JPH0992904A

JPH0992904A - 巨大磁気抵抗効果材料膜およびその製造方法とそれを用いた磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH0992904A
Application number: JP7244981A
Authority: JP
Inventors: Fumito Koike; 文人小池; Naoya Hasegawa; 直也長谷川
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1995-09-22
Filing date: 1995-09-22
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ＦｅＭｎのような耐食性および耐
環境性に問題を有する材料を用いることなく耐食性と耐
熱性に優れ、一方向異方性を利用して巨大磁気抵抗効果
を得る機構の巨大磁気抵抗効果材料膜とその製造方法お
よびそれを用いた磁気ヘッドの提供を目的とする。【解決手段】本発明は、少なくとも２層の強磁性層２
２、２４が、非磁性層２３を介して基板２０上に積層さ
れ、前記強磁性層２２、２４のうち、少なくとも１層の
強磁性層の磁化反転がこの強磁性層と隣接して設けられ
た一方向異方性付与層２１によりピン止めされ、他の強
磁性層の磁化が自由にされてなり、低磁界において磁気
抵抗変化を生じるされてなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッド、位置
センサ、回転センサ等に用いられる巨大磁気抵抗効果素
子用の磁気抵抗効果材料膜とその製造方法およびそれを
用いた磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の用途に用いられている磁
気抵抗（ＭＲ）効果材料として、Ｎｉ-Ｆｅ合金薄膜
（パーマロイ薄膜）が知られているが、パーマロイ薄膜
の抵抗変化率は２〜３％が一般的である。従って、今
後、磁気記録における線記録密度およびトラック密度の
向上あるいは磁気センサにおける高分解能化に対応する
ためには、より抵抗変化率（ＭＲ比）の大きい磁気抵抗
効果材料が望まれている。

【０００３】ところで近年、巨大磁気抵抗効果と呼ばれ
る現象が、Ｆｅ／Ｃｒ交互積層膜、あるいは、Ｃｏ／Ｃ
ｕ交互積層膜などの多層薄膜で発見されている。これら
の多層薄膜においては、ＦｅやＣｏなどからなる各強磁
性金属層の磁化がＣｒやＣｕなどからなる非磁性金属層
を介して磁気的な相互作用を起こし、積層された上下の
強磁性金属層の磁化が、反平行状態を保つように結合し
ている。即ち、これらの構造においては、外部磁場のな
い時、非磁性金属層を介して交互に積層された強磁性金
属層が、１層毎に磁化の向きを反対方向に向けて積層さ
れている。そして、これらの構造においては、適当な外
部磁界が印加されると、各強磁性金属層の磁化の向きが
同じ方向に揃うように変化する。

【０００４】前記の構造において、各強磁性金属層の磁
化が反平行状態の場合と平行状態の場合では、Ｆｅ強磁
性金属層とＣｒ非磁性金属層の界面、あるいは、Ｃｏ強
磁性金属層とＣｕ非磁性金属層の界面における伝導電子
の散乱のされ方が、伝導電子のスピンに依存して異なる
といわれている。従ってこの機構に基づくと、各強磁性
金属層の磁化の向きが反平行状態の時は電気抵抗が高
く、平行状態の時は電気抵抗が低くなり、抵抗変化率と
して従来のパーマロイ薄膜を上回る、いわゆる、巨大磁
気抵抗効果を発生する。このように、これらの多層薄膜
は、従来のＮｉ-Ｆｅの単層薄膜とは根本的に異なるＭ
Ｒ発生機構を有している。

【０００５】しかしながら、これらの多層膜において
は、各強磁性金属層の磁化の向きを反平行とするように
作用する強磁性金属層間の磁気的相互作用が強すぎるた
めに、各強磁性金属層の磁化の向きを平行に揃えるため
には、非常に大きな外部磁界を作用させなくてはならな
い問題がある。従って、強い磁界をかけないと大きな抵
抗変化が起こらないことになり、磁気ヘッドなどのよう
に磁気記録媒体からの微小な磁界を検出する装置に適用
した場合に満足な高い感度が得られないという問題があ
った。

【０００６】この問題を解決するためには、強磁性金属
層間に働く磁気的な相互作用を過度に強くしないよう
に、ＣｒやＣｕなどからなる非磁性金属層の厚さを調整
し、各強磁性金属層の磁化の向きの相対的な方向を磁気
的相互作用とは別の方法により制御することが有効と思
われる。従来、このような磁化の相対的な方向制御技術
として、ＦｅＭｎなどの反強磁性層を設けることによ
り、一方の強磁性金属層の磁化の向きを固定し、この強
磁性金属層の磁化の向きが外部磁界に対して動き難いよ
うに構成し、他方の強磁性金属層の磁化の向きを自由に
動けるように構成することにより、微小な磁界による動
作を可能にした技術が提案されている。

【０００７】図１９は、特開平６ー６０３３６号公報に
開示されているこの種の技術を応用した構造の磁気抵抗
センサの一例を示すものである。図１９に示す磁気抵抗
センサＡは、非磁性の基板１に、第１の磁性層２と非磁
性スペーサ３と第２の磁性層４と反強磁性層５を積層し
て構成されるものであり、第２の磁性層４の磁化の向き
Ｂが反強磁性層５による磁気的交換結合により固定され
るとともに、第１の磁性層２の磁化の向きＣ’が、印加
磁界がない時に第２の磁性層４の磁化の向きＢに対して
直角に向けられている。ただし、この第１の磁性層２の
磁化の向きＣ’は固定されないので外部磁界により回転
できるようになっている。

【０００８】図１９に示す構造に対して印加磁界ｈを付
加すると、印加磁界ｈの方向に応じて第１の磁性層２の
磁化の向きＣ’が点線矢印の如く回転するので、第１の
磁性層２と第２の磁性層４との間で磁化に角度差が生じ
ることになるために、抵抗変化が起こり、これにより磁
場検出ができるようになっている。

【０００９】次に、一方の磁性層の磁化の向きを固定
し、他方の磁性層の磁化の向きを自由とした構成の磁気
抵抗センサの他の例として、図２０に示すように、基板
６上にＮｉＯの反強磁性層７と、Ｎｉ-Ｆｅの磁性層８
と、Ｃｕの非磁性金属層９と、Ｎｉ-Ｆｅの磁性層１０
と、Ｃｕの非磁性金属層１１と、Ｎｉ-Ｆｅの磁性層１
２と、ＦｅＭｎの反強磁性層１３を順次積層した構造の
磁気抵抗センサＢが知られている。この例の構造におい
ては、反強磁性層７、１３によりそれらに隣接する強磁
性金属層８、１２の磁化がそれぞれ固定され、強磁性金
属層８、１２の間に非磁性金属層９、１１を介して挟ま
れた強磁性金属層１０の磁化が外部磁界に応じて回転可
能に構成されている。

