JPH10312515A - 磁気抵抗効果素子とそれを用いた磁気ヘッドおよび磁気記憶装置 - Google Patents
磁気抵抗効果素子とそれを用いた磁気ヘッドおよび磁気記憶装置Info
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- JPH10312515A JPH10312515A JP9117237A JP11723797A JPH10312515A JP H10312515 A JPH10312515 A JP H10312515A JP 9117237 A JP9117237 A JP 9117237A JP 11723797 A JP11723797 A JP 11723797A JP H10312515 A JPH10312515 A JP H10312515A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 オーバーレイド構造のスピンバルブＧＭＲ素
子において、例えば狭トラック化した場合におけるバル
クハウゼンノイズの発生を有効に抑制する。 【解決手段】 所定の間隙をもって配置された一対のバ
イアス磁界印加膜２０と、例えばＣｏ含有磁性層を含む
感磁層１５を有し、一対のバイアス磁界印加膜２０上に
少なくとも両端部が積層するように形成されたスピンバ
ルブＧＭＲ膜１４とを有するスピンバルブＧＭＲ素子で
ある。バイアス磁界印加膜２０は、高飽和磁化磁性層２
２と硬磁性層２１との積層膜を有している。高飽和磁化
磁性層２２は、感磁層１４の飽和磁化Ｍｓfreeおよび硬
磁性層２１の飽和磁化Ｍｓhardに対し、Ｍｓhigh≧Ｍｓ
freeおよびＭｓhigh≧Ｍｓhardの少なくとも一方を満足
する飽和磁化Ｍｓhighを有している。
子において、例えば狭トラック化した場合におけるバル
クハウゼンノイズの発生を有効に抑制する。 【解決手段】 所定の間隙をもって配置された一対のバ
イアス磁界印加膜２０と、例えばＣｏ含有磁性層を含む
感磁層１５を有し、一対のバイアス磁界印加膜２０上に
少なくとも両端部が積層するように形成されたスピンバ
ルブＧＭＲ膜１４とを有するスピンバルブＧＭＲ素子で
ある。バイアス磁界印加膜２０は、高飽和磁化磁性層２
２と硬磁性層２１との積層膜を有している。高飽和磁化
磁性層２２は、感磁層１４の飽和磁化Ｍｓfreeおよび硬
磁性層２１の飽和磁化Ｍｓhardに対し、Ｍｓhigh≧Ｍｓ
freeおよびＭｓhigh≧Ｍｓhardの少なくとも一方を満足
する飽和磁化Ｍｓhighを有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、巨大磁気抵抗効果
を示す磁性多層膜を用いた磁気抵抗効果素子とそれを用
いた磁気ヘッドおよび磁気記憶装置に関する。
を示す磁性多層膜を用いた磁気抵抗効果素子とそれを用
いた磁気ヘッドおよび磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＨＤＤ等の磁気記録装置では、記録密度
の向上を図るために媒体の記録トラック幅を縮小する方
向に進んでおり、この記録トラック幅の縮小に伴う再生
出力の低下を補うために、高感度な磁気抵抗効果素子
（ＭＲ素子）を適用した磁気ヘッド（ＭＲヘッド）が必
要となりつつある。特に、信号磁界に応じて磁化回転す
る強磁性層（以下、感磁層と記す）、非磁性層、磁化固
着された強磁性層（以下、磁化固着層と記す）、および
磁化固着層の磁化を固着するための反強磁性層を基板上
に順に積層した磁性多層膜からなる巨大磁気抵抗効果を
示すスピンバルブ膜を用いたＭＲヘッドが有望視されて
いる。
の向上を図るために媒体の記録トラック幅を縮小する方
向に進んでおり、この記録トラック幅の縮小に伴う再生
出力の低下を補うために、高感度な磁気抵抗効果素子
（ＭＲ素子）を適用した磁気ヘッド（ＭＲヘッド）が必
要となりつつある。特に、信号磁界に応じて磁化回転す
る強磁性層（以下、感磁層と記す）、非磁性層、磁化固
着された強磁性層（以下、磁化固着層と記す）、および
磁化固着層の磁化を固着するための反強磁性層を基板上
に順に積層した磁性多層膜からなる巨大磁気抵抗効果を
示すスピンバルブ膜を用いたＭＲヘッドが有望視されて
いる。
【０００３】上記したスピンバルブ膜を用いたＭＲヘッ
ドでは、感磁層の磁壁の不連続移動に起因するバルクハ
ウゼンノイズが実用化の上で大きな課題となっている。
このような課題を解決するために、例えば図２０に示す
ように、スピンバルブ膜１のトラック幅Ｗt から外れた
領域に、予めバイアス磁界印加膜として一対の硬磁性層
２を配置しておき、この一対の硬磁性層２上にスピンバ
ルブ膜１の磁界検出部の両端部外側部分を積層形成した
構造、いわゆるオーバーレイド構造が提案されている。
ドでは、感磁層の磁壁の不連続移動に起因するバルクハ
ウゼンノイズが実用化の上で大きな課題となっている。
このような課題を解決するために、例えば図２０に示す
ように、スピンバルブ膜１のトラック幅Ｗt から外れた
領域に、予めバイアス磁界印加膜として一対の硬磁性層
２を配置しておき、この一対の硬磁性層２上にスピンバ
ルブ膜１の磁界検出部の両端部外側部分を積層形成した
構造、いわゆるオーバーレイド構造が提案されている。
【０００４】オーバーレイド構造においては、スピンバ
ルブ膜１と硬磁性層２とを積層することにより交換結合
させ、主としてこの交換結合に伴うバイアス磁界で感磁
層の磁区を消失させることによって、バルクハウゼンノ
イズを抑制している。このようなオーバーレイド構造の
ＭＲヘッドは高い再生出力が得られ、また良好なオフト
ラックプロファイルを示すことから期待されている（IE
EE Trans on Mag vol.32 3363(1996))。
ルブ膜１と硬磁性層２とを積層することにより交換結合
させ、主としてこの交換結合に伴うバイアス磁界で感磁
層の磁区を消失させることによって、バルクハウゼンノ
イズを抑制している。このようなオーバーレイド構造の
ＭＲヘッドは高い再生出力が得られ、また良好なオフト
ラックプロファイルを示すことから期待されている（IE
EE Trans on Mag vol.32 3363(1996))。
【０００５】なお、図２０に示すスピンバルブＭＲヘッ
ドにおいて、スピンバルブ膜１は上述したように感磁層
３、非磁性層４、磁化固着層５および反強磁性層６から
なり、またスピンバルブ膜１上にはそれにセンス電流を
供給するための一対の電極７が形成されている。スピン
バルブ膜１はそれぞれ磁気ギャップ膜８ａ、８ｂ介して
配置された上下一対の磁気シールド層９ａ、９ｂにより
挟持されており、シールド型ＭＲヘッドを構成してい
る。また、スピンバルブ膜１の高感度化を図る上で、感
磁層３および磁化固着層５としてはＣｏＦｅ合金のよう
なＣｏ含有強磁性体が有効である。
ドにおいて、スピンバルブ膜１は上述したように感磁層
３、非磁性層４、磁化固着層５および反強磁性層６から
なり、またスピンバルブ膜１上にはそれにセンス電流を
供給するための一対の電極７が形成されている。スピン
バルブ膜１はそれぞれ磁気ギャップ膜８ａ、８ｂ介して
配置された上下一対の磁気シールド層９ａ、９ｂにより
挟持されており、シールド型ＭＲヘッドを構成してい
る。また、スピンバルブ膜１の高感度化を図る上で、感
磁層３および磁化固着層５としてはＣｏＦｅ合金のよう
なＣｏ含有強磁性体が有効である。
【０００６】ところで、磁気記録密度のさらなる高密度
化への対応を図るために、スピンバルブＭＲヘッドにお
いても、より一層の狭ギャップ化（磁気ギャップ膜８
ａ、８ｂの薄膜化）が求められている。このような狭ギ
ャップ化したＭＲヘッドに上記したオーバーレイド構造
を適用した場合、例えばバイアス磁界印加膜としての硬
磁性層２の膜厚を厚くしてバイアス力を高めようとして
も、バイアス磁界が磁気シールド層９ａ、９ｂに漏洩し
てしまうために、有効なバイアス力を得ることはできな
い。
化への対応を図るために、スピンバルブＭＲヘッドにお
いても、より一層の狭ギャップ化（磁気ギャップ膜８
ａ、８ｂの薄膜化）が求められている。このような狭ギ
ャップ化したＭＲヘッドに上記したオーバーレイド構造
を適用した場合、例えばバイアス磁界印加膜としての硬
磁性層２の膜厚を厚くしてバイアス力を高めようとして
も、バイアス磁界が磁気シールド層９ａ、９ｂに漏洩し
てしまうために、有効なバイアス力を得ることはできな
い。
【０００７】特に、スピンバルブＭＲヘッドにオーバー
レイド構造を適用した場合、スピンバルブ膜の下地とし
てＴａのような非磁性下地膜を使用すると、感磁層と硬
磁性層との磁気的な結合力が弱まり、交換結合に基くバ
イアス磁界の印加効果、すなわちバルクハウゼンノイズ
の抑制効果が低下してしまう。
レイド構造を適用した場合、スピンバルブ膜の下地とし
てＴａのような非磁性下地膜を使用すると、感磁層と硬
磁性層との磁気的な結合力が弱まり、交換結合に基くバ
イアス磁界の印加効果、すなわちバルクハウゼンノイズ
の抑制効果が低下してしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、スピ
ンバルブ膜を用いたＭＲヘッドにおいて、スピンバルブ
膜の磁界検出部の両端部外側部分を硬磁性層上に積層形
成したオーバーレイド構造は、基本的には感磁層の磁壁
に起因するバルクハウゼンノイズの抑制に有効であるも
のの、ＭＲヘッドの狭ギャップ化や狭トラック化によっ
て、感磁層に対してバイアス磁界を有効に印加すること
が難しくなってきている。また、スピンバルブ膜は磁気
抵抗効果メモリ（ＭＲＡＭ）等の磁気記憶装置として使
用することも検討されており、このような場合において
も十分なバイアス力が求められている。
ンバルブ膜を用いたＭＲヘッドにおいて、スピンバルブ
膜の磁界検出部の両端部外側部分を硬磁性層上に積層形
成したオーバーレイド構造は、基本的には感磁層の磁壁
に起因するバルクハウゼンノイズの抑制に有効であるも
のの、ＭＲヘッドの狭ギャップ化や狭トラック化によっ
て、感磁層に対してバイアス磁界を有効に印加すること
が難しくなってきている。また、スピンバルブ膜は磁気
抵抗効果メモリ（ＭＲＡＭ）等の磁気記憶装置として使
用することも検討されており、このような場合において
も十分なバイアス力が求められている。
【０００９】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、オーバーレイド構造を適用した磁気
抵抗効果膜に対してバイアス磁界を有効に印加すること
を可能にすることによって、例えば狭トラック化した場
合のバルクハウゼンノイズの発生を有効に抑制すること
を可能にした磁気抵抗効果素子を提供することを目的と
しており、またこのような磁気抵抗効果素子を用いた磁
気ヘッドおよび磁気記憶装置を提供することを目的とし
ている。
になされたもので、オーバーレイド構造を適用した磁気
抵抗効果膜に対してバイアス磁界を有効に印加すること
を可能にすることによって、例えば狭トラック化した場
合のバルクハウゼンノイズの発生を有効に抑制すること
を可能にした磁気抵抗効果素子を提供することを目的と
しており、またこのような磁気抵抗効果素子を用いた磁
気ヘッドおよび磁気記憶装置を提供することを目的とし
ている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明における第１の磁
気抵抗効果素子は、請求項１に記載したように、所定の
間隙をもって配置された一対のバイアス磁界印加膜と、
外部磁界により磁化方向が変化する感磁層と、前記感磁
層上に順に積層形成された非磁性層および磁化固着層と
を有し、前記一対のバイアス磁界印加膜上に少なくとも
両端部が積層するように形成された磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜にセンス電流を供給する一対の電極
とを具備し、前記一対のバイアス磁界印加膜は、硬磁性
層と高飽和磁化磁性層との積層膜を有し、かつ前記高飽
和磁化磁性層の飽和磁化をＭｓhigh、前記感磁層の飽和
磁化をＭｓfreeとしたとき、前記高飽和磁化磁性層はＭ
ｓhigh≧Ｍｓfreeを満足することを特徴としている。
気抵抗効果素子は、請求項１に記載したように、所定の
間隙をもって配置された一対のバイアス磁界印加膜と、
外部磁界により磁化方向が変化する感磁層と、前記感磁
層上に順に積層形成された非磁性層および磁化固着層と
を有し、前記一対のバイアス磁界印加膜上に少なくとも
両端部が積層するように形成された磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜にセンス電流を供給する一対の電極
とを具備し、前記一対のバイアス磁界印加膜は、硬磁性
層と高飽和磁化磁性層との積層膜を有し、かつ前記高飽
和磁化磁性層の飽和磁化をＭｓhigh、前記感磁層の飽和
磁化をＭｓfreeとしたとき、前記高飽和磁化磁性層はＭ
ｓhigh≧Ｍｓfreeを満足することを特徴としている。
【００１１】本発明における第２の磁気抵抗効果素子
は、請求項２に記載したように、所定の間隙をもって配
