそれぞ
れなり、第２固定磁性層２３、３３の磁化方向が図示Ｙ
方向に固定され、第１固定磁性層２１、３１の磁化方向
が図示Ｙ方向の反対方向に固定されているので、第１、
第２固定磁性層２１、３１、２３、３３の磁気モーメン
トが相互に打ち消し合う関係にあるが、第２固定磁性層
２３、３３の厚さが僅かに大きく、固定磁性層２４、３
４自体の自発磁化が僅かに残る結果となり、この自発磁
化が反強磁性層６０、６１との交換結合磁界によって更
に増幅され、固定磁性層２４、３４の磁化方向が図示Ｙ
方向に強固に固定され、スピンバルブ型薄膜磁気素子３
の安定性を向上させることができる。

【００８８】また、第１、第２フリー磁性層２６、２８
が、反強磁性的に結合されてフェリ磁性状態となり、第
１、第２フリー磁性層２６、２８の磁気モーメントが相
互に打ち消し合うことになるが、第１フリー磁性層２６
と第２フリー磁性層２８の厚さの差分に相当する磁化が
フリー磁性層２９全体の磁化となり、この磁化が小さく
なるので、フリー磁性層２９の磁化方向を外部磁界の変
化に対して感度よく変動させることができ、スピンバル
ブ型薄膜磁気素子３の感度を向上させることができる。

【００８９】（第４の実施形態）図７に本発明の第４の
実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図を
示を示す。尚、図７において、前述した図１に示した構
成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、当該構成
要素については簡略に説明するか若しくはその説明を省
略する。

【００９０】図７に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子４
においては、基板１９に下地層５０と反強磁性層６０が
積層されると共に、反強磁性層６０上に積層体４０が形
成されている。積層体４０は、固定磁性層４１、非磁性
導電層４２、フリー磁性層４３、非磁性導電層４４、固
定磁性層４５及び反強磁性薄膜４６が順次積層されてな
るものであり、この積層体４０は断面視略台形状とさ
れ、積層体４０の図示Ｘ1方向両側は２つの傾斜側面４
０ａ、４０ａとされている。傾斜側面４０ａ、４０ａ
は、基板１９から離れる方向、即ち図示Ｚ方向に向けて
互いに接近するように傾斜している。固定磁性層４１は
反強磁性層６０と接して積層されており、これらの層の
界面にて交換結合磁界が発現し、固定磁性層４１の磁化
方向が図示Ｙ方向に固定される。なお、図７において、
図示Ｚ方向は磁気記録媒体の移動方向を示し、図示Ｙ方
向は磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向を示す。

【００９１】積層体４０の図示Ｘ1方向両側には、一対
のバイアス層１７、１７が隣接している。バイアス層１
７、１７は、バイアス下地層１６、１６を介して反強磁
性層６０上に設けられて積層体４０と同じ階層に位置し
ている。また、その上面１７ｂが積層体４０の上面４０
ｂと同一面を形成し、その下面１７ｃが積層体４０の下
面４０ｃと同一面を形成している。また、バイアス層１
７、１７の一部が積層体４０の傾斜側面４０ａ、４０ａ
に乗り上げている。また、積層体４０及びバイアス層１
７、１７の上には、反強磁性層６１（他方の反強磁性
層）が積層されている。反強磁性層６１は、反強磁性薄
膜４６と接して積層されている。反強磁性薄膜４６と反
強磁性層６１は、同一の組成からなる合金からなること
が好ましい。

【００９２】反強磁性層６１が反強磁性薄膜４６に接し
て積層されることにより、反強磁性層６１と反強磁性薄
膜４６とが一体化し、これら反強磁性層６１と反強磁性
薄膜４６とが同時にアニール処理されることによって反
強磁性薄膜４６と固定磁性層４５との界面にて交換結合
磁界が発現し、固定磁性層４５の磁化方向が図示Ｙ方向
に固定される。

【００９３】上述のように、反強磁性薄膜４６は、反強
磁性層６１と同一組成の合金からなることが好ましく、
ＰｔＭｎ合金で形成されていることが好ましい。ＰｔＭ
ｎ合金は、従来から反強磁性層として使用されているＮ
ｉＭｎ合金やＦｅＭｎ合金などに比べて耐食性に優れ、
しかもブロッキング温度が高く、交換結合磁界も大き
い。また、ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただし、
Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選択さ
れる１種の元素を示す。）の式で示される合金あるいは
Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉ
ｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇのうちから選択される１種
または２種以上の元素を示す。）の式で示される合金で
形成されていてもよい。

【００９４】また、前記ＰｔＭｎ合金および前記Ｘ−Ｍ
ｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７
〜６３原子％の範囲であることが望ましい。より好まし
くは、４７〜５７原子％の範囲である。さらにまた、
Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金において、Ｘ’＋
Ｐｔが３７〜６３原子％の範囲であることが望ましい。
より好ましくは、４７〜５７原子％の範囲である。さら
に、前記Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金として
は、Ｘ’が０．２〜１０原子％の範囲であることが望ま
しい。反強磁性薄膜４６として、上記した適正な組成範
囲の合金を使用し、また反強磁性層６１にも反強磁性薄
膜４６と同一組成の合金を使用し、これらをアニール処
理することで、大きな交換結合磁界を発現させることが
できる。とくにＰｔＭｎ合金であれば、８００（Ｏｅ）
を越える交換結合磁界が発現し、交換結合磁界を失うブ
ロッキング温度を３８０℃と極めて高温にしてスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子４の熱安定性を高めることができ
る。

【００９５】尚、固定磁性層４１、４５、フリー磁性層
４３及び非磁性導電層４２、４４は、図１に示した固定
磁性層１１、１５、フリー磁性層１３及び非磁性導電層
１２、１４と同等の材質からなる。

【００９６】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子４の製
造方法は、先に説明したスピンバルブ型薄膜磁気素子１
の製造方法ほぼ同じであるが、積層前駆体を形成する際
に、固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層と非磁性
導電層と固定磁性層に加えて、反強磁性薄膜をも積層す
る点が前述のスピンバルブ型薄膜磁気素子１の場合と異
なる。これ以降の製造工程は図１３〜図１９とほぼ同じ
であり、積層前駆体上に第１リフトオフレジストを形成
し、第１リフトオフレジストに覆われていない部分をイ
オンミリング法により除去して一方の反強磁性層を露出
させて積層体を形成する。次に、バイアス下地層、バイ
アス層及び中間層を、露出された一方の反強磁性層と傾
斜側面と第１リフトオフレジストとに順次積層し、第１
リフトオフレジストを除去する。