【００１０】図１９あるいは図２０に示す構造の磁気抵
抗センサであると、微小な印加磁界の変化に対して磁気
抵抗センサＡと磁気抵抗センサＢの電気抵抗が直線的に
感度良く変化する。また、第１の磁性層２としてＮｉ-
Ｆｅなどの軟磁性材料を用いると、その軟磁気特性を利
用することができ、ヒステリシスが少ないなどの利点を
有する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１９
あるいは図２０に示す構造の磁気抵抗センサにおいて反
強磁性層５、１３の構成材料として用いられるＦｅＭｎ
は、耐食性および耐環境性の面から見て不利な問題があ
る。また、反強磁性層７のＮｉＯはＦｅＭｎと同様にや
や耐熱性に問題がある。

【００１２】次に、図１９と図２０に示す構造の磁気抵
抗センサの変形的な構造例として、図２１に示すよう
に、ガラス基板１５上に、Ｃｕの非磁性層１６と、Ｃ
ｏ、Ｃｏ-Ｐｔ、Ｃｏ-Ｃｒ-Ｔａ等からなる硬質磁性材
料層１７と、Ｃｕの非磁性層１８と、Ｎｉ-Ｆｅの軟質
磁性材料膜１９を複数回繰り返し積層した構造の磁気抵
抗センサＣが知られている。図２１に示す構造の磁気抵
抗センサＣは、硬質磁性材料膜１７と軟質磁性材料膜１
９の保磁力差を利用し、非磁性層１８の厚さを所定の厚
さに調整することで、両磁性層１７、１９の磁化の向き
を平行にあるいは反平行にすることができ、これにより
巨大磁気抵抗効果を得ることができる。そしてこの構造
の磁気抵抗センサＣは、積層数を自由に変更できるの
で、積層数を多くすることにより、図１９と図２０に示
す構造の磁気抵抗センサよりも大きなＭＲ比を得ること
ができる特徴がある。

【００１３】ところが、図２１に示す構造の磁気抵抗セ
ンサＣにあっては、硬質磁性材料膜１７の保磁力が大き
い場合はＭＲ比を大きくすることはできるが、一方で漏
れ磁束が多くなり、この影響によって軟質磁性材料膜１
９の保磁力も大きくなり、その結果としてＭＲセンサと
しての感度（単位磁界あたりの抵抗変化率）が劣化して
しまう問題があった。この問題を解決するために本発明
者らが研究を重ねた結果、硬質磁性材料膜１７の高い保
磁力が軟質磁性材料膜に影響するのは、硬質磁性材料膜
１９からの漏洩磁界により軟質磁性材料膜１９の異方性
分散が大きくなるためであるとの結論に至った。また、
硬質磁性材料膜１７と軟質磁性材料膜１９との間で静磁
気的な結合が生じ、軟質磁性材料膜１９の磁化反転が硬
質磁性材料膜１７により抑制されるためであるとの結論
に至った。従ってこの種の磁気抵抗センサＣにあって
は、軟質磁性材料膜１９に対する硬質磁性材料膜１７の
保磁力の影響の調整あるいは角形比の制御が難しい問題
を有している。

【００１４】そこで、このような問題を解決することが
できる巨大磁気抵抗効果材料膜として本出願人は先に、
特願平７ー７８０２２号明細書（平成７年４月３日出
願）において、α-Ｆｅ₂Ｏ₃膜を用いた全く新規な巨大
磁気抵抗効果材料膜の特許出願を行っている。この特許
出願の巨大磁気抵抗効果材料膜は、２層以上の強磁性層
を非磁性層を介して基板上に積層し、一方の強磁性層に
隣接させてα-Ｆｅ₂Ｏ₃などの反強磁性体からなる保磁
力増大層を設け、一方の強磁性層の保磁力を保磁力増大
層の交換結合力により増大させてその磁化の向きをピン
止めし、他方の強磁性層の磁化の向きを自由にするとと
もに、対になる２層の強磁性層の間に保磁力差を生じさ
せることで巨大磁気抵抗効果を発現させることができる
構成であった。

【００１５】前記特許出願に係る巨大磁気抵抗効果材料
膜で得られるＲ-Ｈカーブ（抵抗と保磁力の関係を示す
カーブ）の一例を図２２に示す。このカーブを示す試料
では、Ｈ_cp＝６７０Ｏｅ、Ｈ_bp＝５０Ｏｅ、ΔＭＲ＝
４.０％の値が得られている。ここで、Ｈ_cpは保磁力増
大層に隣接して交換結合を受け、磁化の向きがピン止め
された強磁性層の保磁力を示し、Ｈ_bpはピン止めされた
強磁性層の一方向性バイアス磁界を示す。

【００１６】そして本発明者らは、このような優れた巨
大磁気抵抗効果を示す材料膜について更に研究を進めた
結果、反強磁性体の保磁力増大層が反強磁性を失う温度
（ブロッキング温度）に至らずとも、適切な条件で熱処
理すると、巨大磁気抵抗効果の発現機構が変化し、一方
の強磁性層の保磁力を増大させて磁化をピン止めする機
構ではなく、一方向異方性により一方の強磁性層の磁化
をピン止めすることにより巨大磁気抵抗効果を発揮する
ようになることを知見し、この知見に基づいて本発明に
到達した。

【００１７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、ＦｅＭｎのような耐食性および耐環境性に問題を
有する材料を用いることなく耐食性と耐熱性に優れ、一
方向異方性を利用して巨大磁気抵抗効果を得る機構の巨
大磁気抵抗効果材料膜とその製造方法およびそれを用い
た磁気ヘッドの提供を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記課題を解決するために、少なくとも２層の強磁性層
が、非磁性層を介して基板上に生成され、前記強磁性層
のうち、少なくとも１層が強磁性層と隣接して設けられ
た一方向異方性付与層により磁化反転がピン止めされ、
他の強磁性層の磁化が自由にされてなり、低磁界におい
て磁気抵抗変化を生じる構造としたものである。前記の
構造において、一方向異方性付与層を反強磁性体から、
あるいは、酸化物反強磁性体から、更に具体的にはα-
Ｆｅ₂Ｏ₃から構成することができる。

【００１９】次に、前記強磁性層が、Ｎｉ-Ｆｅ合金、
Ｃｏ、Ｎｉ-Ｆｅ-Ｃｏ合金のいずれかからなることが好
ましい。更に、一方向異方性付与層に隣接した強磁性層
が、Ｃｏからなり、一方向異方性付与層に隣接しない強
磁性層が、Ｎｉ-Ｆｅ合金層から、あるいは非磁性層に
隣接したＣｏ層とＮｉ-Ｆｅ合金層との２層構造からな
ることが好ましい。