置された一対のバイアス磁界印加膜と、外部磁界により
磁化方向が変化する感磁層と、前記感磁層上に順に積層
形成された非磁性層および磁化固着層とを有し、前記一
対のバイアス磁界印加膜上に少なくとも両端部が積層す
るように形成された磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効
果膜にセンス電流を供給する一対の電極とを具備し、前
記一対のバイアス磁界印加膜は、硬磁性層と高飽和磁化
磁性層との積層膜を有し、かつ前記高飽和磁化磁性層の
飽和磁化をＭｓhigh、前記硬磁性層の飽和磁化をＭｓ
hardとしたとき、前記高飽和磁化磁性層はＭｓhigh≧Ｍ
ｓhardを満足することを特徴としている。
は、請求項２に記載したように、所定の間隙をもって配
置された一対のバイアス磁界印加膜と、外部磁界により
磁化方向が変化する感磁層と、前記感磁層上に順に積層
形成された非磁性層および磁化固着層とを有し、前記一
対のバイアス磁界印加膜上に少なくとも両端部が積層す
るように形成された磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効
果膜にセンス電流を供給する一対の電極とを具備し、前
記一対のバイアス磁界印加膜は、硬磁性層と高飽和磁化
磁性層との積層膜を有し、かつ前記高飽和磁化磁性層の
飽和磁化をＭｓhigh、前記硬磁性層の飽和磁化をＭｓ
hardとしたとき、前記高飽和磁化磁性層はＭｓhigh≧Ｍ
ｓhardを満足することを特徴としている。
【００１２】本発明の磁気ヘッドは、請求項８に記載し
たように、下側磁気シールド層と、前記下側磁気シール
ド層上に下側再生磁気ギャップを介して形成された、請
求項１または請求項２記載の磁気抵抗効果素子と、前記
磁気抵抗効果素子上に上側再生磁気ギャップを介して形
成された上側磁気シールド層とを具備することを特徴と
している。
たように、下側磁気シールド層と、前記下側磁気シール
ド層上に下側再生磁気ギャップを介して形成された、請
求項１または請求項２記載の磁気抵抗効果素子と、前記
磁気抵抗効果素子上に上側再生磁気ギャップを介して形
成された上側磁気シールド層とを具備することを特徴と
している。
【００１３】本発明の磁気記憶装置は、請求項９に記載
したように、請求項１または請求項２記載の磁気抵抗効
果素子と、前記磁気抵抗効果膜に情報を記憶する書き込
み電極と、前記磁気抵抗効果素子の電極からなり、前記
磁気抵抗効果膜に記憶された情報を再生する読み出し電
極とを具備することを特徴としている。
したように、請求項１または請求項２記載の磁気抵抗効
果素子と、前記磁気抵抗効果膜に情報を記憶する書き込
み電極と、前記磁気抵抗効果素子の電極からなり、前記
磁気抵抗効果膜に記憶された情報を再生する読み出し電
極とを具備することを特徴としている。
【００１４】高記録密度化への対応を図る上で磁気抵抗
効果ヘッドを狭トラック化した場合には、感磁層のエッ
ジ部におけるピン留めが重要となるが、前述したように
硬磁性バイアス膜の膜厚を厚くしても有効にバイアス力
を増大させることができず、逆に感度の低下を招いてし
まう。そこで、本発明者らがバイアス磁界印加膜の特性
や構造等について種々検討した結果、感磁層エッジ部に
おける磁区形成を抑制するためには、硬磁性バイアス膜
の磁気ボリュームよりも磁束密度を増大させることが重
要であることが明らかとなった。つまり、感磁層と比較
して高飽和磁化を有する硬磁性バイアス膜を使用するこ
とによって、感磁層エッジ部における磁区形成を抑えこ
むことが可能となることを見出した。
効果ヘッドを狭トラック化した場合には、感磁層のエッ
ジ部におけるピン留めが重要となるが、前述したように
硬磁性バイアス膜の膜厚を厚くしても有効にバイアス力
を増大させることができず、逆に感度の低下を招いてし
まう。そこで、本発明者らがバイアス磁界印加膜の特性
や構造等について種々検討した結果、感磁層エッジ部に
おける磁区形成を抑制するためには、硬磁性バイアス膜
の磁気ボリュームよりも磁束密度を増大させることが重
要であることが明らかとなった。つまり、感磁層と比較
して高飽和磁化を有する硬磁性バイアス膜を使用するこ
とによって、感磁層エッジ部における磁区形成を抑えこ
むことが可能となることを見出した。
【００１５】しかしながら、感磁層にＣｏＦｅ合金のよ
うなＣｏ含有強磁性体を使用した場合には、感磁層自体
の飽和磁化が大きい（例えばＣｏＦｅ合金の飽和磁化は
1500emu/cc）ため、硬磁性層単独では感磁層エッジ部に
おける磁区形成を抑制することはできない。例えば、一
般的に硬磁性バイアス膜として用いられているＣｏＣｒ
Ｐｔ系では、飽和磁化はＣｒ濃度にもよるが、 10at%程
度Ｃｒを添加した場合高々 500emu/cc程度であり、Ｃｏ
Ｐｔ系でも 800emu/cc程度が限界である。このような硬
磁性バイアス膜では上記したような理由から、狭トラッ
ク化した磁気抵抗効果ヘッドのバルクハウゼンノイズを
抑制することは困難になってきている。このようなこと
から、本発明においてはバイアス磁界印加膜に硬磁性層
と高飽和磁化磁性層との積層膜を適用している。
うなＣｏ含有強磁性体を使用した場合には、感磁層自体
の飽和磁化が大きい（例えばＣｏＦｅ合金の飽和磁化は
1500emu/cc）ため、硬磁性層単独では感磁層エッジ部に
おける磁区形成を抑制することはできない。例えば、一
般的に硬磁性バイアス膜として用いられているＣｏＣｒ
Ｐｔ系では、飽和磁化はＣｒ濃度にもよるが、 10at%程
度Ｃｒを添加した場合高々 500emu/cc程度であり、Ｃｏ
Ｐｔ系でも 800emu/cc程度が限界である。このような硬
磁性バイアス膜では上記したような理由から、狭トラッ
ク化した磁気抵抗効果ヘッドのバルクハウゼンノイズを
抑制することは困難になってきている。このようなこと
から、本発明においてはバイアス磁界印加膜に硬磁性層
と高飽和磁化磁性層との積層膜を適用している。
【００１６】すなわち、本発明の第１の磁気抵抗効果素
子においては、バイアス磁界印加膜に硬磁性層と感磁層
の飽和磁化Ｍｓfree以上の飽和磁化（Ｍｓhigh）を有す
る高飽和磁化磁性層との積層膜を使用している。このよ
うな高飽和磁化磁性層を有するバイアス磁界印加膜を用
いることによって、例えばＣｏ含有強磁性体を適用した
感磁層のように、飽和磁化が大きい感磁層に対しても高
磁束密度の静磁界バイアスを安定かつ有効に印加するこ
とができる。従って、感磁層エッジ部の磁区形成等に伴
うバルクハウゼンノイズの発生を抑制することが可能と
なる。
子においては、バイアス磁界印加膜に硬磁性層と感磁層
の飽和磁化Ｍｓfree以上の飽和磁化（Ｍｓhigh）を有す
る高飽和磁化磁性層との積層膜を使用している。このよ
うな高飽和磁化磁性層を有するバイアス磁界印加膜を用
いることによって、例えばＣｏ含有強磁性体を適用した
感磁層のように、飽和磁化が大きい感磁層に対しても高
磁束密度の静磁界バイアスを安定かつ有効に印加するこ
とができる。従って、感磁層エッジ部の磁区形成等に伴
うバルクハウゼンノイズの発生を抑制することが可能と
なる。
【００１７】また、通常、硬磁性材料の飽和磁化をそれ
単独で高めることは困難であるが、硬磁性層の飽和磁化
Ｍｓhard以上の飽和磁化（Ｍｓhigh）を有する高飽和磁
化磁性層を硬磁性層と積層し、このような積層膜をバイ
アス磁界印加膜として使用することによって、バイアス
磁界印加膜全体としての飽和磁化を高めることができ
る。従って、本発明の第２の磁気抵抗効果素子において
は、飽和磁化が大きい感磁層に対しても高磁束密度の静
磁界バイアスを安定かつ有効に印加することができ、感
磁層エッジ部の磁区形成等に伴うバルクハウゼンノイズ
の発生を抑制することが可能となる。
単独で高めることは困難であるが、硬磁性層の飽和磁化
Ｍｓhard以上の飽和磁化（Ｍｓhigh）を有する高飽和磁
化磁性層を硬磁性層と積層し、このような積層膜をバイ
アス磁界印加膜として使用することによって、バイアス
磁界印加膜全体としての飽和磁化を高めることができ
る。従って、本発明の第２の磁気抵抗効果素子において
は、飽和磁化が大きい感磁層に対しても高磁束密度の静
磁界バイアスを安定かつ有効に印加することができ、感
磁層エッジ部の磁区形成等に伴うバルクハウゼンノイズ
の発生を抑制することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
態について説明する。
【００１９】図１は、本発明の磁気抵抗効果素子を再生
素子部に適用した録再分離型磁気ヘッドの一実施形態の
構造を示す図である。図１は録再分離型磁気ヘッドを媒
体対向面方向から見た断面図（ｘ方向が記録トラック幅
方向、ｙ方向が記録トラックの進行方向で膜厚方向に対
応）である。また、図２にその要部（図１に点線で囲ん
だ部位）拡大図を、図３に磁気抵抗効果膜部分の拡大図
を示す。
素子部に適用した録再分離型磁気ヘッドの一実施形態の
構造を示す図である。図１は録再分離型磁気ヘッドを媒
体対向面方向から見た断面図（ｘ方向が記録トラック幅
方向、ｙ方向が記録トラックの進行方向で膜厚方向に対
応）である。また、図２にその要部（図１に点線で囲ん
だ部位）拡大図を、図３に磁気抵抗効果膜部分の拡大図
を示す。
【００２０】これらの図において、１１は基板であり、
この基板１１としてはＡｌ2 Ｏ3 層を有するＡｌ2 Ｏ3
・ＴｉＣ基板等が用いられる。このような基板１１の主
表面上には、ＮｉＦｅ合金、ＦｅＳｉＡｌ合金、アモル
ファスＣｏＺｒＮｂ合金等の軟磁性材料からなる下側磁
気シールド層１２が形成されている。下側磁気シールド
層１２上にはＡｌＯx 等の非磁性絶縁材料からなる下側
再生磁気ギャップ１３を介して磁気抵抗効果膜（ＭＲ
膜）１４が形成されている。
この基板１１としてはＡｌ2 Ｏ3 層を有するＡｌ2 Ｏ3
・ＴｉＣ基板等が用いられる。このような基板１１の主
表面上には、ＮｉＦｅ合金、ＦｅＳｉＡｌ合金、アモル
ファスＣｏＺｒＮｂ合金等の軟磁性材料からなる下側磁
気シールド層１２が形成されている。下側磁気シールド
層１２上にはＡｌＯx 等の非磁性絶縁材料からなる下側
再生磁気ギャップ１３を介して磁気抵抗効果膜（ＭＲ
膜）１４が形成されている。
【００２１】ＭＲ膜１４は、図３に示すように、少なく
とも外部磁界により磁化方向が変化する感磁層１５、非
磁性層１６、磁化固着層１７および反強磁性層１８を順
に積層した磁性多層膜を有し、巨大磁気抵抗効果を示す
いわゆるスピンバルブ膜（スピンバルブＧＭＲ膜）であ
る。感磁層１５は、例えばＣｏＦｅ合金層のようなＣｏ
を含む強磁性層１５１を有しており、このＣｏ含有強磁
性層１５１は非磁性層１６に接して設けられる。
とも外部磁界により磁化方向が変化する感磁層１５、非
磁性層１６、磁化固着層１７および反強磁性層１８を順
に積層した磁性多層膜を有し、巨大磁気抵抗効果を示す
いわゆるスピンバルブ膜（スピンバルブＧＭＲ膜）であ
る。感磁層１５は、例えばＣｏＦｅ合金層のようなＣｏ
を含む強磁性層１５１を有しており、このＣｏ含有強磁
性層１５１は非磁性層１６に接して設けられる。
【００２２】Ｃｏ含有強磁性層１５１は、感磁層１５と
しての軟磁性的な性質を向上させるために、例えば磁性
下地層上に形成されている。磁性下地層には、アモルフ
ァス系軟磁性材料や面心立方晶構造を有する軟磁性材
料、例えばＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｏ合金、これらに
各種添加元素を添加した磁性合金等が好ましく用いられ
る。この実施形態では、Ｃｏ含有強磁性層１５１の下側
に、磁性下地層としてＮｉＦｅ合金層１５２とアモルフ
ァスＣｏＺｒＮｂ合金層１５３を順に配置している。
しての軟磁性的な性質を向上させるために、例えば磁性
下地層上に形成されている。磁性下地層には、アモルフ
ァス系軟磁性材料や面心立方晶構造を有する軟磁性材
料、例えばＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｏ合金、これらに
各種添加元素を添加した磁性合金等が好ましく用いられ
る。この実施形態では、Ｃｏ含有強磁性層１５１の下側
に、磁性下地層としてＮｉＦｅ合金層１５２とアモルフ
ァスＣｏＺｒＮｂ合金層１５３を順に配置している。
【００２３】磁化固着層１７は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇおよ
びこれらの合金等からなる非磁性層１６を介して感磁層
１５上に設けられており、例えば感磁層１５と同様なＣ
ｏＦｅ合金等のＣｏ含有強磁性材料からなるものであ
る。磁化固着層１７は、ＩｒＭｎ合金やＦｅＭｎ合金等
からなる反強磁性層１８との交換結合により磁化固着さ
れている。なお、図中１９はＴａやＴｉ等からなる保護
膜であり、必要に応じて形成されるものである。
びこれらの合金等からなる非磁性層１６を介して感磁層
１５上に設けられており、例えば感磁層１５と同様なＣ
ｏＦｅ合金等のＣｏ含有強磁性材料からなるものであ
る。磁化固着層１７は、ＩｒＭｎ合金やＦｅＭｎ合金等
からなる反強磁性層１８との交換結合により磁化固着さ