【００９７】次に、積層体及び中間層に、他方の反強磁
性層及び保護層を積層する。尚、他方の反強磁性層を積
層する前に、積層体（反強磁性薄膜）の上面をスパッタ
リング等の手段によりエッチングする必要がある。これ
は、先の第１リフトオフレジストの除去工程をスパッタ
リング装置等の外部にて行うために、基板等が一時的に
大気圧雰囲気に曝され、このとき雰囲気中の酸素等の不
純物により積層体（反強磁性薄膜）の上面が汚染される
ため、この汚染された反強磁性薄膜の上に他方の反強磁
性層を積層しても、これら反強磁性薄膜と反強磁性層を
一体化させることができず、固定磁性層の磁化方向を固
定するに足りる十分な交換結合磁界を発現させることが
できなくなるので、積層体（反強磁性薄膜）の上面をエ
ッチングして不純物を除去する必要があるからである。

【００９８】次に、第２リフトオフレジストを保護層上
に形成し、導電層を積層し、最後に第２リフトオフレジ
ストを除去することにより、図７に示すスピンバルブ型
薄膜磁気素子４が得られる。

【００９９】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子４にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子１と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、スピンバ
ルブ型薄膜磁気素子４においては、固定磁性層４５と反
強磁性薄膜４６とが同時に積層されるので固定磁性層４
５と反強磁性薄膜４６の界面に不純物等が混入すること
がなく、またこの反強磁性薄膜４６と反強磁性層６１と
が一体化すれば、固定磁性層４５と反強磁性薄膜４６ａ
との界面にて大きな交換結合磁界が容易に発現して固定
磁性層４５の磁化方向を図示Ｙ方向に強固に固定するこ
とができる。

【０１００】また、上述の製造方法においては、固定磁
性層４５と反強磁性薄膜４６とを同時に形成するために
これらの界面には酸素等の不純物が混入せず、また反強
磁性薄膜４６に反強磁性層６１を積層してこれらを一体
化することにより、反強磁性薄膜４６が実質的に反強磁
性層６１に含まれることになり、固定磁性層４５と反強
磁性薄膜４６との界面にて交換結合磁界が発現しやすく
なり、固定磁性層４５の磁化方向が強固に固定されたス
ピンバルブ型薄膜磁気素子４を製造することができる。

【０１０１】（第５の実施形態）図８に本発明の第５の
実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図を
示す。尚、図８において、前述した図１に示した構成要
素と同一の構成要素には同一符号を付し、当該構成要素
については簡略に説明するか若しくはその説明を省略す
る。

【０１０２】図８に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子５
においては、基板１９に下地層５０と反強磁性層６０が
積層されると共に、反強磁性層６０上に積層体１０が形
成されている。

【０１０３】積層体１０の図示Ｘ1方向両側には、一対
のバイアス層１７、１７が隣接している。バイアス層１
７、１７は、バイアス下地層１６、１６を介して反強磁
性層６０上に設けられて積層体１０と同じ階層に位置し
ている。また、その上面１７ｂが積層体１０の上面１０
ｂと同一面を形成し、その下面１７ｃ、１７ｃが積層体
１０の下面１０ｃと同一面を形成している。また、バイ
アス層１７、１７の一部が積層体１０の傾斜側面１０
ａ、１０ａに乗り上げている。

【０１０４】バイアス層１７、１７には中間層１８、１
８が積層され、中間層１８、１８と積層体１０の上面１
０ｂには強磁性薄膜４７が積層されている。強磁性薄膜
４７には反強磁性層６１と保護層５１が積層されてい
る。また、保護層５１には、一対の導電層７０、７０が
積層されている。

【０１０５】反強磁性層６１が強磁性薄膜４７に接して
積層されることにより、強磁性薄膜４７と反強磁性層６
１との界面にて交換結合磁界が発現する。この強磁性薄
膜４７は固定磁性層１５に積層されているので、強磁性
薄膜４７と反強磁性層６１との界面にて発現した交換結
合磁界が固定磁性層１５に印加され、固定磁性層１５の
磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。強磁性薄膜４７
は、固定磁性層１５と同一の材質からなることが好まし
く、例えば、強磁性体であるＣｏ、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ
ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などからな
ることが好ましい。

【０１０６】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子５の製
造方法は、先に説明したスピンバルブ型薄膜磁気素子１
の製造方法ほぼ同じであるが、積層体とバイアス層の上
に強磁性薄膜を積層した後に他方の反強磁性層を積層す
る点が前述のスピンバルブ型薄膜磁気素子１の場合と異
なる。

【０１０７】上記以外の点は図１３〜図１９に示す製造
方法とほぼ同じであり、基板上に積層前駆体を形成し、
積層前駆体上に第１リフトオフレジストを形成し、第１
リフトオフレジストに覆われていない部分をイオンミリ
ング法により除去して一方の反強磁性層を露出させて積
層体を形成する。次に、露出させた反強磁性層と第１リ
フトオフレジストとに、バイアス下地層、バイアス層及
び中間層を順次積層し、第１リフトオフレジストを除去
する。

【０１０８】次に、積層体及び中間層に強磁性薄膜と他
方の反強磁性層と保護層を積層する。尚、強磁性薄膜を
積層する前に、積層体の上面をイオンミリングまたは逆
スパッタ等の手段によりエッチングする必要がある。こ
れは、先の第１リフトオフレジストの除去工程をスパッ
タリング装置等の外部にて行うために、基板等が一時的
に大気圧雰囲気に曝され、このとき雰囲気中の酸素等の
不純物により積層体（固定磁性層）の上面が汚染される
ので、積層体（固定磁性層）の上面をエッチングするこ
とにより不純物が除去されて固定磁性層と強磁性薄膜と
が実質的に一体化され、固定磁性層の磁化方向を強固に
固定することが可能になるからである。

【０１０９】次に、第２リフトオフレジストを保護層上
に形成し、導電層を積層し、最後に第２リフトオフレジ
ストを除去することにより、図８に示すスピンバルブ型
薄膜磁気素子５が得られる。

【０１１０】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子５にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子１と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子５においては、強磁性薄膜４
７と反強磁性層６１とが同時に積層されるので強磁性薄
膜４７と反強磁性層６１の界面に不純物等が混入するこ
とがなく、更にこの強磁性薄膜４７が固定磁性層１５に
接しているので、反強磁性層６１と強磁性薄膜４７との
界面にて発現した交換結合磁界が固定磁性層１５に印加
されて、固定磁性層１５の磁化方向を図示Ｙ方向に固定
することができる。

【０１１１】また、上述の製造方法においては、強磁性
薄膜４７と反強磁性層６１とを同時に積層するためにこ
れらの界面には酸素等の不純物が混入せず、強磁性薄膜
４７と反強磁性層６１との界面にて交換結合磁界が発現
しやすくなり、またこの強磁性薄膜４７が固定磁性層１
５上に積層されてこれらが一体化して強磁性薄膜４７が
実質的に固定磁性層１５に含まれることになるので、固
定磁性層１５の磁化方向が強固に固定されたスピンバル
ブ型薄膜磁気素子５を製造することができる。

【０１１２】（第６の実施形態）図９に本発明の第６の
実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図を
示す。尚、図９において、前述した図１に示した構成要
素と同一の構成要素には同一符号を付し、当該構成要素
については簡略に説明するか若しくはその説明を省略す
る。