【００２０】基板上にα-Ｆｅ₂Ｏ₃からなる一方向異方
性付与層を成膜し、この一方向異方性付与層上に、非磁
性層を挟む少なくとも２層以上の強磁性層であって、少
なくとも１層の強磁性層を一方向異方性層に隣接させた
状態の少なくとも２層以上の強磁性層を成膜するととも
に、成膜後に磁場中アニール処理を施すことで巨大磁気
抵抗効果材料膜を製造することができる。また、基板加
熱を行いつつ磁場中成膜により基板上にα-Ｆｅ₂Ｏ₃な
どからなる一方向異方性付与層を成膜し、この一方向異
方性付与層上に、非磁性層を挟む少なくとも２層以上の
強磁性層であって、少なくとも１層の強磁性層を一方向
異方性層に隣接させた状態の少なくとも２層以上の強磁
性層を成膜することによって巨大磁気抵抗効果材料膜を
製造することもできる。

【００２１】次に本発明の磁気ヘッドは、磁気ギャップ
を介して対向する下部コア層および上部コア層と、前記
コア層に磁界を与えるコイル層とが形成され、コア層の
外部側で磁気ギャップの近傍に巨大磁気抵抗効果素子が
設けられてなる磁気ヘッドであって、前記巨大磁気抵抗
効果素子が、先に記載のいずれかの構造の巨大磁気抵抗
効果材料膜からなるものである。

【００２２】以下に本発明に係る巨大磁気抵抗効果の発
現機構について説明する。非磁性層を介して設けられた
強磁性層の一方が一方向異方性付与層により交換結合を
受けてその磁化が固定されるとともに、他方の強磁性層
の磁化が自由となるので、磁化が自由にされた強磁性層
の磁化の向きが外部磁界により変わることで巨大磁気抵
抗効果が発揮される。また、強磁性層は２層に限らず、
それ以上の多層構造にできるので、巨大磁気抵抗効果を
奏する積層膜が提供される。巨大磁気抵抗を奏する基と
なる交換結合を生じさせる一方向異方性付与層は、反強
磁性体あるいは酸化物反強磁性体から構成することがで
き、より具体的には、α-Ｆｅ₂Ｏ₃から構成することが
できる。

【００２３】強磁性層は、Ｎｉ-Ｆｅ合金、Ｃｏ、Ｎｉ-
Ｆｅ-Ｃｏ合金のいずれかから構成することができ、そ
の中でも、一方向異方性付与層に隣接する強磁性層をＣ
ｏから、他の強磁性層をＮｉ-Ｆｅ合金あるいはＣｏ層
とＮｉ-Ｆｅ合金層の２層構造から構成することでより
良好な磁気抵抗効果が得られる。次に、前記構造の巨大
磁気抵抗効果材料膜を磁気ヘッドに用いたものは、磁気
記録媒体からの微小な磁界に反応して抵抗変化を起こ
し、これにより検出感度良く磁気情報の読出を行い得る
ようになる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。図１は本発明に係る巨大磁気抵
抗効果材料膜の第１実施例を示すもので、この例の巨大
磁気抵抗効果材料膜Ｄは、非磁性体の基板２０とその上
に順次積層された一方向異方性付与層２１と強磁性層２
２と非磁性層２３と強磁性層２４と保護層２５とを主体
として構成されている。

【００２５】前記基板２０は、ガラス、Ｓｉ、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＴｉＣ、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃とＴｉＣとの燒結体、
フェライトなどに代表される非磁性材料から構成されて
いる。なお、基板２０の上面には、基板上面の凹凸やう
ねりを除去する目的であるいはその上に積層される層の
結晶整合性を良好にするなどの目的で被覆層やバッファ
層が適宜設けられていても良い。

【００２６】一方向異方性付与層２１は、その上に形成
される強磁性層２２に磁気的交換結合力を作用させて強
磁性層２２の自発磁化の向きをピン止めするものであ
り、この一方向異方性付与層２１は、反強磁性体、特に
酸化物反強磁性体から構成されることが好ましく、１つ
の具体例としては、α-Ｆｅ₂Ｏ₃から形成される。

【００２７】前記強磁性層２２、２４は、いずれも強磁
性体の薄膜からなるが、具体的にはＮｉ-Ｆｅ合金、Ｎ
ｉ-Ｆｅ-Ｃｏ合金、Ｎｉ-Ｃｏ合金、Ｃｏ等からなる。
これら２層の強磁性層２２、２４は前述した中で同種の
材料で構成しても良く、また、異種の材料で構成したも
のを用いても良い。

【００２８】スピン依存散乱を大きく生じる非磁性層２
３と強磁性層２２、２４の組み合わせは、ＣｕとＣｏで
あることが知られており、強磁性層２２はＣｏもしくは
ＮｉＦｅを用い、非磁性層２３側を所定の厚さでＣｏ層
とすることが望ましい。同様に、強磁性層２４は軟磁気
特性に優れたＮｉＦｅを用いるが、非磁性層２３側のＣ
ｕ層との境界にはＣｏ層を所定の厚さで設けることが抵
抗変化率を大きくするために好ましい。

【００２９】前記非磁性層２３は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、
Ａｇなどに代表される非磁性体からなり、１５〜４０Å
の厚さに形成されている。ここで非磁性膜２３の厚さが
１５Åより薄いと、強磁性層２２と強磁性層２４との間
で磁気的結合が起こりやすくなる。また、非磁性材料膜
２３が４０Åより厚いと磁気抵抗効果を生じる要因であ
る非磁性層２３と強磁性層２２、２４の界面を通過する
伝導電子の効率が低下し、即ち、電流の分流効果により
磁気抵抗効果が低減されてしまうので好ましくない。前
記保護層２５は、強磁性層２４の酸化防止や保護のため
に設ける層であり、Ｔａなどからなるが、強磁性層２４
を耐食性に富む材料で形成する場合は省略することもで
きる。また、この保護層２５の上に更に絶縁性のオーバ
ーコート層等を設けることもできる。この場合に設ける
オーバーコート層は、Ａｌ₂Ｏ₃、石英などの絶縁材料か
ら構成することが好ましい。この絶縁材料からなるオー
バーコート層を設け、Ｔａからなる保護層２５を設けな
い場合は、Ｔａの保護層２５によるシャント効果（電流
の分流損）によりＭＲ値が減少することを防止できる。