れている。なお、図中１９はＴａやＴｉ等からなる保護
膜であり、必要に応じて形成されるものである。
【００２４】なお、感磁層１５および磁化固着層１７に
は、例えばＮｉ80Ｆｅ20(at%) のようなＮｉＦｅ合金等
を使用することもできる。
は、例えばＮｉ80Ｆｅ20(at%) のようなＮｉＦｅ合金等
を使用することもできる。
【００２５】スピンバルブＧＭＲ膜１４の具体的な構成
としては、基板側から順に積層形成した、アモルファス
ＣｏＺｒＮｂ(7nm) １５３／ＮｉＦｅ(1nm）１５２／Ｃ
ｏＦｅ(3nm) １５１／Ｃｕ(3nm) １６／ＣｏＦｅ(2nm)
１７／ＩｒＭｎ(8nm) １８／Ｔａ(5nm) １９等が挙げら
れる。また、感磁層や磁化固着層にＮｉＦｅ合金を使用
する場合のスピンバルブＧＭＲ膜の具体的な構成として
は、基板側から順に積層形成したＮｉＦｅ(6nm) ／Ｃｏ
(1nm) ／Ｃｕ(3nm) ／Ｃｏ(1nm) ／ＮｉＦｅ(2nm) ／Ｉ
ｒＭｎ(5.5nm) ／Ｔａ(5nm) 等が挙げられる。
としては、基板側から順に積層形成した、アモルファス
ＣｏＺｒＮｂ(7nm) １５３／ＮｉＦｅ(1nm）１５２／Ｃ
ｏＦｅ(3nm) １５１／Ｃｕ(3nm) １６／ＣｏＦｅ(2nm)
１７／ＩｒＭｎ(8nm) １８／Ｔａ(5nm) １９等が挙げら
れる。また、感磁層や磁化固着層にＮｉＦｅ合金を使用
する場合のスピンバルブＧＭＲ膜の具体的な構成として
は、基板側から順に積層形成したＮｉＦｅ(6nm) ／Ｃｏ
(1nm) ／Ｃｕ(3nm) ／Ｃｏ(1nm) ／ＮｉＦｅ(2nm) ／Ｉ
ｒＭｎ(5.5nm) ／Ｔａ(5nm) 等が挙げられる。
【００２６】感磁層１５の一部（１５１）と磁化固着層
１７にＣｏＦｅ合金等のＣｏ含有強磁性材料を用いたス
ピンバルブＧＭＲ膜１４は、大きなＭＲ変化率を示すと
共に、ヘッド形成プロセスにおける耐熱性や長期信頼性
等を有するものである。Ｃｏ含有強磁性材料としては、
ＣｏもしくはＣｏにＦｅ、Ｎｉ、その他の元素を添加し
たＣｏ合金（Ｃｏ系磁性合金）が挙げられ、特にＣｏ合
金を用いることが好ましい。Ｃｏ合金に添加する元素と
しては上記したＦｅやＮｉの他に、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、
Ｃｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｈｆ等の 1種ま
たは 2種以上を用いることができ、これらの添加元素量
は 5〜50at% の範囲とすることが好ましい。さらには、
Ｆｅを 5〜40at% の範囲で含有させたＣｏＦｅ合金を使
用することが、ＭＲ変化率や反強磁性層１８との交換結
合力等の点から望ましい。
１７にＣｏＦｅ合金等のＣｏ含有強磁性材料を用いたス
ピンバルブＧＭＲ膜１４は、大きなＭＲ変化率を示すと
共に、ヘッド形成プロセスにおける耐熱性や長期信頼性
等を有するものである。Ｃｏ含有強磁性材料としては、
ＣｏもしくはＣｏにＦｅ、Ｎｉ、その他の元素を添加し
たＣｏ合金（Ｃｏ系磁性合金）が挙げられ、特にＣｏ合
金を用いることが好ましい。Ｃｏ合金に添加する元素と
しては上記したＦｅやＮｉの他に、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、
Ｃｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｈｆ等の 1種ま
たは 2種以上を用いることができ、これらの添加元素量
は 5〜50at% の範囲とすることが好ましい。さらには、
Ｆｅを 5〜40at% の範囲で含有させたＣｏＦｅ合金を使
用することが、ＭＲ変化率や反強磁性層１８との交換結
合力等の点から望ましい。
【００２７】上記した磁性多層膜からなるスピンバルブ
ＧＭＲ膜１４と下側再生磁気ギャップ１３との間には、
記録トラック幅から外れた領域に、予めスピンバルブＧ
ＭＲ膜１４にバイアス磁界を印加する一対のバイアス磁
界印加膜２０が形成されており、この一対のバイアス磁
界印加膜２０は所定の間隙をもって配置されている。す
なわち、スピンバルブＧＭＲ膜１４は、信号磁界等の外
部磁界を検出する磁界検出部、すなわち再生トラックの
両端部外側部分が、一対のバイアス磁界印加膜２０上に
積層形成されている。
ＧＭＲ膜１４と下側再生磁気ギャップ１３との間には、
記録トラック幅から外れた領域に、予めスピンバルブＧ
ＭＲ膜１４にバイアス磁界を印加する一対のバイアス磁
界印加膜２０が形成されており、この一対のバイアス磁
界印加膜２０は所定の間隙をもって配置されている。す
なわち、スピンバルブＧＭＲ膜１４は、信号磁界等の外
部磁界を検出する磁界検出部、すなわち再生トラックの
両端部外側部分が、一対のバイアス磁界印加膜２０上に
積層形成されている。
【００２８】バイアス磁界印加膜２０は、図２に示すよ
うに、例えばＣｏＰｔ合金やＣｏＣｒＰｔ合金等のＣｏ
を含む硬磁性材料からなるＣｏ系硬磁性層２１と、高飽
和磁化磁性層（高Ｍｓ磁性層）２２との積層膜を有して
いる。この積層膜の具体的な構成としては、例えば図２
に示したように、高Ｍｓ磁性層２２上にＣｏ系硬磁性層
２１を積層形成した積層膜が挙げられ、このような構造
では高Ｍｓ磁性層２２はＣｏ系硬磁性層２１の磁性下地
層として機能する。高Ｍｓ磁性層２２のさらに下側に、
必要に応じてＣｒ層等の非磁性下地層を設けてもよい。
なお、図２に示すスピンバルブＧＭＲ膜１４は、感磁層
１５以外の膜構成を省略して示したものである。
うに、例えばＣｏＰｔ合金やＣｏＣｒＰｔ合金等のＣｏ
を含む硬磁性材料からなるＣｏ系硬磁性層２１と、高飽
和磁化磁性層（高Ｍｓ磁性層）２２との積層膜を有して
いる。この積層膜の具体的な構成としては、例えば図２
に示したように、高Ｍｓ磁性層２２上にＣｏ系硬磁性層
２１を積層形成した積層膜が挙げられ、このような構造
では高Ｍｓ磁性層２２はＣｏ系硬磁性層２１の磁性下地
層として機能する。高Ｍｓ磁性層２２のさらに下側に、
必要に応じてＣｒ層等の非磁性下地層を設けてもよい。
なお、図２に示すスピンバルブＧＭＲ膜１４は、感磁層
１５以外の膜構成を省略して示したものである。
【００２９】そして、高Ｍｓ磁性層２２は、その飽和磁
化をＭｓhigh、感磁層１５の飽和磁化をＭｓfree、Ｃｏ
系硬磁性層２１の飽和磁化をＭｓhardとしたとき、Ｍｓ
high≧ＭｓfreeおよびＭｓhigh≧Ｍｓhardの少なくとも
一方の関係を満足するものである。これらの条件は共に
満足させることがより好ましい。なお、感磁層１５の飽
和磁化Ｍｓfreeは、感磁層１５が積層構造を有する場合
にはその平均値を指すものとする。
化をＭｓhigh、感磁層１５の飽和磁化をＭｓfree、Ｃｏ
系硬磁性層２１の飽和磁化をＭｓhardとしたとき、Ｍｓ
high≧ＭｓfreeおよびＭｓhigh≧Ｍｓhardの少なくとも
一方の関係を満足するものである。これらの条件は共に
満足させることがより好ましい。なお、感磁層１５の飽
和磁化Ｍｓfreeは、感磁層１５が積層構造を有する場合
にはその平均値を指すものとする。
【００３０】この実施形態においては、感磁層１５がス
ピンバルブＧＭＲ膜１４の最下層に位置し、かつ高Ｍｓ
磁性層２２もＣｏ系硬磁性層２１の下側に磁性下地層と
して形成されているため、感磁層１５の再生トラックの
エッジ部が高Ｍｓ磁性層２２と隣接しており、これらの
交換結合に伴う交換バイアスと静磁界バイアスが感磁層
１５に印加される。また、バイアス磁界印加膜２０上に
は感磁層１５が直接積層されているため、この部分にお
けるＣｏ系硬磁性層２１と感磁層１５との交換結合に伴
う交換バイアスも印加される。これらによって、感磁層
１５にバイアス磁界が印加されている。
ピンバルブＧＭＲ膜１４の最下層に位置し、かつ高Ｍｓ
磁性層２２もＣｏ系硬磁性層２１の下側に磁性下地層と
して形成されているため、感磁層１５の再生トラックの
エッジ部が高Ｍｓ磁性層２２と隣接しており、これらの
交換結合に伴う交換バイアスと静磁界バイアスが感磁層
１５に印加される。また、バイアス磁界印加膜２０上に
は感磁層１５が直接積層されているため、この部分にお
けるＣｏ系硬磁性層２１と感磁層１５との交換結合に伴
う交換バイアスも印加される。これらによって、感磁層
１５にバイアス磁界が印加されている。
【００３１】スピンバルブＧＭＲ膜１４上には、Ｃｕ、
Ａｕ、Ｚｒ、Ｔａ等からなる一対の電極２３が形成され
ており、この一対の電極２３によりスピンバルブＧＭＲ
膜１４にセンス電流が供給される。また、この一対の電
極２３の間隔によって、スピンバルブＧＭＲ膜１４の実
質的な再生トラック幅が規定されている。これらスピン
バルブＧＭＲ膜１４、一対のバイアス磁界印加膜２０お
よび一対の電極２３はＧＭＲ再生素子部２４を構成して
いる。
Ａｕ、Ｚｒ、Ｔａ等からなる一対の電極２３が形成され
ており、この一対の電極２３によりスピンバルブＧＭＲ
膜１４にセンス電流が供給される。また、この一対の電
極２３の間隔によって、スピンバルブＧＭＲ膜１４の実
質的な再生トラック幅が規定されている。これらスピン
バルブＧＭＲ膜１４、一対のバイアス磁界印加膜２０お
よび一対の電極２３はＧＭＲ再生素子部２４を構成して
いる。
【００３２】このようなＧＭＲ再生素子部２４は、例え
ば以下のようにして作製することができる。すなわち、
まずＡｌＯx 膜等からなる下側再生磁気ギャップ１３上
に、高Ｍｓ磁性層２２とＣｏ系硬磁性層２１を順に成膜
し、この積層膜に対してＰＥＰ工程を行った後にミリン
グして、所定の間隙をもって一対のバイアス磁界印加膜
２０が配置されるようにパターニングする。この際、通
常は一対のバイアス磁界印加膜２０の間隙を一対の電極
２３の間隔より広く設定し、一対の電極２３の間隔でス
ピンバルブＧＭＲ膜１４の実質的な再生トラック幅を規
定する。バイアス磁界印加膜２０のパターニングは、高
Ｍｓ磁性層２２とＣｏ系硬磁性層２１を成膜する前にＰ
ＥＰ工程を行っておくことによって、リフトオフ法で実
施することもできる。
ば以下のようにして作製することができる。すなわち、
まずＡｌＯx 膜等からなる下側再生磁気ギャップ１３上
に、高Ｍｓ磁性層２２とＣｏ系硬磁性層２１を順に成膜
し、この積層膜に対してＰＥＰ工程を行った後にミリン
グして、所定の間隙をもって一対のバイアス磁界印加膜
２０が配置されるようにパターニングする。この際、通
常は一対のバイアス磁界印加膜２０の間隙を一対の電極
２３の間隔より広く設定し、一対の電極２３の間隔でス
ピンバルブＧＭＲ膜１４の実質的な再生トラック幅を規
定する。バイアス磁界印加膜２０のパターニングは、高
Ｍｓ磁性層２２とＣｏ系硬磁性層２１を成膜する前にＰ
ＥＰ工程を行っておくことによって、リフトオフ法で実
施することもできる。
【００３３】次に、パターニングされた一対のバイアス
磁界印加膜２０上に、スピンバルブＧＭＲ膜１４を構成
する各層を順に成膜し、この磁性多層膜に対してＰＥＰ
工程を行った後にミリングして、スピンバルブＧＭＲ膜
１４をパターニングする。スピンバルブＧＭＲ膜１４の
パターニングも、バイアス磁界印加膜２０と同様にリフ
トオフ法で実施してもよい。この後、電極２３となる良
導体膜をリフトオフ法でパターニングして一対の電極２
３を形成する。このようにして、オーバーレイド構造の
ＧＭＲ再生素子部２４が得られる。オーバーレイド構造
のＧＭＲ再生素子部２４は、スピンバルブＧＭＲ膜１４
と電極２３とが膜面で接触しているために再生抵抗が下
がり、静電破壊（ＥＳＤ）が起こり難いというような利
点を有している。
磁界印加膜２０上に、スピンバルブＧＭＲ膜１４を構成
する各層を順に成膜し、この磁性多層膜に対してＰＥＰ
工程を行った後にミリングして、スピンバルブＧＭＲ膜
１４をパターニングする。スピンバルブＧＭＲ膜１４の
パターニングも、バイアス磁界印加膜２０と同様にリフ
トオフ法で実施してもよい。この後、電極２３となる良
導体膜をリフトオフ法でパターニングして一対の電極２
３を形成する。このようにして、オーバーレイド構造の
ＧＭＲ再生素子部２４が得られる。オーバーレイド構造
のＧＭＲ再生素子部２４は、スピンバルブＧＭＲ膜１４
と電極２３とが膜面で接触しているために再生抵抗が下
がり、静電破壊（ＥＳＤ）が起こり難いというような利
点を有している。
【００３４】上述したようなＧＭＲ再生素子部２４上に
は、下側再生磁気ギャップ１３と同様な非磁性絶縁材料
からなる上側再生磁気ギャップ２５を介して、下側磁気
シールド層１２と同様な軟磁性材料からなる上側磁気シ
ールド層２６が形成されており、これらにより再生ヘッ
ドとしてのシールド型ＧＭＲヘッド２７が構成されてい
る。
は、下側再生磁気ギャップ１３と同様な非磁性絶縁材料
からなる上側再生磁気ギャップ２５を介して、下側磁気
シールド層１２と同様な軟磁性材料からなる上側磁気シ
ールド層２６が形成されており、これらにより再生ヘッ
ドとしてのシールド型ＧＭＲヘッド２７が構成されてい
る。
【００３５】シールド型ＧＭＲヘッド２７上には、記録
ヘッドとして薄膜磁気ヘッド２８が形成されている。薄
膜磁気ヘッド２８の下側記録磁極は、上側磁気シールド