【０１１３】図９に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子６
においては、基板１９に下地層５０と反強磁性層６０が
積層されると共に、反強磁性層６０上に積層体１０が形
成されている。

【０１１４】積層体１０の図示Ｘ1方向両側には、一対
のバイアス層１７、１７が隣接している。バイアス層１
７、１７は、バイアス下地層１６、１６を介して反強磁
性層６０上に設けられて積層体１０と同じ階層に位置し
ている。また、その上面１７ｂ、１７ｂが積層体１０の
上面１０ｂと同一面を形成し、その下面１７ｃ、１７ｃ
が積層体１０の下面１０ｃと同一面を形成している。ま
た、バイアス層１７、１７の一部が積層体１０の傾斜側
面１０ａ、１０ａに乗り上げている。

【０１１５】バイアス層１７、１７には中間層１８、１
８が積層され、中間層１８、１８の一部及び積層体１０
の上面１０ｂには反強磁性層６２が積層されている。反
強磁性層６２は、積層体１０と同様に断面視略台形状に
形成され、反強磁性層６２の図示Ｘ1方向両側は２つの
傾斜側面６２ａ、６２ａとされている。傾斜側面６２
ａ、６２ａは、基板１９から離れる方向、即ち図示Ｚ方
向に向けて互いに接近するように傾斜している。反強磁
性層６２は、その図示Ｘ1方向の長さが積層体１０とほ
ぼ同じ長さとなるように形成されている。この反強磁性
層６２は、図１における反強磁性層６１と同様の材質か
らなるものである。反強磁性層６２は、固定磁性層１５
に接して積層され、これらの層６２、１５の界面におい
て交換結合磁界が発現し、この交換結合磁界により固定
磁性層１５の磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。ま
た、反強磁性層６２には、例えばＴａからなる保護層５
２が積層されている。

【０１１６】反強磁性層６２の図示Ｘ1方向両側には、
一対の導電層７１、７１が配置されている。この導電層
７１、７１は、中間層１８、１８を介してバイアス層１
７、１７の上に積層されると共に、反強磁性層６２の傾
斜側面６２ａ、６２ａに接して形成されている。

【０１１７】次に、上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子
６の製造方法を図１２〜図１６及び図２０〜図２３を参
照して説明する。尚、ここでの図１２〜図１６の説明
は、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子１の製造方法
における図１２〜図１６の説明と全く同一なので、ここ
では図２０〜図２３についてのみ説明する。

【０１１８】図２０に示す工程の前工程は図１６に示し
た通りであり、図２０の説明を容易ならしめるために再
度図１６を説明すると、図１６は、積層体１０の両側に
バイアス下地層１６とバイアス層１７と中間層１８とを
順次積層して第１リフトオフレジスト８０を除去した後
の状態を示している。続いて図２０において、積層体１
０及び中間層１８、１８に、反強磁性層６２及び保護層
５２を積層する。尚、反強磁性層６２を積層する前に、
積層体１０の上面１０ｂをイオンミリングまたは逆スパ
ッタ等の手段によりエッチングする必要がある。これ
は、先の第１リフトオフレジスト８０の除去工程をスパ
ッタリング装置等の外部にて行うために、基板１９等が
一時的に大気圧雰囲気に曝され、このとき雰囲気中の酸
素等の不純物により積層体１０（固定磁性層１５）の上
面１０ｂが汚染されるため、この汚染された固定磁性層
１５の上面に反強磁性層６２を積層しても、これらの層
の界面では交換結合磁界が発現し得ないので、反強磁性
層６２を積層する前に積層体１０（固定磁性層１５）の
上面１０ｂをエッチングして不純物を除去する必要があ
るからである。

【０１１９】次に、図２１に示すように、保護層５２上
に第３リフトオフレジスト８２を形成し、第３リフトオ
フレジスト８２に覆われていない部分をイオンミリング
法（物理的イオンビームエッチング法）により除去して
中間層１８、１８を露出させて、反強磁性層６２及び保
護層５２を断面視略台形状に加工する。このとき、反強
磁性層６２には傾斜側面６２ａ、６２ａが形成される。
第３リフトオフレジスト８２を積層体１０と重なる位置
に形成することが、積層体１０に接する部分の反強磁性
層６２のみを残存させることができる点で好ましい。

【０１２０】次に、図２２に示すように、中間層１８、
１８、傾斜側面６２ａ、６２ａ及び第３リフトオフレジ
スト８２に導電層７１を積層する。中間層１８、１８上
に積層された導電層７１は、傾斜側面６２ａ、６２ａと
接すると共にその上に乗り上げて積層される。第３リフ
トオフレジスト８２には、導電層７１の構成材料の付着
層８２ａが付着する。そして最後に、図２３に示すよう
に、第３リフトオフレジスト８２を除去して、図９に示
すスピンバルブ型薄膜磁気素子６が得られる。

【０１２１】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子６にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子１と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、スピンバ
ルブ型薄膜磁気素子６においては、導電層７１、７１
が、中間層１８、１８を介してバイアス層１７、１７上
に積層されると共に、反強磁性層６２の傾斜側壁面６２
ａ、６２ａに接しているので、導電層７１、７１とバイ
アス層１７、１７が中間層１７、１７を介して隣接する
ことになり、このバイアス層１７、１７は非磁性導電層
１２、１４を含む積層体１０と隣接しているので、導電
層７１、７１からの検出電流を、比抵抗の大きい反強磁
性層６２を介さずに非磁性導電層１２、１４に与えるこ
とが可能となり、外部磁界による磁気抵抗の変化量を大
きくしてスピンバルブ型薄膜磁気素子６の検出感度を高
くすることができる。また、バイアス層１７、１７と導
電層７１、７１との間に中間層１８、１８が設けられて
いるので、後工程であるインダクティブヘッドの製造工
程での熱処理（ＵＶキュア）により起きる導電層７１と
バイアス層１７の間の熱拡散を防止して、バイアス層１
７の磁気特性の劣化を防止することができる。

【０１２２】また、上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子
６の製造方法においては、積層体１０と重なる部分の反
強磁性層６２を残存させ、この反強磁性層６２の両側に
隣接してしかもバイアス層１７、１７上に積層された導
電層７１、７１を形成するので、導電層７１、７１から
の検出電流を、比抵抗が大きい反強磁性層６２を介さず
に非磁性導電層１２、１４に与えることができ、外部磁
界による磁気抵抗の変化量が大きくなって検出感度が高
いスピンバルブ型薄膜磁気素子６を製造することができ
る。

【０１２３】（第７の実施形態）図１０に本発明の第７
の実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図
を示す。尚、図１０において、前述した図１、図６及び
図９に示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を
付し、当該構成要素については簡略に説明するか若しく
はその説明を省略する。