【００３０】図１または図２に示す構造であるならば、
一方向異方性付与層２１の存在により強磁性層２２が磁
気的交換結合を受けてその磁化の向きがピン止めささ
れ、他の強磁性層２４の磁化の方向が自由にされる結
果、巨大磁気抵抗効果が得られる。即ち、磁化が自由に
された強磁性層２４に、磁気記録媒体からの漏れ磁界な
どのような外部磁界が作用すると、強磁性層２４の磁化
の向きが容易に反転するので、反転に伴って抵抗変化が
生じ、この抵抗変化を測定することで磁気記録媒体の磁
気情報を読み取ることができる。

【００３１】なお、図１と図２に示す構造では一方向異
方性付与層２１をα-Ｆｅ₂Ｏ₃から構成したが、一方向
異方性付与層２１の構成材料は強磁性層２２に磁気的交
換結合力を作用させて磁化をピン止めするようなもので
あれば良いので、他の反強磁性体、酸化物反強磁性体か
ら構成しても良いのは勿論である。なおまた、一方向異
方性付与層２１は必ず基板側に設ける必要はなく、保護
層２５と強磁性層２４の間に設けても良い。その場合
は、強磁性層２４がその磁化をピン止めされた層とな
り、強磁性層２２が磁化を自由にされた層となる。

【００３２】次に、磁化をピン止めする層は１層に限る
ものではなく、図３に示す構造の如く２層の強磁性層を
ピン止めする構造にすることもできる。図３に示す巨大
磁気抵抗効果材料膜Ｆは、非磁性体の基板２０と、その
上に順次積層された一方向異方性付与層２１と強磁性層
２２と非磁性層２３と強磁性層２４と非磁性層２７と強
磁性層２８と一方向異方性付与層２９とを主体として構
成されている。

【００３３】この例の構造にあっては、一方向異方性付
与層２１が強磁性層２２の磁化の向きをピン止めし、一
方向異方性付与層２９が強磁性層２８の磁化の向きをピ
ン止めするので、磁化の向きをピン止めした強磁性層２
２、２８の間に非磁性層２３と非磁性層２７を介して挟
み込まれた強磁性層２４の磁化の向きが自由にされ、こ
の強磁性層２４の磁化の向きが外部磁界に応じて回転で
きるように構成されている。このような構造にあって
は、強磁性層／非磁性層／強磁性層からなるサンドイッ
チ構造が２重に存在するので、図１に示す構造のものよ
りも大きな抵抗変化率を得ることができる。

【００３４】なお、図３に示す構造にあっては、一方向
異方性付与層２１、２９の両方をα-Ｆｅ₂Ｏ₃で形成し
たが、このうちどちらか一方を他の反強磁性材料から、
例えばＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＯ、ＣｏＯ
から構成することもでき、更には、どちらか一方を硬質
磁性材料から、例えば、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＰｔから構
成することもできる。ただし、成膜の種類を少なくした
方が後述する製造時のスパッタ装置構成を単純化できる
ために、通常は同一材料製の一方向異方性付与層とする
ことが好ましい。また、一方向異方性付与層２１、２９
にセンス電流が流れ込まないようにした方が２組の強磁
性層／非磁性層／強磁性層からなるサンドイッチ構造に
効率良く電流を流すことができ、巨大磁気抵抗効果をよ
り大きくすることができるために、α-Ｆｅ₂Ｏ₃からあ
るいはＮｉＯ等の酸化物反強磁性体を用いることが好ま
しい。

【００３５】次に、図１に示す構造の巨大磁気抵抗効果
材料膜Ｄを得るには、ガラスなどの基板を高周波マグネ
トロンスパッタ装置あるいはイオンビームスパッタ装置
のチャンバ内に設置し、チャンバ内をＡｒガスなどの不
活性ガス雰囲気としてから順次必要な層を成膜すること
により作成することができる。成膜に必要なターゲット
はα-Ｆｅ₂Ｏ₃ターゲット、Ｎｉ-Ｆｅ合金ターゲット、
Ｃｕターゲット等である。なお、図２に示す構造の巨大
磁気抵抗効果材料膜Ｅを得るには、前記のターゲットに
加えて保護層２５を形成するためのターゲットが必要と
される。

【００３６】また、成膜の際にＡｒガス圧を３ｍTorr以
下として成膜することができる。更に、α-Ｆｅ₂Ｏ₃等
から一方向異方性膜２１、２９を形成する場合は、成膜
後に１５０℃以上で加熱後徐冷する磁場中アニール処理
を行うか、前記成膜の際に基板を加熱しつつ磁場中成膜
処理する必要がある。この加熱磁場中成膜処理、あるい
は、成膜後のアニール処理により、一方向異方性付与層
２１、２９に一方向異方性付与性を付与することがで
き、これにより強磁性層２２、２８の磁化のピン止めを
行うことができる。

【００３７】一方、α-Ｆｅ₂Ｏ₃層を用いた図１の構造
と同種の積層構造の巨大磁気抵抗効果材料膜として本発
明の出願人は先に、特願平７−７８０２２号において特
許出願を行っている。この特許出願の場合のα-Ｆｅ₂Ｏ
₃層は、隣接する強磁性層の保磁力を向上させる保磁力
向上層であり、隣接する強磁性層の保磁力を大きくする
ことで他の強磁性層との間に保磁力差を生じさせ、この
強磁性層間の保磁力差により巨大磁気抵抗効果を生じさ
せる構造であった。そして、この構造の場合は、成膜後
にＨ_cp＞Ｈ_bpの関係となるので保磁力差により巨大磁気
抵抗効果が得られるが、本願発明においては、Ｈ_cp＜Ｈ
_bpとなるので、一方向性異方性に起因するピン止め力と
なり、巨大磁気抵抗効果が得られる。

【００３８】このように保磁力差ではなく、一方向異方
性に起因する巨大磁気抵抗効果を本発明構造で得ること
ができる場合は、以下に説明する効果を得ることができ
る。図４は、円盤状の磁気記録媒体５０に対して浮上し
て走行しながら記録磁界を読み取る磁気ヘッド５１に対
して巨大磁気抵抗効果材料膜を適用した場合の構造の一
例を示すものである。磁気記録媒体５０に対して走行す
るスライダ５２の後部にＣｕなどの導体材料からなる一
対の電極膜５３、５３により挟まれた状態で巨大磁気抵
抗効果材料膜５４が形成されている。