層２６と同一の磁性層により構成されている。すなわ
ち、シールド型ＭＲヘッド２７の上側磁気シールド層２
６は、薄膜磁気ヘッド２８の下側記録磁極を兼ねてい
る。この上側磁気シールド層を兼ねる下側記録磁極２６
上には、ＡｌＯx 等の非磁性絶縁材料からなる記録磁気
ギャップ２９と上側記録磁極３０とが順に形成され、ま
た下側記録磁極２６と上側記録磁極３０に記録磁界を付
与する記録コイル（図示せず）が媒体対向面より後方に
形成され、記録ヘッドとしての薄膜磁気ヘッド２８が構
成されている。
ヘッドとして薄膜磁気ヘッド２８が形成されている。薄
膜磁気ヘッド２８の下側記録磁極は、上側磁気シールド
層２６と同一の磁性層により構成されている。すなわ
ち、シールド型ＭＲヘッド２７の上側磁気シールド層２
６は、薄膜磁気ヘッド２８の下側記録磁極を兼ねてい
る。この上側磁気シールド層を兼ねる下側記録磁極２６
上には、ＡｌＯx 等の非磁性絶縁材料からなる記録磁気
ギャップ２９と上側記録磁極３０とが順に形成され、ま
た下側記録磁極２６と上側記録磁極３０に記録磁界を付
与する記録コイル（図示せず）が媒体対向面より後方に
形成され、記録ヘッドとしての薄膜磁気ヘッド２８が構
成されている。
【００３６】上述したシールド型ＧＭＲヘッド２７にお
いて、高Ｍｓ磁性層２２が感磁層１５の飽和磁化Ｍｓ
free以上の飽和磁化Ｍｓhigh（≧Ｍｓfree）を有する場
合、前述した感磁層１５と高Ｍｓ磁性層２２との交換結
合に伴う交換バイアス、およびＣｏ系硬磁性層２１と感
磁層１５との交換結合に伴う交換バイアスに加えて、感
磁層１５のエッジ部に高磁束密度の静磁界バイアスを印
加することができる。これらによって、感磁層１５が飽
和磁化が大きいＣｏ含有強磁性層１５１を有する場合に
おいても、バイアス磁界を安定かつ有効に印加すること
ができる。従って、感磁層１５のエッジ部における磁区
形成等に伴うバルクハウゼンノイズの発生を有効に抑制
することが可能となる。このように、感磁層１５がスピ
ンバルブＧＭＲ膜１４の最下層に位置する場合には、感
磁層１５を高Ｍｓ磁性層２２と直接交換結合させること
ができるため、本発明のバイアス効果として望ましい形
態ということができる。
いて、高Ｍｓ磁性層２２が感磁層１５の飽和磁化Ｍｓ
free以上の飽和磁化Ｍｓhigh（≧Ｍｓfree）を有する場
合、前述した感磁層１５と高Ｍｓ磁性層２２との交換結
合に伴う交換バイアス、およびＣｏ系硬磁性層２１と感
磁層１５との交換結合に伴う交換バイアスに加えて、感
磁層１５のエッジ部に高磁束密度の静磁界バイアスを印
加することができる。これらによって、感磁層１５が飽
和磁化が大きいＣｏ含有強磁性層１５１を有する場合に
おいても、バイアス磁界を安定かつ有効に印加すること
ができる。従って、感磁層１５のエッジ部における磁区
形成等に伴うバルクハウゼンノイズの発生を有効に抑制
することが可能となる。このように、感磁層１５がスピ
ンバルブＧＭＲ膜１４の最下層に位置する場合には、感
磁層１５を高Ｍｓ磁性層２２と直接交換結合させること
ができるため、本発明のバイアス効果として望ましい形
態ということができる。
【００３７】また、硬磁性材料は通常単独では飽和磁化
Ｍｓがあまり大きくならないが、高Μｓ磁性層２２上に
硬磁性層２１を形成することによって、バイアス磁界印
加膜２０全体としてのＭｓを向上させることができる。
このように、高Μｓ磁性層２２を用いてバイアス磁界印
加膜２０全体としてのＭｓを高めることによっても、感
磁層１５のエッジ部に対して高磁束密度の静磁界バイア
スを印加することができる。従って、感磁層１５のエッ
ジ部における磁区形成等に伴うバルクハウゼンノイズの
発生を有効に抑制することが可能となる。このような状
態を実現する上で、高Μｓ磁性層２２には硬磁性層２１
の飽和磁化Ｍｓhard以上の飽和磁化、すなわちＭｓhigh
≧Ｍｓhardを満足する飽和磁化Ｍｓhighを有する磁性材
料層を用いる。言い換えると、Ｍｓhigh≧Ｍｓhardを満
足する高Μｓ磁性層２２を使用することによって、感磁
層１５のエッジ部における磁区形成等に伴うバルクハウ
ゼンノイズの発生を有効に抑制することが可能となる。
Ｍｓがあまり大きくならないが、高Μｓ磁性層２２上に
硬磁性層２１を形成することによって、バイアス磁界印
加膜２０全体としてのＭｓを向上させることができる。
このように、高Μｓ磁性層２２を用いてバイアス磁界印
加膜２０全体としてのＭｓを高めることによっても、感
磁層１５のエッジ部に対して高磁束密度の静磁界バイア
スを印加することができる。従って、感磁層１５のエッ
ジ部における磁区形成等に伴うバルクハウゼンノイズの
発生を有効に抑制することが可能となる。このような状
態を実現する上で、高Μｓ磁性層２２には硬磁性層２１
の飽和磁化Ｍｓhard以上の飽和磁化、すなわちＭｓhigh
≧Ｍｓhardを満足する飽和磁化Ｍｓhighを有する磁性材
料層を用いる。言い換えると、Ｍｓhigh≧Ｍｓhardを満
足する高Μｓ磁性層２２を使用することによって、感磁
層１５のエッジ部における磁区形成等に伴うバルクハウ
ゼンノイズの発生を有効に抑制することが可能となる。
【００３８】高Μｓ磁性層２２は、上記したＭｓhigh≧
ＭｓfreeおよびＭｓhigh≧Ｍｓhardの少なくとも一方の
条件を満足する飽和磁化Ｍｓhighを有するものであれば
よいが、バルクハウゼンノイズの抑制効果をより安定し
て得る上で、Ｍｓhigh≧ＭｓfreeかつＭｓhigh≧Ｍｓ
hardであることがより好ましい。また、高Μｓ磁性層２
２の高Ｍｓ化と同時に、硬磁性層２１の高Ｈｋgrain 化
も重要であるが、高Μｓ磁性層２２は硬磁性層２１の下
地膜という点を兼ね備えているので、材料選択によりそ
のような特性を十分に満足させることができる。
ＭｓfreeおよびＭｓhigh≧Ｍｓhardの少なくとも一方の
条件を満足する飽和磁化Ｍｓhighを有するものであれば
よいが、バルクハウゼンノイズの抑制効果をより安定し
て得る上で、Ｍｓhigh≧ＭｓfreeかつＭｓhigh≧Ｍｓ
hardであることがより好ましい。また、高Μｓ磁性層２
２の高Ｍｓ化と同時に、硬磁性層２１の高Ｈｋgrain 化
も重要であるが、高Μｓ磁性層２２は硬磁性層２１の下
地膜という点を兼ね備えているので、材料選択によりそ
のような特性を十分に満足させることができる。
【００３９】また、図２に示したバイアス磁界印加膜２
０では、その上部におけるバイアス効果は従来のオーバ
ーレイド構造と同様に、硬磁性層２１と感磁層１５との
交換結合に伴う交換バイアスのみであるが、例えば図４
に示すように、硬磁性層２１上に第２の高Ｍｓ磁性層２
２ｂ（２２ａは下地層としての第１の高Ｍｓ磁性層）を
形成することによって、再生トラックの両端部外側部分
（テール部分）から侵入させた磁束によるバイアス効果
を期待することができ、より一層良好にバイアス磁界を
印加することができる。この際の第２の高Ｍｓ磁性層２
２ｂの条件は下地層としての第１の高Ｍｓ磁性層２２ａ
と同様とする。
０では、その上部におけるバイアス効果は従来のオーバ
ーレイド構造と同様に、硬磁性層２１と感磁層１５との
交換結合に伴う交換バイアスのみであるが、例えば図４
に示すように、硬磁性層２１上に第２の高Ｍｓ磁性層２
２ｂ（２２ａは下地層としての第１の高Ｍｓ磁性層）を
形成することによって、再生トラックの両端部外側部分
（テール部分）から侵入させた磁束によるバイアス効果
を期待することができ、より一層良好にバイアス磁界を
印加することができる。この際の第２の高Ｍｓ磁性層２
２ｂの条件は下地層としての第１の高Ｍｓ磁性層２２ａ
と同様とする。
【００４０】なお、図５に示すように、高Ｍｓ磁性層２
２を硬磁性層２１上のみに形成したバイアス磁界印加膜
２０であっても、上記したテール部分から侵入させた磁
束によるバイアス効果が期待できることから、従来の硬
磁性層単独のバイアス磁界印加膜に比べて、バルクハウ
ゼンノイズの発生を抑制することができる。
２を硬磁性層２１上のみに形成したバイアス磁界印加膜
２０であっても、上記したテール部分から侵入させた磁
束によるバイアス効果が期待できることから、従来の硬
磁性層単独のバイアス磁界印加膜に比べて、バルクハウ
ゼンノイズの発生を抑制することができる。
【００４１】ここで、感磁層としてＮｉＦｅ合金等を用
いた場合、その飽和磁化は約800emu/cc 程度以下と小さ
いため、硬磁性層単独のバイアス磁界印加膜でもその飽
和磁化があまり問題とはならないが、上記したようにＭ
ｓが例えば 800emu/cc以上と高いＣｏ含有強磁性材料
（例えばＣｏＦｅ合金のＭｓ値は約1500emu/cc）を感磁
層１５に適用した場合には、感磁層１５と比較してバイ
アス磁界印加膜２０の飽和磁化が小さいことによるノイ
ズ発生が顕著となる。本発明はこのような高Ｍｓの感磁
層１５を用いた場合の問題を特に解決したものである。
ただし、感磁層に主としてＮｉＦｅ合金層等を適用した
場合においても、高Ｍｓ磁性層２２を使用することによ
って、有効にバイアス磁界が印加されるため、より一層
ノイズの発生を抑制することができる。
いた場合、その飽和磁化は約800emu/cc 程度以下と小さ
いため、硬磁性層単独のバイアス磁界印加膜でもその飽
和磁化があまり問題とはならないが、上記したようにＭ
ｓが例えば 800emu/cc以上と高いＣｏ含有強磁性材料
（例えばＣｏＦｅ合金のＭｓ値は約1500emu/cc）を感磁
層１５に適用した場合には、感磁層１５と比較してバイ
アス磁界印加膜２０の飽和磁化が小さいことによるノイ
ズ発生が顕著となる。本発明はこのような高Ｍｓの感磁
層１５を用いた場合の問題を特に解決したものである。
ただし、感磁層に主としてＮｉＦｅ合金層等を適用した
場合においても、高Ｍｓ磁性層２２を使用することによ
って、有効にバイアス磁界が印加されるため、より一層
ノイズの発生を抑制することができる。
【００４２】また、前述したようにトラック幅が狭くな
ると感磁層１５のエッジ部におけるピン留めが重要とな
り、従来のバイアス構造ではバルクハウゼンノイズの発
生を十分に抑制できなかったのに対し、本発明のバイア
ス構造によれば上述したように感磁層１５のエッジ部に
バイアス磁界を有効に印加することができる。このよう
に、本発明は狭トラック化によるバルクハウゼンノイズ
の増大を抑制したものである。具体的には、スピンバル
ブＧＭＲ膜１４のトラック幅方向（ｘ）の長さが 3μm
以下である場合に、特に本発明は有効である。
ると感磁層１５のエッジ部におけるピン留めが重要とな
り、従来のバイアス構造ではバルクハウゼンノイズの発
生を十分に抑制できなかったのに対し、本発明のバイア
ス構造によれば上述したように感磁層１５のエッジ部に
バイアス磁界を有効に印加することができる。このよう
に、本発明は狭トラック化によるバルクハウゼンノイズ
の増大を抑制したものである。具体的には、スピンバル
ブＧＭＲ膜１４のトラック幅方向（ｘ）の長さが 3μm
以下である場合に、特に本発明は有効である。
【００４３】高Ｍｓ磁性層２２の具体的な飽和磁化Ｍｓ
highは、各種感磁層１５に対して高磁束密度の静磁界バ
イアスを十分に印加するために、1000emu/cc以上である
ことが好ましい。また、感磁層１５の磁化回転に伴うバ
イアス磁界印加膜２０の磁化方向の変化を抑制するため
にも、高Ｍｓ磁性層２２の飽和磁化Ｍｓhighは1000emu/
cc以上であることが好ましい。この感磁層１５の磁化回
転に伴うバイアス磁界印加膜２０の磁化方向の変化もバ
ルクハウゼンノイズの発生原因となる。
highは、各種感磁層１５に対して高磁束密度の静磁界バ
イアスを十分に印加するために、1000emu/cc以上である
ことが好ましい。また、感磁層１５の磁化回転に伴うバ
イアス磁界印加膜２０の磁化方向の変化を抑制するため
にも、高Ｍｓ磁性層２２の飽和磁化Ｍｓhighは1000emu/
cc以上であることが好ましい。この感磁層１５の磁化回
転に伴うバイアス磁界印加膜２０の磁化方向の変化もバ
ルクハウゼンノイズの発生原因となる。
【００４４】図６に、高Ｍｓ磁性層２２の飽和磁化Ｍｓ
highとバルクハウゼンノイズの発生確率との関係を示
す。Ｍｓhighが1000emu/cc以上であるとき、特にバルク
ハウゼンノイズの発生確率が低くなることが分かる。な
お、バルクハウゼンノイズの発生確率は、片側シールド
での微細素子（実際のヘッドと同サイズ、ハイト方向は
研磨によってサイズを決定するのではなく、ＰＥＰによ
るパターニングで決定）を実ヘッドの代わりとして求め
たものである。バルクハウゼンノイズの発生の有無は、
微細素子での静磁界特性（ρ−Ｈ曲線）を測定し、その
ときのρ−Ｈ曲線にジャンプがないときをバルクハウゼ
ンノイズ発生なし、ρ−Ｈ曲線にジャンプがあるときを
バルクハウゼンノイズ発生ありとした。バルクハウゼン
ノイズの発生確率は、同一パラメータの微細素子をある
固体数測定し、そのときにバルクハウゼンノイズが発生
した個数を測定した個数で割り、 100をかけた値をバル
クハウゼンノイズの発生確率とした。以下に示すバルク
ハウゼンノイズの発生確率についても同様とした。
highとバルクハウゼンノイズの発生確率との関係を示