【０１２４】図１０に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
７においては、基板１９に下地層５０と反強磁性層６０
が積層されると共に、反強磁性層６０上に積層体９０が
形成されている。積層体９０は、一方の固定磁性層２
４、非磁性導電層２５、フリー磁性層１３、非磁性導電
層３０、他方の固定磁性層３４が順次積層されてなるも
のであり、この積層体９０は断面視略台形状とされ、積
層体９０の図示Ｘ1方向両側は２つの傾斜側面９０ａ、
９０ａとされている。傾斜側面９０ａ、９０ａは、基板
１９から離れる方向、即ち図示Ｚ方向に向けて互いに接
近するように傾斜している。なお、図１０において、図
示Ｚ方向は磁気記録媒体の移動方向を示し、図示Ｙ方向
は磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向を示す。

【０１２５】一方の固定磁性層２４は、非磁性中間層２
２と、非磁性中間層２２を挟む第１固定磁性層２１及び
第２固定磁性層２３とからなる。第１、第２固定磁性層
２１、２３の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好
ましく、図１０においては、第２固定磁性層２３の膜厚
が第１固定磁性層２１より大とされている。また、第１
固定磁性層２１は反強磁性層６０に接している。

【０１２６】第１固定磁性層２１の磁化方向は、反強磁
性層６０との交換結合磁界により図示Ｙ方向の反対方向
に固定され、第２固定磁性層２３は、第１固定磁性層２
１と反強磁性的に結合してその磁化方向が図示Ｙ方向に
固定されている。第１、第２固定磁性層２１、２３の磁
化方向が互いに反平行とされているので、第１、第２固
定磁性層２１、２３の磁気モーメントが相互に打ち消し
合う関係にあるが、第２固定磁性層２３の厚さが僅かに
大きいために、固定磁性層２４自体の自発磁化が僅かに
残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層６０との交
換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層２４の磁
化方向が図示Ｙ方向に固定される。

【０１２７】また、他方の固定磁性層３４は、非磁性中
間層３２と、非磁性中間層３２を挟む第１固定磁性層３
１及び第２固定磁性層３３とからなる。第１、第２固定
磁性層３１、３３の厚さは、僅かに異なる厚さとするこ
とが好ましく、図１０においては、第２固定磁性層３３
の膜厚が第１固定磁性層３１より大とされている。ま
た、第２固定磁性層３３は反強磁性層６２に接してい
る。

【０１２８】第２固定磁性層３３の磁化方向は、反強磁
性層６２との交換結合磁界により図示Ｙ方向に固定さ
れ、第１固定磁性層３１は、第２固定磁性層３３と反強
磁性的に結合してその磁化方向が図示Ｙ方向の反対方向
に固定されている。第１、第２固定磁性層３１、３３の
磁化方向が互いに反平行とされているので、第１、第２
固定磁性層３１、３３の磁気モーメントが相互に打ち消
し合う関係にあるが、第２固定磁性層３３の厚さが僅か
に大きいために、固定磁性層３４自体の自発磁化が僅か
に残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層６２との
交換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層３４の
磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。

【０１２９】積層体９０の図示Ｘ1方向両側には、一対
のバイアス層１７、１７が隣接している。バイアス層１
７、１７は、バイアス下地層１６を介して反強磁性層６
０上に設けられて積層体９０と同じ階層に位置してい
る。また、その上面１７ｂが積層体９０の上面９０ｂと
同一面を形成し、その下面１７ｃが積層体９０の下面９
０ｃと同一面を形成している。また、バイアス層１７、
１７の一部が積層体９０の傾斜側面９０ａ、９０ａに乗
り上げている。

【０１３０】バイアス層１７、１７には中間層１８、１
８が積層され、中間層１８、１８の一部及び積層体９０
の上面９０ｂには反強磁性層６２が積層されている。反
強磁性層６２は、積層体９０と同様に断面視略台形状に
形成され、反強磁性層６２の図示Ｘ1方向両側は２つの
傾斜側面６２ａ、６２ａとされている。傾斜側面６２
ａ、６２ａは、基板１９から離れる方向、即ち図示Ｚ方
向に向けて互いに接近するように傾斜している。反強磁
性層６２は、その図示Ｘ1方向の長さが積層体９０とほ
ぼ同じ長さとなるように形成されている。また、反強磁
性層６２には保護層５２が積層されている。

【０１３１】反強磁性層６２の図示Ｘ1方向両側には、
一対の導電層７１、７１が配置されている。この導電層
７１、７１は、中間層１８、１８を介してバイアス層１
７、１７の上に積層されると共に、反強磁性層６２の傾
斜側面６２ａ、６２ａに接して形成されている。

【０１３２】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子７は、
反強磁性層６０上に固定磁性層２４と非磁性導電層２５
とフリー磁性層１３と非磁性導電層３０と固定磁性層３
４とが積層されて積層前駆体が形成されること以外は、
前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子６と同様にして製
造される。

【０１３３】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子７にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子６と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子７においては、固定磁性層２
４、３４が、非磁性中間層２２、３２と第１固定磁性層
２１、３１及び第２固定磁性層２３、３３とからそれぞ
れなり、第２固定磁性層２３、３３の磁化方向が図示Ｙ
方向に固定され、第１固定磁性層２１、３１の磁化方向
が図示Ｙ方向の反対方向に固定されているので、第１、
第２固定磁性層２１、２３、３１、３３の磁気モーメン
トが相互に打ち消し合う関係にあるが、第２固定磁性層
２３、３３の厚さが僅かに大きく、固定磁性層２４、３
４自体の自発磁化が僅かに残る結果となり、この自発磁
化が反強磁性層６０、６２との交換結合磁界によって更
に増幅され、固定磁性層２４、３４の磁化方向が図示Ｙ
方向に強固に固定され、スピンバルブ型薄膜磁気素子７
の安定性を向上させることができる。

【０１３４】（第８の実施形態）図１１に本発明の第８
の実施形態であるスピンバルブ型薄膜磁気素子の断面図
を示す。尚、図１１において、前述した図１、図６及び
図９に示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を
付し、当該構成要素については簡略に説明するか若しく
はその説明を省略する。

【０１３５】図１１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
８においては、基板１９に下地層５０と反強磁性層６０
が積層されると共に、反強磁性層６０上に積層体２０が
形成されている。積層体２０は、一方の固定磁性層２
４、非磁性導電層２５、フリー磁性層２９、非磁性導電
層３０、他方の固定磁性層３４が順次積層されてなるも
のであり、この積層体２０は断面視略台形状とされ、積
層体２０の図示Ｘ1方向両側は２つの傾斜側面２０ａ、
２０ａとされている。傾斜側面２０ａ、２０ａは、基板
１９から離れる方向、即ち図示Ｚ方向に向けて互いに接
近するように傾斜している。なお、図１１において、図
示Ｚ方向は磁気記録媒体の移動方向を示し、図示Ｙ方向
は磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向を示す。