【００３９】この巨大磁気抵抗効果材料膜５４として、
前記の保磁力差による積層膜構造を採用すると、２段階
の着磁が必要になり、製造が難しくなる問題がある。即
ち、巨大磁気抵抗効果膜５４において、磁気記録媒体５
０からの漏れ磁界を感度良く検出するためには、磁化の
向きが固定される強磁性層の自発磁化の向きを図４の矢
印５５に示す如く磁気記録媒体上面に垂直な方向に設定
し、磁化の向きが自由にされる強磁性層の自発磁化の向
きを図４の矢印５６で示すように磁気記録媒体表面に平
行になるように設定することが好ましい。また、この種
の巨大磁気抵抗効果膜５４を成膜する場合には、バルク
ハウゼンノイズの低減のために磁化の向きを自由にした
強磁性層を単磁区化すること、並びに、両強磁性層での
磁化の向きを直交させてリニアリティを確保するため
に、ハードバイアスと呼ばれる手法を採用し、ＣｏＰｔ
などの硬質磁性層を巨大磁気抵抗効果膜５４の一部に成
膜し、この硬質磁性層が発生させるバイアス磁界を巨大
磁気抵抗効果膜５４に印加することが行われている。

【００４０】従って、前記構造の磁気ヘッド５１を得る
ためには、前述のハードバイアス手法のための硬質磁性
層（例えばＣｏＰｔの保磁力Ｈｃ≒１５００Ｏｅ）の
着磁を図４の矢印５６の方向に１５００Ｏｅの磁界で
行った後、磁化の向きを固定する強磁性層と、α-Ｆｅ₂
Ｏ₃（保磁力Ｈｃ≒６００Ｏｅ）層を図４の矢印５５の
方向に６００Ｏｅの磁界で行わなくてはならない。こ
のように１５００Ｏｅの磁界と６００Ｏｅの磁界で２
段階の着磁を行わなくてはならない場合、ハードバイア
スのための硬質磁性層と巨大磁気抵抗効果膜５４との保
磁力設計が微妙な関係になり、２段階の着磁は設計上の
不安定要素となる。これに反して本発明構造のような一
方向異方性を利用した巨大磁気抵抗効果膜であれば、ハ
ードバイアスのための硬質磁性層の着磁操作のみで良く
なる効果がある。即ち、硬質（ハード）磁性膜において
は図５（Ａ）に示すようなＭ-Ｈループが一般的である
が、＋側あるいは−側に大磁界をかけ（着磁）、外部磁
界を０に戻した時、残留磁化Ｍｒあるいは−Ｍｒが残
り、このＭｒがピン止め力となる。一方、一方向異方性
を受けたＮｉＦｅ等の強磁性層のＭ-Ｈループは、図５
（Ｂ）のようなＭ-Ｈループとなり、着磁を施さなくと
も外部磁界０の状態で磁化Ｍが残り、−方向に磁界が印
加されても、一方向バイアス磁界Ｈbまでは反転を示さ
ない。この状態は、成膜時あるいは磁場中アニール時の
磁化方向で決まり、逆方向であると図５（Ｃ）のように
なる。このため、着磁の必要はなく、ハードバイアスの
ための硬質磁性層の着磁のみで良くなる。

【００４１】更に、保磁力差を利用した巨大磁気抵抗効
果材料膜と比較し、本発明構造の利点を述べると、磁化
をピン止めする強磁性層の角形比が悪い場合において、
実使用低磁界動作の磁気抵抗効果の減少割合を少なくで
きる利点がある。まず、図６（Ａ）に示すように、ヒス
テリシスループの幅が広い４角形状であり、強磁性層の
角形比（Ｍｒ／Ｍｓ）が優れている場合は、この種の巨
大磁気抵抗効果材料膜のΔＭＲ特性は、図６（Ｂ）に示
すようなＲ-Ｈ曲線（メジャーループ）となり、この場
合の実使用上の低磁界におけるＲ-Ｈ曲線（磁化の向き
が自由にされた強磁性層の反転のみが現れる。マイナー
ループ）は、図６（Ｃ）に示すように立ち上がりおよび
立ち下がりのするどい波形となる。ここで、マイナール
ープの抵抗変化率をΔｍｒとすると、これらのような場
合は、ΔＭＲ≒Δｍｒの関係となり、実使用低磁界動作
における磁気抵抗効果の減少割合は少ないことになる。

【００４２】これに対し、磁化の向きをピン止めする強
磁性層の角形比が悪い場合は、図７（Ａ）に示すように
ヒステリシスループが傾いたＳ型になるので、この種の
巨大磁気抵抗効果材料膜のΔＭＲ特性は、図７（Ｂ）に
示すようなＲ-Ｈ曲線（メジャーループ）となり、この
場合の実使用上の低磁界におけるＲ-Ｈ曲線（マイナー
ループ）は、図７（Ｃ）に示すように立ち上がりおよび
立ち下がりのにぶい波形となって、ΔＭＲ＞Δｍｒの関
係となってしまう。即ち、実使用低磁界動作における磁
気抵抗効果の減少割合は大きくなる。

【００４３】また、これらに対し、本発明の如く磁化を
ピン止めされる強磁性層が一方向異方性によりバイアス
されている場合のヒステリシスループは、角形比が多少
悪い場合であっても図８（Ａ）に示すように、磁界０の
点から所定の方向にシフトされたものとなり、この種の
巨大磁気抵抗効果材料膜のΔＭＲ特性は、図８（Ｂ）に
示すようなメジャーループとなり、この場合の実使用上
のマイナーループは図８（Ｃ）に示すように立ち上がり
および立ち下がりのするどい波形となり、このような場
合は、ΔＭＲ≒Δｍｒの関係となり、実使用低磁界動作
における磁気抵抗効果の減少割合は少ないことになる。
従って本発明構造の場合、強磁性層の角形比が多少悪く
とも、保磁力差を利用する型の巨大磁気抵抗効果材料膜
に比べて実使用上の磁気抵抗効果の減少割合を少なくで
きる効果がある。

【００４４】

【実施例】高周波マグネトロンスパッタ装置を用い、水
冷した基板あるいは２５０℃に加熱したガラス基板（松
波硝子株式会社製＃０１００）上に、α-Ｆｅ₂Ｏ₃ター
ゲット（φ４”）とＮｉ-２０wt%Ｆｅターゲット（φ
４”）とＣｕターゲット（φ４”）を用いて図１に示す
積層構造になるようにスパッタして巨大磁気抵抗効果材
料膜試料を作成した。この際、α-Ｆｅ₂Ｏ₃からなる一
方向異方性付与層２１の層厚を５０ｎｍ、Ｎｉ-Ｆｅ合
金からなる強磁性層２２の層厚を６ｎｍ、Ｃｕからなる
非磁性層２３の層厚を２ｎｍ、Ｎｉ-Ｆｅ合金からなる
強磁性層２４の層厚を９ｎｍ、Ｃｕからなる保護層２５
の層厚を４ｎｍとした。また、スパッタの際のＡｒガス
圧は、α-Ｆｅ₂Ｏ₃の一方向異方性付与層成膜時のみ０.
５ｍTorr、Ｎｉ-Ｆｅ合金の強磁性層２２、２４とＣｕ
の非磁性層２３の成膜時に３ｍTorrに設定した。更に、
基板には、基板面に平行な一方向に１００Ｏｅの磁界
を印加した。