す。Ｍｓhighが1000emu/cc以上であるとき、特にバルク
ハウゼンノイズの発生確率が低くなることが分かる。な
お、バルクハウゼンノイズの発生確率は、片側シールド
での微細素子（実際のヘッドと同サイズ、ハイト方向は
研磨によってサイズを決定するのではなく、ＰＥＰによ
るパターニングで決定）を実ヘッドの代わりとして求め
たものである。バルクハウゼンノイズの発生の有無は、
微細素子での静磁界特性（ρ−Ｈ曲線）を測定し、その
ときのρ−Ｈ曲線にジャンプがないときをバルクハウゼ
ンノイズ発生なし、ρ−Ｈ曲線にジャンプがあるときを
バルクハウゼンノイズ発生ありとした。バルクハウゼン
ノイズの発生確率は、同一パラメータの微細素子をある
固体数測定し、そのときにバルクハウゼンノイズが発生
した個数を測定した個数で割り、 100をかけた値をバル
クハウゼンノイズの発生確率とした。以下に示すバルク
ハウゼンノイズの発生確率についても同様とした。
【００４５】また、上記した感磁層１５の磁化回転に伴
うバイアス磁界印加膜２０の磁化方向の変化を抑制する
上で、高Ｍｓ磁性層２２と硬磁性層２１との積層膜のト
ータルの残留磁化Ｍｒtotal は 600emu/cc以上であるこ
とが好ましい。このような高残留磁化（高Ｍｒ）で低分
散（高角形比Ｓ）を有するバイアス磁界印加膜２０によ
れば、感磁層１５の磁化回転に伴うバイアス磁界印加膜
２０の磁化方向の変化を抑制することができ、感磁層１
５に対して有効かつ安定してバイアス磁界を印加するこ
とができる。Ｍｒtotal が 600emu/cc以上であるとき、
特にバルクハウゼンノイズの発生確率が低くなる。
うバイアス磁界印加膜２０の磁化方向の変化を抑制する
上で、高Ｍｓ磁性層２２と硬磁性層２１との積層膜のト
ータルの残留磁化Ｍｒtotal は 600emu/cc以上であるこ
とが好ましい。このような高残留磁化（高Ｍｒ）で低分
散（高角形比Ｓ）を有するバイアス磁界印加膜２０によ
れば、感磁層１５の磁化回転に伴うバイアス磁界印加膜
２０の磁化方向の変化を抑制することができ、感磁層１
５に対して有効かつ安定してバイアス磁界を印加するこ
とができる。Ｍｒtotal が 600emu/cc以上であるとき、
特にバルクハウゼンノイズの発生確率が低くなる。
【００４６】高Ｍｓ磁性層２２の具体的な構成材料とし
ては、上記したＭｓhigh≧ＭｓfreeおよびＭｓhigh≧Ｍ
ｓhardの少なくとも一方の条件を満足する磁性材料であ
れば種々のものを使用することができる。例えば、Ｆｅ
Ｃｏ合金、ＦｅＺｒ合金、ＦｅＺｒＮ合金、アモルファ
スＣｏＺｒＮｂ合金等が挙げられるが、特に飽和磁化が
大きく、その上に積層されるＣｏＰｔ等の硬磁性層２１
の面内硬磁気特性を促進させるＦｅＣｏ合金を使用する
ことが好ましい。表１に各種組成のＦｅＣｏ合金の磁気
特性（ＦｅＣｏ合金膜の膜厚を 5nmとした場合の保磁力
Ｈｃおよび飽和磁化Ｍｓ）を示す。また、図７および図
８にＦｅＣｏ合金の角形比ＳのＣｏ濃度依存性を示す。
なお、図７は厚さ 5nmのＦｅＣｏ合金膜上に厚さ22nmの
ＣｏＰｔ膜を形成した場合の角形比Ｓtotal を示してお
り、図８はＣｏ濃度を変えた場合のＦｅＣｏ合金膜の膜
厚と角形比Ｓとの関係を示している。
ては、上記したＭｓhigh≧ＭｓfreeおよびＭｓhigh≧Ｍ
ｓhardの少なくとも一方の条件を満足する磁性材料であ
れば種々のものを使用することができる。例えば、Ｆｅ
Ｃｏ合金、ＦｅＺｒ合金、ＦｅＺｒＮ合金、アモルファ
スＣｏＺｒＮｂ合金等が挙げられるが、特に飽和磁化が
大きく、その上に積層されるＣｏＰｔ等の硬磁性層２１
の面内硬磁気特性を促進させるＦｅＣｏ合金を使用する
ことが好ましい。表１に各種組成のＦｅＣｏ合金の磁気
特性（ＦｅＣｏ合金膜の膜厚を 5nmとした場合の保磁力
Ｈｃおよび飽和磁化Ｍｓ）を示す。また、図７および図
８にＦｅＣｏ合金の角形比ＳのＣｏ濃度依存性を示す。
なお、図７は厚さ 5nmのＦｅＣｏ合金膜上に厚さ22nmの
ＣｏＰｔ膜を形成した場合の角形比Ｓtotal を示してお
り、図８はＣｏ濃度を変えた場合のＦｅＣｏ合金膜の膜
厚と角形比Ｓとの関係を示している。
【００４７】
【表１】 表１、図７および図８から、ＦｅＣｏ合金中のＣｏ濃度
は、高Ｍｓおよび高Ｓを得る上で 40at%以下とすること
が好ましいことが分かる。また、Ｃｏ濃度があまり低い
と耐食性が低下することから、Ｃｏ濃度は5at%以上とす
ることが好ましい。このように、Ｃｏを 5〜 40at%の範
囲で含むＦｅＣｏ合金が特に高Ｍｓ磁性層２２の構成材
料として好適である。
は、高Ｍｓおよび高Ｓを得る上で 40at%以下とすること
が好ましいことが分かる。また、Ｃｏ濃度があまり低い
と耐食性が低下することから、Ｃｏ濃度は5at%以上とす
ることが好ましい。このように、Ｃｏを 5〜 40at%の範
囲で含むＦｅＣｏ合金が特に高Ｍｓ磁性層２２の構成材
料として好適である。
【００４８】硬磁性層２１には、ＣｏＰｔ合金やＣｏＣ
ｒＰｔ合金等の各種Ｃｏ基硬磁性合金を使用することが
できる。これらＣｏ基硬磁性合金は硬磁性や耐食性等に
優れるが、高Μｓ磁性層２２と交換結合して高Ｈｃや高
Μｒを実現するという点から、高Μｓの硬磁性材料を使
用することが望ましい。このような理由から、例えばＣ
ｏＣｒＰｔ合金よりＣｏＰｔ合金の方が硬磁性層２１と
して好適である。
ｒＰｔ合金等の各種Ｃｏ基硬磁性合金を使用することが
できる。これらＣｏ基硬磁性合金は硬磁性や耐食性等に
優れるが、高Μｓ磁性層２２と交換結合して高Ｈｃや高
Μｒを実現するという点から、高Μｓの硬磁性材料を使
用することが望ましい。このような理由から、例えばＣ
ｏＣｒＰｔ合金よりＣｏＰｔ合金の方が硬磁性層２１と
して好適である。
【００４９】また、高Ｍｓ磁性層２２および硬磁性層２
１の膜厚は、前述した高Ｍｓ磁性層２２による高磁束密
度の静磁界バイアス効果やバイアス磁界印加膜２０全体
としての保磁力Ｈｃtotal 等を考慮して設定することが
好ましい。例えば、高Ｍｓ磁性層２２の膜厚をあまり厚
くしすぎるとバイアス磁界印加膜２０全体としての保磁
力Ｈｃtotal が低下し、またあまり薄いと静磁界バイア
スによる効果を十分に得ることができない。従って、高
Ｍｓ磁性層２２の膜厚は 3〜20nmの範囲とすることが好
ましい。一方、硬磁性層２１をあまり厚くしすぎると、
静磁界バイアスが強くなりすぎて感度が低下してしま
う。また、硬磁性層２１の膜厚増加によって、硬磁性層
２１のｃ軸面内配向も低下するため、保磁力Ｈｃおよび
角形比Ｓの低下を招く。このようなことから、硬磁性層
２１の膜厚は 100nm以下とすることが好ましく、さらに
は50nm以下とすることが望ましい。
１の膜厚は、前述した高Ｍｓ磁性層２２による高磁束密
度の静磁界バイアス効果やバイアス磁界印加膜２０全体
としての保磁力Ｈｃtotal 等を考慮して設定することが
好ましい。例えば、高Ｍｓ磁性層２２の膜厚をあまり厚
くしすぎるとバイアス磁界印加膜２０全体としての保磁
力Ｈｃtotal が低下し、またあまり薄いと静磁界バイア
スによる効果を十分に得ることができない。従って、高
Ｍｓ磁性層２２の膜厚は 3〜20nmの範囲とすることが好
ましい。一方、硬磁性層２１をあまり厚くしすぎると、
静磁界バイアスが強くなりすぎて感度が低下してしま
う。また、硬磁性層２１の膜厚増加によって、硬磁性層
２１のｃ軸面内配向も低下するため、保磁力Ｈｃおよび
角形比Ｓの低下を招く。このようなことから、硬磁性層
２１の膜厚は 100nm以下とすることが好ましく、さらに
は50nm以下とすることが望ましい。
【００５０】高Ｍｓ磁性層２２と硬磁性層２１との具体
的な膜厚比としては、例えば高Ｍｓ磁性層２２にＦｅＣ
ｏ合金膜を用い、かつ硬磁性層２１にＣｏＰｔ合金膜を
用いたとき、ＦｅＣｏ合金膜の膜厚が 5nm程度の場合に
はＣｏＰｔ合金膜の膜厚は15〜 100nmの範囲（より好ま
しくは20〜50nmの範囲）が、ＦｅＣｏ合金膜の膜厚が10
nm程度の場合にはＣｏＰｔ合金膜の膜厚は20〜 100nmの
範囲（より好ましくは30〜60nmの範囲）が、ＦｅＣｏ合
金膜の膜厚が20nm程度の場合にはＣｏＰｔ合金膜の膜厚
は25〜 100nmの範囲が好ましい。さらに、硬磁性層２１
の上側にも高Ｍｓ磁性層（第２の高Ｍｓ磁性層２２ｂ）
を形成する場合には、その厚さは 3〜10nm程度とするこ
とが好ましい。
的な膜厚比としては、例えば高Ｍｓ磁性層２２にＦｅＣ
ｏ合金膜を用い、かつ硬磁性層２１にＣｏＰｔ合金膜を
用いたとき、ＦｅＣｏ合金膜の膜厚が 5nm程度の場合に
はＣｏＰｔ合金膜の膜厚は15〜 100nmの範囲（より好ま
しくは20〜50nmの範囲）が、ＦｅＣｏ合金膜の膜厚が10
nm程度の場合にはＣｏＰｔ合金膜の膜厚は20〜 100nmの
範囲（より好ましくは30〜60nmの範囲）が、ＦｅＣｏ合
金膜の膜厚が20nm程度の場合にはＣｏＰｔ合金膜の膜厚
は25〜 100nmの範囲が好ましい。さらに、硬磁性層２１
の上側にも高Ｍｓ磁性層（第２の高Ｍｓ磁性層２２ｂ）
を形成する場合には、その厚さは 3〜10nm程度とするこ
とが好ましい。
【００５１】上述したように、本発明に好適なバイアス
磁界付与膜２０の具体的構成としては、ＣｏＰｔ合金か
らなるＣｏ系硬磁性層２１とＦｅＣｏ合金からなる高Ｍ
ｓ磁性層２２との積層膜、より具体的にはＣｏ80Ｐｔ20
からなる硬磁性層２１とＦｅ85Ｃｏ15からなる高Ｍｓ磁
性層２２との積層膜が挙げられる。例えば、ＡｌＯxか
らなるギャップ上に、Ｆｅ85Ｃｏ15(5mm) ／Ｃｏ80Ｐｔ
20(40nm)の 2層積層膜を同一真空中でマグネトロンスパ
ッタ法で成膜した。この 2層積層膜の磁気特性は、 2層
が交換結合して一体化したＭ−Ｈ曲線を示す。このと
き、面内保磁力Ｈｃtotal は1050Ｏｅ、残留磁化Ｍｒ
total は 980emu/cc、角形比Ｓは0.94であった。ＦｅＣ
ｏ合金からなる高Ｍｓ磁性層２２と高ΜｓのＣｏＰｔ合
金からなる硬磁性層２１とを組み合わせることによっ
て、ＣｏＰｔ硬磁性層２１が磁性下地層としてのＦｅＣ
ｏ高Ｍｓ磁性層２２上でも実用上問題ない保磁力を満た
しながら、ＣｏＰｔ硬磁性層単層では実現しえない高Ｍ
ｒと低分散（高Ｓ）を実現することが可能となる。
磁界付与膜２０の具体的構成としては、ＣｏＰｔ合金か
らなるＣｏ系硬磁性層２１とＦｅＣｏ合金からなる高Ｍ
ｓ磁性層２２との積層膜、より具体的にはＣｏ80Ｐｔ20
からなる硬磁性層２１とＦｅ85Ｃｏ15からなる高Ｍｓ磁
性層２２との積層膜が挙げられる。例えば、ＡｌＯxか
らなるギャップ上に、Ｆｅ85Ｃｏ15(5mm) ／Ｃｏ80Ｐｔ
20(40nm)の 2層積層膜を同一真空中でマグネトロンスパ
ッタ法で成膜した。この 2層積層膜の磁気特性は、 2層
が交換結合して一体化したＭ−Ｈ曲線を示す。このと
き、面内保磁力Ｈｃtotal は1050Ｏｅ、残留磁化Ｍｒ
total は 980emu/cc、角形比Ｓは0.94であった。ＦｅＣ
ｏ合金からなる高Ｍｓ磁性層２２と高ΜｓのＣｏＰｔ合
金からなる硬磁性層２１とを組み合わせることによっ
て、ＣｏＰｔ硬磁性層２１が磁性下地層としてのＦｅＣ
ｏ高Ｍｓ磁性層２２上でも実用上問題ない保磁力を満た
しながら、ＣｏＰｔ硬磁性層単層では実現しえない高Ｍ
ｒと低分散（高Ｓ）を実現することが可能となる。
【００５２】ここで、ＦｅＣｏ合金膜の膜厚は 5nmで一
定とし、ＣｏＰｔ合金膜の膜厚を変化させたときの磁気
特性を図９〜図１２に示す。図９から、ＣｏＰｔ合金の
膜厚が厚くなると、40nm以上で若干Ｈｃが低下するが、
下地としてのＦｅＣｏ合金膜の効果により実用上問題な
い範囲にＨｃの低下が抑えられている。一方、ＣｏＰｔ
合金膜の膜厚が薄くなると、ＦｅＣｏ合金膜と交換結合
したときの磁気ボリューム比の関係で保磁力が低下する
が、図９に示した範囲の保磁力であれば実用上問題はな
い。
定とし、ＣｏＰｔ合金膜の膜厚を変化させたときの磁気
特性を図９〜図１２に示す。図９から、ＣｏＰｔ合金の
膜厚が厚くなると、40nm以上で若干Ｈｃが低下するが、
下地としてのＦｅＣｏ合金膜の効果により実用上問題な
い範囲にＨｃの低下が抑えられている。一方、ＣｏＰｔ
合金膜の膜厚が薄くなると、ＦｅＣｏ合金膜と交換結合
したときの磁気ボリューム比の関係で保磁力が低下する
が、図９に示した範囲の保磁力であれば実用上問題はな
い。
【００５３】図１０からは高ΜｓのＦｅＣｏ合金膜の効
果によって、 2層積層膜のトータルのΜｒtotal はいず
れの膜厚でも 800emu/cc以上の高Ｍｒが実現されている
ことが分かる。硬磁性膜単層の場合では実現し得ないよ
うな高Ｍｒのバイアス磁界付与膜が、高ＭｓのＦｅＣｏ
合金膜との積層により得られている。図１１からは角形
比Ｓtotal もＣｏＰｔ合金膜の膜厚が薄い領域では非常
に高く、分散の小さい膜が得られていることが分かる。
ＣｏＰｔ合金膜の膜厚が80nmまで厚くなっても0.9と高
い値を示しており、ＦｅＣｏ合金膜の効果によりＣｏＰ
ｔ合金膜の膜厚増加によるｃ軸垂直配向が抑えられてい
ることが分かる。このことは図１２からも読み取れ、Ｃ
ｏＰｔ合金膜の膜厚と磁気ボリューム（Ｍｒ・ｔ