【０１３６】一方の固定磁性層２４は、非磁性中間層２
２と、非磁性中間層２２を挟む第１固定磁性層２１及び
第２固定磁性層２３とからなる。第１、第２固定磁性層
２１、２３の厚さは、僅かに異なる厚さとすることが好
ましく、図１１においては、第２固定磁性層２３の膜厚
が第１固定磁性層２１より大とされている。また、第１
固定磁性層２１は反強磁性層６０に接している。

【０１３７】第１固定磁性層２１の磁化方向は、反強磁
性層６０との交換結合磁界により図示Ｙ方向の反対方向
に固定され、第２固定磁性層２３は、第１固定磁性層２
１と反強磁性的に結合してその磁化方向が図示Ｙ方向に
固定されている。第１、第２固定磁性層２１、２３の磁
化方向が互いに反平行とされているので、第１、第２固
定磁性層２１、２３の磁気モーメントが相互に打ち消し
合う関係にあるが、第２固定磁性層２３の厚さが僅かに
大きいために、固定磁性層２４自体の自発磁化が僅かに
残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層６０との交
換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層２４の磁
化方向が図示Ｙ方向に固定される。

【０１３８】また、他方の固定磁性層３４は、非磁性中
間層３２と、非磁性中間層３２を挟む第１固定磁性層３
１及び第２固定磁性層３３とからなる。第１、第２固定
磁性層３１、３３の厚さは、僅かに異なる厚さとするこ
とが好ましく、図１１においては、第２固定磁性層３３
の膜厚が第１固定磁性層３１より大とされている。ま
た、第２固定磁性層３３は反強磁性層６２に接してい
る。

【０１３９】第２固定磁性層３３の磁化方向は、反強磁
性層６２との交換結合磁界により図示Ｙ方向に固定さ
れ、第１固定磁性層３１は、第２固定磁性層３３と反強
磁性的に結合してその磁化方向が図示Ｙ方向の反対方向
に固定されている。第１、第２固定磁性層３１、３３の
磁化方向が互いに反平行とされているので、第１、第２
固定磁性層３１、３３の磁気モーメントが相互に打ち消
し合う関係にあるが、第２固定磁性層３３の厚さが僅か
に大きいために、固定磁性層３４自体の自発磁化が僅か
に残る結果となり、この自発磁化が反強磁性層６２との
交換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層３４の
磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。

【０１４０】フリー磁性層２９は、非磁性中間層２７
と、非磁性中間層２７を挟む第１フリー磁性層２６及び
第２フリー磁性層２８とからなる。また、第１、第２フ
リー磁性層２６、２８の厚さは、僅かに異なる厚さとす
ることが好ましく、図１１においては、第２フリー磁性
層２８の膜厚が第１フリー磁性層２６より大とされてい
る。

【０１４１】第１、第２フリー磁性層２６、２８は、交
換結合磁界によって相互に磁気的に結合されてフェリ磁
性状態となる。即ち、第２フリー磁性層２８の磁化方向
はハードバイアス層１７、１７の磁化によって図示Ｘ1
方向に揃えられ、第１フリー磁性層２６は、第２フリー
磁性層２８と反強磁的に結合してその磁化方向が図示Ｘ
1方向の反対方向に揃えられる。第１、第２フリー磁性
層２６、２８の磁化方向が互いに反平行とされているの
で、第１、第２フリー磁性層２６、２８の磁気モーメン
トが相互に打ち消し合う関係にあるが、第２フリー磁性
層２８の厚さが第１フリー磁性層２６より大とされてい
るので、この厚さの差分に相当する磁化がフリー磁性層
２９全体の磁化となり、フリー磁性層２９の磁化方向が
図示Ｘ1方向に揃えられ、またこの磁化の大きさが小さ
くなるので、外部磁界の変化によってフリー磁性層２９
の磁化方向が感度よく変動するものとなる。

【０１４２】積層体２０の図示Ｘ1方向両側には、一対
のバイアス層１７、１７が隣接している。バイアス層１
７、１７は、バイアス下地層１６を介して反強磁性層６
０上に設けられて積層体２０と同じ階層に位置してい
る。また、その上面１７ｂが積層体２０の上面２０ｂと
同一面を形成し、その下面１７ｃが積層体２０の下面２
０ｃと同一面を形成している。また、バイアス層１７、
１７の一部が積層体２０の傾斜側面２０ａ、２０ａに乗
り上げている。

【０１４３】バイアス層１７、１７には中間層１８、１
８が積層され、中間層１８、１８の一部及び積層体２０
の上面２０ｂには反強磁性層６２が積層されている。反
強磁性層６２は、積層体２０と同様に断面視略台形状に
形成され、反強磁性層６２の図示Ｘ1方向両側は２つの
傾斜側面６２ａ、６２ａとされている。傾斜側面６２
ａ、６２ａは、基板１９から離れる方向、即ち図示Ｚ方
向に向けて互いに接近するように傾斜している。反強磁
性層６２は、その図示Ｘ1方向の長さが積層体２０とほ
ぼ同じ長さとなるように形成されている。また、反強磁
性層６２には保護層５２が積層されている。

【０１４４】反強磁性層６２の図示Ｘ1方向両側には、
一対の導電層７１、７１が配置されている。この導電層
７１、７１は、中間層１８、１８を介してバイアス層１
７、１７の上に積層されると共に、反強磁性層６２の傾
斜側面６２ａ、６２ａに接して形成されている。

【０１４５】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子８は、
反強磁性層６０上に固定磁性層２４と非磁性導電層２５
とフリー磁性層２９と非磁性導電層３０と固定磁性層３
４とが積層されて積層前駆体が形成されること以外は、
前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子６と同様にして製
造される。

【０１４６】上述のスピンバルブ型薄膜磁気素子８にお
いては、前述したスピンバルブ型薄膜磁気素子６と同様
な効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、上述のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子８においては、固定磁性層２
４、３４が、非磁性中間層２２、３２と第１固定磁性層
２１、３１及び第２固定磁性層２３、３３とからそれぞ
れなり、第２固定磁性層２３、３３の磁化方向が図示Ｙ
方向に固定され、第１固定磁性層２１、３１の磁化方向
が図示Ｙ方向の反対方向に固定されているので、第１、
第２固定磁性層２１、２３、３１、３３の磁気モーメン
トが相互に打ち消し合う関係にあるが、第２固定磁性層
２３、３３の厚さが僅かに大きく、固定磁性層２４、３
４自体の自発磁化が僅かに残る結果となり、この自発磁
化が反強磁性層６０、６２との交換結合磁界によって更
に増幅され、固定磁性層２４、３４の磁化方向が図示Ｙ
方向に強固に固定され、スピンバルブ型薄膜磁気素子８
の安定性を向上させることができる。