【００４５】得られた巨大磁気抵抗効果材料膜試料のＲ
-Ｈカーブを室温で測定した結果を図９（Ａ）、（Ｂ）
と図１０（Ａ）、（Ｂ）に示し、各Ｒ-Ｈカーブから求
めたΔＭＲとＨcp（一方向異方性付与層に交換結合を受
ける強磁性層の保磁力）とＨbp（一方向異方性付与層に
交換結合を受けない強磁性層の保磁力）の値を測定した
結果を以下の表１にまとめて示す。なお、図９と図１０
に示す測定結果のうち、熱処理したものは、各温度に試
料を１０分保持した後で印加磁界１ｋＯｅで真空中でア
ニールしたものである。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１から、Ｒ-Ｈ特性は、アニール処理を
行った試料は勿論、行わない試料でも基板加熱による効
果によりＨ_bp＞Ｈ_cpとなり、一方向異方性型となった。
即ち、先に本発明者らが特許出願した特願平７−７８０
２２号において用いられている構造においては、例えば
図２２と表１に示すようにＨ_cp＝６４０Ｏｅ、Ｈ_bp＝
２２Ｏｅとなるので、保磁力差に起因する巨大磁気抵
抗効果発現機構となるのに対し、表１に示す本発明試料
では、例えば、Ｈ_cp＝８０Ｏｅ、Ｈ_bp＝１２０Ｏｅと
なるので、Ｈ_bp＝１２０Ｏｅの強磁性層の一方向異方
性によるピン止め機構となる。また、基板加熱磁場中成
膜はα-Ｆｅ₂Ｏ₃を成膜する場合に行えば良く、Ｎｉ-Ｆ
ｅおよびＣｕの成膜中は特に必要ないが、通常多層膜
は、長い時間をおかずに連続成膜することが望ましいた
めに、基板を冷却する時間をとるよりは膜全体を加熱磁
場中成膜により形成することが好ましいと判断し、連続
加熱処理しながら成膜して作製した。

【００４８】図９（Ａ）に示す熱処理前のＲ-Ｈ特性
は、本発明者らが特願平７−７８０２２号において特許
出願を行った保磁力差に起因する巨大磁気抵抗効果材料
膜のものであるが、この膜のΔＭＲは４.０６％、Δｍ
ｒは３.３１％であった。これに対し、図１０（Ｂ）に
示す２４０℃熱処理後の巨大磁気抵抗効果材料膜のΔＭ
Ｒは３.６７％、Δｍｒは３.５０％であり、保磁力差に
起因する巨大磁気抵抗効果材料膜のものよりも実使用上
のΔｍｒの減少を少なくすることができた。従って本発
明構造の場合、磁化をピン止めされる強磁性層の角形比
が多少悪くとも、保磁力差を利用する型の巨大磁気抵抗
効果材料膜に比べて実使用上のΔｍｒの減少を少なくで
きる効果があることが立証された。

【００４９】次に、図１１は、２４０℃で熱処理した巨
大磁気抵抗効果材料膜のブロッキング温度を測定した結
果を示すものである。この図の結果は、Ｍ-Ｈカーブを
温度を上げながらＶＳＭ（振動試料型磁力計）で測定し
たものである。この結果からこの例の膜のブロッキング
温度は３２０℃であることが判明し、この例の試料は耐
熱性にも優れていることが判明した。なお、ＦｅＭｎの
強磁性層を用いた積層膜のブロッキング温度は１５０
℃、ＮｉＯの強磁性層を用いた積層膜のブロッキング温
度は２２０℃になり、本発明構造が耐熱性に優れている
とみなすことができる。これは、α-Ｆｅ₂Ｏ₃自体のネ
ール温度（６７７℃）がＦｅＭｎやＮｉＯに比べて高い
ことに起因しているものと思われる。

【００５０】次に、図３に示す構造の巨大磁気抵抗効果
材料膜試料を作製した。先の例と同等の基板を２５０℃
に加熱し、先の例で用いたターゲットと同じターゲット
を用いて図３に示す構造、即ち、α-Ｆｅ₂Ｏ₃層（厚さ
５０ｎｍ）とＮｉ-Ｆｅ層（厚さ６ｎｍ）とＣｕ層（厚
さ２ｎｍ）とＮｉ-Ｆｅ層（厚さ９ｎｍ）とＣｕ層（厚
さ２ｎｍ）とＮｉ-Ｆｅ層（厚さ６ｎｍ）およびα-Ｆｅ
₂Ｏ₃層（厚さ５０ｎｍ）からなる７層構造の積層膜を作
製した。この例の構造においては、上下のα-Ｆｅ₂Ｏ₃
層がそれらに隣接するＮｉ-Ｆｅ層の磁化をピン止め
し、上下のＮｉ-Ｆｅ層の間に設けられた中間のＮｉ-Ｆ
ｅ層の磁化が自由にされているので、中間のＮｉ-Ｆｅ
層の磁化が外部磁化によって反転する構造になってい
る。従ってＮｉ-Ｆｅ／Ｃｕ／Ｎｉ-Ｆｅのサンドイッチ
構造が２重に存在するので、図１に示す構造のものより
も大きな抵抗変化率を得ることができる。この試料のＲ
-Ｈカーブを測定した結果、ΔＭＲは７.３％となり、極
めて優れた値を得ることができた。

【００５１】また、図１２に示すようにアニール温度と
Δρ／ρの関係を見ると、α-Ｆｅ₂Ｏ₃層を用いた本発
明に係る試料は、２５０℃までの熱処理によってΔρ／
ρが劣化することがなく、特に磁場中で熱処理した場合
には抵抗変化率を改善することができることが判明して
いる。従って本発明に係る構成の試料は他の構造の試料
よりも高い熱処理を行ってもΔρ／ρの値の減少が少な
いので、耐熱性に優れていると判断できる。