(total) （ｔ：膜厚））とは非常に線形性がよく、Ｃｏ
Ｐｔ合金膜の膜厚の増加によるＭｒ・ｔ(total) の直線
性からのずれは見られない。
果によって、 2層積層膜のトータルのΜｒtotal はいず
れの膜厚でも 800emu/cc以上の高Ｍｒが実現されている
ことが分かる。硬磁性膜単層の場合では実現し得ないよ
うな高Ｍｒのバイアス磁界付与膜が、高ＭｓのＦｅＣｏ
合金膜との積層により得られている。図１１からは角形
比Ｓtotal もＣｏＰｔ合金膜の膜厚が薄い領域では非常
に高く、分散の小さい膜が得られていることが分かる。
ＣｏＰｔ合金膜の膜厚が80nmまで厚くなっても0.9と高
い値を示しており、ＦｅＣｏ合金膜の効果によりＣｏＰ
ｔ合金膜の膜厚増加によるｃ軸垂直配向が抑えられてい
ることが分かる。このことは図１２からも読み取れ、Ｃ
ｏＰｔ合金膜の膜厚と磁気ボリューム（Ｍｒ・ｔ
(total) （ｔ：膜厚））とは非常に線形性がよく、Ｃｏ
Ｐｔ合金膜の膜厚の増加によるＭｒ・ｔ(total) の直線
性からのずれは見られない。
【００５４】次に、本発明の磁気抵抗効果素子を再生素
子部に適用した録再分離型磁気ヘッドの他の実施形態に
ついて、図１３〜図１６を参照して説明する。図１３は
この実施形態のシールド型ＧＭＲヘッドの要部を示す断
面図である。なお、シールド型ＧＭＲヘッドの全体構造
およびそれを再生ヘッドとして用いた録再分離型磁気ヘ
ッドの全体構造は図１に示した通りである。図１３に要
部を示すシールド型ＧＭＲヘッド２７は、感磁層１５の
下層にＴａ等からなる非磁性下地層３１を設けたスピン
バルブＧＭＲ膜３２を有するものである。スピンバルブ
ＧＭＲ膜３２の具体的な構成は、図１４に示すように非
磁性下地層３１上に、図３と同様な磁性多層膜、すなわ
ち感磁層１５、非磁性層１６、磁化固着層１７、反強磁
性層１８および保護膜１９を順に積層形成したものであ
る。なお、スピンバルブＧＭＲ膜３２以外の構成につい
ては、前述した実施形態と同一構成とされている。
子部に適用した録再分離型磁気ヘッドの他の実施形態に
ついて、図１３〜図１６を参照して説明する。図１３は
この実施形態のシールド型ＧＭＲヘッドの要部を示す断
面図である。なお、シールド型ＧＭＲヘッドの全体構造
およびそれを再生ヘッドとして用いた録再分離型磁気ヘ
ッドの全体構造は図１に示した通りである。図１３に要
部を示すシールド型ＧＭＲヘッド２７は、感磁層１５の
下層にＴａ等からなる非磁性下地層３１を設けたスピン
バルブＧＭＲ膜３２を有するものである。スピンバルブ
ＧＭＲ膜３２の具体的な構成は、図１４に示すように非
磁性下地層３１上に、図３と同様な磁性多層膜、すなわ
ち感磁層１５、非磁性層１６、磁化固着層１７、反強磁
性層１８および保護膜１９を順に積層形成したものであ
る。なお、スピンバルブＧＭＲ膜３２以外の構成につい
ては、前述した実施形態と同一構成とされている。
【００５５】Ｔａ等からなる非磁性下地層３１はプロセ
スを経たり、表面凹凸の大きなＡｌＯx 膜等からなる下
側再生磁気磁気ギャップ１３上にスピンバルブＧＭＲ膜
を成膜する際に、長期熱安定性等をより確実にする等を
目的として用いられる。このような非磁性下地層３１を
有するスピンバルブＧＭＲ膜３２を適用する場合には、
感磁層１５とバイアス磁界印加膜２０特に高Ｍｓ磁性層
２２との間に非磁性膜が介在されるため、これらの間が
磁気的に分断され、感磁層１５とバイアス磁界印加膜２
０との交換結合が弱まったり、さらには交換結合が切ら
れることになる。 このような素子構造においても、本
発明ではバイアス磁界印加膜２０にＭｓhigh≧Ｍｓfree
およびＭｓhigh≧Ｍｓhardの少なくとも一方の条件を満
足する高Ｍｓ磁性層２２と硬磁性層２１との積層膜を使
用しているため、感磁層１５のエッジ部に高磁束密度の
静磁界バイアスが印加される。従って、感磁層１５が飽
和磁化が大きいＣｏ含有強磁性層１５１を有する場合に
おいても、バイアス磁界を安定かつ有効に印加すること
ができ、感磁層１５のエッジ部における磁区形成等に伴
うバルクハウゼンノイズの発生を抑制することが可能と
なる。
スを経たり、表面凹凸の大きなＡｌＯx 膜等からなる下
側再生磁気磁気ギャップ１３上にスピンバルブＧＭＲ膜
を成膜する際に、長期熱安定性等をより確実にする等を
目的として用いられる。このような非磁性下地層３１を
有するスピンバルブＧＭＲ膜３２を適用する場合には、
感磁層１５とバイアス磁界印加膜２０特に高Ｍｓ磁性層
２２との間に非磁性膜が介在されるため、これらの間が
磁気的に分断され、感磁層１５とバイアス磁界印加膜２
０との交換結合が弱まったり、さらには交換結合が切ら
れることになる。 このような素子構造においても、本
発明ではバイアス磁界印加膜２０にＭｓhigh≧Ｍｓfree
およびＭｓhigh≧Ｍｓhardの少なくとも一方の条件を満
足する高Ｍｓ磁性層２２と硬磁性層２１との積層膜を使
用しているため、感磁層１５のエッジ部に高磁束密度の
静磁界バイアスが印加される。従って、感磁層１５が飽
和磁化が大きいＣｏ含有強磁性層１５１を有する場合に
おいても、バイアス磁界を安定かつ有効に印加すること
ができ、感磁層１５のエッジ部における磁区形成等に伴
うバルクハウゼンノイズの発生を抑制することが可能と
なる。
【００５６】上述した実施形態の具体例として、スピン
バルブＧＭＲ膜３２にＴａ(5nm) ／アモルファスＣｏＺ
ｒＮｂ(7nm) ／ＮｉＦｅ(1nm）／ＣｏＦｅ(3nm) ／Ｃｕ
(3nm) ／ＣｏＦｅ(2nm) ／ＩｒＭｎ(8nm) ／Ｔａ(5nm)
構造の磁性多層膜を使用し、またバイアス磁界印加膜２
０にＦｅＣｏ(5nm) ／ＣｏＰｔ(35nm)構造の積層膜を使
用して、スピンバルブＧＭＲ素子を作製した。また、本
発明との比較例として、バイアス磁界印加膜にＣｒ(5n
m) ／ＣｏＰｔ(45nm)構造の積層膜を使用する以外は、
同一構成のスピンバルブＧＭＲ素子を作製した。
バルブＧＭＲ膜３２にＴａ(5nm) ／アモルファスＣｏＺ
ｒＮｂ(7nm) ／ＮｉＦｅ(1nm）／ＣｏＦｅ(3nm) ／Ｃｕ
(3nm) ／ＣｏＦｅ(2nm) ／ＩｒＭｎ(8nm) ／Ｔａ(5nm)
構造の磁性多層膜を使用し、またバイアス磁界印加膜２
０にＦｅＣｏ(5nm) ／ＣｏＰｔ(35nm)構造の積層膜を使
用して、スピンバルブＧＭＲ素子を作製した。また、本
発明との比較例として、バイアス磁界印加膜にＣｒ(5n
m) ／ＣｏＰｔ(45nm)構造の積層膜を使用する以外は、
同一構成のスピンバルブＧＭＲ素子を作製した。
【００５７】これら実施例および比較例による各スピン
バルブＧＭＲ素子のバルクハウゼンノイズの発生確率を
調べたところ、実施例および比較例のバイアス磁界印加
膜のＭｒtotal はほぼ等しいにもかかわらず、実施例の
スピンバルブＧＭＲ素子ではバルクハウゼンノイズの発
生確率が0%であったのに対して、比較例のスピンバルブ
ＧＭＲ素子では 15%の発生確率を示した。このように、
高Ｍｓ磁性層２２と硬磁性層２１との積層膜からなるバ
イアス磁界印加膜２０を使用することによって、バルク
ハウゼンノイズの発生を有効に抑制することができる。
バルブＧＭＲ素子のバルクハウゼンノイズの発生確率を
調べたところ、実施例および比較例のバイアス磁界印加
膜のＭｒtotal はほぼ等しいにもかかわらず、実施例の
スピンバルブＧＭＲ素子ではバルクハウゼンノイズの発
生確率が0%であったのに対して、比較例のスピンバルブ
ＧＭＲ素子では 15%の発生確率を示した。このように、
高Ｍｓ磁性層２２と硬磁性層２１との積層膜からなるバ
イアス磁界印加膜２０を使用することによって、バルク
ハウゼンノイズの発生を有効に抑制することができる。
【００５８】上述した非磁性下地層３１を有するスピン
バルブＧＭＲ膜３２を適用する場合には、図１５に示す
ように、下地層としての第１の高Ｍｓ磁性層２２ａ、硬
磁性層２１および第２の高Ｍｓ磁性層２２ｂを順に積層
したバイアス磁界印加膜２０を適用することが好まし
い。このような素子構造においては、上層の第２の高Ｍ
ｓ磁性層２２ｂからの静磁界により、スピンバルブＧＭ
Ｒ膜３２のテール部分から磁束が侵入するため、バイア
ス磁界が補強される。よって、バルクハウゼンノイズの
発生をより有効に抑制することができる。
バルブＧＭＲ膜３２を適用する場合には、図１５に示す
ように、下地層としての第１の高Ｍｓ磁性層２２ａ、硬
磁性層２１および第２の高Ｍｓ磁性層２２ｂを順に積層
したバイアス磁界印加膜２０を適用することが好まし
い。このような素子構造においては、上層の第２の高Ｍ
ｓ磁性層２２ｂからの静磁界により、スピンバルブＧＭ
Ｒ膜３２のテール部分から磁束が侵入するため、バイア
ス磁界が補強される。よって、バルクハウゼンノイズの
発生をより有効に抑制することができる。
【００５９】さらに、バイアス磁界印加膜２０の上面、
例えば第２の高Ｍｓ磁性層２２ｂの上面をミリングやケ
ミカルドライエッチング等により荒らすことによって、
例えば非磁性下地層３１の膜厚が薄い場合には、感磁層
１５とバイアス磁界印加膜２０とを交換結合させること
ができる。このように、バイアス磁界印加膜２０の上面
の粗面化（表面凹凸の形成）も、非磁性下地層３１を有
するスピンバルブＧＭＲ膜３２を適用する場合には有効
である。
例えば第２の高Ｍｓ磁性層２２ｂの上面をミリングやケ
ミカルドライエッチング等により荒らすことによって、
例えば非磁性下地層３１の膜厚が薄い場合には、感磁層
１５とバイアス磁界印加膜２０とを交換結合させること
ができる。このように、バイアス磁界印加膜２０の上面
の粗面化（表面凹凸の形成）も、非磁性下地層３１を有
するスピンバルブＧＭＲ膜３２を適用する場合には有効
である。
【００６０】なお、図１６に示すように、高Ｍｓ磁性層
２２を硬磁性層２１上のみに形成したバイアス磁界印加
膜２０であっても、上記したように静磁界によりテール
部分から磁束を侵入させ、これによりバイアス効果が期
待できるため、従来の硬磁性層単独のバイアス磁界印加
膜に比べて、バルクハウゼンノイズの発生を抑制するこ
とができる。
２２を硬磁性層２１上のみに形成したバイアス磁界印加
膜２０であっても、上記したように静磁界によりテール
部分から磁束を侵入させ、これによりバイアス効果が期
待できるため、従来の硬磁性層単独のバイアス磁界印加
膜に比べて、バルクハウゼンノイズの発生を抑制するこ
とができる。
【００６１】上述した各実施形態においては、スピンバ
ルブＧＭＲ膜１４（３２）をバイアス磁界印加膜２０上
に積層形成した場合について説明したが、図１７に示す
ように、スピンバルブＧＭＲ膜１４の両端部のみをそれ
ぞれバイアス磁界印加膜２０の端部上に積層した構造に
ついても本発明は有効である。このようなヘッド構造に
よれば、バイアス磁界印加膜２０のスピンバルブＧＭＲ
膜１４と積層していない部分、すなわち交換結合してな
い部分では保磁力が低下せず、バイアス磁界印加膜２０
の保磁力をより良好に保つことができる。なお、他の具
体的な構成やそれによる効果等は前述した実施形態と同
様である。
ルブＧＭＲ膜１４（３２）をバイアス磁界印加膜２０上
に積層形成した場合について説明したが、図１７に示す
ように、スピンバルブＧＭＲ膜１４の両端部のみをそれ
ぞれバイアス磁界印加膜２０の端部上に積層した構造に
ついても本発明は有効である。このようなヘッド構造に
よれば、バイアス磁界印加膜２０のスピンバルブＧＭＲ
膜１４と積層していない部分、すなわち交換結合してな
い部分では保磁力が低下せず、バイアス磁界印加膜２０
の保磁力をより良好に保つことができる。なお、他の具
体的な構成やそれによる効果等は前述した実施形態と同
様である。
【００６２】このように、本発明のオーバーレイド構造
のＧＭＲヘッドは、スピンバルブＧＭＲ膜の少なくとも
両端部がバイアス磁界印加膜上に積層された構造に対し
て適用可能である。なお、上述の実施形態では録再分離
型磁気ヘッドについて説明したが、一対の磁気ヨークを
記録ヘッドと再生ヘッドで共有する録再一体型磁気ヘッ
ド等の他のヘッド構成についても、本発明の磁気抵抗効
果素子は適用可能である。
のＧＭＲヘッドは、スピンバルブＧＭＲ膜の少なくとも
両端部がバイアス磁界印加膜上に積層された構造に対し
て適用可能である。なお、上述の実施形態では録再分離
型磁気ヘッドについて説明したが、一対の磁気ヨークを
記録ヘッドと再生ヘッドで共有する録再一体型磁気ヘッ
ド等の他のヘッド構成についても、本発明の磁気抵抗効
果素子は適用可能である。
【００６３】次に、本発明の磁気抵抗効果素子を磁気抵
抗効果メモリ（ＭＲＡＭ）等の磁気記憶装置に適用した
実施形態、すなわち本発明の磁気記憶装置の実施形態に
ついて説明する。
抗効果メモリ（ＭＲＡＭ）等の磁気記憶装置に適用した
実施形態、すなわち本発明の磁気記憶装置の実施形態に
ついて説明する。
【００６４】図１８は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利
用したＭＲＡＭの一実施形態の構成を示す図である。同
図に示すＭＲＡＭ４０は、ガラス基板やＳｉ基板等の基