【０１４７】また、第１、第２フリー磁性層２６、２８
が、反強磁性的に結合されてフェリ磁性状態となり、第
１、第２フリー磁性層２６、２８の磁気モーメントが相
互に打ち消し合うことになるが、第１フリー磁性層２６
と第２フリー磁性層２８の厚さの差分に相当する磁化が
フリー磁性層２９全体の磁化となり、この磁化が小さく
なるので、フリー磁性層２９の磁化方向を外部磁界の変
化に対して感度よく変動させることができ、スピンバル
ブ型薄膜磁気素子８の感度を向上させることができる。

【０１４８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
スピンバルブ型薄膜磁気素子においては、バイアス層
が、前記積層体と同じ階層に位置すると共にその厚さ方
向両側の面が前記積層体の厚さ方向両側の面と略同一面
を形成するように構成され、また他方の反強磁性層が前
記バイアス層と前記積層体とを覆って積層されているの
で、従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子のように、バイ
アス層の断面形状が突出して尖ったものとはならず、バ
イアス層からの漏れ磁界によってフリー磁性層が多磁区
化されることがなく、フリー磁性層のバルクハウゼンノ
イズを低減することができる。また、バイアス層が前記
積層体と同じ階層に位置するので、バイアス層のバイア
ス磁界を積層体のフリー磁性層に十分に印加することが
でき、フリー磁性層の磁化方向を所定の方向に揃えてフ
リー磁性層を単磁区化することができる。

【０１４９】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子においては、他方の反強磁性層が反強磁性薄膜に接す
ることになり、他方の反強磁性層がこの反強磁性薄膜と
一体となるように構成されているので、これらの界面に
不純物が混入することがなく、この反強磁性薄膜と他方
の反強磁性層とが一体化すれば、固定磁性層と反強磁性
薄膜との界面にて大きな交換結合磁界が容易に発現して
固定磁性層の磁化方向を所定の方向に強固に固定するこ
とができる。

【０１５０】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子においては、少なくとも積層体と他方の反強磁性層と
の間に強磁性薄膜が設けられているので、他方の反強磁
性層と強磁性薄膜の界面に不純物が混入することがな
く、またこの強磁性薄膜は固定磁性層と接しているの
で、反強磁性層と強磁性薄膜との間で交換結合磁界が容
易に発現し、この交換結合磁界が強磁性薄膜を介して固
定磁性層に印加され、固定磁性層の磁化方向を所定の方
向に固定することができる。

【０１５１】また、一方及び他方の反強磁性層に、Ｘ−
Ｍｎの式で示される合金またはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で
示される合金を用いたスピンバルブ型薄膜磁気素子とす
ることで、反強磁性層に従来から使用されているＮｉＯ
合金、ＦｅＭｎ合金、ＮｉＭｎ合金などを用いたものと
比較して、交換結合磁界が大きく、またブロッキング温
度が高く、さらに耐食性に優れているなどの優れた特性
を有するスピンバルブ型薄膜磁気素子とすることが可能
になる。

【０１５２】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子にお
いては、一対の導電層が互いに離間して他方の反強磁性
層上に積層されているので、検出電流を確実に積層体に
印加することができる。

【０１５３】また、一対の導電層は、他方の反強磁性層
の両側に隣接して前記バイアス層に積層されてなるもの
であっても良く、この場合には、導電層とバイアス層が
隣接し、バイアス層は非磁性導電層を含む積層体と隣接
しているので、導電層からの検出電流を、比抵抗の大き
い他方の反強磁性層を介さずに非磁性導電層に与えるこ
とが可能となり、外部磁界による磁気抵抗の変化量を大
きくしてスピンバルブ型薄膜磁気素子の検出感度を高く
することができる。

【０１５４】また、Ｔａ、Ｃｒのような非磁性体からな
る中間層を設けることにより、ハードバイアス層と他方
の反強磁性層との間で磁気結合が発生することなく、フ
リー磁性層の単磁区化に必要なバイアス磁界を増大させ
ることができる。また、後工程であるインダクティブヘ
ッドの製造工程での熱処理（ＵＶキュア）により起きる
導電層とバイアス層の間での熱拡散を防止して、バイア
ス層の磁気特性の劣化を防止することができる。更に、
体心立方構造（ｂｃｃ構造）であるＣｒからなるバイア
ス下地層を設けることにより、バイアス層がバイアス下
地層上でエピタキシャル成長してバイアス層の磁化容易
軸を所定の方向に揃えることが可能になって、バイアス
層の保磁力および角形比が大きくなり、フリー磁性層の
単磁区化に必要なバイアス磁界を増大させることができ
る。

【０１５５】また、フリー磁性層が、非磁性中間層を介
して反強磁性的に結合された第１、第２フリー磁性層か
らなる場合、第１、第２フリー磁性層が交換結合磁界に
よって磁気的に結合されてフェリ磁性状態となり、この
時例えば、第２フリー磁性層の厚さを、第１フリー磁性
層よりも僅かに大とすると、第２フリー磁性層の磁化方
向がバイアス層の磁化によって一定方向に揃えられ、第
１フリー磁性層の磁化方向が第２フリー磁性層の磁化方
向の反対方向とされ、第１、第２フリー磁性層の磁気モ
ーメントが相互に打ち消し合うことになるが、第２フリ
ー磁性層の厚さが第１フリー磁性層より大とされている
ので、この厚さの差分に相当する磁化がフリー磁性層全
体の磁化となり、この磁化が小さくなるので、外部磁界
の変化によってフリー磁性層の磁化方向が感度よく変動
し、スピンバルブ型薄膜磁気素子の検出感度を大きくす
ることができる。

【０１５６】また、固定磁性層が、非磁性中間層を介し
て反強磁性的に結合された第１、第２固定磁性層からな
る場合、第１、第２固定磁性層が交換結合磁界によって
磁気的に結合されてフェリ磁性状態となり、第１、第２
固定磁性層の厚さを僅かに異ならしめると、第１、第２
固定磁性層の磁気モーメントが相互に打ち消し合って
も、固定磁性層の自発磁化が僅かに残り、この自発磁化
が反強磁性層との交換結合磁界によって更に増幅され、
固定磁性層の磁化方向を強固に固定することが可能とな
って、スピンバルブ型薄膜磁気素子の安定性を高くする
ことができる。

【０１５７】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法は、一方の反強磁性層上に積層体を形成し、この
積層体の両側にバイアス層を形成し、このバイアス層の
上面を積層体の上面とほぼ同じ位置とし、この上に他方
の反強磁性層を積層するので、従来のようにバイアス層
の断面形状が突出して尖ったものとはならず、バイアス
層からの漏れ磁界によってフリー磁性層が多磁区化され
ることがなく、フリー磁性層が単磁区化されたスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子を製造することができる。また、バ
イアス層が前記積層体と同じ階層に位置するので、バイ
アス層のバイアス磁界を積層体中のフリー磁性層に十分
に印加することができ、フリー磁性層の磁化方向を所定
の方向に揃えてフリー磁性層を単磁区化されて、スピン
バルブ型薄膜磁気素子の安定性を高くすることができ
る。