【００５２】次に図１３〜図１６は、本発明に係る巨大
磁気抵抗効果材料膜を備えた薄膜磁気ヘッドの一構造例
を示す。この例の磁気ヘッドＨＡは、ハードディスク装
置等に搭載される浮上式のもので、この磁気ヘッドＨＡ
のスライダ３１は、図１３の（イ）で示す側がディスク
面の移動方向の上流側に向くリーディング側で、図１３
の（ロ）で示す側がトレーリング側である。このスライ
ダ３１のディスクに対向する面では、レール状のＡＢＳ
面３１ａ、３１ａ、３１ｂと、エアーグループ３１ｃが
形成されている。そして、このスライダ３１のトレーリ
ング側の端面３１ｄに薄膜磁気ヘッド３０が設けられて
いる。

【００５３】この例で示す薄膜磁気ヘッド３０は、図１
４〜図１６に断面構造を示すような複合型磁気ヘッドで
あり、スライダ３１のトレーリング側端面３１ｄ上に、
ＭＲヘッド（読出ヘッド）ｈ₁と、インダクティブヘッ
ド（書込ヘッド）ｈ₂とが順に積層されて構成されてい
る。

【００５４】ＭＲヘッドｈ₁は、磁気抵抗効果を利用し
てディスクなどの記録媒体からの漏れ磁束を検出し磁気
信号を読み取るものである。図１６に示すようにＭＲヘ
ッドｈ₁は、スライダ３１のトレーリング側端部に形成
されたセンダスト（Ｆｅ-Ａｌ-Ｓｉ）等の磁性合金から
なる下部シールド層３３上に、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）な
どの非磁性材料により形成された下部ギャップ層３４が
設けられている。そして、この下部ギャップ層３４上
に、巨大磁気抵抗効果材料膜３５が積層されている。こ
の巨大磁気抵抗効果材料膜３５は、４層構造であり、下
から順に、α-Ｆｅ₂Ｏ₃の一方向異方性付与層３６とＮ
ｉ-Ｆｅ合金の強磁性層３７とＣｕの非磁性層３８とＮ
ｉ-Ｆｅ合金の強磁性層３９とから構成されている。

【００５５】前記巨大磁気抵抗効果材料膜３５の両側に
は、この膜にバイアス磁界を与えるハードバイアス層４
０と検出電流を与える電極層４１が形成されている。更
にその上には、アルミナなどからなる上部ギャップ層４
３が形成され、その上に上部シールド層が形成されてお
り、この上部シールド層は、その上に設けられるインダ
クティブヘッドｈ₂の下部コア層４５と兼用にされてい
る。

【００５６】インダクティブヘッドｈ₂は、下部コア層
４５の上に、ギャップ層４４が形成され、その上に平面
的に螺旋状となるようにパターン化されたコイル層４６
が形成され、コイル層４６は絶縁材料層４７に囲まれて
いる。絶縁材料層４７の上に形成された上部コア層４８
は、その先端部４８ａをＡＢＳ面３１ｂにて下部コア層
４５に微小間隙をあけて対向し、その基端部４８ｂを下
部コア層４５と磁気的に接続させて設けられている。ま
た、上部コア層４８の上にはアルミナなどからなる保護
層４９が設けられている。

【００５７】インダクティブヘッドｈ₂では、コイル層
４６に記録電流が与えられ、コイル層４６からコア層に
磁界が誘起される。そして、磁気ギャップＧの部分での
下部コア層４５と上部コア層４８の先端部からの漏れ磁
界によりハードディスクなどの記録媒体に磁気信号を記
録することができる。また、ＭＲヘッドｈ₁において
は、ハードディスクなどの記録媒体からの微小の漏れ磁
界の有無により強磁性層３９の抵抗が変化するので、こ
の抵抗変化を読み取ることで記録媒体の記録内容を読み
取ることができる。更に、この構成の磁気ヘッドＨＡに
おいては、先に説明した構造の巨大磁気抵抗効果材料膜
３５が設けられているので、従来の磁気ヘッドよりも高
いＭＲ比を得ることができるので、読出性能が優れた特
徴がある。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、非磁性層
を介して設けられた強磁性層の一方の磁化を一方向異方
性付与層の交換結合により固定するとともに、他方の強
磁性層の磁化を自由としているので、磁化が自由にされ
た強磁性層の磁化の向きが外部磁界により変わることで
巨大磁気抵抗効果を得ることができる。また、強磁性層
は２層に限らず、それ以上の多層構造にできるので、巨
大磁気抵抗効果を奏する積層膜を提供できる。

【００５９】更に、巨大磁気抵抗を奏し得るための交換
結合を生じさせる一方向異方性付与層として、反強磁性
体あるいは酸化物反強磁性体から構成することができ、
より具体的にはα-Ｆｅ₂Ｏ₃から構成することで、優れ
た巨大磁気抵抗効果を得ることができる。また、一方
向異方性付与層が酸化物反強磁性体から構成された場合
は、耐食性に優れた膜が得られ、α-Ｆｅ₂Ｏ₃からなる
場合は、それに加えて耐熱性にも優れる。

【００６０】更にまた、磁化の向きを固定する強磁性層
の磁化の向きと、磁化の向きの回転を自由にした強磁性
層の磁化の向きとを直交させるようにする場合と、バル
クハウゼンノイズの除去とを目的として硬質磁性層を設
けるハードバイアスの手法を採用する場合に、保磁力差
を利用する型の巨大磁気抵抗効果材料膜とは異なり、２
段階の着磁ではなく、一方向異方性付与層に対する１段
階の着磁によって巨大磁気抵抗効果材料膜を利用できる
ので、製造工程を簡略化できる特徴がある。

【００６１】また、保磁力差を利用する型の巨大磁気抵
抗効果材料膜の場合は、磁化の向きをピン止めする強磁
性層の角形比が悪い場合に実使用状態の抵抗変化率が劣
化するおそれがあるが、一方向異方性によるピン止め力
を利用した型の巨大磁気抵抗効果材料膜であれば、ピン
止めする強磁性層の角形比が多少悪い場合であっても実
使用状態の抵抗変化率の劣化割合を少なくすることがで
きる。

【００６２】次に本発明の巨大磁気抵抗効果材料膜を製
造する場合、基板を加熱しながら成膜するか、または、
成膜後にアニール処理することで基板上にα-Ｆｅ₂Ｏ₃
からなる一方向異方性付与層を形成することができ、こ
の一方向異方性付与層上に、非磁性層を挟んで少なくと
も２層の強磁性層を形成することで優れた磁気抵抗効果
を奏するものを得ることができる。更に、α-Ｆｅ₂Ｏ₃
からなる一方向異方性付与層であれば、高い温度で加熱
しながら成膜するか、高い温度でアニールできるので、
その分耐熱性に優れた巨大磁気抵抗効果材料膜を得るこ
とができることになる。