板４１上に形成されたスピンバルブＧＭＲ膜４２を有し
ている。スピンバルブＧＭＲ膜４２は、前述した各実施
形態のＧＭＲヘッドと同様に、感磁層に対してバイアス
磁界を印加する一対のバイアス磁界印加膜４３上に、そ
の少なくとも両端部が積層するように形成されている。
バイアス磁界印加膜４３の具体的な構成やスピンバルブ
ＧＭＲ膜４２との積層構造は、図２、図４、図５、図１
３、図１５、図１６等に示した構造と同様とされてい
る。
用したＭＲＡＭの一実施形態の構成を示す図である。同
図に示すＭＲＡＭ４０は、ガラス基板やＳｉ基板等の基
板４１上に形成されたスピンバルブＧＭＲ膜４２を有し
ている。スピンバルブＧＭＲ膜４２は、前述した各実施
形態のＧＭＲヘッドと同様に、感磁層に対してバイアス
磁界を印加する一対のバイアス磁界印加膜４３上に、そ
の少なくとも両端部が積層するように形成されている。
バイアス磁界印加膜４３の具体的な構成やスピンバルブ
ＧＭＲ膜４２との積層構造は、図２、図４、図５、図１
３、図１５、図１６等に示した構造と同様とされてい
る。
【００６５】スピンバルブＧＭＲ膜４２の上部には、絶
縁層４４を介して書き込み電極４５が設けられている。
また、スピンバルブＧＭＲ膜４２の両端部には、一対の
読み出し電極４６が設けられており、この一対の読み出
し電極４６からスピンバルブＧＭＲ膜４２にセンス電流
が供給される。なお、図中４７は読み出し補助電極であ
る。
縁層４４を介して書き込み電極４５が設けられている。
また、スピンバルブＧＭＲ膜４２の両端部には、一対の
読み出し電極４６が設けられており、この一対の読み出
し電極４６からスピンバルブＧＭＲ膜４２にセンス電流
が供給される。なお、図中４７は読み出し補助電極であ
る。
【００６６】上記したスピンバルブＧＭＲ膜４２は、例
えば図１９に示すように、少なくとも外部磁界により磁
化方向が変化する感磁層４８、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇおよび
これらの合金等からなる非磁性層４９および磁化固着層
５０を順に積層した磁性多層膜を有している。磁化固着
層５０は、例えばＦｅＣｏ合金層からなる非硬質磁性層
５０１上に、ＣｏＰｔ合金やＣｏＣｒＰｔ合金等のＣｏ
を含む硬質磁性材料からなるＣｏ系硬質磁性層５０２を
積層形成した積層膜により構成されている。この積層膜
の保磁力は前述したように容易に調整することができる
ため、セミハードタイプの情報記憶層として有効に利用
することができる。
えば図１９に示すように、少なくとも外部磁界により磁
化方向が変化する感磁層４８、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇおよび
これらの合金等からなる非磁性層４９および磁化固着層
５０を順に積層した磁性多層膜を有している。磁化固着
層５０は、例えばＦｅＣｏ合金層からなる非硬質磁性層
５０１上に、ＣｏＰｔ合金やＣｏＣｒＰｔ合金等のＣｏ
を含む硬質磁性材料からなるＣｏ系硬質磁性層５０２を
積層形成した積層膜により構成されている。この積層膜
の保磁力は前述したように容易に調整することができる
ため、セミハードタイプの情報記憶層として有効に利用
することができる。
【００６７】感磁層４８は、例えばＣｏＦｅ合金層のよ
うなＣｏを含む強磁性層４８１を有しており、このＣｏ
含有強磁性層４８１は非磁性層４９に接して設けられ
る。Ｃｏ含有強磁性層４８１は、感磁層４８としての軟
磁性的な性質を向上させるために、例えば軟磁性アシス
ト層上に形成されている。軟磁性アシスト層には、非晶
質系軟磁性材料や面心立方晶構造を有する軟磁性材料、
例えばＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｏ合金、これらに各種
添加元素を添加した磁性合金等が好ましく用いられる。
この実施形態では、Ｃｏ含有強磁性層４８１の下側に、
軟磁性アシスト層磁性としてＮｉＦｅ合金層４８２とア
モルファスＣｏＺｒＮｂ合金層４８３を順に配置してい
る。なお、図中５１はＴａやＴｉ等からなる保護膜、５
２は同様な非磁性材料からなる下地膜であり、必要に応
じて形成されるものである。
うなＣｏを含む強磁性層４８１を有しており、このＣｏ
含有強磁性層４８１は非磁性層４９に接して設けられ
る。Ｃｏ含有強磁性層４８１は、感磁層４８としての軟
磁性的な性質を向上させるために、例えば軟磁性アシス
ト層上に形成されている。軟磁性アシスト層には、非晶
質系軟磁性材料や面心立方晶構造を有する軟磁性材料、
例えばＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｏ合金、これらに各種
添加元素を添加した磁性合金等が好ましく用いられる。
この実施形態では、Ｃｏ含有強磁性層４８１の下側に、
軟磁性アシスト層磁性としてＮｉＦｅ合金層４８２とア
モルファスＣｏＺｒＮｂ合金層４８３を順に配置してい
る。なお、図中５１はＴａやＴｉ等からなる保護膜、５
２は同様な非磁性材料からなる下地膜であり、必要に応
じて形成されるものである。
【００６８】上記したスピンバルブＧＭＲ膜４２の具体
的な構成としては、基板側から順に積層形成した、Ｔａ
(5nm) ５２／アモルファスＣｏＺｒＮｂ(5nm) ４８３／
ＮｉＦｅ(2nm) ４８２／ＣｏＦｅ(3nm) ４８１／Ｃｕ(3
nm) ４９／ＦｅＣｏ(3nm) ５０１／ＣｏＰｔ(5nm) ５０
２／Ｔａ(5nm) ５１等が挙げられる。
的な構成としては、基板側から順に積層形成した、Ｔａ
(5nm) ５２／アモルファスＣｏＺｒＮｂ(5nm) ４８３／
ＮｉＦｅ(2nm) ４８２／ＣｏＦｅ(3nm) ４８１／Ｃｕ(3
nm) ４９／ＦｅＣｏ(3nm) ５０１／ＣｏＰｔ(5nm) ５０
２／Ｔａ(5nm) ５１等が挙げられる。
【００６９】磁化固着層５０にＦｅＣｏ合金層等からな
る非硬質磁性層５０１とＣｏ系硬質磁性層５０２との積
層膜を用いたスピンバルブＧＭＲ膜４２においては、前
述した実施形態でバイアス磁界印加膜として説明したよ
うに、ＦｅＣｏ／ＣｏＰｔ積層膜等は高角形比Ｓを実現
しているため、磁気モーメントの面内成分が大きい。さ
らに、Ｃｏ系硬質磁性層５０２の弱い垂直成分はＦｅＣ
ｏ合金層等からなる非硬質磁性層５０１によりシールド
される。特に、ＦｅＣｏ合金層等からなる非硬質磁性層
５０１を非磁性層４９側に配置しているため、非磁性層
４９側の界面でのシールド効果によって、Ｃｏ系硬質磁
性層５０２を用いた磁化固着層５０の面内成分が大きく
なる。このように、磁化固着層５０の面内成分を増大さ
せることによって、非磁性層４９を介して配置した感磁
層４８と磁化固着層５０との間の静磁カップリングの影
響を大幅に低減することができ、良好な磁気抵抗効果特
性を得ることが可能となる。
る非硬質磁性層５０１とＣｏ系硬質磁性層５０２との積
層膜を用いたスピンバルブＧＭＲ膜４２においては、前
述した実施形態でバイアス磁界印加膜として説明したよ
うに、ＦｅＣｏ／ＣｏＰｔ積層膜等は高角形比Ｓを実現
しているため、磁気モーメントの面内成分が大きい。さ
らに、Ｃｏ系硬質磁性層５０２の弱い垂直成分はＦｅＣ
ｏ合金層等からなる非硬質磁性層５０１によりシールド
される。特に、ＦｅＣｏ合金層等からなる非硬質磁性層
５０１を非磁性層４９側に配置しているため、非磁性層
４９側の界面でのシールド効果によって、Ｃｏ系硬質磁
性層５０２を用いた磁化固着層５０の面内成分が大きく
なる。このように、磁化固着層５０の面内成分を増大さ
せることによって、非磁性層４９を介して配置した感磁
層４８と磁化固着層５０との間の静磁カップリングの影
響を大幅に低減することができ、良好な磁気抵抗効果特
性を得ることが可能となる。
【００７０】上記したＭＲＡＭ４０における情報の書き
込みおよび読み出しは、例えば以下のようにして行われ
る。
込みおよび読み出しは、例えば以下のようにして行われ
る。
【００７１】情報の書き込みは、書き込み電極４５に電
流を流して外部磁界を印加し、ＦｅＣｏ合金層等からな
る非硬質磁性層５０１とＣｏ系硬質磁性層５０２との積
層膜（セミハード層）５０の磁化方向を、“１”または
“０”に対応する方向とすることにより行われる。
流を流して外部磁界を印加し、ＦｅＣｏ合金層等からな
る非硬質磁性層５０１とＣｏ系硬質磁性層５０２との積
層膜（セミハード層）５０の磁化方向を、“１”または
“０”に対応する方向とすることにより行われる。
【００７２】記憶情報の読み出しは、読み出し電極４６
からセンス電流を流した状態で、書き込み電極４５に正
負のパルス電流を流し、その電流磁界により軟磁性層で
ある感磁層４８の磁化方向を反転させる。書き込み電極
４５の正負に対して、感磁層４８の磁化方向はセミハー
ド層５０の“１”、“０”にかかわらず一定である。一
方、“１”または“０”として記憶されたセミハード層
５０の磁化方向によって、書き込み電極４５のパルス電
流が正のときにスピンバルブＧＭＲ膜４２の上下強磁性
層（４８、５０）の磁化方向が平行で負のときに反平行
か、もしくは書き込み電極４５のパルス電流が負のとき
に磁化方向が平行で正のときに反平行かが決まる。従っ
て、書き込み電極４５に例えば正→負のパルス電流を流
したとき、センス電流の抵抗が大→小か、小→大かによ
って、セミハード層５０の“１”または“０”が判別さ
れる。
からセンス電流を流した状態で、書き込み電極４５に正
負のパルス電流を流し、その電流磁界により軟磁性層で
ある感磁層４８の磁化方向を反転させる。書き込み電極
４５の正負に対して、感磁層４８の磁化方向はセミハー
ド層５０の“１”、“０”にかかわらず一定である。一
方、“１”または“０”として記憶されたセミハード層
５０の磁化方向によって、書き込み電極４５のパルス電
流が正のときにスピンバルブＧＭＲ膜４２の上下強磁性
層（４８、５０）の磁化方向が平行で負のときに反平行
か、もしくは書き込み電極４５のパルス電流が負のとき
に磁化方向が平行で正のときに反平行かが決まる。従っ
て、書き込み電極４５に例えば正→負のパルス電流を流
したとき、センス電流の抵抗が大→小か、小→大かによ
って、セミハード層５０の“１”または“０”が判別さ
れる。
【００７３】ＭＲＡＭ４０におけるバイアス磁界印加膜
４３は、書き込み電極４５に正負のパルス電流を流した
ときの感磁層４８の磁化反転が生じる磁界の大きさを制
御したり、また磁区が形成された状態での不規則な磁化
反転に伴うノイズを抑制するものである。ここで、硬磁
性バイアス膜については、高集積化に対応してより薄い
膜で、微小セルサイズに伴う反磁界の増大を抑制するの
に十分なバイアス力を得ることが重要であるが、前述し
た各実施形態で詳細に述べたように、本発明による高Ｍ
ｓ磁性層と硬磁性層との積層膜からなるバイアス磁界印
加膜４３によれば十分なバイアス力が得られるため、Ｍ
ＲＡＭ４０は高集積化を実現可能とするものである。
４３は、書き込み電極４５に正負のパルス電流を流した
ときの感磁層４８の磁化反転が生じる磁界の大きさを制
御したり、また磁区が形成された状態での不規則な磁化
反転に伴うノイズを抑制するものである。ここで、硬磁
性バイアス膜については、高集積化に対応してより薄い
膜で、微小セルサイズに伴う反磁界の増大を抑制するの
に十分なバイアス力を得ることが重要であるが、前述し
た各実施形態で詳細に述べたように、本発明による高Ｍ
ｓ磁性層と硬磁性層との積層膜からなるバイアス磁界印
加膜４３によれば十分なバイアス力が得られるため、Ｍ
ＲＡＭ４０は高集積化を実現可能とするものである。
【００７４】また、上述したＭＲＡＭ４０において、Ｆ
ｅＣｏ合金層等からなる非硬質磁性層５０１とＣｏ系硬
質磁性層５０２との積層膜（セミハード層）５０は高角
形比を有しているため、記憶層としての特質に優れてお
り、“１”または“０”の状態によってほぼ完全に逆方
向の記録を行うことができる。さらに、従来の硬磁性層
を記憶層として用いたＭＲＡＭでは、スピンバルブＧＭ
Ｒ膜の静磁的なカップリングの影響が大きく、書き込み
電極４５に正負のパルス電流を流した際に、感磁層４８
の磁化方向の動きに悪影響を及ぼし、完全な一方向の磁
化を実現することが困難であったが、上記したようにス
ピンバルブＧＭＲ膜４２は静磁カップリングの影響を大
幅に低減しているため、完全な一方向の磁化を実現する
ことができる。なお、従来の硬磁性層を記憶層として用
いたＭＲＡＭにおいて、静磁カップリングの影響を除去
するために非磁性層の厚さを厚くすると、ＭＲ変化率が
低下してＳ／Ｎの低下を引き起こすことになる。
ｅＣｏ合金層等からなる非硬質磁性層５０１とＣｏ系硬
質磁性層５０２との積層膜（セミハード層）５０は高角
形比を有しているため、記憶層としての特質に優れてお
り、“１”または“０”の状態によってほぼ完全に逆方
向の記録を行うことができる。さらに、従来の硬磁性層
を記憶層として用いたＭＲＡＭでは、スピンバルブＧＭ
Ｒ膜の静磁的なカップリングの影響が大きく、書き込み
電極４５に正負のパルス電流を流した際に、感磁層４８
の磁化方向の動きに悪影響を及ぼし、完全な一方向の磁
化を実現することが困難であったが、上記したようにス
ピンバルブＧＭＲ膜４２は静磁カップリングの影響を大