【０１５８】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法においては、前記積層前駆体を、固定磁性
層と非磁性導電層とフリー磁性層と非磁性導電層と固定
磁性層と反強磁性薄膜を積層して形成し、他方の反強磁
性層を前記反強磁性薄膜に接して積層しても良く、この
場合には、固定磁性層と反強磁性薄膜とを同時に積層す
るためにこれらの界面には酸素等の不純物が混入せず、
また反強磁性薄膜に他方の反強磁性層を積層してこれら
を一体化することによって反強磁性薄膜が実質的に他方
の反強磁性層に含まれることになるので、固定磁性層と
反強磁性薄膜との界面にて交換結合磁界が発現し、この
交換結合磁界により磁化方向が強固に固定された固定磁
性層を備えたスピンバルブ型薄膜磁気素子を製造するこ
とができる。

【０１５９】更に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法においては、前記第１リフトオフレジスト
を除去した後に、少なくとも積層体上に強磁性薄膜を形
成し、この強磁性薄膜に他方の反強磁性層を積層しても
良く、この場合には、強磁性薄膜と他方の反強磁性層と
を同時に形成するためにこれらの界面には酸素等の不純
物が混入せず、強磁性薄膜と他方の反強磁性層との界面
にて交換結合磁界が発現しやすくなり、またこの強磁性
薄膜が固定磁性層上に積層されてこれらが一体化して強
磁性薄膜が実質的に固定磁性層に含まれることになるの
で、発現した交換結合磁界が固定磁性層の磁化方向を強
固に固定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示した断面図である。

【図２】 図１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子のハ
ードバイアス膜とフリー磁性層の磁化の方向を説明する
ための模式図である。

【図３】 本発明の第１の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドの斜視図であ
る。

【図４】 図３に示す薄膜磁気ヘッドの要部の断面図で
ある。

【図５】 本発明の第２の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示した断面図である。

【図６】 本発明の第３の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示した断面図である。

【図７】 本発明の第４の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示した断面図である。

【図８】 本発明の第５の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示した断面図である。

【図９】 本発明の第６の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示した断面図である。

【図１０】 本発明の第７の実施形態であるスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合
の構造を示した断面図である。

【図１１】 本発明の第８の実施形態であるスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合
の構造を示した断面図である。

【図１２】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。

【図１３】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。

【図１４】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。

【図１５】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。

【図１６】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。

【図１７】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。

【図１８】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。

【図１９】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製
造方法を説明するための工程図である。

【図２０】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の他
の製造方法を説明するための工程図である。

【図２１】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の他
の製造方法を説明するための工程図である。

【図２２】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の他
の製造方法を説明するための工程図である。

【図２３】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子の他
の製造方法を説明するための工程図である。

【図２４】 従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録
媒体との対向面側から見た場合の構造を示した断面図で
ある。

【図２５】 図２４に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
のハードバイアス膜とフリー磁性層の磁化の方向を説明
するための模式図である。

【符号の説明】

１、２、３、４、５、６、７、８ スピンバルブ型薄膜
磁気素子 １０、２０、４０、９０ 積層体 １０ｂ、２０ｂ、４０ｂ、９０ｂ 積層体の上面 １０ｃ、２０ｃ、４０ｃ、９０ｃ 積層体の下面 １１、２４、４１ 固定磁性層（一方の固定磁性層） １２、２５、４２ 非磁性導電層（一方の非磁性導電
層） １３、２９、４３ フリー磁性層 １４、３０、４４ 非磁性導電層（他方の非磁性導電
層） １５、３４、４５ 固定磁性層（他方の固定磁性層） １６ バイアス下地層 １７ バイアス層 １７ｂ バイアス層の上面 １７ｃ バイアス層の下面 １８ 中間層 １９ 基板 ２１、３１ 第１固定磁性層 ２２、２７、３２ 非磁性中間層 ２３、３３ 第２固定磁性層 ２６ 第１フリー磁性層 ２８ 第２フリー磁性層 ４６ 反強磁性薄膜 ４７ 強磁性薄膜 ５０ 下地層 ５１、５２ 保護層 ６０ 反強磁性層（一方の反強磁性層） ６１、６２ 反強磁性層（他方の反強磁性層） ７０、７１ 導電層 ８０ 第１リフトオフレジスト ８１ 第２リフトオフレジスト ８２ 第３リフトオフレジスト