【００６３】次に、前記構造の巨大磁気抵抗効果材料膜
を磁気ヘッドに用いるならば、磁気記録媒体からの微小
な磁界に反応して抵抗変化を起こし、これにより検出感
度良く磁気情報の読出を行い得る磁気ヘッドを提供する
ことができる。また、前記構造の巨大磁気抵抗効果材料
膜を用いることで、耐食性、耐熱性に優れた磁気ヘッド
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る巨大磁気抵抗効果材料膜の第１の
例を示す断面図である。

【図２】本発明に係る巨大磁気抵抗効果材料膜の第２の
例を示す断面図である。

【図３】本発明に係る巨大磁気抵抗効果材料膜の第３の
例を示す断面図である。

【図４】磁気ヘッドに形成された巨大磁気抵抗効果材料
膜と磁気記録媒体の位置関係を示す斜視図である。

【図５】図５（Ａ）は硬質磁性層のＭ-Ｈループを示す
図、図５（Ｂ）は一方向異方性を受けた強磁性層のＭ-
Ｈループを示す図、図５（Ｃ）は同強磁性層製造時の磁
化の方向が異なる場合のＭ-Ｈループを示す図である。

【図６】図６（Ａ）は角形比が良好な強磁性層のヒステ
リシスループを示す図、図６（Ｂ）は同強磁性層の磁気
抵抗変化のメジャーループを示す図、図６（Ｃ）は同強
磁性層の磁気抵抗変化のマイナーループを示す図であ
る。

【図７】図７（Ａ）は一方向異方性バイアスを付加した
強磁性層のヒステリシスループを示す図、図７（Ｂ）は
同強磁性層の磁気抵抗変化のメジャーループを示す図、
図７（Ｃ）は同強磁性層の磁気抵抗変化のマイナールー
プを示す図である。

【図８】図８（Ａ）はハードバイアスを付加した強磁性
層のヒステリシスループを示す図、図８（Ｂ）は同強磁
性層の磁気抵抗変化のメジャーループを示す図、図８
（Ｃ）は同強磁性層の磁気抵抗変化のマイナーループを
示す図である。

【図９】図９（Ａ）は製造例で得られた試料の熱処理前
のＲ-Ｈカーブを示す図、図９（Ｂ）は製造例で得られ
た試料の１４０℃アニール後のＲ-Ｈカーブを示す図で
ある。

【図１０】図１０（Ａ）は製造例で得られた試料の２０
０℃アニール後のＲ-Ｈカーブを示す図、図１０（Ｂ）
は製造例で得られた試料の２４０℃アニール後のＲ-Ｈ
カーブを示す図である。

【図１１】実施例で得られた試料のブロッキング温度を
測定した結果を示す図である。

【図１２】実施例で得られた試料と比較例試料の耐熱性
を比較して示す図である。

【図１３】本発明に係る磁気ヘッドの斜視図である。

【図１４】図１３に示す磁気ヘッドの要部の断面図であ
る。

【図１５】図１３に示す磁気ヘッドの一部を断面とした
斜視図である。

【図１６】図１３に示す磁気ヘッドの要部の拡大断面図
である。

【図１７】従来の磁気抵抗効果素子用多層膜の第１の例
を示す分解図である。

【図１８】従来の磁気抵抗効果素子用多層膜の第２の例
を示す断面図である。

【図１９】従来の磁気抵抗効果素子用多層膜の第３の例
を示す断面図である。

【図２０】先に本発明者らが特許出願している保磁力差
を利用した巨大磁気抵抗効果材料膜の抵抗変化率を示す
図である。

【符号の説明】

Ｄ、Ｅ、３５巨大磁気抵抗効果材料膜２０基板２１、３６一方向異方性付与層２２、３７強磁性層２３、３８非磁性層２４、３９強磁性層２５保護層ＨＡ磁気ヘッド３０薄膜磁気ヘッド３１スライダｈ₁ ＭＲヘッドｈ₂ インダクティブヘッド３３下部ギャップ層３４上部ギャップ層Ｇ磁気ギャップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２層の強磁性層が、非磁性層
を介して基板上に積層され、前記強磁性層のうち、少な
くとも１層の強磁性層の磁化反転がこの強磁性層と隣接
して設けられた一方向異方性付与層によりピン止めさ
れ、他の強磁性層の磁化が自由にされてなり、低磁界に
おいて磁気抵抗変化を生じる巨大磁気抵抗効果材料膜。
【請求項２】請求項１記載の巨大磁気抵抗効果材料膜
において、一方向異方性付与層が、反強磁性体であるこ
とを特徴とする巨大磁気抵抗効果材料膜。
【請求項３】請求項１記載の巨大磁気抵抗効果材料膜
において、一方向異方性付与層が、酸化物反強磁性体で
あることを特徴とする巨大磁気抵抗効果材料膜。
【請求項４】請求項１記載の巨大磁気抵抗効果材料膜
において、一方向異方性付与層が、α-Ｆｅ₂Ｏ₃である
ことを特徴とする巨大磁気抵抗効果材料膜。
【請求項５】強磁性層が、Ｎｉ-Ｆｅ合金、Ｃｏ、Ｎ
ｉ-Ｆｅ-Ｃｏ合金のいずれかからなることを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載の巨大磁気抵抗効果材料
膜。
【請求項６】基板上にα-Ｆｅ₂Ｏ₃などからなる一方
向異方性付与層を成膜し、この一方向異方性付与層上
に、非磁性層を挟む少なくとも２層以上の強磁性層であ
って、少なくとも１層の強磁性層を一方向異方性層に隣
接させた状態の少なくとも２層以上の強磁性層を成膜す
るとともに、成膜後に磁場中アニール処理を施すことを
特徴とする巨大磁気抵抗効果材料膜の製造方法。
【請求項７】基板加熱を行いつつ磁場中成膜により基
板上にα-Ｆｅ₂Ｏ₃などからなる一方向異方性付与層を
成膜し、この一方向異方性付与層上に、非磁性層を挟む
少なくとも２層以上の強磁性層であって、少なくとも１
層の強磁性層を一方向異方性層に隣接させた状態の少な
くとも２層以上の強磁性層を成膜することを特徴とする
巨大磁気抵抗効果材料膜の製造方法。
【請求項８】磁気ギャップを介して対向する下部コア
層および上部コア層と、前記コア層に磁界を与えるコイ
ル層とが形成され、コア層の外部側で磁気ギャップの近
傍に巨大磁気抵抗効果素子が設けられてなる磁気ヘッド
であって、前記巨大磁気抵抗効果素子が、請求項１〜５
のいずれかに記載の巨大磁気抵抗効果材料膜からなるこ
とを特徴とする磁気ヘッド。