幅に低減しているため、完全な一方向の磁化を実現する
ことができる。なお、従来の硬磁性層を記憶層として用
いたＭＲＡＭにおいて、静磁カップリングの影響を除去
するために非磁性層の厚さを厚くすると、ＭＲ変化率が
低下してＳ／Ｎの低下を引き起こすことになる。
【００７５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気抵抗
効果素子によれば、高飽和磁化磁性層と硬磁性層との積
層膜をバイアス磁界印加膜として使用しているため、オ
ーバーレイド構造に例えば高飽和磁化の感磁層を適用す
る場合、また特に狭トラック化する場合においても、バ
ルクハウゼンノイズを有効に除去することができる。
効果素子によれば、高飽和磁化磁性層と硬磁性層との積
層膜をバイアス磁界印加膜として使用しているため、オ
ーバーレイド構造に例えば高飽和磁化の感磁層を適用す
る場合、また特に狭トラック化する場合においても、バ
ルクハウゼンノイズを有効に除去することができる。
【図１】 本発明の磁気抵抗効果素子を再生素子部に適
用した録再分離型磁気ヘッドの一実施形態の構造を示す
断面図である。
用した録再分離型磁気ヘッドの一実施形態の構造を示す
断面図である。
【図２】 図１に示す録再分離型磁気ヘッドにおける磁
気抵抗効果ヘッドの要部を拡大して示す断面図である。
気抵抗効果ヘッドの要部を拡大して示す断面図である。
【図３】 図１に示す磁気抵抗効果ヘッドの磁気抵抗効
果膜部分を拡大して示す断面図である。
果膜部分を拡大して示す断面図である。
【図４】 図１に示す磁気抵抗効果ヘッドの変形例を示
す要部拡大断面図である。
す要部拡大断面図である。
【図５】 図１に示す磁気抵抗効果ヘッドの他の変形例
を示す要部拡大断面図である。
を示す要部拡大断面図である。
【図６】 高Ｍｓ磁性層の飽和磁化Ｍｓhighとバルクハ
ウゼンノイズの発生確率との関係を示す図である。
ウゼンノイズの発生確率との関係を示す図である。
【図７】 ＦｅＣｏ合金の角形比ＳのＣｏ濃度依存性を
示す図である。
示す図である。
【図８】 Ｃｏ濃度を変えた場合のＦｅＣｏ合金膜の膜
厚と角形比Ｓとの関係を示す図である。
厚と角形比Ｓとの関係を示す図である。
【図９】 ＣｏＰｔ合金膜の膜厚と積層膜の保磁力Ｈｃ
total との関係を示す図である。
total との関係を示す図である。
【図１０】 ＣｏＰｔ合金膜の膜厚と積層膜のトータル
の残留磁化Μｒtotalとの関係を示す図である。
の残留磁化Μｒtotalとの関係を示す図である。
【図１１】 ＣｏＰｔ合金膜の膜厚と積層膜のトータル
の角形比Ｓtotal との関係を示す図である。
の角形比Ｓtotal との関係を示す図である。
【図１２】 ＣｏＰｔ合金膜の膜厚とＭｒ・ｔ(total)
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図１３】 本発明の磁気抵抗効果素子を適用した磁気
ヘッドの他の実施形態の要部を拡大して示す断面図であ
る。
ヘッドの他の実施形態の要部を拡大して示す断面図であ
る。
【図１４】 図１３に示す磁気抵抗効果ヘッドの磁気抵
抗効果膜部分を拡大して示す断面図である。
抗効果膜部分を拡大して示す断面図である。
【図１５】 図１３に示す磁気抵抗効果ヘッドの変形例
を示す要部拡大断面図である。
を示す要部拡大断面図である。
【図１６】 図１３に示す磁気抵抗効果ヘッドの他の変
形例を示す要部拡大断面図である。
形例を示す要部拡大断面図である。
【図１７】 本発明の磁気抵抗効果素子を再生素子部に
適用した録再分離型磁気ヘッドの他の構造を示す断面図
である。
適用した録再分離型磁気ヘッドの他の構造を示す断面図
である。
【図１８】 本発明の磁気抵抗効果素子をＭＲＡＭに適
用した一実施形態の構造を示す断面図である。
用した一実施形態の構造を示す断面図である。
【図１９】 図１８に示すＭＲＡＭの磁気抵抗効果膜部
分を拡大して示す断面図である。
分を拡大して示す断面図である。
【図２０】 従来のオーバーレイド構造の磁気抵抗効果
ヘッドの一構成例の要部構造を示す断面図である。
ヘッドの一構成例の要部構造を示す断面図である。
１４、３２、４２……スピンバルブＧＭＲ膜 １５………感磁層 １６………非磁性層 １７………磁化固着層 １８………反強磁性層 ２０、４３……バイアス磁界印加膜 ２１………硬磁性層 ２２、２２ａ、２２ｂ……高Ｍｓ磁性層 ２３………電極 ４０………ＭＲＡＭ ４５………書き込み電極 ４６………読み出し電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大沢 裕一 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社東 芝川崎事業所内
Claims (9)
- 【請求項１】 所定の間隙をもって配置された一対のバ
イアス磁界印加膜と、外部磁界により磁化方向が変化す
る感磁層と、前記感磁層上に順に積層形成された非磁性
層および磁化固着層とを有し、前記一対のバイアス磁界
印加膜上に少なくとも両端部が積層するように形成され
た磁気抵抗効果膜と、 前記磁気抵抗効果膜にセンス電流を供給する一対の電極
とを具備し、 前記一対のバイアス磁界印加膜は、硬磁性層と高飽和磁
化磁性層との積層膜を有し、かつ前記高飽和磁化磁性層
の飽和磁化をＭｓhigh、前記感磁層の飽和磁化をＭｓ
freeとしたとき、前記高飽和磁化磁性層はＭｓhigh≧Ｍ
ｓfreeを満足することを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 所定の間隙をもって配置された一対のバ
イアス磁界印加膜と、外部磁界により磁化方向が変化す
る感磁層と、前記感磁層上に順に積層形成された非磁性
層および磁化固着層とを有し、前記一対のバイアス磁界
印加膜上に少なくとも両端部が積層するように形成され
た磁気抵抗効果膜と、 前記磁気抵抗効果膜にセンス電流を供給する一対の電極
とを具備し、 前記一対のバイアス磁界印加膜は、硬磁性層と高飽和磁
化磁性層との積層膜を有し、かつ前記高飽和磁化磁性層
の飽和磁化をＭｓhigh、前記硬磁性層の飽和磁化をＭｓ
hardとしたとき、前記高飽和磁化磁性層はＭｓhigh≧Ｍ
ｓhardを満足することを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の磁気抵抗
効果素子において、 前記一対のバイアス磁界印加膜は、前記高飽和磁化磁性
層と、前記高飽和磁化磁性層上に積層形成された前記硬
磁性層とを有することを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】 請求項３記載の磁気抵抗効果素子におい
て、 前記一対のバイアス磁界印加膜は、さらに前記硬磁性層
上に積層形成された第２の高飽和磁化磁性層を有するこ
とを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項５】 請求項１または請求項２記載の磁気抵抗
効果素子において、 前記高飽和磁化磁性層は、その飽和磁化Ｍｓhighが1000
emu/cc以上であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 請求項１または請求項２記載の磁気抵抗
効果素子において、 前記感磁層は、少なくともＣｏを含む磁性層を有するこ
とを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】 請求項１または請求項２記載の磁気抵抗
効果素子において、 前記高飽和磁化磁性層は、ＦｅＣｏ合金からなることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項８】 下側磁気シールド層と、前記下側磁気シ
ールド層上に下側再生磁気ギャップを介して形成され
た、請求項１または請求項２記載の磁気抵抗効果素子
と、前記磁気抵抗効果素子上に上側再生磁気ギャップを
介して形成された上側磁気シールド層とを具備すること
を特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項９】 請求項１または請求項２記載の磁気抵抗
効果素子と、前記磁気抵抗効果膜に情報を記憶する書き
込み電極と、前記磁気抵抗効果素子の電極からなり、前
記磁気抵抗効果膜に記憶された情報を再生する読み出し
電極とを具備することを特徴とする磁気記憶装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11723797A JP3253557B2 (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | 磁気抵抗効果素子とそれを用いた磁気ヘッドおよび磁気記憶装置 |
| US09/071,040 US6111722A (en) | 1997-05-07 | 1998-05-04 | Magnetoresistance effect element having improved biasing films, and magnetic head and magnetic recording device using the same |
| SG1998000956A SG66463A1 (en) | 1997-05-07 | 1998-05-06 | Magnetoresistance effect element and magnetic head and magnetic recording device using thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11723797A JP3253557B2 (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | 磁気抵抗効果素子とそれを用いた磁気ヘッドおよび磁気記憶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10312515A true JPH10312515A (ja) | 1998-11-24 |
| JP3253557B2 JP3253557B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=14706787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11723797A Expired - Fee Related JP3253557B2 (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | 磁気抵抗効果素子とそれを用いた磁気ヘッドおよび磁気記憶装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6111722A (ja) |
| JP (1) | JP3253557B2 (ja) |
| SG (1) | SG66463A1 (ja) |
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| US7394086B2 (en) | 2003-07-18 | 2008-07-01 | Yamaha Corporation | Magnetic sensor and manufacturing method therefor |
| JP2008218736A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Renesas Technology Corp | 磁気記憶装置 |
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| KR102451098B1 (ko) | 2015-09-23 | 2022-10-05 | 삼성전자주식회사 | 자기 메모리 장치 및 이의 제조 방법 |
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-
1997
- 1997-05-07 JP JP11723797A patent/JP3253557B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-05-04 US US09/071,040 patent/US6111722A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-06 SG SG1998000956A patent/SG66463A1/en unknown
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|---|---|
| US6111722A (en) | 2000-08-29 |
| SG66463A1 (en) | 1999-07-20 |
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