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 該基板に積層された一方の反強磁性層と、 フリー磁性層と前記フリー磁性層の厚さ方向両側に各々
   非磁性導電層と固定磁性層とが積層されてなり、前記一
   方の反強磁性層上に形成された断面視略台形状の積層体
   と、 前記一方の反強磁性層上に設けられ、前記積層体の両側
   に位置して前記フリー磁性層の磁化方向を一方向に揃え
   る一対のバイアス層と、前記積層体及び前記バイアス層
   上に設けられる強磁性薄膜と、 前記強磁性薄膜上に 前記積層体及び前記バイアス層を覆
   う他方の反強磁性層と、 前記フリー磁性層に検出電流を与える一対の導電層とを
   具備してなり、 前記一対のバイアス層が、前記基板を基準として前記積
   層体と同じ階層に位置して設けられるとともに、その上
   面が前記積層体の上面と略同一面を構成するように形成
   され、 前記他方の反強磁性層が、前記一対のバイアス層の少な
   くとも一部に積層されるとともに前記強磁性薄膜に接し
   ていることを特徴とするスピンバルブ型薄膜磁気素子。
2. 【請求項２】 基板と、 該基板に積層された一方の反強磁性層と、 フリー磁性層と前記フリー磁性層の厚さ方向両側に各々
   非磁性導電層と固定磁性層とが積層され、更に前記フリ
   ー磁性層よりも前記基板から離れて位置する固定磁性層
   上に反強磁性薄膜が積層されてなり、前記一方の反強磁
   性層上に形成された断面視略台形状の積層体と、 前記一方の反強磁性層上に設けられ、前記積層体の両側
   に位置して前記フリー磁性層の磁化方向を一方向に揃え
   る一対のバイアス層と、 前記積層体及び前記バイアス層を覆う他方の反強磁性層
   と、 前記フリー磁性層に検出電流を与える一対の導電層とを
   具備してなり、 前記一対のバイアス層が、前記基板を基準として前記積
   層体と同じ階層に位置して設けられるとともに、その上
   面が前記積層体の上面と略同一面を構成するように形成
   され、 前記他方の反強磁性層が、前記一対のバイアス層の少な
   くとも一部に積層されるとともに前記積層体の前記反強
   磁性薄膜に接していることを特徴とするスピンバルブ型
   薄膜磁気素子。
3. 【請求項３】 前記他方の反強磁性層が、前記バイアス
   層全体及び前記積層体に積層されていることを特徴とす
   る請求項１ないし請求項２のいずれかに記載のスピンバ
   ルブ型薄膜磁気素子。
4. 【請求項４】 前記他方の反強磁性層が、前記積層体の
   上面に接して前記積層体よりも幅広に形成され、かつ前
   記一対のバイアス層の一部に積層されていることを特徴
   とする請求項１ないし請求項２のいずれかに記載のスピ
   ンバルブ型薄膜磁気素子。
5. 【請求項５】 前記一方及び前記他方の反強磁性層は、
   Ｘ−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒ
   ｈ、Ｏｓのうちから選択される１種の元素を示す。）の
   式で示される合金からなり、Ｘが３７原子％以上６３原
   子％以下の範囲であることを特徴とする請求項１ないし
   請求項４のいずれかに記載のスピンバルブ型薄膜磁気素
   子。
6. 【請求項６】 前記一方及び前記他方の反強磁性層は、
   Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｒ
   ｕ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇのうちから選
   択される１種または２種以上の元素を示す。）の式で示
   される合金からなり、Ｘ’とＰｔの合計量が３７原子％
   以上６３原子％以下の範囲であることを特徴とする請求
   項１ないし請求項４のいずれかに記載のスピンバルブ型
   薄膜磁気素子。
7. 【請求項７】 前記反強磁性薄膜は、Ｘ−Ｍｎ（ただ
   し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうち
   から選択される１種の元素を示す。）の式で示される合
   金からなり、Ｘが３７原子％以上６３原子％以下の範囲
   であることを特徴とする請求項２記載のスピンバルブ型
   薄膜磁気素子。
8. 【請求項８】 前記反強磁性薄膜は、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎ
   （ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒ
   ｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇのうちから選択される１種または
   ２種以上の元素を示す。）の式で示される合金からな
   り、Ｘ’とＰｔの合計量が３７原子％以上６３原子％以
   下の範囲であることを特徴とする請求項２記載のスピン
   バルブ型薄膜磁気素子。
9. 【請求項９】 前記他方の反強磁性層は、前記バイアス
   層全体及び前記積層体に積層され、前記一対の導電層
   は、互いに離間して前記他方の反強磁性層上に積層され
   てなることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいず
   れかに記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
10. 【請求項１０】 前記他方の反強磁性層は、前記積層体
    の上面に接して前記積層体よりも幅広に形成され、かつ
    前記一対のバイアス層の一部に積層され、前記一対の導
    電層は、前記他方の反強磁性層の両側に隣接し、かつ前
    記バイアス層に積層されてなることを特徴とする請求項
    １ないし請求項８のいずれかに記載のスピンバルブ型薄
    膜磁気素子。
11. 【請求項１１】 前記バイアス層と前記導電層との間お
    よび／または前記バイアス層と前記他方の反強磁性層と
    の間に、ＴａまたはＣｒからなる中間層が設けられたこ
    とを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに
    記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
12. 【請求項１２】 前記バイアス層と前記積層体との間お
    よび前記バイアス層と前記一方の反強磁性層との間に、
    Ｃｒからなるバイアス下地層が設けられたことを特徴と
    する請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のスピ
    ンバルブ型薄膜磁気素子。
13. 【請求項１３】 前記フリー磁性層は、非磁性中間層
    と、前記非磁性中間層を挟む第１フリー磁性層及び第２
    フリー磁性層とからなり、前記第１フリー磁性層と前記
    第２フリー磁性層が互いに反強磁性的に結合されて、前
    記第１フリー磁性層の磁化方向と前記第２フリー磁性層
    の磁化方向が互いに反平行とされていることを特徴とす
    る請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のスピン
    バルブ型薄膜磁気素子。
14. 【請求項１４】 前記固定磁性層は、別の非磁性中間層
    と、前記別の非磁性中間層を挟む第１固定磁性層及び第
    ２固定磁性層とからなり、前記第１固定磁性層と前記第
    ２固定磁性層が互いに反強磁性的に結合されて、前記第
    １固定磁性層の磁化方向と前記第２固定磁性層の磁化方
    向が互いに反平行とされていることを特徴とする請求項
    １ないし請求項１２のいずれかに記載のスピンバルブ型
    薄膜磁気素子。
15. 【請求項１５】 スライダに請求項１ないし請求項１４
    のいずれかに記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子が備え
    られてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
16. 【請求項１６】 基板に一方の反強磁性層を積層し、 該一方の反強磁性層に、一方の固定磁性層と一方の非磁
    性導電層とフリー磁性層と他方の非磁性導電層と他方の
    固定磁性層と反強磁性薄膜とを順次積層して積層前駆体
    を形成し、 前記反強磁性薄膜上に第１リフトオフレジストを形成
    し、 前記第１リフトオフレジストに覆われていない前記積層
    前駆体を除去して前記一方の反強磁性層を露出させて断
    面視略台形状の積層体を形成し、 露出した前記一方の反強磁性層上であって前記基板を基
    準として前記積層体と同じ階層にバイアス層を積層し
    て、該バイアス層の上面を前記積層体の上面とほぼ同一
    面とし、 前記第１リフトオフレジストを除去し、前記バイアス層
    及び前記反強磁性薄膜の上に他方の反強磁性層を積層
    し、 前記他方の反強磁性層に接する一対の導電層を形成する
    ことを特徴とするスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方
    法。
17. 【請求項１７】 基板に一方の反強磁性層を積層し、 該一方の反強磁性層に、一方の固定磁性層と一方の非磁
    性導電層とフリー磁性層と他方の非磁性導電層と他方の
    固定磁性層とを順次積層して積層前駆体を形成し、 前記積層前駆体上に第１リフトオフレジストを形成し、 前記第１リフトオフレジストに覆われていない前記積層
    前駆体を除去して前記一方の反強磁性層を露出させて断
    面視略台形状の積層体を形成し、 露出した前記一方の反強磁性層上であって前記基板を基
    準として前記積層体と同じ階層にバイアス層を積層し
    て、該バイアス層の上面を前記積層体の上面とほ ぼ同一
    面とし、 前記第１リフトオフレジストを除去した後に、前記積層
    体及び前記バイアス層上に強磁性薄膜を積層し、該強磁
    性薄膜の上に他方の反強磁性層を積層し、 前記他方の反強磁性層に接する一対の導電層を形成する
    ことを特徴とする スピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方
    法。
18. 【請求項１８】 前記他方の反強磁性層上に第２リフト
    オフレジストを形成し、 前記第２リフトオフレジストに覆われていない前記他方
    の反強磁性層に前記一対の導電層を積層し、 前記第２リフトオフレジストを除去することを特徴とす
    る請求項１６または請求項１７に記載のスピンバルブ型
    薄膜磁気素子の製造方法。
19. 【請求項１９】 前記他方の反強磁性層上に第３リフト
    オフレジストを形成し、 前記第３リフトオフレジストに覆われていない前記他方
    の反強磁性層を除去し、 残存した前記他方の反強磁性層の両側に前記一対の導電
    層を積層し、 前記第３リフトオフレジストを除去することを特徴とす
    る請求項１６または請求項１７に記載のスピンバルブ型
    薄膜磁気素子の製造方法。